Каким будет компьютер через 29 лет?

picturehistory — 12.10.2025



Электронно-вычислительные машины все более широко используются в самых различных сферах человеческой деятельности. Развитие науки и техники позволяет надеяться, что через несколько десятилетий будут созданы ЭВМ, намного превосходящие сегодняшние. Залог тому создание микроминиатюрных твердых схем, применение которых в компьютерах будущего намного расширит возможности «электронного мозга». Машины станут верным помощником человека во многих, пока ещё для них недоступных областях науки и техники. "За рубежом" 1971

Роберт Джэстроу. «Нью-Йорк таймс мэгэзин»,
При нынешних темпах научно-технического прогресса человек еще долго будет превосходить любую «думающую машину. И всё же к концу 20-го века подавляющее превосходство человека, по всей вероятности, сойдет на нет, и к 2000 году наступит период сотрудничества человека и машины «на равных». Подобные мысли пришли мне в голову во время экскурсии по предприятию компании «Интер «Интернэшнл бизнес машинз» в Фишкилле. Основная продукция этого предприятия крошечные прямоугольники, или «кристаллики», как их называют в электронной промышленности, то есть микроминиатюрные твердые схемы на кристаллах. Один такой «кристаллик» около 1/32 дюйма (1 дюйм = 2.54 см) в поперечнике и толщиной 1/500 дюйма заменяет 3 радиолампы. Схема на кристаллах несколько большего размера не уступает по сложности схеме большого телевизора. Развитие производства микроминиатюрных твердых схем предвещает время, когда «электронный мозг» будет соревноваться с человеческим по сложности и объему памяти.

ШИРОКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ
Возможности электронно-вычислительных машин сегодняшнего дня хорошо демонстрирует большой компьютер, установленный в научно-исследовательском центре Национального управления по аэронавтике и исследованиям космического пространства. «Мыслительный процесс» машины совершается в вычислительном блоке из 100 тысяч полупроводниковых элементов, который делает в секунду 10 миллионов элементарных операций таких, как сложение, вычитание, сравнение чисел, логический выбор между несколькими альтернативами. Числа и слова, которыми маши на пользуется во время работы, хранятся в ее запоминающем устройстве емкостью свыше миллиона единиц информации. Компьютер способен выдать одну такую единицу слово или число или принять новую менее чем за миллионную долю секунды. В компьютере есть и другие типы запоминающих устройств различной ёмкости и скорости, но блок памяти на миллион слов основной.

В обычных условиях 5% памяти машины занято программами, представляющими собой набор команд, которые обеспечивают «Инстинктивные» реакции компьютера в определенных ситуациях. Что же это за реакции? Одна из них аналогична чувству голода у живых организмов. Когда примитивное животное получает сигнал о наличии пищи, оно реагирует на него серией последовательных действий, характер которых диктуется общей схемой его поведения, заложенной в генах. Животное поворачивается в сторону пищи, открывает пасть и заглатывает кусок. Подобная программа «инстинктов» и действий хранится в ЭВМ на магнитной ленте или каким-либо другим способом, но принцип один как для машины, так и для живого организма.

Когда компьютер поступает с завода-изготовителя, его «разум» пуст, ибо еще не заложены программы, управляющие его «поведением». Заполнить память компьютера задача программиста. Только тогда машина превращается B примитивный «мозг», способный реагировать на «внешние раздражители» серией определенных действий, которые она выполняет со «сверхчеловеческой» скоростью. Однако основных «инстинктов» недостаточно. Машина должна пройти добавочный специальный курс обучения, каждый раз новый в зависимости от характера задачи, которую ставят перед ней ученые. Этот курс обучения представляет собой набор команд, которые также помещаются в за поминающее устройство компьютера и выжимают 10-15% его ёмкости. Остальная часть блока памяти компьютера, около трех четвертей его, заполняется детальной информацией, имеющей отношение и данной решаемой задачи.

Компьютер с основным блоком памяти на миллион слов, работая со скоростью 10 миллионов операций в секунду, занимает объем в 2 тысячи куб. футов (1 куб. фут=0.038 куб. м), весит 10 тонн потребляет 120 тысяч ватт электроэнергии. Он представляет собой на сегодняшний день последнее слово электронной техники. Однако может ли он составить конкуренцию человеческому мозгу? Один на основных недостатков компьютеров - малая ёмкость памяти. Миллион слов или чисел кажется громадным числом. Написанные в столбец, они составили бы книгу большого формата в 600 страниц. Однако это ничто по сравнению с ёмкостью нанять человеческого мозга, которая, как считают, способна вместить 10 миллиардов единиц информации, то есть в 10 тысяч раз больше, чем самый совершенный компьютер. Кроме того, «обученный», скажем, предсказаниям погода, компьютер не может одновременно использоваться, к примеру, для решения задачи по исследованию планет. Правда, конструкторы ЭВМ обходят эту проблему, «настраивая» запоминающие устройства таким образом, что их содержание может быть «стерто» за долю секунды.

В машину тут же вводится новая работал программа, необходимая для выполнения других задач. Тем не менее емкость сегодняшних запоминающих устройств все не значительно ограничивает круг проблем, решение которых компьютеру под силу. Почему же нельзя пока построить ЭВМ с памятью в 100-1000 раз большей? Частично из-за её высокой стоимости. Если бы мы захотели создать машинную память, эквивалентную человеческой, она обошлась бы в 10 миллиардов долларов. Такое запоминающее устройство весило бы 100 тысяч тонн, занимало объем в 8 миллионов кубических футов и потребляло миллиард ватт электроэнергии. Человеческий же мозг весит всего 3 фунта (1 фунт = 0,454 кг), занимает объём 0,1 куб. фута и потребляет 20 ватт. По всем показателям он намного превосходит «мозг» машины.

В чем же преимущества компьютера? В скорости. Современные машины решают арифметические задачи в 100 миллионов раз быстрее человеческого мозга. Каково будущее компьютера? Опыт последних двух десятилетий показывает, что эффективность компьютеров увеличивается примерно - в 10 раз каждые 7 лет. Приняв это наблюдение за основу, можно с достаточной точностью предсказать состояние электронной техники, скажем, в 2000 году. Итак, первый большой компьютер на радиолампах был пущен в ход в 1951 году, первый компьютер на полупроводниках в 10 раз более емкий и быстрый - появился в 1958. Сегодняшние высокоскоростные компьютеры на «кристалликах» быстрее своих предшественников опять-таки в 10 раз и впервые были созданы в 1965 году. В 1971 году ожидается появление нового поколения компьютеров на ещё более миниатюрных твердых схемах, которые увеличат возможности ЭВМ ещё в 10 раз.

СКОРОСТЬ И ПАМЯТЬ
Последние успехи в разработке микроминиатюрных твердых схем представляют собой громадный шаг вперед в увеличении скорости и в повышении компактности компьютеров, поскольку последние «кристаллики» способны не только с большой скоростью совершать арифметические действия, но и служить также в качестве ячеек памяти компьютера. Эти крохотные прямоугольники собираются в листы, которые, в свою очередь, складываются кубики, образуя запоминающее устройство, которое намного компактнее памяти на магнитных сердечниках 60-х годов. и В стадии эксперимента находятся сейчас еще более интересные электронные устройства. Одно из них, разрабатываемое корпорацией «РКА» для Центра космических полетов при Годдардовском институте, целый компьютер, нанесенный на «кристаллик» поперечником в дюйм.

В подобном микроминиатюрном компьютере начинают воплощаться те новые концепции, которые помогут закрыть пропасть, отделяющую сейчас примитивное «мышление» компьютеров от возможностей клеток мозга с их сложнейшими связями. В микроминиатюрных электронных устройствах полупроводники другие элементы схемы расположены столь тесно, что становится возможным совместить «мыслительные» цепи ячейками памяти на одном «кристаллике». Таким образом, одна и та же ячейка блока памяти получит возможность одновременно и «запоминать» и «рассуждать». Это необычайно важная способность, ибо в этом случае один «кристаллик» можно соединить с другими таким образом, что он сможет при необходимости сам посылать команды соседям и запрашивать у них добавочную информацию.

Здесь мы близко подходим к способности к ассоциативной памяти, составляющей один из основных элементов процесса человеческого мышления. Компьютеры 1971 года представляют собой пока простейшие «организмы», не умеющие «рассуждать». Однако с созданием элемента блока памяти, способного не только запоминать, но и связываться с другими элементами, положение может измениться. Поколение компьютеров, которое появится где-нибудь во второй половине 70-х годов, с памятью нового типа будет еще одним крупным шагом на пути к созданию искусственного «интеллекта». Если упомянутая выше зависимость в развитии электронной техники сохранится, то можно предположить, что через 4 поколения компьютеров - в течение 28 лет, то есть к 1999 году - будет создана машина, которая с точки зрения размеров памяти и сложности внутренних связей будет ненамного уступать человеческому мозгу и в то же время занимать объем, не превышающий нескольких тысяч кубических футов. Подобный твердосхемный «мозг» с почти человеческим интеллектом, функционирующий в объеме небольшой комнаты, станет провозвестником начала века сотрудничества на равных человека и машины.

Об авторе:

Роберт Джастроу (1925 —2008) — астроном, планетолог-физик, учёный НАСА, писатель-популяризатор и футурист

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив