Атомы у нас дома. Удивительная наука за повседневными вещами

Законы машин

Мы аналоговые животные: слышим звуки, видим изображение, испытываем эмоции. Всё это нелегко перевести в слова, не говоря уже о цифрах. Компьютеры – цифровые устройства: они всё делают в цифровой форме. Не в привычных нам цифрах от 0 до 9, а в бинарной (двоичной) системе: компьютеры способны преобразовать любую информацию в нули и единицы. Компьютер переводит понятное нам число 12345 в 11000000111001. Так ему легче обрабатывать и хранить 12345 при помощи электронных элементов в интегральных микросхемах, которые принимают только два состояния: «включено» (1) и «выключено» (0). В наши дни самые мощные интегральные микросхемы (чипы) могут иметь до 2 млрд таких элементов, называемых транзисторами, которые умещаются на площади с ноготь вашего мизинца. Восемь транзисторов могут хранить одну букву или цифру (один байт информации). На вашем ногте могут разместиться 250 млн знаков или 400 объемных книг – достаточно для солидной домашней библиотеки.

Разница между «аналоговыми» людьми и «цифровыми» машинами еще глубже, чем кажется на первый взгляд. Люди склонны видеть смысл даже в том, что кажется бессмысленным. Число 12345, приведенное выше, – просто пример, без особого смысла. Но оно что-то значит для человека: ведь это цифровой аналог азбуки, первых букв алфавита. Или возьмем, например, ценник в магазине. Когда вы видите цену, ваш мозг сразу ассоциирует ее с чем-то большим, чем число. Вы связываете ее с ценами на другие товары, прикидываете, что еще вы могли бы купить за такие деньги или сколько вам нужно времени, чтобы эти суммы заработать. Мы запоминаем коды наших банковских карт, ассоциируя числа с днями рождения, или выбираем лотерейные билеты, номера которых совпадают с датой нашей свадьбы. Наш мозг настаивает на том, чтобы искать смысл везде и во всем.

Компьютеры же не ищут смысла в цифрах, которые они щелкают, как орешки. Они не могут отличить последовательность, которая представляет собой цифровую запись мазка Дэвида Хокни, от последовательности, которой записана песня Gimme Shelter группы Rolling Stones. Но это только половина проблемы, причем лучшая. Настоящая проблема в том, что компьютеры – мещане. Для них глубочайшие человеческие чувства лишены всякого смысла. Для бинарного интеллекта нет разницы между записью в микроблоге знаменитости и цитатой из Корана.

Аналоговая эпоха

Бесчувственность компьютеров объясняется не только их цифровой природой. Перед тем как в середине 1940-х появились цифровые компьютеры, лучшие вычислительные машины были аналоговыми[194]. Они занимались баллистическими вычислениями (какое расстояние пролетит пуля? что если встречный ветер будет вдвое сильнее и т. д.), вращая зубцами смазанных шестеренок и сравнивая, насколько сдвигается с первоначальной позиции специальный маркер.

Лучшие аналоговые вычислительные машины были разработаны между двумя мировыми войнами доктором Ванневаром Бушем, одним из активных участников создания атомной бомбы и «дедушкой» технологии гипертекста: системы текстовых страниц, имеющих перекрестные ссылки (это основной протокол интернета). Лучшая машина Буша под названием Rockefeller Differential Analyzer представляла собой 100-тонное чудовище, занимавшее целый зал, со встроенными 320 км проводов, 150 электрическими моторами и 2000 вакуумных ламп (предвестниц транзисторов). Она выглядела как гигантский игральный автомат. Но единственные игры, в которые на ней играли, были военные: игры между жизнью и смертью.

Вскоре этот аналоговый монстр был заменен цифровой вычислительной машиной ENIAC (Electronic Numeric Integrator and Calculator), созданной в 1946 году и печально известной своим участием в атомном проекте. ENIAC была огромной. Машина весила 30 т и занимала комнату размером 10 × 15 м. В ней имелось около 100 000 электронных компонентов и в пять раз больше контактов. Она потребляла столько же электроэнергии, сколько 60 тостеров, работающих круглые сутки[195]. Но она себя оправдывала. То, на что у «человеческого компьютера» (инженера с логарифмической линейкой) ушло бы 40 часов, – расчет баллистической траектории снаряда – машина выполняла за 30 минут. ENIAC могла осуществлять 5000 арифметических операций в секунду. С ее помощью решались проблемы цепной ядерной реакции. Подсчитано, что у 100 исследователей на это ушло бы несколько лет. ENIAC же справилась с задачей за две недели (два часа продолжались сами вычисления, 14 дней ушло на создание программы и анализ результатов, несколько минут заняли взаимные поздравления ученых)[196].

Как работают цифровые технологии?