|
||||
|
ТЕМА НОМЕРА: Yesterday: Каким будет мир в 2000 г. Автор: Сергей Леонов В наше время постоянно возрастающая мощь электроники проявляется в значительно большей степени, чем 35 лет назад. Темпы прогресса все нарастают, а умение человека решать технические задачи становится все более впечатляющим. Современные элементы вычислительной техники до удивления малы по сравнению с первыми электронными лампами и реле.Но по сравнению с теми несколькими атомами, которые по существу только и нужны для выполнения большинства элементарных вычислительных операций, они все еще слишком велики. Во, скажут читатели, привыкшие к моему обычному языку в статьях, до чего сугубо технического человека журналистика довела — пафос так и прет. Признаюсь сразу — первый абзац я накропал не сам, а своровал (с точностью до перевода) из прошлого — написан он был в 1965 году — а я тогда еще только на свет появился. Что изменилось за прошедшие сорок с лишним лет? Да всё! И уж особенно — вычислительная техника. А теперь перечитайте вступление к статье. Что изменилось? А если б я не сознался в плагиате? В позапрошлом номере мы рассказали о предсказаниях, касавшихся слишком широкого круга вещей, сейчас же я постараюсь сосредоточиться на нашей тематике — вычислительная техника, связь, обработка данных. Среди наших предсказателей — лица весьма известные: David Sarnoff (президент компании RCA), Gordon Moore (руководитель лаборатории отделения полупроводников Firchild Camera and Instrument), Eiich Goto (адъюнкт-профессор Токийского университета), Harold Barlow (профессор электротехники Лондонского университетского колледжа), Chauncey Suits (вице-президент и директор по исследованиям фирмы General Electric) и другие (занимаемые должности указаны на 1965 г.). Прогноз, сделанный в 1965 году, ориентировался на 35 лет вперед — мы немного опоздали с «разбором полетов», но не думаю, что он станет от этого менее интересным. Итак, предоставим слово экспертам, а я лишь буду комментировать отдельные моменты (мои слова приведены врезками справа). В статьях темы использованы материалы и иллюстрации русскоязычного издания журнала Electronics и других изданий того времени.
• Вычислительные машины станут более мощными, а структура их совершенно изменится. Например, запоминающие устройства на интегральных схемах можно будет распределять по всему объему машины, а не сосредоточивать в одном узле, как это делается в настоящее время. • Путем усовершенствования методов производства можно добиться сокращения в 10 раз стоимости вычислительной машины за каждое десятилетие. При этом вычислительная машина, которая сейчас стоит один миллион долларов, стоила бы в 1985 г. десять тысяч долларов, а к 1995 г. — всего одну тысячу долларов.  Компьютер в доме
Дальнейшая аппроксимация подсказывает цифру 100 долларов в 2005 году. Увы, еще одно предсказание в духе закона Мура не сбылось, а вместо него в 90-х появилась фраза "хороший компьютер всегда стоит 1500 долларов». • Можно вообразить домашнюю вычислительную машину, которая будет планировать, программировать и контролировать операции по приготовлению пищи и уборке помещения. Такая машина могла бы напоминать хозяину об общественных обязанностях, обучать и воспитывать детей и, наконец, подсчитывать и платить подоходный налог. Члены семьи могли бы проводить большую часть своего времени, извлекая увеселительные программы из глубин неограниченной по объему полупроводниковой памяти, причем для этого им достаточно было бы просто покрутить наборный диск. • Управляемые выпрямители и интегральные схемы будут использованы для программирования и управления стиральными машинами, машинами для мойки посуды, холодильниками, устройствами для кондиционирования воздуха, осветительной аппаратурой и другими бытовыми электроприборами. • Можно ожидать, что будут созданы дома с встроенными системами автоматической уборки и ремонта. Система очистки воздуха будет обычной для любого дома, а на рынке появятся автоматы для мойки окон и уничтожения паразитов. • Мысль о покупках по телевизору может показаться слишком смелой даже для самого богатого воображения. Хозяйка будет сидеть дома и делать покупки путем набора номера, по которому ей выдадут информацию о нужных товарах. Демонстрация витрин, прилавков и отдельных товаров будет производиться из библиотек телевизионных программ, которые вначале будут записываться на магнитную ленту, а в более отдаленном будущем — на усовершенствованные полупроводниковые устройства памяти, не имеющие движущихся частей. • Мы можем ожидать создания жилищ, в которых для выполнения любой домашней работы достаточно будет нажать кнопку, можем надеяться на то, что избавимся от скуки в часы досуга путем автоматического возбуждения чувств или совершая туристские поездки на Луну.  Обработка информации
Об общедоступных информационных хранилищах с возможностью удаленного доступа к ним не говорил только ленивый. Удивительно, но ни в одном материале того времени мне не удалось обнаружить описания такого хранилища в виде, который это хранилище приобрело — распределенном. Соответственно, «главное препятствие»в виде ограниченной полосы пропускания каналов связи (подразумевавшееся, очевидно, применительно к каналам самого централизованного хранилища) устранилось само собой. Возникновения препятствий другого рода, а именно — проблем соблюдения авторских интересов, касающихся контента — никто, похоже, в то время не предполагал. • Вы сможете набрать номер центральной библиотеки, в которой можно будет получить дополнительную информацию в виде печатного текста, устных сообщений или необходимых документов. Желая развлечься, вы таким же способом сможете в любое время получить из центральной полупроводниковой библиотеки запись интересующего вас спектакля, романа, оперетты или программы варьете. Без этой системы наука и техника погрязнут в избытке информации. Главным препятствием для такого вида обслуживания является ограниченность спектра радиочастот и недостаточная полоса пропускания проводных линий связи. Возможно, что единственным выходом здесь может стать предложенное несколько лет назад решение: подвести к каждому дому широкополосную коаксиальную линию связи. • Можно ожидать увеличения числа центров по переработке информации, содержащих накопители данных, поступающих с отдельных мест. Такие центры окажут большое влияние на образование, медицину, юриспруденцию, торговлю и политику. • Оставляя пока в стороне количественные соображения, мы можем представить себе международные библиотеки, из которых информация с помощью различных средств связи, включая проводные линии и спутниковую связь, будет передаваться во все концы света. Абоненты, живущие в других странах, получат эту информацию посредством автоматических переводчиков. • Без сомнения, будут разработаны совершенные автоматические системы обработки информации для магазинов и складов. Небольшие магазины будут пользоваться упрощенными ответвлениями таких систем. В магазинах по продаже готового платья, кухонной утвари или обуви появятся недорогие устройства обработки данных, которые будут проверять наличие всей огромной номенклатуры товаров и отмечать, на какой полке склада находится товар того или иного наименования.
• К 2000 г. много подводных кабелей пересекут океаны. По ним можно будет передавать любую информацию, в том числе и одну телевизионную программу. Использование оптических волноводов достигнет такого уровня, что с их помощью можно будет обеспечить дальнюю видеотелефонную связь через океаны. • Связь не будет ограничиваться только одними телефонными разговорами. По глобальной системе связи будут передаваться любые сигналы, какие только можно передавать в стандартном канале шириной от 3 до 4 кГц. Канал мог бы вместить передачу данных со средней скоростью, фототелеграф и телевидение с медленной разверткой. • В глобальной системе вызовов каждому основному телефону и вспомогательной аппаратуре, расширяющей его возможности, должен быть отведен отдельный номер с числом цифр не более 12, чтобы с ним можно было бы соединиться путем набора (или посылкой импульсов вызова) с любого другого аппарата. Сегодня это утверждение вызывает улыбку — какие такие 3—4 кГц? Впрочем, не спешите, ведь до понимания того, что голос можно преобразовать в тот же поток данных, чтобы передавать как часть более «широкого»потока, в те годы додуматься было весьма сложно. Сам же прогноз реализовался на все сто процентов — факсы и модемы тому подтверждение. • Мы ожидаем, что к 2000 г. электромеханические телефонные системы в значительной мере будут заменены электронными. Число телефонных связей между машинами станет не меньше, чем между людьми. Связь между континентами будет поддерживаться как с помощью связных ИСЗ, так и через весьма разветвленные кабельные системы. По линиям связи будут одновременно проходить телефонные, телетайпные и фототелеграфные сообщения. Связь между абонентами станет видеотелефонной. • Сейчас наблюдается огромное увеличение числа линий видеотелефонной связи, позволяющей проводить конференции и собрания путем простого набора номера, что кладет конец многочисленным дорогостоящим поездкам. • Усовершенствование производственных методов приведет к тому, что самые удивительные, но пока слишком дорогостоящие изобретения нашего времени в ближайшие тридцать лет войдут в быт. Несомненно, например, что видеотелефон станет обычной принадлежностью любого дома, как только его цена окажется по карману среднему человеку. • Хотя в силу количественных соображений я вынужден отбросить идею о том, что нам удастся создать карманные устройства для двухсторонней видеотелефонной связи (даже если проблема полупроводниковой схемы развертки будет разрешена), я в то же время уверен, что приборы для двухсторонней глобальной видеотелефонной связи должны появиться в продаже. Имея в виду, что при этом могут быть утрачены последние остатки личной тайны, я надеюсь, что эти приборы не будут слишком доступны. • Можно было бы предсказать появление телевизионного радиопередатчика для глобальной связи, носимого на запястье или в кармане пиджака. Можно пойти еще дальше и некоторой степенью вероятности предсказать появление телевизоров с объемным изображением и стереофоническим звучанием, которые будут служить для развлечений, ставить медицинские диагнозы и давать информацию о необходимом лечении, ускорять обучение, производить заочные покупки и мгновенно выполнять банковские операции. • Телефония останется доминирующим видом связи по сравнению с передачей данных и фототелеграфом и в 2000 г. Желание людей поговорить, по-видимому, не имеет границ. • Разумеется, большинство новейших изобретений и усовершенствований, например кнопочный набор и значительно улучшенные системы деловой связи, будут повсеместно распространены задолго до 2000 г.  Промышленность, разработка
Давайте посмотрим на сегодняшние системы глобальной адресации. Прямое сопоставление — телефон с кодом страны и региона — одиннадцать цифр. Телефонная нумерация обладает значительной "дырявостью», не используя многие возможные региональные коды и целые серии номеров. Не лучше обстоит дело и с IP-адресами — работающие сейчас адреса четвертой версии приблизительно эквивалентны десяти цифрам — опять же множество комбинаций не используется. Зато перспективный стандарт IPv6 — примерный эквивалент пятнадцати цифр. Несколько ближе к реальности сервис ICQ — сейчас выдаются номера длиной девять цифр, и пропуски там не технического, а организационного характера. Кстати, текущее значение населения Земли пока укладывается в десять цифр, и еще через тридцать лет займет одиннадцатую цифру, если верить прогнозам. • Я верю в то, что в будущем все технические и физические эксперименты будут проводиться под управлением автоматических вычислительных машин. Это приведет к феноменальному ускорению процесса познания окружающего мира. Исследователь напишет программу и пустит машину в ход; когда машина выдаст ответ, человек напишет другую более сложную программу и т.д. В наше время высокая стоимость часто является препятствием для использования вычислительных машин при научных исследованиях. Однако недалек день, когда все исследователи и студенты смогут пользоваться машинами, эквивалентными самым быстродействующим вычислительным машинам современности. • В промышленности транспортировка большинства материалов вскоре будет производиться с помощью автоматических транспортеров и манипуляторов, а для управления производственными процессами будет повсеместно применяться промышленное телевидение. • В будущем предполагается непрерывно упрощать связь между человеком и вычислительной машиной. Причем будут стремиться обойтись без программиста и без использования специальных машинных языков. Уже начинают появляться машины, которые могут читать инструкции, напечатанные на английском языке, и нет сомнений, что за ними вскоре появятся более совершенные машины, способные читать даже рукописный текст. • Электронное автоматическое управление машинами и производственными процессами будет развиваться, пока не займет ведущее положение в промышленности. На смену традиционным технологическим процессам придут электрическая искра или мощный луч мазера и лазера. Окраска будет производиться с помощью электростатического осаждения, очистку поверхностей будут выполнять ультразвуковые волны.
• Сильно возрастет роль вычислительных машин, которые будут очень быстро и точно выдавать информацию, необходимую для принятия важных решений в области финансов, организации производства и государственного управления. • Весьма совершенные и относительно недорогие системы обработки информации окажут влияние на торговлю. Изготовитель в любой момент будет иметь точные и исчерпывающие данные о районах наилучшего сбыта, о возможном объеме продаж, о ценах и условиях поставки комплектующих изделий, о политике конкурентов и т. п., а кроме того, будет получать точные прогнозы относительно тенденций по всем этим вопросам. Очевидно, что тем самым создадутся возможности для оживления рынка, улучшения распределения товаров и общего значительного уменьшения цен. • Если мы не найдем новые электронные методы, которые помогли бы остановить непрестанное увеличение громоздкости государственного аппарата, то вся наша система может переродиться в такой степени, что будет работать вхолостую. Поэтому первым по важности стоит непрерывное развитие вычислительной техники и ее применение для выполнения правительственных предписаний в городах, штатах и федеральных округах. • Вычислительные машины произведут подлинный переворот в юриспруденции. Первым их применением будут запоминание и поиск судебных прецедентов. Через 50—100 лет машина фактически заменит судью и присяжных, причем судебные решения станут менее эмоциональными и более объективными, чем решения, принимаемые людьми.  Технологии
О видеотелефонной связи упоминает буквально каждый. Тем не менее по прошествии сорока лет она так и не получила широкого распространения. Возможно, причины скорее не в технике, а в нежелании отказаться от последней части приватности? • Для усовершенствования вычислительной техники и разработки полупроводниковых телевизионных экранов недостает быстродействующей полупроводниковой системы развертки. Можно представить себе мозаику инжекционных лазеров, передающих пучки света на телевизионный экран, но не существует простых и надежных способов развертки и модуляции этого света, необходимых для получения телевизионного изображения. • В принципе можно представить, что на крохотном кусочке кремния можно записывать десятки тысяч двоичных единиц информации. Однако мы не имеем удовлетворительных устройств для поиска и выборки этой информации. Матричная выборка электронным лучом годится только для специализированных устройств высокой стоимости. • Усовершенствование интегральных схем приведет к появлению таких чудес, как бытовые вычислительные машины (или по крайней мере устройства ввода-вывода данных, устанавливаемые в квартире потребителя и присоединяемые к центральному вычислительному устройству, регуляторы скорости автомобилей, портативные средства связи для личного пользования. Для создания работоспособных электронных наручных часов в настоящее время необходим лишь хороший дисплей. • Основным исходным материалом, по-видимому, останется кремний, хотя для специальных целей возможно применение других материалов. Например, для сверхвысокочастотных интегральных схем важнейшим материалом будет арсенид галлия. Но в устройствах для более низких частот будет преобладать кремний, поскольку уже имеется хорошо развитая технология, основанная на использовании кремния и его окисла, а сам он является относительно недорогим сырьем. • Ориентировочная кривая, построенная для 1970 г., показывает, что минимальную удельную стоимость будут иметь схемы, содержащие около тысячи компонентов, причем стоимость снизится примерно в десять раз. Число компонентов в схемах, соответствующее минимальной стоимости, до сих пор возрастало за год примерно вдвое. По всей вероятности, следует ожидать, что в течение некоторого времени этот темп сохранится или несколько возрастет. • В настоящее время трудно предсказать, насколько глубоко интегральная электроника проникнет в область СВЧ. Если удастся создать такие системы, как фазируемые антенные решетки, возбуждаемые системой интегральных источников мощности СВЧ, это может полностью революционизировать радиолокацию.  Весьма точный прогноз, хотя доминирующего положения ни порошковая покраска, ни ультразвуковая очистка не заняли, удовлетворившись нишевым применением и телерекламой миниатюрной "стиральной машинки». А вот в предыдущем высказывании смешаны понятия «чтение»и "понимание». Первое реализовано, второе — увы. Обучение
• Вскоре в значительно большей степени обучение будет опираться на связь. Местные учебно-консультационные пункты приобретут положение и значимость, какую ныне имеют основные учебные центры. Учебные программы будут транслироваться с них на дом по радио, телевидению и телефону. • В школах будут использовать большие плоские телевизионные экраны, причем на каждой парте будет устанавливаться отдельный экран. Непременной частью процесса обучения станет использование усовершенствованных обучающих машин, а также записанных на магнитную ленту телевизионных лекций. Пользуясь записанными на магнитную ленту лекциями, школы отдаленных сельских местностей смогут получать столь же высококачественный лекционный и демонстрационный материал, как и городские школы.  Транспорт
Собственно, это и есть первая формулировка закона Мура. Если продолжить нарисованный автором график до нынешнего времени, то придется признать, что ошибка составила «всего»шесть порядков. Впрочем, позже этот «закон»не раз корректировался. Важной областью применения электронных систем явится в будущем автоматическое регулирование уличного движения, которое позволит снизить и, возможно, совсем исключить катастрофы, которые в наше время ежегодно происходят на автомобильных магистралях. Уже сейчас имеются электронные средства управления машиной, которые автоматически «отбирают руль»у незадачливого шофера. Но еще в течение по крайней мере ближайших 25 лет эти средства будут слишком дороги. На смену уличным регулировщикам придут специалисты по электронным вычислительным машинам, от которых будет зависеть регулирование движения. При этом управление автомашиной также по необходимости станет автоматическим. Чтобы упростить программирование вычислительных машин, можно будет снабдить автомобили автоматическими регуляторами скорости, которые будут действовать от кодирующих устройств, расположенных на дороге, или же от сигналов радиопередатчиков ближнего действия, размещенных вдоль дороги по ее краям. Отдельный экран, на который выводятся учебные материалы, сегодня имеет любой школьник — я имею в виду мобильник и подсказки по SMS. Записанный высококачественный учебный материал в виде диска с коллекцией рефератов, действительно, свободно доступен и в провинции. Число электронных устройств, используемых в автомобиле, будет непрерывно расти. Уже в скором времени станет обычной электронная система зажигания. Довольно скоро с помощью аппаратуры, установленной в автомобиле, водитель сможет связаться по радио с другими автомашинами и в случае необходимости сообщить о постигшей его аварии. На автомобиле можно установить датчики, чувствительные к свету и снабженные соответствующими исполнительными органами. Пусть ваша машина остановилась по красному сигналу светофора. Когда зажжется зеленый свет, то датчики его воспримут, дадут сигнал на исполнительный механизм, и тот автоматически включит гудок на остановившейся позади вас автомашине, с тем чтобы вы поторапливались. К сожалению, найти информацию о том, соотносил ли автор «падение реакции»с алкогольным опьянением, не удалось. Было бы приятно думать, что мы сумеем снабдить водителя автоматической чувствительной системой, которая останавливала бы машину в случае, если реакция водителя упадет ниже некоторого обусловленного уровня. Прогнозы, как видно, редко сбываются в технологической части, но гораздо чаще — в функциональной. Оно и понятно — функциональная описывает задачи, которые люди предполагают решать, условия этих задач примерно известны, возможный срок решения тоже можно прикинуть. С технологиями сложнее — совершенно неизвестно, к чему приведет нас даже ближайшее десятилетие в части скачкообразно двигающих эти технологии научных открытий. Наверное поэтому многие прогнозы прошлого смотрятся сегодня наивно — они в основном предсказывают решение актуальных задач существовавшими в те времена средствами. Кредитная карта Можно представить себе такую степень развития банковского дела, при которой деньги выйдут из употребления. Уплата за товар, купленный в магазине или заказанный из дому, сведется к тому, что покупатель просто вставит кодовую карту в некоторое электронное устройство. Это устройство автоматически проверит состояние счета и с помощью банковской вычислительной машины спишет с него деньги либо запишет нужную сумму в долг. Пьезоэлектрические резонаторы Для выполнения функций колебательных контуров можно, по-видимому, использовать некоторые резонансные явления, подобные тем, которые имеют место в пьезоэлектрических кристаллах: однако в течение некоторого времени вряд ли удастся отказаться от индуктивностей и емкостей. Технологии xDSL Для передачи речи и изображения будут использоваться без нарушения обычной телефонной связи местные телефонные линии. Электронная почта Я верю, что придет день, когда большинство документов и писем будут передаваться электронными способами, а машины будут непосредственно «разговаривать»друг с другом. В течение 35 грядущих лет мы также станем свидетелями гигантского роста передач текстового материала. Резко возросшая потребность в скорости передачи и сдвиг баланса стоимости в пользу электрической связи вытеснят почтовые отправления для большей части деловой корреспонденции. Спутниковое телевещание Когда станет практичным иметь крупные космические станции, обращающиеся вокруг Земли, появится возможность значительно раздвинуть границы зон вещания и телевидения. Несмотря на то что от передатчика синхронного спутника потребуется большая выходная мощность, обслуживаемое им пространство будет столь значительным, что трансляция с помощью спутника будет экономически оправданной. Пакетная телефония По желанию можно будет кодировать речевые сигналы в самой оконечной аппаратуре таким образом, чтобы сигнал проходил с малыми искажениями — путем модуляции несущей частоты или же методом импульсно-кодовой модуляции. При этом сигнал будет идти одновременно со многими другими речевыми или цифровыми сигналами по одной и той же паре проводов, или по коаксиальному кабелю малого диаметра, или, если оконечная станция является подвижной, по радио. С коммутационного центра, который будет полу— или полностью электронным, сигналы направятся на другие коммутационные станции или по линиям дальней связи. Полупроводниковые источники света Со времени появления первой угольной лампы накаливания удельная световая отдача возрастала следующим образом: для угольной лампы 1—2 лм/Вт, для вольфрамовой 15—20 лм/Вт, для люминесцентных и газонаполненных ламп 50—80 лм/Вт. Однако даже наиболее современные лампы дают больше тепла, чем света. Очевидно, в будущем следует ожидать значительного усовершенствования электрических источников света. Новые полупроводниковые приборы обеспечат простое преобразование энергии из одной формы в другую. Появятся методы двухстороннего преобразования электричества в свет, электричества в тепло, электричества в звук и переменного тока в постоянный. Мобильный телефон Обеспечение телефонной связью людей, находящихся в движении — в автомобилях или самолетах, в поездах или на кораблях, пешком или верхом — будет осуществляться сравнительно просто и будет столь же хорошим, как и со стационарными станциями. Оптоволоконные кабели Необходимо будет использовать все возможности спутниковой связи и трансокеанских кабельных линий. Кроме того, понадобятся волноводные линии связи, работающие в миллиметровом диапазоне. Сперва они будут проходить по отдельным странам, а в дальнейшем, подобно нынешним линиям дальней телефонной связи, охватят весь земной шар. Темпы распространения видеотелефона будут расти медленно, хотя и уверенно, задерживаемые дороговизной, нехваткой дальних широкополосных линий связи и отсутствием специального коммутационного оборудования для узлов видеотелефонной связи. Выходом может быть использование лучей лазера, направляемых по оптическим волноводам, которые позволят вести передачи по тысячам каналов одновременно. |
|
|||
|
Главная | Контакты | Прислать материал | Добавить в избранное | Сообщить об ошибке |
||||
|
|
||||
