<<
>>

«Ленем (штат Мэриленд).

Более трех десятилетий назад, предприняв усилия по созданию компьютеров с такими названиями как «Эниак», «Ордвак» и даже «Маньяк», правительство США отказалось от попытки самому строить самые скоростные компьютеры в мире.
Расходы и технические препятствия убедили должностных лиц, что частная промышленность лучше оснащена для этого дела. Теперь обескураженные нежеланием крупных компьютерных компаний вступить в область новой рискованной компьютерной технологии министерство обороны и разведывательные органы страны тратят десятки миллионов долларов в рамках новой, в основном засекреченной программы создания собственных машин. В широко раскинувшемся здании без вывески в Лэнеме, примерно в 45 минутах езды от центра Вашингтона, Агентство национальной безопасности (АНБ) собрало 40 ведущих инженеров по компьютерам в своем новом научно-исследовательском центре суперкомпьютеров и надеется набрать еще 60. Их задача — насытить постоянную потребность АНБ в более скоростных компьютерах, этих важнейших средствах для всего — от составления и разгадки шифров до выявления малейших изменений на военных объектах, сфотографированных со шпионских спутников. В конечном счете этот центр рассчитывает создать модели сложнейших машин — разновидность суперкомпьютеров, именуемую параллельными процессорами. Большинство специалистов считают, что они в конце концов сумеют превзойти — в 10, а то и в 100 раз — самые быстрые из сегодняшних суперкомпьютеров. Пол Шнек, директор этого научно-исследовательского центра АНБ, который до этого проработал два десятилетия в НАСА и в Научно-исследовательском правлении министерства ВМС, заявил: «Параллельная обработка данных представляет собой единственный способ заметно увеличить компьютерные скорости. Когда стало ясно, что значительная часть промышленности отказывается участвовать в этом деле по соображениям конкуренции, мы решили, что нужны какие-то конкретные меры».
Однако вопрос о том, насколько эти меры разумны, уже служит предметом серьезных споров в компьютерной промышленности. Руководители нескольких ведущих компаний в конфиденциальном порядке спрашивают, обладает ли правительство достаточным опытом, чтобы войти в сложный мир проектирования суперкомпьютера — задача связанная с огромными расходами. Правительственные должностные лица, со своей стороны, высказывают мнение, что американская компьютерная промышленность стала слишком бояться риска, чтобы по пытаться достичь больших сдвигов в компьютерных скоростях, необходимых вооруженным силам страны. Крупные изготовители предпочитают незначительные усовершенствования, ограждающие их инвестиции в существующую технологию. «АНБ заслуживает похвалу за то, что оно проявило инициативу и решимость взяться за некоторые принципиально важные проблемы вычислительной техники», — сказал Дэвид Кук, специалист по суперкомпьютерам Иллинойского университета в Эрбана — Шампейне, несколько лет назад отклонивший предложения АНБ возглавить это новое дело. «Но я не уверен, — добавил он, вторя часто высказываемому мнению, — что для министерства обороны и органов разведки не будет лучше, если они будут финансировать несколько программ на миллионы долларов в год каждая в университетах и нескольких небольших компаниях, где работы ведутся открыто, и необходимые кадры уже налицо». Слишком рано делать вывод о том, принесет ли эта стратегия АНБ по принципу «делай сам» какие-либо плоды. Но уже появились сообщения, что исследовательский центр наталкивается на некоторые трудности в попытке привлечь все необходимые научные кадры. Компьютерные специалисты не хотят лишиться возможности нажить состояние путем создания собственных компаний. А многие ученые, в том числе профессор Кук, не хотят присоединиться ни к какому проекту, хотя бы частично засекреченному, так как для них важно сохранить право свободной публикации результатов своих исследований. В попытке устранить эти опасения АНБ разрешила новому научно-исследовательскому центру приподнять, хотя бы частично, обычную завесу секретности, которой окутаны его технические проекты.
В последнее время д-р Шнек и другие сотрудники центра начинают в общих словах обсуждать свои планы на промышленных форумах. Они отвечают на вопросы журналистов. В июле центр начал выпуск нового издания «Джорнэл оф суперкомпьютинг» под редакцией заместителя директора центра Харлоу Фрайтага, бывшего научного сотрудника «Интернэшнл бизнес машинз». «Если мы хотим добиться успеха, мы не можем остаться «черной дырой» в мире компьютерных исследований», — сказал Шнек в недавнем интервью в комнате при лабораториях исследовательской группы здесь, в нескольких футах от стены, отделяющей эту секретную работу от внешнего мира. Помимо секретной работы, добавил он, центру нужна «обширная незасекреченная программа» теоретических исследований, чтобы сотрудники центра могли открыто общаться с другими специалистами. Если полуоткрытый — полузакрытый подход АНБ к научным исследованиям представляет собой нечто новое, его интерес к суперкомпьютерам хорошо известен. Именно АНБ приобрело первые машины, созданные компьютерной промышленностью с помощью армейского проекта «Эниак» в 40-х годах. С того времени самый крупный разведывательный орган страны непрерывно занимается поисками способов увеличения числа циклов обработки данных — критерия скорости компьютера. Сегодня АНБ по-прежнему приобретает первые производственные модели последних, самых скоростных машин, выпускаемых компаниями «Крей рисерч», «Контрол дейта корпорейшн» и ИБМ. Никто не рассчитывает, что эта практика прекратится, но попытка АНБ создать собственные специализированные машины рассматривается многими как публичное признание давно возникшего раскола между агентством и промышленностью, которая его снабжает. Источником этого раскола служит в первую очередь меняющаяся экономическая база компьютерного бизнеса. Когда органы разведки и национальные лаборатории были практически единственными потребителями суперкомпьютеров, они обладали огромным влиянием на темпы нововведений. Теперь, однако, рынок расширился, и сегодня на нем действуют нефтяные компании и автомобильные фирмы, изготовители самолетов и метеорологические службы.
Поскольку они тоже заинтересованы в больших скоростях, они тоже хотят иметь гарантию в том, что новые машины не будут настолько революционными, что потребуют вложения миллионов долларов в новые средства математического обеспечения. «Мы убедились, — сказал д-р Шнек, — что промышленность замедляет обороты в том, что касается набора компьютерных скоростей». Эта тенденция подробно обсуждалась на совещании в 1983 г. в атомной лаборатории в Лос-Аламосе (штат Нью- Мексико). Как заявили сотрудники органов разведки, на нем присутствовал главный научный специалист АНБ К. Шпай- ерман. Вскоре он начал настаивать на создании подчиненного АНБ института для теоретических исследований параллельной обработки информации — технологии, которая, по мнению должностных лиц АНБ, имеет наибольшие шансы удовлетворить их нужды. Параллельная обработка данных как способ увеличить компьютерные скорости означает радикальное отступление от традиционных подходов. Большинство суперкомпьютеров, в частности машины фирмы «Крей», выполняют расчеты главным образом, применяя как бы грубую силу, группируя расчеты аналогичных типов и прогоняя их через один-единствен- ный, очень быстро работающий процессор. Машины с парал лельной обработкой данных делят задачу на сотни или тысячи элементов и закрепляют каждый элемент за каким-то одним процессором — обычно микропроцессором, аналогичным тем, которые используются в персональных компьютерах. Эти сотни и тысячи процессоров работают над своими элементами задачи одновременно, после чего результаты объединяются. Такие компьютеры еще находятся в зачаточной стадии развития, так как они ставят множество еще нерешенных проблем в области конструирования и программирования. Некоторые ранние модели продемонстрировали огромные скорости при решении задач по гидроаэродинамике (например, наблюдение за потоком воздуха над крылом) и распознаванию объектов (например, замаскированных танков в лиственном лесу). Однако при решении других задач параллельные процессоры работают гораздо медленнее.
Подчас машины с параллельной обработкой данных приходится специально конструировать в расчете на выполнение какой-то одной задачи с оптимальной скоростью. По этой причине крупные изготовители компьютеров относятся к этому делу с прохладцей. «Дело в том, что на эти машины существует ограниченный спрос», — сказал один бывший руководитель филиала ИБМ «Федерал системе ди- вижен», попросивший не называть его имени. АНБ, по слухам, вкладывает более 20 млн долл. в год в свой научно-исследовательский центр по суперкомпьютерам, что значительно превышает бюджеты большинства из 80 новых компаний, ведущих работы в области параллельной обработки данных. Но, по крайней мере, на первый взгляд, этот центр напоминает как бы ядро новой компании. Однако есть различия. Каждый исследователь засекречен по высшей категории, и длительная процедура засекречивания задерживает оформление и отбивает у многих научных работников желание работать в этом центре. Все имеют доступ к немалым ресурсам. Этажом ниже, в компьютерном зале, со всех сторон, покрытым металлом, чтобы исключить возможность прослушивания, исследователи пользуются суперкомпьютером «Крей-2» и небольшими параллельными процессорами, изготовленными компаниями «Конвекс компьютер», «Интел» и «Малтиф- лоу». Пока центр в основном занимается четырьмя крупными проектами. Одна группа работает над алгоритмами, которые будут использоваться для решения задач с помощью параллельных процессоров. Другая группа создает новые системы эксплуатации машин и новые языки для их программирования. Третья группа разрабатывает конкретные программы для отдельных проектов АНБ, в частности программы для просеивания огромных объемов информации или для отделения перехваченных радиосигналов от фоновых шумов. Четвертая группа, на которую будет приходиться от 30 до 40 проц. исследовательских работ центра, будет строить модели компьютеров. «Мы будем знать, что добились успеха, если пользователи компьютера в министерстве обороны, в органах разведки будут стремиться работать на наших моделях», — сказал д-р Шнек.
«В этом случае мы будем просто счастливы, если американская промышленность примет на вооружение нашу модель и займется ее распространением». Но находятся люди, сомневающиеся в том, что весь этот проект создает наилучшие возможности для решения поставленной задачи. «Никто в действительности не верит, что сотрудники центра сумеют выполнить обещанное», — сказал руководитель одной небольшой компьютерной компании, попросивший не называть его имени, поскольку компания тесно сотрудничает с АНБ. Технический директор другой компании заявил: «В этой области работают десятки компаний. Многие из них потерпят неудачу, и нет оснований считать, что какой- нибудь правительственный проект огражден от этого». Но другие говорят, что потенциал параллельной обработки данных служит для правительства убедительным основанием снова взяться за какой-нибудь гигантский проект вроде «Эни-ак», компьютер, который десятилетия верой и правдой служит правительству. «Делается много интересного, заслуживающего внимания, но это не решит проблем АНБ», — сказал Джек Деннис, профессор вычислительной техники Массачусетского технологического института, который в настоящее время ведет переговоры с АНБ о собственном проекте. — Кое-что просто приходится делать самим. Эта задача может быть как раз из таких». Американская массовая печать широко известна в мире своим умением популяризировать, рассказывать простым и доступным для большинства языком самые сложные явления современной науки, техники, общественно-политической жизни. Можно при этом упрекнуть таких обозревателей в упрощении и примитивизме, но это будет несправедливо, так как слишком много положительного имеет данная американская традиция пропагандирования и анализа. Нам бы тоже стоило взять в привычку ярко писать о собственных достижениях и проблемах науки, меньше оглядываясь на «разрешительные», «визирующие» инстанции. До самого последнего времени наше общество терпело трудновосполнимый урон от мании секретности, низкого престижа интеллектуального труда и отсутствия информации о влиянии науки и технологии на образ жизни в развитых странах Запада. Образцом «научной сказки для дилетантов» может служить статья о перспективах создания новой электронной вычис лительной техники, появившаяся на страницах самого распространенного в США политического еженедельника «Тайм» (28.3.1988): «Компьютер в Иллинойском университете моделирует то, чего никто не видел: эволюцию Вселенной после зарождения на ней жизни. Воссоздавая условия, которые, возможно, существовали миллиарды лет назад, эта ЭВМ демонстрирует на экране, как огромные скопления элементарных частиц под действием собственной тяжести, возможно, соединялись в цепочки-нити и плоские диски. Яркие красные, зеленые и синие цвета, в которые окрашены эти образования выполняют не просто декоративную функцию, но и показывают разную плотность первых больших структур в период, когда они возникали из первобытного хаоса, царившего в почти безвоздушном космическом пространстве. А в Массачусетском технологическом институте другая ЭВМ с трудом учится тому, что уже известно любому трехлетнему ребенку: в чем различие между чашкой и блюдцем. То, что маленький ребенок видит с одного взгляда, ЭВМ нужно учить, причем с большим трудом, по одному шагу за раз. Сначала она должна усвоить идею объекта, физического предмета, который отделен от окружающего пространства краями и поверхностями. Затем она должна осознать основные свойства чашки как предмета определенного класса: удерживающей влагу центральной емкости, наличие у нее ручки, устойчивого основания. И наконец, компьютер нужно ознакомить с исключениями, например чашкой из пористого пластика, теплоизолирующие свойства которой так высоки, что ей не нужна ручка. Эти эксперименты иллюстрируют парадокс, составляющий основу современного состояния вычислительной техники. Самые мощные вычислительные машины — гигантские арифмометры, обладающие непостижимыми человеческому уму быстродействием и объемом памяти, — это, по сути, безмолвные существа, которые по глубине интеллекта стоят на уровне простой электрической лампочки. На другом полюсе компьютеры, которые начали демонстрировать первые проблески мышления, близкого человеческому, но лишь в рамках узко определенных задач. В течение 40 лет ученые пытались добиться прогресса на этих двух фронтах исследовательских работ в области вычислительной техники. Одна группа исследователей, работающая с машинами, действующими с молниеносной быстротой (они именуются суперЭВМ), всегда стремится добиться большей мощности, большего быстродействия. Другая группа специалистов, составляющих программы, в которых видны зачатки искусственного интеллекта, пытается проникнуть в тайны человеческой мысли. Исследования по каждому из этих двух основных направлений, на которые ассигнуются миллиарды долларов из фондов на научные работы, с благословения лучших умов нашего века, развиваются совершенно самостоятельно, как будто других направлений не существует. Однако налицо признаки того, что эти два магистральных пути развития исследований в области вычислительной техники, возможно начинают сближаться, что сегодняшние самые совершенные машины когда-нибудь, быть может, превратятся в электронный мозг, который выполняет операции не только невероятно быстро, но и исключительно умно. Эти исследования ведутся почти во всех крупнейших странах. И не удивительно: потенциальные выигрыши — с точки зрения повышения производительности труда в промышленности, результатов научных исследований и укрепления национальной безопасности — поразительны. Взрослые люди расплываются в улыбке, как дети, описывая роботы, которые будут сами передвигаться по заводу, пишущие машинки, которые будут писать под диктовку, военные системы, которые обезопасят мир от ядерного оружия. Эти два направления исследований в области ЭВМ находятся на разных этапах жизненного цикла. Исследования в области искусственного интеллекта только начинаются: первые коммерческие проекты появились менее пяти лет назад и сейчас находят широкое применение. С другой стороны, изготовители суперЭВМ, обеспечив процессорами высокого быстродействия правительственные лаборатории и разведслужбы на четверть века вперед, сейчас переживают такой бурный рост, что он застал врасплох даже самых оптимистически настроенных руководителей компаний. Объем реализации этих машин, которые стоят по 5-25 млн долларов каждая, увеличивался на протяжении последнего десятилетия более чем на 25 проц. в год, и в 1988 г. в стоимостном выражении впервые превысит сумму 1 млрд долларов в год. Примерно 300 суперЭВМ сейчас используются для решения таких разнообразных задач, как разведка местонахождений нефти, анализ мускульных структур и создание особых эффектов для голливудских киностудий. С распространением сетей суперЭВМ потенциал высокоскоростных вычислительных операций доступен каждому, кто имеет персональный компьютер, подключенный к телефонным линиям. «Теперь мир никогда не вернется к старому, — говорит Доил Найт, директор Национального центра ЭВМ Джона фон Ньюманна в Принстоне (штат Нью-Джерси). — Скоро каждая отрасль промышленности, каждая область науки, каждая категория населения будет в той или иной степени охвачена операциями суперЭВМ. Высокое быстродействие и мощность — вот что отличает суперЭВМ от их более скромных родственников. В первые годы существования этой отрасли быстродействие измерялось тысячами флопов (эта аббревиатура обозначает число операций с плавающей точкой в секунду). Сегодня быстродействие самых больших компьютеров измеряется гигафлопами, или миллиардами операций в секунду. Завтра этот показатель будет измеряться терафлопами, триллионами операций в секунду. Одна суперЭВМ с быстродействием, выражающимся в терафлопах, будет равна по мощности 10 млн персональных компьютеров, работающих с полной нагрузкой. Самые мощные суперЭВМ удивительно компактны. Но внешнее впечатление может оказаться обманчивым. При создании суперЭВМ нередко удается повысить скорость операций путем уменьшения расстояния, которые нужно покрыть электронам при движении по внутренней проводке. Они представляют собой начиненные разнообразной аппаратурой системы, требующие целого комплекса вспомогательного оборудования. Некоторым из них нужны традиционные большие компьютеры только для ввода и вывода программ из своих процессоров. Эти машины могут подсоединяться с помощью кабелей или спутников к сотням отдаленных терминалов, способных превращать обыкновенные цифры, вводимые в машину, в поразительные трехмерные графические изображения. Нередко им требуются охлаждающие устройства промышленных габаритов, для того чтобы молниеносно передаваемые электрические сигналы внутри них не расплавляли цепи. Теплового излучения от суперЭВМ, установленных в Миннесотском университете, хватает для обогрева целого гаража. На протяжении большей части эры суперЭВМ на этом рынке ведущие позиции занимала одна фирма — «Крей ри- серч» из Миннеаполиса. На эту фирму приходится 60 проц. всех проданных суперЭВМ, и 178 компьютеров этой фирмы с характерной С-образной конфигурацией установлены в разных странах мира. Ее ближайшим конкурентом является компания, расположенная по другую сторону реки Миссисипи в Сент-Поле, именуемая «Контрол дейта корпорейшн» (КДК), от которой «Крей» отпочковалась в 1972 г. КДК, которая в 1983 г. создала специализирующийся на суперЭВМ филиал под названием «И-ТИ-Эй системе», стабильно удерживает 12,7 проц. рынка. А сразу вслед за этими американскими компаниями идет японское трио — «Ниппон электрик корпорейшн» (НЭК), «Хитачи» и «Фудзицу», которые вступили в конкурентную борьбу в области суперЭВМ в 1938 г. и с тех пор отвоевали 23 проц. мирового рынка в этой области. Однако это распределение сфер влияния, возможно, вскоре будет нарушено внезапным вступлением в игру новичка, которого в последние два десятилетия не было на рынке супер- ЭВМ: речь идет о концерне ИБМ. В декабре этот крупнейший изготовитель компьютеров (в 1987 г. объем реализации компьютеров ИБМ достиг в стоимостном выражении 54,2 млрд долларов) объявил, что он заключил контракт с одним из самых авторитетных конструкторов суперЭВМ, Стивом Чэном, который потряс мир электронной вычислительной техники в сентябре прошлого года, внезапно оставив должность вицепрезидента компании «Крей рисерч». Получив финансовую помощь от ИБМ, Чэн учредил собственную компанию для разработки машины, обладающей в сто раз большим быстродействием по сравнению со всем, что сейчас имеется на рынке. ИБМ не только решила заняться совершенно новой для себя областью, но и подкрепила своим авторитетом и огромными ресурсами работы над радикально новым видом суперЭВМ, представляющим собой большой скачок вперед. Со времен второй мировой войны большая часть компьютеров конструировалась по принципу пошагового выполнения операций при вводе и выводе данных из одного высокоскоростного процессора. ЭВМ, которую строит Чэн при поддержке ИБМ, будет содержать не один, а 64 процессора, действующие одновременно, параллельно, что позволит существенно сократить длительность вычислительных операций. Решение ИБМ поддержать проект создания суперЭВМ с параллельной обработкой данных — это свидетельство того, что развитие техники идет именно в этом направлении. Специалист по вычислительной технике в университете Карнеги-Меллона X. Т. Кунг говорит: «Одним махом ИБМ узаконила два вида технологии: сверхскоростные вычислительные операции и параллельную процессорную обработку». Ожидается, что «Белл лабораториз» концерна «Америкэн телефон энд телеграф» (АТТ) продемонстрирует новую ЭВМ с параллельным выполнением вычислительных операций на очередном заседании Американского физического общества в Новом Орлеане. Однако компании «Крей», ИБМ и АТТ может обогнать целеустремленная группа инженеров-новаторов, которые уже сейчас используют при создании новых машин более 64 процессоров, что позволяет разделять операции ЭВМ между сотнями и даже тысячами процессоров. В конце марта научные сотрудники Сандийских национальных лабораторий в Альбукерке объявили о том, что они собрали ЭВМ на 1024 процессорах, позволяющую решать определенные виды задач более чем в 1000 раз быстрее, чем однопроцессорная машина, работающая в одиночку, достигнув беспрецедентного ускорения, свидетельствующего о том, что характеристики суперЭВМ, возможно, в будущем будут прямо пропорциональны количеству используемых в них процессоров. Во многом, исследования в области суперЭВМ финансируются правительством США, чей аппетит на высокоскоро стные вычислительные системы для нужд обороны и разведки, видимо, неутолим В прошлом году Пентагон израсходовал сотни миллионов долларов, стремясь повысить быстродействие самых скоростных вычислительных машин. Одним из правительственных проектов, для которого особо требуется суперЭВМ — это программа создания национального воздушно-космического самолета, летающего на большой высоте, который предназначен для доставки военных и гражданских грузов со скоростью, в 25 раз превышающей скорость звука. Поскольку сейчас не существует аэродинамических труб, позволяющих моделировать такие огромные скорости полета, испытывать этот гиперзвуковой самолет придется с помощью суперЭВМ, а в идеальном варианте — машин, во много раз более мощных, чем существующие модели. Советник президента по научным вопросам Уильям Грэм рекомендовал конгрессу выделить дополнительно 1,7 млрд долл. на финансирование конструирования суперЭВМ с параллельно действующими процессорами, которые к середине 90-х гг. возможно, будут перемалывать данные со скоростью, измеряемой в терафлопах. В этих связях изготовителей суперЭВМ с военными и разведкой нет ничего нового. Один из первых компьютеров — «Крэй», сошедших со сборочной линии в 1976 г., был передан в Ливерморскую национальную лабораторию им. Лоуренса, где он значительно облегчил решение головоломных математических уравнений для конструирования водородных бомб. Другой компьютер — «Крей» из первой партии, несомненно, был поставлен Агентству национальной безопасности в Форт- Миде (штат Мэриленд), где он используется для расшифровки головоломных военных кодов и сортировки разведывательных данных, поступающих ежедневно в это агентство. Новым здесь являются быстро растущий интерес к суперЭВМ в частном секторе. СуперЭВМ могут служить классическим примером того, как техника, разработанная для нескольких конкретных функций, нашла применение в самых различных областях. Спрос на суперЭВМ перекидывается с одной отрасли промышленности на другую, как доброкачественный вирус. Изготовители полупроводников используют суперЭВМ для изыскания способов размещения большого числа транзисторов на кремниевой микросхеме площадью в 1 кв. см. Консультанты по финансовым вопросам с помощью суперЭВМ намечают поразительно сложную инвестиционную стратегию. Суперкомпьютеры требуются и биохимикам для прогнозирования того, какие молекулы стоит опробовать для создания новых лекарственных препаратов. Инженеры используют суперЭВМ для создания новых автомобилей, реактивных двигателей, лампочек, парусных яхт, холодильников и искусственных конечностей. Но никто не выигрывает от использования суперЭВМ больше, чем ученые-исследователи. Национальный научный фонд с запозданием признал этот факт в 1985 г., когда решил израсходовать более 200 млн долл, на создание центров суперЭВМ в пяти намеченных пунктах, а также соединить каналами электронной передачи данных эти ЭВМ с десятками университетов и исследовательских лабораторий. Сегодня свыше шести тысяч ученых, работающих в более чем 200 учреждениях, получили доступ к центрам Национального научного фонда. Это повлекло за собой настоящий взрыв продуктивности труда ученых в самых разных областях, от математики и до жидкостной динамики. Рон Бейли, руководитель программы цифрового моделирования аэродинамических процессов в исследовательском центре Эймса (НАСА), сказал: «СуперЭВМ имеют сегодня такое же значение для исследований, какое имели формулы для Ньютона» СуперЭВМ обеспечивают ученым беспрецедентно широкий доступ к скрытым мирам, к большим и малым. Используя большую мощность компьютера «Крей» в центре суперЭВМ в Сан-Диего, исследователи Марк Эллисман и Стивен Янг изучают пару структур в виде цепочек в мозге больных старческим склерозом мозга, которые, по предположению ученых, могут быть причиной преждевременного слабоумия. Профессор Северо-западного университета Артур Фримен с помощью компьютера «К.рей-2» получил поразительную картину автоматического строения нового сверхпроводника, проводящего электрический ток при температуре минус 283 градуса по Фарейнгейту. И все же, несмотря на все чудеса, которые стали возможными благодаря суперЭВМ, их пользователи все еще не удовлетворены. Норман Морс, возглавляющий отдел вычислительных операций в Лос-Аламосской национальной лаборатории, имеет в своем распоряжении 11 суперЭВМ, но все же не может удовлетворить конструкторов вооружений и других научных сотрудников своей лаборатории. Он рассказывает: «Перед нами уже сейчас стоят задачи, которые требуют в сто раз более высокого быстродействия ЭВМ, чем мы сейчас имеем». Соревнования при создании таких более быстродействующих суперЭВМ в полном разгаре. В десятках лабораторий в США, европейских странах и Японии расходуются миллионы долларов на финансирование работ сотен инженеров и ученых, которых воодушевляет мечта построить самую мощную вычислительную машину в мире. Если и можно сказать, что какая-то одна «команда» с самого начала стартовала лучше, то ею является небольшая сплоченная группа инженеров, работающая в индустриальном парке в Чиппева-Фолс (штат Висконсин), где располагаются самые важные лаборатории компании «Крей рисерч». Чиппева-Фолс известен в мире как место, где живет один из самых авторитетных и загадочных специалистов по вычислительной технике Сеймур Крей. В области суперЭВМ 62летний Крей, застенчивый, необщительный инженер, редко дающий интервью журналистам, сделал столько же, сколько скажем, Эдисон в области электрических лампочек или Белл — в области телефонной техники. Сначала в качестве одного из основателей фирмы «Контрол дейта», а затем своей собственной компании Крей сконструировал поразительную серию превосходных ЭВМ, в том числе СС-1604 (1960 г.), СС- 6600 (1964 г.), СС-7600 (1969 г.), «Крей-1» (1976 г.) и «Крей- 2» (1985 г.), каждая из которых в свое время могла претендовать на то, чтобы называться самым мощным компьютером в мире. В 1981 г. Крей оставил пост председателя компании и стал «консультантом», но это лишь дало ему больше времени, чтобы сосредоточиться на конструировании ЭВМ. Сейчас он заканчивает чертежи своей новой машины «Крей-3», которая должна быть выпущена в 1989 г., и в скором времени, как ожидается, начнет работать над ее преемником — «Крей-4», проявляя при этом свою баснословную целеустремленность С технической точки зрения, Крей не теряет своего таланта к новаторству и изобретениям. Ожидается, что «Крей- 3» будет первой коммерческой ЭВМ, где использованы микросхемы, изготовленные из арсенида галлия, а также обычные кремниевые микросхемы. Скорость движения электронов по микросхемам из арсенида галлия повышается в десять раз и, хотя работать с этим материалом труднее и дороже, Крей решил, что такой выигрыш в скорости оправдывает дополнительные расходы. Признавая растущее значение параллельной обработки информации, Крей планирует оснастить свою самую современную модель 64 процессорами вместо четырех, как в компьютере «Крей-2», и вместо шестнадцати, которыми будет оснащена ЭВМ «Крей-3». И все же Крей достаточно осторожен, чтобы не идти вперед слишком быстро и не заходить слишком далеко. «Концепция шага очень важна при конструировании ЭВМ, — сказал Крей прошлой осенью группе покупателей. — Если сделать слишком большой шаг, ты пострадаешь». Эти высказывания были истолкованы как намек на работу Стива Чэна, который внезапно ушел из «Крей рисерч», когда эта компания отказалась одобрить его проект создания совершенно новой машины. К тому моменту, когда Чэн хлопнул дверью, он уже был звездой в области суперЭВМ. Он родился в Китае, вырос на Тайване, затем переехал в США, изучал электротехнику в Вилланове и защитил докторскую диссертацию в отделении Иллинойского университета в Шампейн-Эрбане. Поступив на работу в «Крей рисерч» в 1979 г., Чэн быстро доказал свои способности, переделав ЭВМ «Крей-1» в двухпроцессорную ЭВМ. Модернизированный таким образом компьютер «Крей Х-МР» стал самым популярным среди покупателей суперкомпьютером всех времен, и сейчас смонтировано уже 120 машин этого типа. Чэн также сконструировал ЭВМ «Крей-МР», которая, как надеется компания, повторит коммерческий успех системы Х-МР. Однако стремление Чэна строить все более мощные ЭВМ привело его к конфликту с Сеймуром Креем. Дело здесь не в зависти и не в несходстве характеров, а в применении разных стилей инженерных разработок. Крей обладает гениальной способностью выжимать максимум из существующей технологии при жестко ограниченных бюджетах и минимуме персонала. Чэн стал сторонником «коллективного труда», объединив вокруг себя 200 специалистов и побуждая их к новаторским разработкам везде, где только возможно. По мнению руководства, машина, спроектированная Чэном, «Крей МР», чревата риском в пяти различных технологических системах и, в частности, риск сопряжен с ограниченным применением оптоволоконных кабелей для передачи некоторых пакетов данных с помощью лучей света, а не электронов. Когда сумма планируемых расходов достигла 100 млн долларов (это вдвое больше первоначальной сметы), председатель совета директоров «Крей рисерч» Джон Ролваген одним махом упразднил этот проект, вынудив Чэна подать в отставку. Около 45 сотрудников исследовательской группы Чэна из «Крей рисерч» вместе с ним подали в отставку и открыли свою лабораторию в двенадцати милях от своего прежнего места работы в О-Клэре (штат Висконсин). Уже через три месяца Чэн получил финансовую поддержку от ИБМ на сумму от 10 до 45 млн долл. У Чэна далеко идущие планы. Он говорит: «Через пять лет мы обеспечим быстродействие приблизительно 100 млрд гигафлопов. Мы хотим решать за один день задачу, решение которой сейчас требует трех месяцев. Однако ИБМ полагается не только на Чэна. Сейчас, когда объем реализации на рынке суперЭВМ, достиг цифры 1 млрд долларов в год, ИБМ осуществляет по меньшей мере шесть различных разработок в области суперЭВМ, хотя некоторые из них представляют собой преимущественно исследовательские проекты. В частности, проводится эксперимент с ЭВМ специального назначения GF-11, которая полностью занимает помещение площадью 500 кв. футов. Другой компьютер, Р- 3, будет состоять из восьми 8-футовых кубов, расположенных, как гигантская карусель, в форме 35-футового кольца. Но даже эти машины померкнут перед самым перспективным суперкомпьютером ИБМ Т-1, который будет иметь 4000 миль внутренней проводки, 33 000 высокоскоростных процессорных устройств и один переключатель размером 80 футов в ди аметре. СуперЭВМ Т-1 должна иметь максимальную скорость в 2000 раз большую, чем сегодняшние суперЭВМ. Но, возможно, истинную тревогу у ИБМ в области суперЭВМ вызывает не «Крей рисерч», а такие конкуренты, как «Хитачи», «Фудзицу» и НЭК. Своим первым поколением суперЭВМ японцы недвусмысленно заявили о своем намерении преодолеть отставание от Америки на 25 лет. Сегодня их самые быстродействующие машины вполне могут сравниться с любой суперЭВМ американского производства В некоторых областях их системы более совершенны, чем самые современные американские модели. Во время сравнительного испытания самой новой однопроцессорной японской ЭВМ — 820/80 производства «Хитачи» и двухпроцессорного компьютера «Крей Х-МР» машина производства «Хитачи» превзошла «Крей» примерно в десять раз. Профессор Токийского университета Сэнсю Юкихито Караки сказал: «Глядя на эти цифры, можно сказать, что японские пользователи обойдутся без суперЭВМ производства «Крей». К настоящему моменту японцы сосредоточивали усилия на ускорении работы своих микросхем с самой высокой скоростью обработки данных. В результате они сейчас изготовляют самые мощные в мире однопроцессорные суперЭВМ. Однако пока они еще не начали соединять большое количество отдельных процессоров. Именно в этой области параллельной процессорной обработки США еще перегоняют японцев. Несколько мелких американских компаний, в том числе «Болт Беранек энд Ньюмэн», НКУБЕ и «Аметек компьютер рисерч», уже начали поставлять на рынок ЭВМ с параллельно работающими процессорами, способные решать уравнение с такой фантастической скоростью, что это угрожает существованию обычных суперЭВМ. Однако главное затруднение при параллельной процессорной обработке состоит в математическом обеспечении. На написание программ для традиционных суперЭВМ ушли десятки тысяч человеко-лет. «Переход на параллельную процессорную обработку требует начать все сначала», — говорит Томас Нэш из Национальной ускорительной лаборатории им. Ферми Вот почему сообщение, поступившее в конце марта из Сандийской лаборатории, имело такое большое значение. Оно подтвердило, что можно достичь огромного прироста быстродействия, разбивая большие задачи на мелкие кирпичики и решая их одновременно. Осуществление принципа параллелизма обработки информации пойдет на пользу не только пользователям суперЭВМ, но исследователям, работающим над другим большим проектом в области вычислительной техники — искусственным интеллектом. Одна из самых совершенных параллельных ЭВМ, оснащенная 65 536 процессорами (она именуется «Коннекшн»), была построена исследователями, прошедшими подготовку в Лаборатории искусственного интеллекта Массачусетского технологического института. Здесь на карту поставлено гораздо больше, чем продажа нескольких машин стоимостью в несколько миллионов долларов. Страна, которая занимает ведущие позиции в мире по суперЭВМ и искусственному интеллекту, будет держать в своих руках ключи к экономическому и техническому развитию в 90-е и последующие годы. Следует ожидать крупных достижений в самых разных областях, начиная от генной инженерии и физики частиц и кончая автоматизированным производством и исследованием космоса. Существует даже возможность того, что ученые будут использовать новые ЭВМ, чтобы лучше понять самый сложный механизм — человеческий мозг». Держа в руках данную книгу, образованные читатели возможно упрекнут автора в увлеченности рассказами о достижениях в области информатики и будут отчасти правы. Надо ведь смотреть в корень. Научно-техническая революция средствами информатики стала возможной благодаря получению новых материалов. Вот одно из вороха сравнительно недавних сообщений. Новый материал, который позволяет записывать до 10 млрд бит информации на одном квадратном сантиметре, создали работники компании «Мицубиси дэнки» по заказу министерства внешней торговли и промышленности Японии, сообщало в феврале 1987 г. агентство Кио- до Цусин. Поможет лучше представить себе, что это такое, следующее сравнение. На срезе человеческого волоса можно уместить содержание четырех газетных полос. Новое вещество получено путем охлаждения его молекул до почти абсолютного нуля с последующим облучением лазерным лучом. Его создатели надеются, что новинка найдет широкое применение в оптических компьютерах, видеозаписывающей аппаратуре, банках данных и т. д. Каменный век. Железный век. Бронзовый век. Целые эпохи были названы по имени материалов. Так как же мы назовем наше время? Выбрать имя будет нелегко. Электронные громкоговорители делаются из прозрачной пластмассовой пленки. Ветровые стекла автомобилей затемняются, стоит нажать кнопку. Для грузовиков созданы моторы без трения, они обходятся без радиатора и проезжают сто километров на двух литрах бензина. Искусственные суставы срастаются с настоящей костью. Добро пожаловать в век суперматериалов! Науке о материалах просто некуда девать новые практичные открытия, первое из которых — керамический сверхпроводник, способный произвести революцию в электронике. Но сверхпроводники — лишь часть картины. От домов и машин до кастрюль и искусственных зубов, весь мир когда-нибудь будет сделан из новых синтетических материалов. Необыкновенные пластмассы, стекло и керамика окажут такое же влияние на формирование будущего, как генная инженерия и компьютеры. Причины такого неожиданного взрыва открытий в науке о материалах в том, что исследователи начали манипулировать веществами на молекулярном уровне. Использование керамических материалов, например, долго ограничивала их хрупкость. Но сведя к минимуму микроскопические несовершенства, вызывающие эту хрупкость, ученые научились делать гораздо более прочную керамику, сохраняя при этом такие ее качества, как твердость и огнеупорность. Компания «Форд моторе» теперь использует керамические инструменты для резки стали. Несколько японских автомобильных заводов начали делать керамические детали моторов. Фирма «Киосера» создала серию керамических ножниц и ножей, которые годами не тупятся и никогда не ржавеют. А поскольку керамика выдерживает более высокую температуру, чем сталь, американские и японские фирмы сделали пробные керамические дизельные моторы, которым не нужна система охлаждения, их вес меньше, а работоспособность выше. Изменения произошли и в мире пластмасс. Полимеры повышенной прочности теперь превращаются в мосты и покрытия катков для конькобежцев, в части экспериментальных автомобильных моторов и лопасти вертолетов. Пластиковые бамперы и бензобаки скоро будут обычными в автомобилях. А новый вид пластмассы, которая генерирует электричество, уже используется в электрогитарах, сенсорах роботов и в куртках для каратэ и фехтования, автоматически регистрирующих каждый удар. Даже пластмассовые отходы, когда-то угрожавшие погубить современную цивилизацию, оказались не такими уж страшными, если повозиться с их молекулами. Ряд западных компаний уже стали выпускать пластмассовые изделия одноразового пользования, которые постепенно исчезают под влиянием солнечных лучей. Ученые трудятся над созданием пластика, который можно было бы перерабатывать для вторичного использования, как стекло, бумагу и металл. «Из использованных упаковочных материалов можно было бы делать полезные в хозяйстве недорогие вещи», — говорит Уве Ващер, вице-президент отделения пластмасс фирмы «Дженерал электрик». Его компания «Дж. Э. Пластике» собирается построить экспериментальный дом из одних пластмасс, управляемый компьютером. Пластмасса может быть одновременно легче и прочнее стали. Создание пластмасс, укрепленных нитями из металла и целлюлозы, графитом или другими веществами, — сделало возможным беспосадочное кругосветное путешествие сверхлегкого американского самолета «Вояджер». Новейшие военные самолеты примерно на четверть сделаны из таких материалов, и существует предположение, что оболочка «Стеле», нового секретного бомбардировщика, целиком выполнена из пластмассовой смеси, что делает его невидимым для радаров. Пока эти материалы стоят дороже стали, поэтому их практическое использование массовым потребителем ограничено. Но благодаря графитным теннисным ракеткам пуб лика уже ознакомилась с ними, и теперь из таких смесей делаются велосипеды. В армии эти материалы тоже себя оправдали: из них делают пуленепробиваемые шлемы. Некоторые современные материалы — это просто современные модификации давно известных. Новейшие волоконнооптические телефонные кабели сделаны из такого прозрачного стекла, что кусок его толщиной в сто километров (!) все равно будет прозрачнее обычного чистого окна. И даже старомодный бетон усовершенствован. Современные цементы стали такими прочными и гибкими, что из них можно делать пружины. Такими цементами можно покрывать дороги и мосты, которые будут служить десятилетиями, не изнашиваясь и не требуя ухода. Но новые материалы не имеют смысла до тех пор, пока они не превращаются в конкретные изделия. А это порой нелегко. «Наша проблема в том, что проектирование и производство в нашей стране — совершенно разные области», — говорит профессор Джоэл Кларк, занимающийся химией материалов в Массачусетском технологическом институте. Кларк замечает, что автомобильные компании заменяют старые материалы новыми осторожно, по кусочкам: тут — предохранительная решетка из пластмассовой смеси, там — пластмассовый бензобак. «Они не переделывают автомобиль целиком, чтобы воспользоваться преимуществами новых материалов», — сетует он. Однако в какой- то степени эту осторожность можно понять. Автозаводам пришлось бы перестраивать целые конвейеры, чтобы перейти исключительно на смеси. Использование новых материалов способно вызвать резкий рост безработицы: одна отливка из пластика может заменить дюжину деталей и значительно сократить затраты труда на сборку. Кроме того, следует учесть, что конструкторы, привыкшие к стали, косо смотрят на использование пластмассы в важных ходовых частях машины. К тому же полный переход на новые материалы потребует продолжительных исследований и обширных капиталовложений. «Нужно 10-15 лет на то, чтобы ввести новый материал в обычное производство, — говорит Теодор Гейбл из Стэнфордского центра исследования материалов. Американским корпорациям придется признать, что эти продолжительные исследования нужно поддержать». Американский конгресс летом 1987 г. обсудил аналогичное предупреждение, рассмотрев доклад о коммерческом будущем новых материалов. По мнению ряда конгрессменов, хотя Америка находится впереди в области научных разработок, другие страны, особенно, конечно, Япония, могут опередить ее в промышленном использовании новых материалов. Для американцев назрела необходимость в создании исследовательских корпораций, где промышленность будет тесно сотрудничать с наукой. Как считают в США, эти усилия могут быть необходимы хотя бы потому, что в ближайшие годы конкуренция в мире наверняка развернется вокруг использования суперматериалов.
<< | >>
Источник: Вачнадзе Георгий Николаевич.. Всемирное телевидение. Новые средства массовой информации — их аудитория, техника, бизнес, политика. 1989

Еще по теме «Ленем (штат Мэриленд).:

  1. «Ленем (штат Мэриленд).