[Перевод] Вэнивар Буш: «Как мы можем мыслить» (As We May Think). Часть 203.06.2019 18:02

(за перевод спасибо Алексею Ворсину)
Предисловие редактора.
Как Директор Управления научных исследований и усовершенствований, доктор Вэнивар Буш координировал деятельность около шести тысяч ведущих американских ученых в области прикладных военных исследований. В эту знаменательную статью им вложено побуждение для ученых, на тот случай если борьба прекратится. Он подстегивал людей науки к тому, чтобы обратить внимание на огромную задачу по превращению в более доступное, вызывающее оторопь хранилище накопленных нами знаний. За многие годы наши открытия расширили человеческие физические возможности, так же как и возможности разума. Падающие молоты, ставшие продолжением руки кузнеца, микроскопы, которые отточили глаз, и машины разрушения и обнаружения, — новейшие результаты, но результаты означающие конец современной науки. Сейчас, — говорит доктор Буш, — инструменты в руках, которые, если достаточно развиты, дадут человеку доступ и выдержку управлять накопленными за века знаниями. Совершенство таких мирных инструментов должно быть первой целью наших ученых, когда они освободятся от своей военной работы. Как знаменитое послание Эмерсона в 1837 году в «Американский ученый», эта статья доктора Буша призывает к установлению новых взаимоотношений между думающим человеком и совокупностью наших знаний.

Как мы можем мыслить

Это не была война ученых, это была война в которой каждый принял участие. Ученые, похоронившие свои старые профессиональные разногласия, в угоду общему делу, многое разделили вместе и многому научились. Это было опьяняюще, работать в эффективных партнерских отношениях. Сейчас, для многих, это подходит к концу.

Что ученые будут делать дальше?

Для биологов, и частично для ученых-медиков, может быть некоторая нерешительность в том, что их военная работа жестко диктовала им оставить старые подходы. Многие, конечно, будут способны продолжать свои военные исследования в их старых добрых лабораториях мирного времени. Их цели остаются почти такими же.

Это физики, те, кто наиболее жестоко был сбит со своего пути, кто оставил академические карьеры, чтобы создавать странные разрушительные приспособления, кто должен был разрабатывать новые методы для непредвиденных задач. Они сделали свою часть работы над приспособлениями, которые сделали возможным поражение врага. Они работали объединив усилия с физиками наших союзников. Они прочувствовали на себе жажду свершений. Они были частью великой команды. Сейчас, когда мир достигнут, некоторые спрашивают, где они могут взять задачи себе по плечу.

1

Какой может быть длящаяся выгода от использования человеком достижений науки и новых инструментов, которые его исследования создали? Во-первых, эти инструменты усилили контроль человека над материальным миром. Улучшилась одежда человека, его еда, его убежища; эти инструменты обезопасили человека, частично освободили его от оков борьбы за выживание. Они дали ему продвинутое знание о собственных биологических процессах, так что он получил все увеличивающуюся свободу от болезней и увеличенную продолжительность жизни. Они осветили взаимоотношения между психологической и физиологической функциями, предвещая тем самым лучшее ментальное здоровье.

Наука ускорила коммуникацию между людьми; дала возможность записывать идеи и возможность манипулировать с этой информацией, извлекать нужное, таким образом, знание развивается и сохраняется в течение жизни народа, а не индивидуума.

Это растущая гора исследований. НО есть растущие свидетельства тому, что мы погружаемся в болото, из-за растущей специализации. Исследователь застывает в нерешительности среди сотен чужих находок и выводов, которые у него не хватает времени осознать, намного меньше времени, чтобы запомнить, чем этих находок и выводов существует. Однако, специализация становится все более необходимой для прогресса, и усилие по наведению мостов между дисциплинами соответственно кажущаяся.

Профессионально, наши методы передачи и рассмотрения результатов исследований возникли несколько поколений назад и полностью неадекватны их назначению. Если совокупное время, потраченное на написание научных трудов и на их чтение, можно было бы вычислить, то разница между этими величинами времени была бы поразительной. Те, кто честно будет пытаться идти в ногу с течением мысли, даже в ограниченной области, сосредоточенно и непрерывно читая, скорее всего в ужасе сбегут, ознакомившись с подсчетами того, сколь много усилий из приложенных ранее будет требоваться повторить вновь. Идеи Менделя о законах генетики были недоступны целое поколение, потому что его публикации не дошли до тех нескольких людей, кто был способен ухватить и развить их; и такого рода катастрофы, несомненно, будут случаться с нами вновь, когда что-то действительно значимое теряется в потоке несущественного.

Проблема видится не столько в том, что мы создаем чрезмерное количество публикаций на темы сегодняшнего дня, во всем их многообразии и объеме, но в том, что сами публикации далеко вышли за пределы нашей способности получать от них пользу. Совокупность человеческого опыта увеличивается с непомерной скоростью, а способы, которыми мы продвигаемся в этом лабиринте к нужному нам, те же что во времена парусников.

Появление нового мощного инструментария — предвестник будущих перемен. Фотоэлементы, способные «видеть», продвинутая техника фотографии, с помощью которой можно сфотографировать и то, что видимо и то, что нет, термоэлектронные трубки, способные контролировать значительные энергии с усилием меньшим, чем требуется комару на взмах крыла, электронно-лучевые трубки, воспроизводящие изображение с такой частотой, что в сравнении с ней микросекунда — это долго, схемы реле, которые могут управлять сложными последовательностями действий надежнее любого человека и в тысячу раз быстрее — изобилие технических решений, помогающих преобразить научные записи.

Два столетия назад Лейбниц придумал счетную машину, обладающую большинством обязательных атрибутов существующих уже сейчас устройств с клавиатурой, но не воплощенную в реальности до сих пор. Экономический аспект ситуации играет против неё: усилия, которые идут на разработку такой машины, до тех времен пока машина не пойдет в массовое использование, превышают усилия, которые будут сэкономлены благодаря ей, до тех пор пока мы можем обойтись ручкой и бумагой. Более того, неизбежны будут частые отказы таких машин, так что мы не можем на них положиться; на данный момент и еще долго впредь, сложность и ненадежность — синонимы.

Бэббидж, даже с невероятно щедрой для своего времени поддержкой, не мог построить свою великую арифметическую машину. Его идея звучала убедительно, но создание и обслуживание в те времена были неподъемными. Если бы у фараона были все необходимые для постройки автомобиля чертежи, и даже если бы он отлично понимал что делает, потребовались бы ресурсы всего царства египетского, чтобы изготовить все эти сотни деталей для одной машины, и машина такая наверняка сломалась бы в первой своей поездке до пирамид.

Машины с взаимозаменяемыми частями сейчас могут быть построены со значительной экономией усилий. Назло своей высокой сложности, они весьма надежно работают. Доказательства тому: печатная машинка, кинокамера, автомобиль. Электрические контакты перестали вставлять нам палки в колеса, как только стали понятными.

Напомню про автоматизированные телефонные станции, в которых сотни тысяч таких контактов и они все еще надежны. Переплетения металла, заключенные в тонкий стеклянный контейнер, провод, нагретый до ослепительного сияния в термокатодной лампе из радио, — сотни миллионов таких устройств, разделенных на группы, включенных в разъемы и все это работает! Тончайшие элементы, при создании которых требовалась невероятная точность работы, и над которыми лучшие мастера гильдии трудились бы месяцами, сейчас изготавливаются за тридцать центов. Мир вошел в эпоху дешевых и сложных, отказоустойчивых устройств; и что-то непременно придет следом.

2

Запись, чтобы быть полезной для науки, должна непрерывно продолжаться, она должна быть хранимой, и превыше всего этого, к ней должна быть возможность обращаться. На данный момент, мы записываем традиционно с помощью письма и фотографии, с последующей печатью; кроме этого мы записываем на кинопленку, на пластинки и на магнитную проволоку. Даже если новых способов не прибавится, существующие, несомненно, находятся в процессе модификации и развития.

Действительно, прогресс в фотографии не собирается останавливаться. Более быстрые материалы и линзы, более автоматизированные камеры, мелкозернистые чувствительные составы позволяющие развить идею миникамеры, неизбежны. Позвольте предсказать логическое, если не неизбежное, продолжение этой тенденции. Фотолюбитель будущего носит на лбу бугорок, размером чуть больше грецкого ореха. Это устройство захватывает изображения по три квадратных миллиметра, которые потом можно спроецировать или увеличить, что, в конце концов, только раз в 10 превосходит наши существующие возможности. Линзы универсального фокуса, на любое расстояние к которому способен невооруженный глаз, просто благодаря короткому фокусному расстоянию. В орехе есть встроенный фотоэлемент, такой же есть как минимум в одной автоматической камере уже сейчас и позволяет автоматически подстраивать экспозицию в широком диапазоне освещенности. Пленки в орехе хватит на сотни кадров и пружина, что двигает затвор и прокручивает пленку заводится всего один раз, когда мы вставляем кассету. Это устройство выдает полноцветные фотографии. Это устройство вполне может быть стереоскопическим и записывать с помощью разнесенных в пространстве стеклянных глаз, поскольку поразительные успехи в стереоскопической технике уже на подходе.

Шнур, который дергает затвор, может спускаться по рукаву, так чтобы человек мог легко воспользоваться им. Короткое нажатие и снимок готов. На обычных очках квадрат из тонких линий, почти у верхнего края линз, за пределами привычного угла обзора, где мы не замечаем этих линий. Когда мы видим объект через этот квадрат, линии обозначают границы будущего изображения. Когда ученый будущего, в лаборатории или поле, увидит что-то стоящее быть запечатленным, ему достаточно дернуть затвор: тот сделает всю работу, бесшумно. Звучит как фантастика? Единственное фантастическое в этом — это идея проявлять все получившиеся фотографии.

Появится ли сухая фотография? Она уже существует в двух формах. Когда Брэди делал свои фотографии Гражданской войны, фотопластинка должна была быть влажной все время экспозиции. Сейчас пленка должна быть мокрой только во время проявления. В будущем, возможно, её вообще не понадобится мочить. Довольно долго существовала пленка с вкраплениями диазотирующегося красителя, что является разновидностью фотографии без проявления, так что технология сухой фотографии уже здесь, с тех пор как камеры вошли в обиход. Экспозиция аммиачным газом уничтожает неэкспонированный краситель, и фотография может быть извлечена на свет и проверена. Процесс на данный момент медленный, но может быть ускорен, и в этом нет особенных сложностей, вроде тех, что сейчас занимают исследователей фотографии.

Сейчас используется и другой процесс, тоже медленный и неуклюжий. На протяжении пятидесяти лет используется бумага, которая темнеет в том месте, где её коснется электрический контакт, благодаря химической реакции, производимой йодистым составом, включенным в бумагу. Эта технология может быть использована для записи, с помощью указателя, оставляющего за собой след. Электрический потенциал указателя может меняться, делая линию светлее или темнее.

Эта схема сейчас используется в факсимиле. Указатель рисует набор близко расположенных линий через всю бумагу, одну поверх другой. В то время как указатель движется, его электрический потенциал меняется, в зависимости от переменного тока, приходящего с удаленной станции, где фотоэлемент сканирует изображение. На каждом отрезке линия так же темна, как точка на изображении, которую сканирует фотоэлемент. Когда все изображение будет перенесено, реплика появится в окошке выдачи.

Изображение будет считано фотоэлементом так же хорошо, линия за линией, как и сфотографировано ранее. Весь этот аппарат представляет собой камеру с прикрепленным устройством, позволяющим передавать изображение, что позволяет напечатать его удаленно. Так же, это даст еще один способ сухой фотографии, в котором фотография будет готова в тот же момент, что и снята.

Нужно быть смелым человеком, чтобы утверждать, что этот процесс всегда будет оставаться неуклюжим, медленным и дефектным. Телевизионное оборудование сегодня передает шестнадцать достоверно хороших изображений в секунду, а ведь в его устройстве есть только два принципиальных отличия от описанного выше процесса. Во-первых, запись производится пучком движущихся электронов, вместо указателя, по той причине, что электроны движутся быстрее. Во-вторых, дело в экране, который начинает светиться моментально, когда электрон попадает на него, в отличие от пленки или бумаги, которые, к тому же, изменяются навсегда. Эта скорость необходима в телевидении, так как изображение движется.

Используя химически пропитанную пленку вместо светящегося экрана, аппарат сможет передать одну картинку вместо серии, а скоростная камера позволит получить сухую фотографию.
(«Use chemically treated film in place of the glowing screen, allow the apparatus to transmit one picture rather than a succession, and a rapid camera for dry photography results.»)

Пропитанная пленка должна действовать значительно быстрее (needs to be far faster in action), чем существующие экземпляры, но это вполне достижимо. Более серьезный недостаток в этой схеме — то, что пленку нужно будет помещать в вакуумную камеру, потому как пучок электронов ведет себя нормально только в разреженной среде. Эта сложности можно избежать, заставив пучок электронов двигаться с одной стороны перегородки, а пленку прислоняя под давлением к другой стороне перегородки, если такая перегородка позволит электронам проходить перпендикулярно сквозь поверхность, не рассеивая пучок. Такие перегородки, в грубой форме, несомненно, могут быть изготовлены, и вряд ли смогут остановить развитие идеи в целом.

Микрофотографии, как и сухой фотографии, предстоит большое будущее. Основная идея в том, чтобы уменьшить размер записи и считывать её через проекцию, вместо считывания напрямую, и эта идея открывает слишком много возможностей, чтобы быть проигнорированной. Комбинация оптической проекции и уменьшения размера уже дает результаты такие, как научные микрофильмы, и потенциальные возможности этой технологии чрезвычайно притягательны. На данный момент, микрофильм, уменьшенный в 20 раз, дает такое же четкое изображение, как и материал исходного размера. Возможности ограничиваются зернистостью пленки, совершенством оптической системы и эффективностью используемых светоприемников. Все это стремительно развивается.

Вообразите стократное уменьшение в будущем. Представьте пленку толщиной с бумагу, несомненно, и более тонкую пленку можно будет использовать. Даже при соблюдении этих условий мы получим десятитысячную разницу в размере между исходной книгой и записанной на микропленку. Британская энциклопедия уместится в спичечном коробке, библиотека с миллионами томов на половине рабочего стола. Все что человечество записало с тех пор как научилось писать: все журналы, газеты, книги, трактаты, рекламные буклеты, переписка, — обладает объемом сопоставимым с миллиардом книг, и весь этот объем, должным образом скомпонованный и сжатый, спокойно поместится в передвижной фургончик. Простого сжатия, конечно же, недостаточно; требуется не только создать и хранить запись, но и обращаться к ней, этот аспект вопрос мы рассмотрим позже. Даже отличная современная библиотека не полностью доступна для исследования, приходится отщипывать по чуть-чуть.

Сжатие важно, когда речь заходит о стоимости. Материал для микрофильма с Британской энциклопедией обойдется в 5 центов (nickel — никель), и может быть отправлен по почте за цент. Во сколько обойдется миллион копий? На печать газетного листа уходит малая часть цента. Весь материал Британской энциклопедии в микрофильме поместится на листе размером в восемь с половиной на одиннадцать дюймов. Как только это станет возможным, с помощью фотографических технологий будущего, себестоимость копии в хорошем качестве будет меньше цента. Подготовка оригинала к копированию? Это переносит нас к обсуждению следующего аспекта.

3

Чтобы сделать запись, мы берем ручку или стучим по клавишам печатной машинки. Затем наступает черед коррекции и чистки текста, влекущих за собой замысловатый процесс типографского набора, печати и распространения готовой продукции. Что если предположить, что в будущем писатель будет избавлен от необходимости писать или печатать, непосредственно наговаривая текст для записи? Он поступает очень опосредованно, наговаривая стенографисту или восковому цилиндру;, но все элементы необходимые ему для непосредственной записи голоса в виде печатного текста уже существуют. Все что ему нужно сделать — использовать возможности существующих механизмов и изменить свой язык.

На прошедшей Мировой Выставке была представлена машина Водер (Voder). Девушка нажимала на клавиши и машина воспроизводила вполне узнаваемую речь. Никакой человеческой речи не вводилось в процедуру, ни на каком этапе, клавиши просто комбинировали вибрации, производимые электрическим током, которые затем выводились на громкоговоритель. В лаборатории Bell есть переделка этой машины, названная Вокодер. Громкоговоритель заменен микрофоном, который воспринимает звук. Говоришь в него, и определенные клавиши двигаются. Это может стать одним из элементов названной выше системы.

Другой элемент находим в стенотипической машине (stenotype — машинка, печатающая целыми словами), том сбивающем с толку устройстве, что встречается обычно на массовых мероприятиях. Девушка скучно стучит по своим клавишам, раздражающе пристальным взглядом сверлит зал и лектора. От этой машинки появилась печатная полоска, записывающая фонетически упрощенным языком то, что произносил говорящий. Позже эта полоска перепечатывается в обычную речь, поскольку сама она понятна лишь посвященным. Объедините эти два элемента, мы получим машину, которая будет печатать то, что мы говорим.

Существующие языки не адаптированы для такого рода механизации, это очевидно. Странно, что исследователи универсальных языков до сих пор не уяснили идею о создании такого языка, который был бы удобен для технологий передачи и записи речи. Механизация на данный момент влияет на результаты негативно, особенно в научной среде; стоит напомнить, что научный жаргон все так же не становится более понятен для простого человека.

Давайте представим исследователя будущего, в его лаборатории. Его руки свободны, сам он не привязан к месту. Занимаясь своими делами, наблюдая, он одновременно фотографирует и оставляет комментарии. Время записи автоматически пишется, чтобы связывать их последовательно. Если он идет в поле, он может быть связан через радио с записывающим устройством. Когда он разбирает свои записи вечером, он так же может наговаривать комментарии к уже записанному. Его письменные записи, как и фотографии, миниатюрны, так что он использует проектор, чтобы изучать их.

Еще больше, чем в собирании данных и наблюдений, мы нуждаемся в извлечении схожих данных из существующих записей, и внедрении нового материала в тело существующей записи. Для зрелой мысли не существует механической замены. Но творческая мысль и мысль, по существу, повторяющаяся, — весьма разные вещи. Для последней из них вполне возможны и уже существуют механические вспомогательные средства.

Добавление колонки числовых данных — повторяющийся мыслительный процесс, и он давным-давно был поручен машине. Бесспорно, машина иногда управляется клавиатурой: мы размышляем над тем, что вводить при прочтении данных, и перебираем нужные клавиши, но даже этого можно избежать. Уже созданы машины, которые будут считывать с помощью фотоэлементов напечатанные данные, и нажимать соответствующую клавишу; это сочетание фотоэлементов для сканирования, электрические схемы для сортировки полученных результатов, и цепи реле для перевода результатов в движения соленоидов, толкающих клавиши.

Все эти сложности необходимы из-за того неуклюжего способа, которым мы учились записывать наши данные. Если мы правильно позиционируем их на карточках, и записываем простыми наборами точек, механизм автоматического считывания будет сравнительно простым. На самом деле, если точки заменить дырочками, то мы получим давным-давно построенную перфокарточную машину для переписи населения Германа Холлерита, сейчас используемую в предпринимательстве. Деятельность некоторых видов крупных предприятий очень затруднилась бы без таких машин.

Добавление — это только одна из операций. Чтобы произвести арифметический подсчет, включающий вычитание, умножение и деление, и, в дополнение, некоторые методы временного хранения результатов, удаления этих результатов из хранилища, для будущих вычислений и вывода итоговых результатов на печать.

Сейчас есть два типа машин для решения этих задач: машины с клавиатурой для подсчетов и всего такого, ручным контролем ввода данных, и автоматизацией обычно тем большей, чем больше используются последовательности операций;, а так же машины на перфокартах, в которых разные операции обычно делегированы нескольким машинам и перфокарты фактически передаются от одной к другой (машине). Оба типа машин очень удобны, но, в свете интереса к сложным вычислениям, все еще находятся в зачаточном состоянии.

Быстрое, основанное на электричестве счисление, появится вскоре после того как физики проявят интерес к подсчетам космического излучения. Для их собственных нужд физики оперативно создали оборудование на основе термокатодных ламп, способное считать электрические импульсы частотой до 100 000 в секунду. Продвинутые арифметические машины будущего будут электрическими в своей основе и работать на скоростях в сотни раз и более превосходящих существующие.

Более того, эти машины будут гораздо более многоцелевыми, чем существующие коммерческие машины, и будут легко настраиваемы для широкого круга задач. Они будут управляться контрольной перфокартой или пленкой, они будут выбирать и обрабатывать данные самостоятельно, в соответствии с введенной инструкцией, они будут производить сложные вычисления на чрезвычайно высоких скоростях, и будут делать записи в такой форме, которая позволит производить дальнейшие манипуляции с данными и их распространение. Эти машины будут обладать чудовищным аппетитом. Даже одна из них будет способна принимать инструкции от целой комнаты операционисток с клавиатурами и выдавать листы с результатами подсчетов каждые несколько минут. Всегда найдется, что подсчитать в отношениях между миллионами людей, занятых сложным делом.

Продолжение следует
(Кто хочет помочь с переводом второй части — обращайтесь magisterludi)