Методические материалы, статьи

ЦВМ — вчера и сегодня

…Кибернетика не только рассеивает мрак, обнаруженный во владениях других наук, но сама довольно часто создает проблемы, нуждающиеся в разрешении, многие вопросы, о которых на заре кибернетики думали, что они вот-вот будут разрешены (например, проблема автоматизации перевода), оказались задачами, над которыми будут биться, быть может, многие поколения исследователей.
С. Лем.
Предисловие ко второму изданию «Summa technologiae», 1966 год

Компьютеры появились на свет как продукт свободного творчества человеческого разума. Это игрушка цивилизации, в отличие от арифмометра, они не нужны были для сиюминутных дел. Нельзя же назвать глобальной общечеловеческой задачей проблему защиты от воздушных налетов, решение которой Н. Винером привело к постройке первого компьютера. Эта проблема потом стала глобальной — с появлением стратегического оружия, которое само уже не может существовать без компьютеров. И еще лет всего двадцать — тридцать назад существование компьютеров воспринималось людьми отстраненно, вроде существования генной инженерии или обитаемых орбитальных станций: «как интересно, но меня вплотную не касается». А теперь — сами знаете.

Машины уже давно не именуют «кибернетическими» (то есть «управляющими»), это недоразумение возникло у фантастов и философов, вероятно, из-за того, что первые компьютеры применялись именно для целей управления, например зенитным огнем, и к их созданию приложил руку «отец кибернетики» Н. Винер. А ведь разница принципиальная: одно дело — кибернетическая машина (управление, даже простой бытовой регулятор температуры предполагает некоторую «разумность» действий1), совсем другое — какой-то «вычислитель», пусть он даже и с приставкой «супер». Видимо, поэтому затихли споры на тему «Может ли машина мыслить?»: поменять название — великое дело! Лем в той же «Сумме технологий» и в других выступлениях тех лет довольно язвительно показал, что предмета для спора вообще нет: никто не может определить «мышление», а если и пытается, каждый раз это оказывается всего лишь одна из граней того, что под этим понятием скрывается.

Первая истинно электронная ВМ-ЭНИАК (Electronion Nunerfool Integrator and Computer), 1946 год. Содержащий 18000 электронных ламп и потреблявший 150 КВт электроэнергии, ЭНИАК отличался от всех последующих поколений тех, что использовал не двоичное, а десятичное представление чисел.
Сейчас функция управления — всего лишь одна из многих, которые способны выполнять компьютеры. Стоящий у меня на столе компьютер ничем, кроме своих собственных систем, не управляет, в этом смысле он примитивнее даже простого регулятора температуры для холодильника. Да-да! С точки зрения теории информации компьютер — вырожденная система, он не создает «новой» информации, а всего лишь преобразует ее из одних форм в другие, он тривиален, как простое алгебраическое уравнение, которое само по себе есть и решение. Это поразительно, но факт: даже система компьютеров, даже такая сверхсложная штука, как Всемирная паутина, является «простой», детерминированной системой, в которой определенный сигнал на входе вызывает совершенно определенный сигнал на выходе.

Очень возможно, Винер и другие отцы вычислительной техники имели в виду нечто иное, и название «кибермашина» не возникло на пустом месте. Но сейчас подавляющее большинство компьютеров используется именно как преобразователь и хранитель информации. Еще лет десять назад было неудобно признаваться, что используешь компьютер в основном как пишущую машинку и архив для хранения документов (как же так, ведь это — компьютер!), пока наконец в общественном мнении не было осознано, что это, вообще говоря, и есть основное его предназначение (и не только ПК).

Передо мной лежит книга: А.И. Китов «Электронные цифровые машины» (М., Советское радио, 1966). Местами читать ее забавно, местами интересно. Написана она довольно суконным языком, но отличается неподдельным энтузиазмом, с которым автор относится к предмету своего исследования. Не очень ясен жанр: в некоторых отношениях это явно научно-популярная книга, другие главы довольно сложны для понимания тогдашнего типичного неспециалиста, пусть даже с техническим образованием. Много места уделяется разъяснению понятий, которые сейчас уже представляют «общее место», — преимуществ циклического выполнения участков программы, например, перед последовательным выполнением.

Какие же мысли и эмоции вызывает эта книга? Знаете, в первую очередь — чувство уважения, когда читаешь главы, посвященные собственно устройству компьютеров. Я приведу довольно длинную цитату, которая позволяет оценить, на каком вообще уровне велись тогдашние споры о «мышлении» компьютеров: «Приведем некоторые средние характеристики современных больших электронных цифровых машин универсального назначения.

Скорость вычислений2 — 8 тысяч арифметических действий в секунду
Емкость памяти1024 -2048 чисел
Емкость внешних накопителей100000 — 1000000 чисел
Количество электронных ламп3 — 5 тысяч
Занимаемая площадь100 — 200 кв. м
Потребляемая мощность50 — 100 кВт
Количество обслуживающего персонала в одну смену2 — 4 инженера и 3 — 5 техников
Потребное количество математиков для подготовки задач50 — 150 человек в зависимости от характера и повторяемости задач
Среднее время полезной работы в сутки10 — 16 часов

Допустим с запасом, что числа у А.И. Китова 48-разрядные (он почему-то обходит этот вопрос, так что я могу ошибиться), то есть шестибайтовые в современной терминологии. Таким образом, в понятных нам единицах емкость ОЗУ составляет до 12 Кбайт, а внешних накопителей (современных жестких дисков) — до 6 Мбайт. Рядовой ПК имеет сейчас ОЗУ 16 — 32 Мбайт и накопитель в пару Гбайт. Быстродействие вполне обычной настольной модели достигает сотен Мфлопс (миллионов операций с плавающей точкой в секунду). Количество активных элементов, заменивших электронные лампы, в современном процессоре (только одна из деталей) исчисляется миллионами. Цифры, приведенные выше, вызовут снисходительную улыбку у любого школьника. Так почему можно говорить об уважении? Вот некоторые вопросы, которые возникают при знакомстве с книгой.

Эйфория и жизнь


Когда компьютеры только создавались, хорошим тоном считалось приписывать им необычайные свойства — чего только они вот-вот не будут уметь! И музыку сочинять, и стихи писать, и тексты мгновенно переводить с любого языка: «После того как составлен машинный словарь и разработана система четких правил для работы машины, составление самой программы машинного перевода, несмотря на ее чрезвычайную громоздкость (она содержит несколько тысяч команд), не представляет принципиальных трудностей».

Боже, как они были наивны! Несколько тысяч команд — чрезвычайно громоздкая программа! Глянули бы они на «Сократ» фирмы «Арсеналь», который вместе со словарями занимает почти 5 миллионов байт! Возьмем классическую фразу: «Голый кондуктор бежит под вагоном» (любители научной фантастики могут даже вспомнить, откуда это). «Сократ» переводит ее так: «Nacked conductor runs under coach». Обратный перевод: «Проводник Nacked работает под тренером». Комментарии излишни, это одна из лучших программ (ну пусть не самая лучшая). «Не представляет принципиальных трудностей»! Сошлюсь опять на С. Лема (напомню: 1966 год, через десять лет всего после выхода книги А.И. Китова): «Либо машины будут действовать «понимающе», либо по-настоящему эффективных машин-переводчиков не будет вообще».

Их и нет. Почему? Потому что мы сами только начали понимать, чего не понимаем в этом деле. Попробуйте на досуге поразмыслить над известной и до сих пор нерешенной задачей из области распознавания образов. Кратко ее можно сформулировать так: «Как отличить кошку от собаки?» В развернутом виде это звучит следующим образом: необходимо создать однозначный критерий, который позволил бы «с одного взгляда», путем анализа только внешних признаков, отличить изображение любой кошки от изображения любой собаки со стопроцентной достоверностью. Каждый человек, даже еще не умеющий говорить ребенок, решает эту проблему мгновенно, если видит всего только фрагмент изображения. И ни один не сможет внятно объяснить в общем случае, каким образом. В этом-то и есть главное отличие машинного интеллекта от человеческого.

Цитирую реакцию одного своего знакомого, философа и писателя В. Марченко, прочитавшего этот абзац: «Кошка от собаки, это что! А вот Владимир Леви в какой-то из своих популярных книжек писал, что младенец, еще совсем бессознательный, инстинктивно боится даже схематического изображения кошачьей морды, потому что главными врагами наших предков были именно кошачьи, особенно леопарды, умеющие лазить по деревьям». Попробуйте обучить машину таким вещам!

А кто-то скажет: а вот шахматы! Добились же, аж самого Каспарова обыграли! Но тут случай-то иной совершенно. Шахматы — штука совершенно компьютерная и в принципе полностью алгоритмизируемая. Более того, доказано, что они имеют совершенно определенный исход (не выяснено только, какой), то есть при использовании безошибочной стратегии кто-то обязательно выиграет — то ли белые, то ли черные. Особенностью их является необъятная размерность игры, потому человек до последнего времени и обыгрывал машину. Дело в том, что играют эти партнеры принципиально по-разному: машина побеждает исключительно тупым методом полного перебора вариантов на определенную глубину, от которой, собственно, и зависит сила программы. А как играет человек? Да черт его знает, если честно… Вероятно, именно поэтому шахматы так любили и любят специалисты по ИИ.

И — мимоходом — на тему обучающихся машин, точнее, программ. А.И. Китов в своей книге отмечает это как перспективное направление исследований. Хочется отметить, что это направление как было перспективным, так и осталось. Впечатление такое, что со времен ЦВМ ничего не изменилось, не назвать же обучающейся программой оболочку Windows, которая умеет запоминать, к какой программе вы обращались последней, и услужливо подставлять именно ее имя при следующем переключении. А так это все, в общем, не вышло за пределы лабораторий (хотя «это» — одно из основных направлений в исследованиях по теме ИИ, «искусственного интеллекта»).

В общем, получилось не то, что хотели: хотели поиметь «усилитель разума» (У. Эшби), «думающего» помощника, а получили, как ни странно, решение совсем других проблем — проблем коммуникаций и безбумажных технологий, новые концепции ведения бизнеса и торговли.

Любопытно вспомнить в этом контексте предсказания фантастов пятидесятых — шестидесятых. Ранние произведения Стругацких и Лема заполнены различными роботами, в то же время герои «Страны Багровых туч» пишут друг другу письма (с Венеры на Землю, скажем) на листочках из школьных тетрадок, а в «Магеллановом облаке» изложена концепция сотового телефона в том виде, в котором мы его наблюдаем ежедневно уже сейчас, но отнесенная в XXII век. Некоторые деятели науки были более точны в своих предсказаниях. Вот что писал доктор М.В. Уилкс (Англия) в шестидесятых годах: «Десятка через два лет сеть вычислительных машин станет международной сетью. И, вероятно, к тому времени электронные счетные машины будут использоваться для передачи письменных сообщений на расстояние. Многие корреспонденции бывают излишне многословными. Поэтому на передающем конце машины из текста удалится все лишнее — текст «сожмется» . Затем машина восстановит его на приемном конце, придав ему первоначальную форму. Речь тоже можно будет передавать, как информацию».

Интересно, не правда ли? Автор этих строк угадал все, включая время и технические подробности. Но все-таки таких предсказаний не слишком много, мыслители и писатели того времени больше вдохновлялись картинами господства разумных роботов, нежели конкуренции между обычной и IP-телефонией.

Наше или буржуазное?


Следующий пассаж автора книги способен вызвать улыбку: «Следует оговорить, что в книге часто применяются такие выражения, как «машина способна», «машина решает», «машина выбирает» и т.д. При этом естественно, что использование подобных выражений не предполагает наличия у машины сознания…» Конечно, это явный реверанс в сторону марксизма-ленинизма (не дай Бог, еще «продажную девку империализма» пришьют!). Надо вообще отдать должное автору книги: в год ХХ съезда, во время «первоначального периода отрицания и сомнений», как стыдливо характеризует БСЭ пятидесятые годы в отношении кибернетики, А.И. Китов не задумывается над перечислением реальных достижений во всем мире и ставит каждое из них на то место, которого оно заслуживает, не оглядываясь на «буржуазность». В книге множество ссылок на работы западных ученых и производственников, неоднократно упоминается IBM и вообще совершенно отсутствует дух «шапкозакидательства», характерный для тех лет в отношении Запада, равно как, впрочем, и какие-либо комплексы.

Хочется сделать несколько замечаний по этому поводу. В массовом сознании очень распространены мифы о советской науке и технике. Причем объективной картины не имеют ни те, кто превозносит социалистический рай (условно назовем их «коммунисты»), ни их оппоненты («либералы»). Первые склонны переоценивать все достигнутое в годы всевластия «административной системы», вторые — принижать достижения науки и техники в СССР. Понятно, что и то, и другое неверно или, если хотите, обе стороны по-своему правы.

Дело в точке зрения: фундаментальной науки в западном понимании этого слова (свободного международного сообщества ученых, существующих за счет пожертвований со стороны государства и частных фондов, а также на те средства, что сами заработают) у нас не было и, как ни печально, в ближайшее время не предвидится.

С другой стороны, сами ученые-личности у нас были вполне, они никуда не деваются и воспроизводятся непрерывно. Вопреки расхожему мнению, у нас была необычайно развита отраслевая (прикладная) наука, то есть наука, существующая за счет целевых вложений капитала, в данном случае за счет государства. Причем контроль за использованием этих целевых вложений фактически был отдан в руки самих «ученых» (насколько можно назвать учеными чиновников из Президиума АН), что позволяло говорить о науке в целом как о процветающей отрасли в СССР. Грубо говоря, им позволялось в чистом виде «удовлетворять любопытство за государственный счет», лишь бы это не мешало достижению каких-то практических (полезных в политическом или материальном смысле) результатов.

Когда источник финансирования иссяк, эта наука разрушилась, наша страна сейчас не может себе позволить содержать даже практически необходимую сеть метеостанций, не то что строить токамаки или научные суда. Оставим в стороне ту горькую сторону проблемы, которая связана с паразитированием на науке, ведь бесконтрольное финансирование в советском государстве породило множество «теневых» дельцов от науки разного уровня — от простых скупщиков западных «шмуток»2 до целых концернов, занимавшихся перекачиванием средств в собственный карман (особенно в последние годы агонии власти Советов).

Хорошо это или плохо, что такая наука перестала существовать в нашей стране? Знаете, по-моему, никак. С одной стороны, доводы тех, кто вопит о кончине науки в стране, обвиняя в этом то демократов, то «жидомасонов», небезосновательны, ведь что-то и правда делалось. Только какой ценой и с каким КПД? Многие институты Академии наук насчитывали не одну тысячу сотрудников, нельзя отрицать, что выход был, но примерно адекватный стандартной зарубежной организации с числом работников в три — пять десятков человек. Это ли не есть форма скрытой безработицы? Я лично знаю множество сотрудников АН, которые немедленно уволились, как только работать там стало невыгодно. Ну какое отношение они имеют к науке? Активный молодой человек, снедаемый любопытством по поводу событий многовековой давности или стремящийся проникнуть в тайны единой теории поля, спокойно может найти себе место в науке и сейчас (единственным необходимым условием является знание английского), человечество от этого не пострадает. Недавно проскочила любопытная success story про программиста, который устроился на работу в Штатах с окладом $ 28000 в месяц! Как думаете, чем он занимался? Искусственным интеллектом, причем самыми абстрактными проблемами.

Другое дело, что из-за всего этого пострадали и действительно ученые, которые не видят себя вне науки, но по возрасту или деловым качествам не имеют возможности (или не хотят, что совершенно справедливо) уехать за рубеж. Такую науку нужно, конечно, сохранять, ведь у нас есть школы, причем существенно от западных отличающиеся прежде всего кадровым подходом, подготовкой специалистов. И, думается, на это не нужно так уж много денег. Только кто этим будет заниматься, пока всем заправляют старые чиновники, привыкшие руководить «научной отраслью»?

Разберем другую сторону проблемы, более близкую предмету статьи, — практический выход. Точка зрения «либерала»: «А что дало это простому обывателю?» Далее следуют известные дифирамбы по поводу западных товаров с негодованием по поводу отечественных.

Это очень яркий пример того, как смешиваются две совершенно разные вещи — наука и производство. На рыночном Западе любое достижение немедленно подхватывается бизнесом и в возможно кратчайшие сроки выбрасывается на рынок. Процесс в «совковые» времена именовавшийся «внедрением», там отлажен до последних мелочей, от ученого он никак не зависит и вообще с наукой не связан, достаточно обратить внимание, что отличающаяся наибольшим количеством технологических новинок Япония вообще науку как таковую начала всерьез развивать только в последние годы, когда достаточно разбогатела. У нас по понятным причинам этот элемент отсутствовал напрочь: никто, включая и сами предприятия, никак не был заинтересован в производстве.

Потому все появляющиеся новинки, как правило, существовали в виде единственного макетного образца, в лучшем случае — опытного экземпляра. Достойная задача для историка-экономиста — посчитать, сколько вполне зеленых денег наша страна потеряла из-за позиции собаки на сене: «Сами не используем, но буржуям не дадим!», не дай Бог, эти самые буржуи используют наши же технологии против «мирового социалистического лагеря». Дело доходило до абсурда: по личному опыту автора статьи, в стране, строившей больше подводных лодок, чем кто-либо другой в мире, вообще не существует серийно выпускаемых датчиков для океанологии — каждая «контора» делала их заново, на один раз!

Все это имеет непосредственное отношение к компьютерам. Так были ли у нас ЭВМ, и насколько они были хуже западных? Из книги А.И. Китова следует: да, были, и если и хуже, то ненамного, там приводится множество сравнительных характеристик. То же самое касается и теоретического багажа: методов программирования, теории вычислительных машин и прочего. Сразу возникает вопрос: так почему? Почему?!

Последняя ВЭСМ-6 — легенда отечественной техники — разработана на Московском вертолетном заводе в 1995 году.
Да все потому же: производство. Экономика! Когда речь шла о том, что есть штука специализированная, для военных применений, к примеру, тут вопросов нет, никто даже и про «продажную девку» не вспомнил. Создали же у нас с нуля фактически совершенно новую отрасль — атомную промышленность, притом быстрее, чем в Штатах. Украсть секрет бомбы — одно, а сделать на его основе оружие — совсем другое3. Но вот когда речь идет о массовом спросе, извините! Это не по нашей части. Потом только выяснилось, что тут это определяющий фактор: как раз во времена написания книги А.И. Китова на Западе закладывались основы электронной индустрии. Результат известен: мы отстали навсегда. При том, что имели вполне мирового уровня теоретические школы — А.А. Ляпунова, И.С. Брука, В.М. Глушкова и в первую очередь С.А. Лебедева, отца всей советской вычислительной техники.

Уходя от наших сегодняшних проблем, вернемся к вопросу, который был задан вначале: почему же можно говорить об уважении к конструкторам, программистам и философам того времени?

Технический уровень, на котором велись споры о «мышлении» компьютеров (вспомним, что впервые этот вопрос был поднят еще более ста пятидесяти лет назад (!), во времена Бэббиджа), — хорошая иллюстрация на тот предмет, что не техника и не технологии определяют достижения человеческого разума.

Вопросы, поднятые на философском уровне в то время, остаются безответными до сих пор. Никакие достижения информационной эры не смогли сделать машину хоть на каплю «разумнее», чем она была сорок лет назад. Она была и остается всего лишь инструментом. Лес можно рубить топором, а можно специальным комбайном, но выясняется, что это в принципе не важно, важно лишь решить, а надо ли его рубить вообще? Тут ни комбайн, ни компьютер не поможет: решать-то человеку. Отсутствие тяжелой техники не помешало свести леса в Средиземноморье еще до нашей эры, а наличие «усилителя интеллекта» ничуть не продвинуло человечество в разрешении важнейших проблем существования.

Это не означает, будто прогресса вовсе нет, многие проблемы решаются иногда довольно успешно и не без помощи компьютеров, но решают их люди. И информационные революции вовсе не означают революций в человеческих мозгах, нас, в общем, мучают те же вопросы, что и сто, и тысячу лет назад. Компьютеры вложили свою лепту в то, что мир стал теснее. Но вместе с несомненным положительным эффектом от этого появляются новые проблемы как минимум на каждое достижение по проблеме.

И уж во всяком случае, не компьютеры сделают мир счастливее, только сами мы это можем, если, конечно, постараемся.

1Слово «разумность» не должно смущать читателя даже в отношении такого примитивного механизма, как, скажем, яма-ловушка для мамонтов (первый известный в истории пример регулятора с усилителем сигнала и обратной связью), это вполне обычный термин. Про подобное устройство можно сказать, что оно обладает некоторым «разумом», так как реализует автоматический выбор состояний выхода в зависимости от состояния входа. В то же время компьютер сам по себе, без дополнительных цепей, ничего такого не делает, он «тупо» преобразует информацию (пусть очень сложным способом), например, нажатие клавиши — в символ на экране.

2Не будем торопиться их так уж осуждать. Научный работник при суточных в несколько десятков долларов в месяц за пару четырехмесячных рейсов научного судна таким путем мог скопить себе на новые «Жигули», что никаким другим путем ему не представлялось возможным сделать. Горько в этой проблеме то, что слишком многие стали в конце концов рассматривать эту сторону деятельности как основную.

3Нет-нет, я знаю, какой ценой это было сделано, с какими методами использования «человеческого материала» и с каким ущербом для окружающей среды, просто это выходит за рамки данной статьи.

Юрий Ревич



См. также:
Преимущества онлайн-казино
Причины популярности онлайн покера
ПРОЕКТ
осуществляется
при поддержке

Окружной ресурсный центр информационных технологий (ОРЦИТ) СЗОУО г. Москвы Академия повышения квалификации и профессиональной переподготовки работников образования (АПКиППРО) АСКОН - разработчик САПР КОМПАС-3D. Группа компаний. Коломенский государственный педагогический институт (КГПИ) Информационные технологии в образовании. Международная конференция-выставка Издательский дом "СОЛОН-Пресс" Отраслевой фонд алгоритмов и программ ФГНУ "Государственный координационный центр информационных технологий" Еженедельник Издательского дома "1 сентября"  "Информатика" Московский  институт открытого образования (МИОО) Московский городской педагогический университет (МГПУ)
ГЛАВНАЯ
Участие вовсех направлениях олимпиады бесплатное
Официальный сайт доставки суши в омске - "Японский домик" Вы получаете ответ, на известный вопрос,- чтоб ы, такого вкусного покушать. Вы приобретаете дополнительное время для себя и своей семьи, которое, бесценно и безвозвратно. Долой ожоги и страдания на кухни.

Номинант Примии Рунета 2007

Всероссийский Интернет-педсовет - 2005