Сказка об электрическом интеллекте, который попал в сеть

 

В гости к Дзинтаре приехал Майкл – сын Никки и Джерри. Принцесса попросила его:

– Расскажи нам что‑нибудь про современную электронику, мы как раз прочитали сказку про полупроводниковый транзистор.

– Хотите, расскажу про создание первых компьютеров? – спросил Майкл и, получив в ответ энергичные кивки, начал свой рассказ: – Астрономы, которые рассчитывают траектории движения комет и орбиты планет, сталкиваются с необходимостью проведения множества громоздких математических расчётов. Военным, инженерам и бухгалтерам тоже приходится делать много вычислений. Чтобы облегчить их работу, уже в XIX веке стали серийно выпускать механические арифмометры – устройства, которые могли выполнять простые вычислительные операции: сложение и вычитание, умножение и деление. Появилась профессия – вычислитель. Это был человек, который целый день крутил ручку механического арифмометра и выписывал получающиеся числа.

История показывает, что на смену механическим системам, как правило, приходят электрические и электронные – как это было с телевизорами, пишущими машинками, автомобилями и т. д. Любому грамотному инженеру ещё в начале XX века было понятно, что электронные вычислители тоже должны будут когда‑нибудь сменить механические арифмометры. Где же зародились эти первые электронные вычислители, которые стали называть компьютерами? В столичных или знаменитых университетах Америки или Европы? Нет, это произошло в небольшом провинциальном университете – и это доказывает истину, что нет провинциальной науки, есть только провинциальное мышление.

 

В 1937 году сын болгарского эмигранта Джон Атанасов, молодой сотрудник американского университета в сельскохозяйственном штате Айова, увлёкся численными решениями дифференциальных уравнений. Чтобы решить такие уравнения, необходимо было сделать большое количество арифметических операций. Атанасов попробовал модифицировать для решения этих задач механический калькулятор знаменитой фирмы ИБМ, – но так как калькулятор был арендован университетом у ИБМ, то та возмутилась порчей её оборудования и пресекла попытки превратить её замечательный калькулятор в какой‑то там компьютер. По иронии судьбы, спустя четверть века именно ИБМ чудовищно разбогатеет на продаже электронных компьютеров.

Зимним вечером 1937 года Атанасов решил покататься на машине – в надежде на решение мучившей его проблемы. Он остановился в придорожном ресторанчике – и за несколько часов раздумий за столом безвестной забегаловки молодой учёный сформулировал принципы, на которых должен был базироваться будущий компьютер. Одним из этих принципов было то, что компьютер должен быть полностью электронным, выполняющим расчеты без механических элементов. Второй принцип: компьютер должен быть основан на двоичном коде.

 

– Что это за код? – поинтересовалась Галатея.

– Код, который основан на передаче по проводам только двух значений – нуля или единицы. В своё время Морзе свёл всё богатство языка к аналогичной пересылке по телеграфу только двух значений – точка и тире.

 

Все принципы, которые сформулировал Атанасов, до сих пор используются в современных компьютерах.

Осознав, что ему нужно делать, учёный приступил к созданию специального электрического вычислительного устройства, которое могло бы решать дифференциальные уравнения в частных производных. Спустя какое‑то время он понял, что без помощника ему не обойтись, – и попросил своего друга‑декана найти ему хорошего электротехника. Тот предложил Атанасову блестящего аспиранта Клиффорда Берри. Его выдающиеся способности Атанасов признал сразу, и с начала 1939 года они начали создавать демонстрационную модель электрического вычислителя, которая должна была доказать его принципиальную работоспособность.

Уже в декабре 1939 года Атанасов и Берри показали руководству университета работающую модель вычислителя. Эта демонстрация была убедительна, и университет выделил нужную сумму денег – 850 долларов – для постройки компьютера в полную величину.

Атанасов и Берри принялись за создание вычислительного устройства, которое Атанасов честно назвал компьютером Атанасова – Берри. В 1942 году первый в мире электронный компьютер, величиной с письменный стол, заработал. На этом работа над ним прекратилась, потому что шла война, Атанасов был призван в армию и направлен на выполнение военных научно‑технических заданий.

В декабре 1940 года, когда работа над компьютером Атанасова – Берри была ещё в самом разгаре, Атанасов побывал на лекции Джона Мокли, сотрудника Пенсильванского университета. Тот рассказывал о попытках создать аналоговую электронную машину, которая решала бы математические задачи, передавая по проводам переменные значения тока. После лекции Атанасов поговорил с Мокли и рассказал ему о своём компьютере, который передавал по сетям не плавные сложные функции, а цифры – ноль и единицу, что кардинально упрощало вычисления. Атанасов пригласил Мокли посмотреть на создаваемую им цифровую машину – и через несколько месяцев, в 1941 году, Мокли с сыном на пять дней стали гостями в доме Атанасова, и Мокли внимательно ознакомился с компьютером Атанасова – Берри.

Он был впечатлён и попросил у Атанасова разрешения скопировать документацию компьютера для создания аналогичной конструкции в Пенсильванском университете. Атанасов не разрешил этого, потому что университет Айовы планировал взять патент на создаваемое устройство (но, как показали дальнейшие события, так и не собрался этого сделать).

В 1942 году Мокли, учитывая идеи Атанасова, написал проект, в котором предлагал своему университету построить электронный скоростной вычислитель на вакуумных лампах. Начальство проигнорировало проект – его текст даже был утерян.

Лаборатория Мокли сотрудничала с военными, которые нуждались в скоростных вычислителях для расчета таблиц артиллерийской стрельбы. В 1943 году влиятельный военный узнал о проекте Мокли, и последнему была выделена значительная сумма – 62 000 долларов на первые полгода, для реализации проекта «Электронный числовой интегратор и компьютер» (или ЭНИАК – по аббревиатуре английского названия). В своём описании будущей вычислительной машины Мокли не упоминал о компьютере Атанасова – Берри.

Когда проект под руководством Джона Мокли и Джона Эккерта начался, то Атанасов, который в то время работал на ту же военную лабораторию и до которого дошли слухи о проекте нового компьютера, спросил Эккерта, чем он занимается, но тот сказал, что проект секретный, и он не может о нём говорить.

В июле 1944 года полностью электронный компьютер ЭНИАК впервые перемножил два числа. В сентябре 1944 года к проекту присоединился известный математик фон Нейман, который внёс значительный вклад в разработку принципов работы электронных компьютеров. Машина была закончена осенью 1945 года и вскоре была перевезена на военную базу в Мэриленде, где использовалась для различных расчётов вплоть до октября 1955 года. Первыми программистами ЭНИАК стали шесть девушек.

На создание ЭНИАК ушло около полумиллиона долларов, в нём было 17 468 электронных ламп, 7200 кремниевых диодов, 1500 реле и 80 000 конденсаторов и резисторов. ЭНИАК весил 27 тонн, потреблял более 170 киловатт энергии и мог выполнять 5000 операций сложения в секунду. Для ввода и вывода информации использовались перфокарты компании ИБМ. Отказ любой лампы или реле означал выход компьютера из строя. Значительными усилиями инженеры добились продолжительности непрерывной работы ЭНИАК в 20 часов, после чего он обычно ломался и требовал починки.

ЭНИАК сделал расчеты по термоядерному проекту и по аэродинамическому сопротивлению крыла самолета, рассчитал первый метеопрогноз и внёс важный вклад в развитие математического метода Монте‑Карло. Когда ЭНИАК приступил к решению сложнейшего дифференциального уравнения, то на ввод данных потребовался миллион перфокарт!

ЭНИАК был изготовлен в единственном варианте, и главное, что он сделал, – это продемонстрировал возможности электронных устройств и дал бесценный опыт постройки и эксплуатации первого активно используемого компьютера. Поэтому ещё до вступления ЭНИАК в строй возникли проекты по созданию более совершенных электронных вычислительных машин – эра компьютеров началась!

 

 

К созданию компьютеров подключилась фирма ИБМ, обладающая огромными финансовыми и человеческими ресурсами. Кроме того, ИБМ имела солидный опыт создания электромеханических компьютеров, таких как весящий 4,5 тонны «Марк‑1», созданный в 1943 году.

В 1952 году ИБМ анонсирует свой первый электронный компьютер на вакуумных лампах «ИБМ‑701».

Было произведено всего 19 компьютеров этого типа – но это было лишь началом серии компьютеров ИБМ, которые быстро эволюционировали. Компьютер «ИБМ‑650», показанный публике в 1953 году и выпускавшийся до 1962 года, был изготовлен в количестве 2000 штук. В 1957 году ИБМ ввела в обиход язык «Фортран» для общения с компьютерами. Этот язык оказался столь успешным, что, модифицируясь, стал одним из важнейших языков программирования на многие десятки лет.

В 1959 году ИБМ, используя недавно изобретённые транзисторы, создаёт первые компьютеры на транзисторах, которые оказались гораздо надёжнее машин на вакуумных лампах. В 1964 году ИБМ выпустила компьютеры «ИБМ/360», которые стали стандартом компьютерной индустрии: было выпущено свыше 33 000 компьютеров этой серии, за которой последовали другие серии, не менее успешные.

ИБМ стала мировым лидером по производству крупных компьютеров, умещавшихся только в специальных помещениях – машинных залах с хорошим уровнем кондиционирования и мощной электросетью. Такие компьютеры обслуживались целой командой из инженеров и программистов. Поэтому менеджеры ИБМ с пренебрежением отнеслись к идеям создать персональный компьютер для личного использования.

– Кому придёт в голову держать компьютер дома? – удивлённо сказал один из руководителей ИБМ.

Но, увидев, с какой скоростью покупаются персональные компьютеры фирмы «Эппл», появившиеся в 1977 году, боссы ИБМ спохватились. В 1981 году ИБМ выпустила на рынок свой первый персональный компьютер «IBM PC», который стал стандартом для «персоналок».

 

Персональные компьютеры использовались не только для математических расчетов учёными, инженерами и бухгалтерами. На персональных компьютерах можно было набирать тексты статей и книг, поэтому они заменили собой пишущие машинки, и целая индустрия, которая выпускала их, быстро закончила своё существование. Люди могли играть с компьютером в шахматы, судоку и ещё кучу разных игр – и вскоре возникла мощная индустрия компьютерных игр. На компьютере можно было смотреть мультфильмы и кинофильмы – поэтому компьютер стал заменять собой телевизор.

Человек стал смотреть на компьютер как на будущего собеседника и советчика, с которым можно обсудить самые разные вопросы.

Многие писатели‑фантасты, начиная с Карла Чапека и Айзека Азимова, думали, что самым важным использованием компьютера станет превращение его в мозг человекоподобного робота, который встанет на ноги и станет помогать человеку. Действительно, американские, японские и европейские компании вложили огромные средства в развитие человекоподобных или просто мобильных роботов.

 

 

Но задолго до создания практически полезного шагающего робота для компьютеров нашлась гораздо более популярная область применения.

 

29 октября 1969 года произошло знаменательное событие, которое по своей значимости оказалось более важным, чем первое телеграфное сообщение по подводному кабелю или первая радиограмма Маркони, переданная через Атлантический океан.

В этот день Чарли Клайн, сидящий за компьютером в Калифорнийском университете Лос‑Анджелеса, попробовал передать на компьютер, стоящий от него в 640 километрах, в Стэнфордском исследовательском институте, всего лишь одно слово – LOGIN. Не сразу, но это слово протиснулось по проводу, что подтвердил Билл Дюваль, сидящий за компьютером в Стэнфорде и наблюдающий за появлением букв, которые набирал Чарли Клайн в Лос‑Анджелесе.

 

В этот день родился интернет, который вскоре объединил мировые компьютеры в одну планетарную сеть. С помощью подводного кабеля в 1973 году к американскому сегменту подключилась Великобритания и Норвегия. Сначала люди, сидящие за компьютерами, обменивались лишь письмами – и это уже означало, что компьютеры заменили собой телеграф и почту. В 1990 году компьютеры стали связываться друг с другом не с помощью специальных кабелей, а по обычным телефонным линиям. Через 10–20 лет к интернету можно было подключаться с помощью космических спутников, по радио– и телеканалам, мобильным телефонам, оптоволоконным кабелям и электрическим проводам – и даже по лазерному лучу. Компьютер заменил собой газеты и телефон, радио и телевизор.

 

Вопреки ожиданиям фантастов, компьютеры не встали на ноги и не взяли лопаты в металлические руки, а уселись на столах и приковали к себе стальной цепью половину человечества: потому что компьютеры попали в сеть и сами стали сетью.

Человек – животное общественное, он не может жить без общения, без разговоров с другими людьми. С появлением интернета человек понял, что его компьютер подключён к миллионам интернет‑сайтов, которые он может просматривать, где он может общаться с другими людьми, разделяющими его интересы. Главной функцией интернета стало установление связей между людьми. Возникли «социальные сети» – и они пронизали людское общество снизу доверху.

 

Гениальный Никола Тесла предсказывал в 1908 году появление глобальной информационной связи, с помощью которой: «…бизнесмен в Нью‑Йорке сможет диктовать указания, и они будут немедленно появляться в его офисе в Лондоне или любом другом месте. Он сможет со своего рабочего места позвонить любому абоненту на планете, не меняя существующего оборудования. Дешёвое устройство, по размерам не больше, чем часы, позволит его обладателю слушать на воде и суше музыку, песни, речи политиков, учёных, проповеди священников, доставляемые на большие расстояния. Таким же образом любое изображение, символ, рисунок, текст могут быть переданы из одного места в другое».

 

Это предсказание Теслы полностью реализовалось быстрее, чем через сто лет. Компьютер в своих мобильных версиях стал вытеснять бумажные книги и журналы, давая возможность читать книги на устройстве, которое легче одной бумажной книги, но вмещает в себя целую библиотеку! Впервые за тысячи лет бумажная книга стала уступать электронной.

Люди захотели иметь компьютер не только в своей комнате – они решили не расставаться с ним ни в ресторане, ни в кино или в автобусе. Поэтому персональные компьютеры превратились в мобильные устройства размером с ладошку, которые стали везде сопровождать человека.

Появление мировой информационной сети, объединяющей миллиарды самых различных компьютеров и процессоров, стало мощным фактором в образовании, в экономике, в политике и шоу‑бизнесе.

Может ли в такой мировой сети возникнуть электронный разум, обладающий самосознанием и какими‑то собственными желаниями? И что будет, если эти приоритеты компьютера станут противоречить человеческим? Не сменят ли разумные машины человека на эволюционной лестнице? Эти вопросы волнуют многих, но никто не знает на них точного ответа.

Алан Тьюринг был выдающимся учёным XX века. Во время Второй мировой войны он создал уникальную вычислительную машину, которая быстро расшифровывала сложнейшие шифрованные сообщения гитлеровского командования. В 1950 году Тьюринг задался вопросом «Могут ли машины думать?» и предложил практический тест на интеллект компьютеров, который известен сейчас как «тест Тьюринга». Он заключается в том, что испытуемый общается по интернету с двумя собеседниками: один из них человек, а другой – компьютер. При этом компьютер изо всех своих электрических сил пытается изобразить из себя человека. Если испытуемый не сумел распознать, кто из его собеседников является электронной машиной, – то машина прошла тест.

Проводились многочисленные соревнования между говорящими машинами – и некоторые из них проявили недюжинные способности по обману человека насчет своей личности.

Могут ли такие говорящие машины мыслить? Будет ли этот вопрос иметь практический смысл, если появится машина, которая способна неограниченное время поддерживать интересную беседу с человеком, проявляя остроумие и оригинальность мышления? Какая разница человеку, откуда его собеседник извлекает ответы: из колоссальной памяти с помощью логических схем или генерирует их, исходя из самосознания или ещё чего‑нибудь? Если с такой машиной можно будет полезно обсудить какие‑то личные проблемы, посоветоваться насчет жизненных ситуаций и посмеяться над незадачливым приятелем – много ли людей спустя пару часов будут помнить, что их собеседник состоит из транзисторов, а не живых клеток?

 

Примечания для любопытных

 

Джон Атанасов (1903–1995) – выдающийся инженер, физик и математик, который, будучи сотрудником университета Айовы, создал в 1942 году первый в мире действующий электронный компьютер.

ИБМ – американская компания (IBM), основанная в 1911 году, которая занимается производством больших вычислительных машин и персональных компьютеров. В ней работали на 2015 год 377 тысяч человек.

Клиффорд Берри (1918–1963) – аспирант Д. Атанасова, соавтор создания первого электронного компьютера.

Джон Мокли (1907–1980) – видный американский физик и инженер. Вместе с Д. Эккертом руководил созданием первого практически используемого электронного компьютера ЭНИАК, законченного осенью 1945 года. В 1946 году вместе с Эккертом организовал компанию по производству компьютеров, но партнёры недооценили трудностей создания таких сложных систем и разорились через несколько лет.

Джон Эккерт (1919–1995) – видный американский инженер и пионер компьютерной техники. Вместе с Д. Мокли руководил созданием компьютера ЭНИАК.

Джон фон Нейман (1903–1957) – выдающийся венгеро‑американский математик, один из создателей теории функционирования компьютеров и математического аппарата квантовой механики.

Алан Тьюринг (1912–1954) – выдающийся британский математик, который создал вычислительную машину, взломавшую сложнейший код гитлеровской армии, что стало исключительно важным фактором в победе над гитлеровской Германией. Ему принадлежат принципиально интересные работы в области информатики и искусственного интеллекта, которые привели к возникновению вычислительной «машины Тьюринга» и «теста Тьюринга» на апробацию искусственного интеллекта. Сделал также важное открытие в области математической биофизики («неустойчивость Тьюринга»).

Карел Чапек (1890–1938) – знаменитый чешский писатель‑фантаст, который вместе со своим братом Йозефом придумал для искусственных людей термин «роботы», который использовал в своих произведениях.

Айзек Азимов (1920–1992) – знаменитый американский писатель‑фантаст и учёный. Написал известный сборник рассказов «Я, робот», в котором сформулировал принципы поведения человекоподобных машин.