Кто — кого? - [70]
Программа обработки типичного изделия на первом макете станка, оснащенного шаговой системой цифрового управления, содержала меньше 2 тысяч единиц информации. Современный фрезерный станок с цифровым управлением при обработке сложных изделий реализует многие миллионы единиц информации. Можно быть уверенным, что в будущем объем информации, перерабатываемой станками с цифровым управлением, будет продолжать расти.
Точно так же обстоит дело и в других областях техники, в медицине, биологии, экономике, где непрерывно накапливаются целые горы информации, обработка которой не терпит никакого отлагательства. Даже короткая задержка грозит срывом плана, удорожанием стоимости производства, возникновением неразберихи.
Чтобы удовлетворить непрерывно растущий спрос на вычисления, инженеры и ученые разрабатывают новые, более мощные вычислительные машины. Аппетит приходит во время еды, и новые возможности машин провоцируют ученых на постановку новых задач, казавшихся ранее бессмысленными, поскольку решение их скрывалось на дне целого океана вычислений.
Скорость вычислений в десятки и сотни тысяч операций в секунду оказывается уже недостаточной, нужна скорость в миллионы, десятки миллионов операций.
Возможно ли такое быстродействие и где его предел?
Электрический импульс, движущийся со скоростью света, пробегает за одну миллиардную долю секунды всего лишь 30 сантиметров. Конструкция вычислительной машины становится все сложнее. И если речь идет о скоростях в десятки и сотни миллионов операций в секунду, то вся эта сложная конструкция должна укладываться в очень скромные габариты, иначе сигналы не будут успевать перемещаться по ее коммуникациям. Это серьезное ограничение. Пока оно еще не стало решающим, но ученые и инженеры к этому готовятся и разрабатывают электронные узлы и приборы, по сравнению с которыми обычные полупроводниковые устройства будут казаться неуклюже большими и грубыми.
А наряду с разработкой новых конструкций машин и их новых элементов и узлов идет развитие математических методов, позволяющих наиболее эффективным образом использовать гигантские возможности вычислительной техники как по прямому назначению — для выполнения вычислений, — так и для целей управления.
Эти возможности ошеломляют воображение, и чуть ли не с первых дней создания электронных машин их уподобляют гигантскому мозгу; импульсный, дискретный способ действия нервной системы усугубляет это сходство.
Из разных уголков человеческого тела по восходящим путям дискретные сигналы мчатся в различные отделы мозга человека; все они имеют одинаковую максимальную величину — амплитуду, но разные частоты. В мозгу человека с этими импульсами что-то происходит; что-то они по дороге включают и выключают, как-то складываются и вычитаются, где-то образуют замкнутые цепочки и сложные структуры, запоминающие информацию, поступающую извне, и результаты ее переработки; в процессе работы мозга эти результаты вызываются из памяти и используются, может быть, так же, как вызывается и используется информация, внесенная в память электронной машины. И наконец, по нисходящим путям из мозга мчатся потоки сигналов, управляя движениями тела, может быть, так же, как электронная машина управляет, например, ракетой.
Ну как тут удержаться и не пытаться сравнить электронную машину и мозг?
Одну из первых таких попыток сделал несколько лет назад американский математик Джон фон Нейман. В рукописи книги, опубликованной год спустя после его смерти, он привел, в частности, количественные оценки, которые повторяются во многих популярных книгах по кибернетике. Вот они.
Время реакции нервной клетки на возбуждение составляет от сотых до десятитысячных долей секунды; электронных ламп или полупроводниковых элементов, из которых строятся машины, — десятимиллионные доли секунды. Следовательно, в отношении быстродействия искусственные элементы превосходят естественные в десятки тысяч раз.
Что касается числа элементов и их объема, то здесь картина обратная. Фон Нейман, исходя из предположения, что в объеме 1000 кубических сантиметров, который занимает мозг, сосредоточено 10 миллиардов нейронов (сейчас думают, что их 14, 15, 17 миллиардов), считает, что естественный мозг построен в сотни миллионов раз компактнее искусственного полупроводникового прибора.
Мозг расходует около 10 ватт мощности, значит, приблизительно миллиардную долю ватта на нейрон. Расход энергии на полупроводниковый элемент он оценивает в десятую долю ватта. В энергетическом отношении естественная система оказывается в сотни миллионов раз экономнее искусственной.
Объем памяти больших электронных машин достигает миллионов единиц информации. Объем человеческой памяти, по оценке фон Неймана, составляет величину 2 · 10>20 единиц информации, превосходя в этом отношении машину в астрономическое число раз.
Итак, количественное сравнение по многим параметрам оказалось не в пользу современной машины. А время качественных сравнений, вероятно, настанет тогда, когда будут решены многочисленные загадки мозга, поняты механизмы его действия.
