Компьютерра, 2005 № 25-26 (597-598) - [15]

Дмитрий Лежаков - специалист в области математического моделирования процессов аэро- и гидродинамики - подметил любопытную особенность технического прогресса: «Мы берем новый физический принцип и - р-раз! Видим, что наше устройство стало конструктивно проще. Там стало меньше деталей. Потом начинаются усовершенствования, доработки… Конструкция усложняется, опять становится много деталей… И в какой-то момент надо брать новый принцип, который вновь приведет к тому, что половину деталей можно будет выбросить без ущерба для функциональности.»

Еще один мой собеседник высказал следующую мысль: «Если бы мы вложили столько денег в разработку полупроводниковых технологий, сколько Intel, если бы наработали хотя бы десятую часть того ПО, которое сегодня обслуживает платформу РС… Короче говоря, нам было бы не до новых физических принципов - „отбить“ бы вложения. И буржуи в нас никаких особенных денег не вложили. Мы вообще свободны! Мы можем позволить себе рисковать и делать что-то новое. Хуже не будет! Куда ж хуже-то?!»

А название темы номера навеяли результаты исследований вычислительных возможностей материи окружающего мира, проведенных профессором Массачусетского технологического института Сетом Ллойдом (Seth Lloyd). Сверхновые звезды и черные дыры - оказывается, именно эти объекты являются самыми мощными «устройствами» обработки информации в нашей Вселенной. Исключая, конечно, саму Вселенную, которая, по Ллойду, Хокингу и др., тоже представляет собой могучий процессор[Подробнее см. во врезках к статье Олега Волкова и www.xxx.lanl.gov/quant-ph/0110141]. И функционируют эти вычислители совсем иначе, нежели те, которые мы используем сегодня.

Оценка по физподготовке

Олег Андреевич Волков - доктор физ.-мат. наук, специалист в области физики полупроводников. Он согласился поделиться мыслями о перспективах и возможных направлениях прогресса вычислительной техники.

Нет ли у вас ощущения некоторого «застоя» в развитии вычислительных устройств? Налицо явная нехватка новых идей…

- Мы просто переживаем такой этап - этап освоения возможностей традиционной электроники, которые, с одной стороны, далеко не исчерпаны, а с другой - с успехом «закрывают» наши нынешние потребности в вычислениях. Вся современная компьютерная техника[Речь идет, конечно же, о цифровой технике] лишь продолжает «технологические традиции» абака и конторских счетов. Разница только в природе объектов, которые служат для представления единиц разрядов обрабатываемых чисел: в одном случае это камешек или деревянная «косточка», в другом - электрический заряд в полевом транзисторе.

Как вы считаете, сверхмощные процессоры завтрашнего дня появятся благодаря усилиям инженеров или ученых-физиков?

- Думаю, физиков. По крайней мере, на первых этапах разработки. Хотя сегодняшнее участие физической науки в прогрессе вычислительной техники можно оценить «на троечку». Тысячи физиков создают и совершенствуют элементную базу и технологические процессы производства электронных компонентов, но проблемами использования главного, фундаментального свойства материи - свойства непосредственно обрабатывать информацию, занимаются единицы.

Возможно также, что ученым не хватает инженерного прагматизма, а инженерам - «физической подготовки», знания фундаментальных принципов и базового математического инструментария современной физики. Кроме того, у них разное, если можно так выразиться, мировоззрение.

То есть инженер будет конструировать из предметов, а физик, обладающий, как вы говорите, «инженерным прагматизмом», - из процессов?

- Вот именно! И, кстати, любой процесс неизбежно сопровождается закономерным изменением связанной с ним информации (следовательно - ее обработкой!).

Еще в позапрошлом веке, когда в термодинамику было введено понятие энтропии, ученым стало ясно, что описание сложных физических систем лишь с позиций закона сохранения энергии не дает возможности понять их поведение в динамике[Первые серьезные трудности возникли еще в XIX веке при попытках решить известную задачу «трех тел». Физики тогда считали, что все динамические системы являются интегрируемыми. Этот термин, введенный Пуанкаре, означает принципиальную возможность исключить из описания системы взаимодействия между ее элементами (частицами, телами и т. п.). То есть система может быть описана гамильтонианом, зависящим только от импульсов. Было принято считать, что все динамические системы интегрируемы в смысле Пуанкаре, однако в 1889 году он доказал, что в общем случае невозможно найти преобразование, исключающее взаимодействия элементов системы, в которой их число больше двух! Иными словами, абсолютное большинство реальных физических систем принципиально неинтегрируемы и не поддаются анализу с позиций классической динамики] и требует привлечения каких-то новых понятий. Позднее была показана глубокая связь энтропии (считавшейся ранее лишь величиной, характеризующей способность физической системы производить работу) и количества информации, необходимой для описания движения["Движение" здесь нужно понимать максимально широко. Это не только механическое движение, но любое изменение параметров физической системы во времени или в пространстве] физической системы.