Физика будущего

Митио Каку, 2011

Кому, как не ученым-физикам, рассуждать о том, что будет представлять собой мир в 2100 году? Как одним усилием воли будут управляться компьютеры, как силой мысли человек сможет двигать предметы, как мы будем подключаться к мировому информационному полю? Возможно ли это? Оказывается, возможно и не такое. Искусственные органы; парящие в воздухе автомобили; невероятная продолжительность жизни и молодости – все эти чудеса не фантастика, а обоснованные прогнозы научного мира.

1. Будущее компьютера

Превосходство сознания над материей

Человеку свойственно принимать границы собственного кругозора за границы мира.

Артур Шопенгауэр

Ни одному пессимисту в истории не удалось раскрыть тайны звезд, доплыть до неведомой земли или открыть новые горизонты человеческого разума.

Хелен Келлер

Живо вспоминается, как почти двадцать лет назад я сидел в кабинете Марка Визера (Mark Weiser) в Кремниевой долине и он рассказывал мне о том, как представляет себе будущее. Размахивая руками, он возбужденно говорил, что вот-вот начнется революция, которой суждено изменить мир. Визер входил в компьютерную элиту и работал в Исследовательском центре Xerox в Пало-Альто (именно они были пионерами в разработке персонального компьютера, лазерного принтера и передовой архитектуры типа Windows с графическим пользовательским интерфейсом). При этом он был бунтарем и иконоборцем, презирал традиционную мудрость и играл в диком рок-ансамбле.

Тогда — кажется, с тех пор прошла целая жизнь — персональные компьютеры были еще новинкой. Они только начинали входить в жизнь обычных людей, да и люди пока плохо понимали, стоит ли покупать для табличных вычислений, набора и обработки текстов большой, громоздкий настольный компьютер. Интернет еще оставался по большей части закрытым владением ученых вроде меня, обменивавшихся между собой загадочными формулами на тайном языке. Бурлили жаркие споры о том, не погубит ли этот ящик на столе нашу цивилизацию своим холодным непрощающим взором, не дегуманизирует ли природу человека. Даже политическому аналитику Уильяму Бакли (William F. Buckley) приходилось защищать текстовый процессор от интеллектуалов, которые восставали против него и клялись никогда не притрагиваться к компьютеру, называя его инструментом филистимлян.

Именно в эту противоречивую эпоху Визер ввел понятие «глобальные вычисления». Он видел много дальше эпохи персональных компьютеров и предсказывал, что когда-нибудь электронные чипы станут настолько дешевыми и доступными, что найти их можно будет везде — в одежде, в мебели, в стенах наших домов, даже в нашем собственном теле. И все они будут подключены к Интернету, будут делиться данными, делать нашу жизнь приятнее, отслеживать все наши пожелания. Куда бы мы ни направились, вездесущие чипы будут молча выполнять наши желания. Среда обитания человека как бы оживет.

Для своего времени мечта Визера была совершенно фантастической, даже абсурдной. Персональные компьютеры тогда были дороги и в большинстве своем даже не подключались к Интернету. Мысль о том, что миллиарды крохотных чипов когда-нибудь станут дешевле гороха, казалась бредом.

А потом я спросил, почему он так уверен в этой своей революции. Он спокойно ответил, что в данный момент мощность компьютеров растет экспоненциально и пока конца этому не видно. Прикиньте сами, предложил он мне. Компьютерная революция — всего лишь дело времени. (Грустно только, что сам Визер не увидел предсказанной революции; он умер от рака в 1999 г.)

Движущей силой пророческой мечты Визера было утверждение, известное как закон Мура — эмпирическое правило, управлявшее развитием компьютерной индустрии на протяжении полувека с лишним. Это правило, как метроном, задавало темп развития современной цивилизации. Сам по себе закон Мура очень прост: он гласит, что мощность компьютеров удваивается примерно каждые полтора года. Сформулировал его в 1965 г. Гордон Мур, один из основателей корпорации Intel. Действие этого закона обеспечило кардинальную перестройку мировой экономики, накопление сказочных богатств и необратимое изменение образа жизни современного человека. Если обозначить падение цен на компьютерные чипы, а также стремительный рост их скорости, мощности обработки данных и памяти на графике, построенном в логарифмическом масштабе, получим, что данные за последние пятьдесят лет замечательно ложатся на прямую. Более того, если добавить в этот график данные по ламповым и даже механическим вычислительным машинам и устройствам, прямую Мура можно протянуть в прошлое более чем на 100 лет.

Экспоненциальный рост иногда сложно себе представить, потому что человек, вообще говоря, мыслит линейно. Изменения накапливаются плавно и постепенно, так что иногда их вообще не замечаешь. Но проходит несколько десятков лет — и все вокруг неузнаваемо меняется.

Согласно закону Мура с каждым Рождеством ваши компьютерные игры становятся чуть ли не вдвое более мощными (в смысле числа используемых транзисторов), чем это было год назад. Более того, с течением лет этот ежегодный прирост достигает громадных размеров. К примеру, мы получаем на день рождения почтовую открытку с чипом, который исполняет для нас поздравительную песенку (обычное дело, ничего особенного). Так вот, этот чип по вычислительной мощности превосходит все, чем владели союзники в 1945 г. Гитлер, Черчилль или Рузвельт пошли бы на убийство ради того, чтобы заполучить этот чип. А мы? Пройдет день рождения — и мы просто выбросим открытку вместе с чипом. Сегодня в вашем сотовом телефоне заключена бо`льшая вычислительная мощность, чем та, что находилась в распоряжении NASA в 1969 г., когда два его астронавта впервые ступили на Луну. Видеоигры, которым для симуляции трехмерных объектов и сцен требуются громадные вычислительные мощности, используют больше компьютерных ресурсов, чем универсальные вычислительные машины прошлых десятилетий. Сегодняшняя игровая приставка стоимостью 300 долларов по вычислительной мощности сравнима с военным суперкомпьютером 1997 г., стоившим не один миллион.

Разницу между линейным и экспоненциальным ростом вычислительных мощностей можно наглядно представить себе, прочитав статью 1949 г. Тогда журнал Popular Mechanics предрек, что компьютеры в будущем будут развиваться линейно и со временем, возможно, всего лишь удвоят или утроят мощность. Автор статьи писал: «Если сегодня в вычислителе, таком как ENIAC, содержится 18 000 электронных ламп и весит он 30 тонн, то в будущем компьютеры, возможно, будут содержать всего 1000 ламп и весить всего 1,5 тонны».

(Надо отметить, что мать-природа любит и ценит мощь экспоненциальной зависимости. Один-единственный вирус, захватив человеческую клетку, способен вынудить ее произвести несколько сотен копий самого себя. Увеличивая собственную численность в каждом поколении в 100 раз, один вирус может всего за пять поколений превратиться в 10 миллиардов точно таких же вирусов. При этом не стоит удивляться, что один-единственный вирус, проникая в человеческий организм, где функционируют триллионы здоровых клеток, всего через неделю или около того обеспечивает вам простуду.)

Мощность компьютеров за прошедшие несколько десятилетий многократно выросла, но этого мало. Принципиально изменилась техническая база, на которой реализуются вычислительные мощности, а с ними и вся экономика. Посмотрим, как это происходило.

• 1950-е гг. Компьютеры на вакуумных электронных лампах были гигантскими устройствами и представляли собой целые залы с настоящими джунглями из проводов, катушек и стальных шкафов. Только военные были достаточно богаты, чтобы финансировать эти чудовищные аппараты.

• 1960-е гг. Электронные лампы сменились транзисторами, и компьютеры среднего класса постепенно вышли на коммерческий рынок.

• 1970-е гг. Интегральные схемы с сотнями транзисторов позволили создать мини-компьютер размером с большой письменный стол.

• 1980-е гг. Микросхемы с десятками миллионов транзисторов сделали возможными персональные компьютеры, которые уже умещались в чемоданчике.

• 1990-е гг. Интернет соединил сотни миллионов компьютеров в единую глобальную компьютерную сеть.

• 2000-е гг. Глобальные вычисления освободили микросхему от компьютера, так что чипы теперь повсюду.

Таким образом, прежняя парадигма (один процессор внутри настольного компьютера или лэптоп, соединенный с обычным компьютером) постепенно сменяется новой (тысячи процессоров, разбросанных по всевозможным устройствам, включая мебель, бытовую технику, картины, стены, автомобили и одежду, и все они подсоединены к Интернету и общаются между собой).

Когда в устройстве — все равно каком — появляется процессор, самая обычная вещь чудесным образом преображается. Пишущая машинка превратилась в текстовый процессор. Обычный телефон — в сотовый. Видео — и фотокамеры — в умные цифровые устройства. Механические игровые автоматы — в видеоигры. Фонографы — в iPod. Самолеты, управляемые человеком, — в несущие смерть беспилотники-дроны. И в каждом случае промышленность, выпускавшая соответствующие устройства, умирала и возрождалась полностью обновленной.

Со временем практически все вокруг нас станет «умным». Микросхемы настолько подешевеют, что будут стоить меньше пластиковой упаковки и заменят собой штрихкоды. Компании, не сделавшие свою продукцию «умной», в один прекрасный день будут вытеснены с рынка конкурентами, которые вовремя об этом позаботились.

Разумеется, вокруг нас по-прежнему будет немало компьютерных мониторов, но внешне они будут напоминать скорее кусок обоев, картину в рамке или семейную фотографию, а не сегодняшний компьютер. Представьте все картины и фотографии, которые украшают сегодня ваш дом; а теперь вообразите, что каждая из них «оживет», станет подвижной и свяжется с Интернетом. Подвижные изображения будут стоить не больше статичных и постепенно сменят их на стенах наших гостиных.

Судьба компьютеров — как и других массовых технологий, таких как электричество, бумага и водопровод, — стать невидимыми, т. е. врасти в ткань нашей жизни и нашего мира, быть везде и нигде. Их предназначение — молча и незаметно исполнять наши желания.

Сегодня, входя в комнату, мы автоматически ищем взглядом электрический выключатель, поскольку уверены: дом электрифицирован, в стенах есть проводка, и в комнате можно включить свет. В будущем первое, что мы будем искать при входе в незнакомую комнату, — это интернет-портал, ведь мы будем уверены: это «умная» комната. Романист Макс Фриш (Max Frisch) однажды сказал: «Техника — это способность так организовать свой мир, чтобы с ней не приходилось сталкиваться».

Кроме всего прочего, закон Мура позволяет нам предсказывать на ближайшее будущее эволюцию компьютера. В последующие десять лет процессоры объединятся со сверхчувствительными датчиками; компьютеры научатся видеть и различать болезни, потенциальные происшествия и несчастные случаи и будут заранее, пока ситуация не вышла из-под контроля, предостерегать человека о возможных опасностях. Они научатся в какой-то степени узнавать нас по голосам и лицам, а также разговаривать и общаться с человеком на формализованном языке. Они смогут самостоятельно создавать целые виртуальные миры, о которых сегодня мы можем только мечтать. Около 2020 г. стоимость электронного чипа, возможно, упадет настолько, что процессоры станут дешевле бумаги. Все вокруг наполнится миллионами чипов, способных выполнять наши команды.

В конце концов само слово «компьютер» будет забыто.

Чтобы удобнее было говорить о будущем прогрессе науки и техники, я разделил каждую главу книги на три части: ближайшее будущее (от сего дня до 2030 г.), середина века (с 2030 по 2070 г.) и, наконец, далекое будущее, с 2070 по 2100 г. Конечно, такое деление условно, а датировки приблизительны, но они помогут нам ориентироваться во временны`х рамках различных тенденций, о которых пойдет речь в книге.

Стремительный рост вычислительных мощностей к 2100 г. обеспечит нам едва ли не божественное могущество и позволит управлять окружающей действительностью при помощи одной только силы мысли. Подобно мифическим богам, которые умели мановением руки или легким кивком головы двигать предметы и изменять человеческую жизнь, мы научимся воздействовать на вещественный мир силой своего сознания. Мы будем поддерживать постоянный мысленный контакт с электронными чипами, разбросанными повсюду в нашем окружении, и эти молчаливые слуги будут улавливать и безотказно исполнять наши мысленные приказы.

Помню, когда-то я смотрел эпизод «Звездного пути», где экипаж звездолета «Энтерпрайз» попадает на планету, населенную греческими богами, и перед астронавтами возникает бог Аполлон — гигантская фигура, способная ослепить и ошеломить земной экипаж божественными чудесами. Поначалу наука XXIII в. ничего не может противопоставить могуществу бога, который тысячи лет назад повелевал небесами античной Греции. Но стоило землянам побороть шок от встречи с греческими богами — такими знакомыми и могущественными, — как они поняли, что у могущества этих существ должен быть вполне материальный источник и что Аполлон, скорее всего, находится в ментальной связи с центральным компьютером и мощными механизмами, которые, собственно, и исполняют его приказы. Как только экипаж нашел и уничтожил силовую станцию, Аполлон превратился в обычного смертного.

Это, конечно, всего лишь голливудская сказка. Однако экстраполируя последние научные открытия и технические достижения, ученые уже могут представить себе тот день, когда мы тоже научимся телепатически управлять компьютерами и получим силу легендарного Аполлона.

Ближайшее будущее (с настоящего момента до 2030 г.)

Интернет-очки и контактные линзы

Сегодня мы поддерживаем связь с Интернетом при помощи компьютеров и сотовых телефонов. Но в будущем Интернет будет повсюду.

Существует несколько способов вывести связь с Интернетом на линзу. Изображение может передаваться со стекол очков через линзу глаза непосредственно на сетчатку. Можно также проецировать изображение на линзу, которая в этом случае будет играть роль экрана. Или можно прикрепить экран к оправе очков наподобие крохотной линзы, какими пользуются ювелиры. Глядя сквозь стекла очков, мы будем, будто на киноэкране, видеть перед собой интернет-экран. При этом устройство дистанционного управления в руках позволит нам управлять действиями компьютера по беспроводной связи. А можно просто шевелить пальцами в воздухе и таким образом управлять изображением — ведь компьютер постоянно регистрирует положение наших пальцев.

К примеру, ученые Вашингтонского университета с 1991 г. занимаются разработкой виртуального ретинального монитора VRD (virtual retinal display) — устройства, в котором красный, зеленый и синий лазерные лучи проецируются непосредственно на сетчатку глаза. При разрешении 1600 × 1200 точек на дюйм и угле зрения 120° VRD-монитор может создавать яркое жизненное изображение, сравнимое с картинкой на киноэкране. Устройство для генерации изображения может быть встроено в шлем, в специальные или обычные очки.

У меня еще в 1990-е гг. была возможность испытать на себе такие интернет-очки, один из первых их образцов, разработанных учеными медиалаборатории Массачусетского технологического института (MIT). Внешне этот прибор выглядел как обычные очки, только справа и немного сбоку на них была закреплена дополнительная цилиндрическая линза длиной около полудюйма. При обычном положении этой дополнительной линзы я прекрасно видел сквозь очки, но стоило слегка нажать пальцем — и крохотная линза занимала место перед глазом. При этом передо мной появлялось легко различимое изображение компьютерного экрана, на взгляд чуть меньше стандартного. Оно было удивительно четким; казалось, что смотришь прямо в экран. Более того, взяв в руки небольшое — размером с сотовый телефон — устройство с кнопками, я получил возможность управлять курсором на экране и даже печатать команды.

В 2010 г., когда я был ведущим одной из программ телеканала Science Channel, мне довелось побывать в форте Беннингс (штат Джорджия) и увидеть последнюю модель «Интернета для поля боя» армии США под названием «Пехотинец». Я надел особый шлем с закрепленным сбоку миниатюрным экранчиком. Передвинув экран так, чтобы он оказался перед глазами, я внезапно увидел поразительное зрелище: панораму поля битвы, на которой крестиками было обозначено расположение своих и вражеских войск. «Туман войны» внезапно рассеялся, GPS-сенсоры точно определили положение воинских частей, танков и зданий и обозначили на схеме местности. Стоило нажать кнопку — и изображение мгновенно изменилось, открыв мне прямо на поле боя выход в Интернет и предоставив информацию о погоде, диспозиции войск, стратегии и тактике.

В более продвинутой версии прибора интернет-экран мог бы проецироваться непосредственно в глаз через контактные линзы со встроенным в пластик чипом и LCD-экраном. Бабак Парвиз (Babak A. Parviz) и его группа в Университете Вашингтона в Сиэтле разрабатывают базу для создания контактных линз с Интернетом; пока это лишь прототип, но позже такая технология, возможно, изменит обычную технику доступа в Интернет.

Парвиз считает, что одним из ближайших по времени приложений этой технологии могло бы стать устройство для постоянного контроля уровня глюкозы в крови диабетиков. Линза будет демонстрировать вам текущие значения параметров, характеризующих состояние вашего организма. Но это лишь начало. Парвиз уверен, что наступит день, когда мы сможем загружать из Интернета любые фильмы, песни, сайты или информационные сообщения и видеть их на контактной линзе-экране. По существу, линза станет экраном полнофункционального развлекательного центра, и можно будет лежа на диване наслаждаться художественными фильмами. Через этот же центр можно будет подключиться к офисному компьютеру и получить доступ к хранящимся там файлам и программам. Достаточно будет моргнуть глазом, чтобы прямо с пляжа связаться с офисом и организовать видеоконференцию.

Добавив в интернет-очки программное обеспечение для распознавания образов, вы получите возможность видеть перед собой объекты и даже лица людей. Уже сегодня некоторые программы распознавания могут узнавать заранее введенные в них лица с более чем 90 %-ной точностью. И тогда уже в начале разговора вы увидите перед собой не только имя человека, но и его биографию и характеристику. В обществе это поможет избежать неловкости при встрече со знакомым человеком, имени которого вы вспомнить не можете. На многолюдной вечеринке, где собираются малознакомые или вовсе не знакомые между собой люди, эта функция станет еще более полезной, ведь среди гостей могут оказаться очень важные персоны, с которыми вы пока не знакомы. Описанная система поможет вам узнать их в лицо и получить о них кое-какую информацию, не прибегая к посторонней помощи, практически во время разговора. (Вспомните, как видел мир робот в фильме «Терминатор»; примерно так же будет видеть окружающее человек в интернет-очках будущего.)

Как следствие, может кардинально измениться система образования. В будущем учащиеся на экзамене смогут незаметно сканировать Интернет при помощи контактных линз и находить там ответы на любые вопросы; учителям, ориентирующимся в основном на механическое запоминание, будет трудно поймать такого ученика. Это означает, что преподавателям придется обращать особое внимание на проверку способности рассуждать и мыслить логически.

А еще можно встроить в оправу ваших интернет-очков, к примеру, крошечную видеокамеру, которая будет снимать окружающее и передавать картинку прямо в Интернет. Люди по всему миру смогут вместе с вами переживать происходящее в вашей жизни. На что бы вы ни смотрели, тысячи людей смогут увидеть это вместе с вами. Родители будут знать, чем заняты их дети. Влюбленные смогут, находясь в разлуке, делиться впечатлениями. Зрители на концертах — передавать свой восторг другим поклонникам любимых артистов. Инспекторы, посещающие отдаленные подразделения компании, смогут держать босса в курсе происходящего. (Или житейский пример: один из супругов ходит по магазину, а другой комментирует товары и выдает ценные указания по поводу покупок.)

Парвизу уже удалось изготовить плоский компьютерный чип, который можно разместить внутри полимерной пленки — контактной линзы. Он сумел также поместить в контактную линзу светодиод и теперь работает над линзой с матрицей 8 × 8 светодиодов. Его линзой можно управлять по беспроводной связи. Парвиз утверждает: «Со временем подобные компоненты будут содержать сотни светодиодов, которые будут формировать перед глазом всевозможные изображения — тексты, диаграммы и фотографии. Значительная часть деталей полупрозрачна, так что пользователи смогут ориентироваться в реальном мире, не натыкаясь на предметы и не теряя чувства ориентации». Конечная цель исследователя — а она по-прежнему далека — создать контактную линзу из 3600 точек не более 10 мкм толщиной.

Одно из серьезных преимуществ контактных интернет-линз — низкое энергопотребление, всего несколько миллионных долей ватта, так что они очень экономны и не посадят батарейку. Еще одно преимущество — непосредственный доступ к мозгу человека без необходимости вживлять электроды (поскольку оптический нерв в определенном смысле можно считать продолжением мозга). При этом следует отметить, что глаз и оптический нерв передают информацию со скоростью, превосходящей скорость высокоскоростного кабельного соединения с Интернетом. Таким образом, контактная интернет-линза представляет собой, возможно, наиболее эффективный и высокоскоростной доступ к мозгу.

Передать изображение в глаз через контактную линзу несколько сложнее, чем через интернет-очки. Светодиод может сгенерировать световую точку, или пиксел, но необходимо добавить еще микролинзу, которая сфокусировала бы эту точку непосредственно на сетчатку. Получившееся в итоге изображение будет как бы висеть в воздухе перед вашими глазами на расстоянии немного более полуметра. В более продвинутой схеме, над которой сейчас работает Парвиз, предполагается использовать микролазеры, чтобы подать на сетчатку сразу резкое изображение. При помощи той же технологии травления, которая используется при производстве микропроцессоров для вытравливания крохотных транзисторов, можно вытравить на кремниевой подложке и крохотные лазеры примерно такого же размера — самые миниатюрные лазеры в мире. Технология в принципе позволяет изготовить лазеры с поперечным размером около 100 атомов. Как и с транзисторами, технически можно поместить на подложку размером с ноготь миллионы лазеров.

Автомобиль без водителя

В ближайшем будущем, вероятно, человек получит возможность, сидя за рулем, спокойно бродить по Сети и рассматривать сайты при помощи контактной интернет-линзы или интернет-очков. Дорога на работу перестанет быть такой мучительной и нудной, потому что автомобили научатся управлять собой сами. Уже сегодня машина с GPS-приемником, позволяющим определить положение в пространстве с точностью до пары метров, может проехать без водителя сотни километров. Агентство перспективных исследовательских проектов Минобороны США (DARPA) спонсировало конкурс под названием DARPA Grand Challenge, в котором научным коллективам предлагалось представить автомобили без водителя на гонку через пустыню Мохаве; за победу полагался приз — миллион долларов. Так DARPA продолжает традицию финансирования рискованных, но перспективных технологий.

(Кстати, в числе исследовательских проектов Пентагона можно назвать и Интернет, первоначальной целью которого было обеспечение связи для ученых и чиновников во время и после ядерной войны, и систему GPS, разработанную для наведения межконтинентальных ракет. Но позже, после завершения холодной войны, и Интернет, и GPS были рассекречены и стали общедоступными.)

Первый конкурс в 2004 г. получился странным — ни один автомобиль без водителя не смог проехать 150 миль по пересеченной местности и пересечь финишную линию. Все роботизированные машины либо сломались, либо сбились с пути. Однако уже в следующем году пять машин сумели выполнить новое задание, даже более сложное: им нужно было проехать по дорогам, где было 100 крутых поворотов, три узких тоннеля и участки, проходящие по краю пропасти.

Некоторые критики утверждают, что роботизированные автомобили научатся, возможно, ездить по пустыне, но никогда не смогут нормально ориентироваться в забитом машинами мегаполисе. Поэтому в 2007 г. DARPA объявило еще более амбициозный проект — Urban Challenge, в котором машины-роботы должны были проехать 60 сложных миль по имитированной городской территории не больше чем за шесть часов. Машины должны были соблюдать все правила дорожного движения, разъезжаться в пути с другими участниками конкурса и корректно проезжать перекрестки. Шесть команд успешно завершили дистанцию, а три лучшие получили призы — соответственно два, один и полмиллиона долларов.

Цель Пентагона — сделать треть сухопутных сил США автономными к 2015 г. Вполне возможно, что такие технологии спасут множество жизней, ведь известно, что чаще всего американские солдаты гибнут от заложенных на дорогах мин. В будущем многие транспортные средства армии США будут ездить вообще без водителей. Для обычного же потребителя такая технология будет означать, что для управления автомобилем достаточно нажать кнопку, а остальное сделает робот; человек «за рулем» сможет работать, отдыхать, рассматривать окружающие пейзажи, смотреть кино или бродить по Интернету.

На съемках одной из научно-популярных программ для канала «Дискавери» мне и самому довелось поездить в такой машине. Это был обтекаемый спортивный автомобиль, модифицированный и полностью роботизированный инженерами из Университета штата Северная Каролина. Он был снабжен компьютерами, по мощности в восемь раз превосходящими обычный PC, и умел ездить совершенно автономно. Надо сказать, что втиснуться внутрь этой машины оказалось непросто — слишком там все было забито оборудованием. Везде — на сиденьях, на панели управления, на полу — громоздились какие-то сложные на вид электронные устройства. Взявшись за рулевое колесо, я заметил резиновый шнур и небольшой моторчик, при помощи которого компьютер мог, собственно, поворачивать руль и управлять машиной.

Я повернул ключ в замке, надавил на газ и вывел машину на шоссе, а затем щелкнул переключателем, давая команду компьютеру взять управление на себя. После этого я снял руки с рулевого колеса, и автомобиль поехал дальше сам. Я ощущал уверенность и полностью доверял компьютеру, который непрерывно вносил крохотные поправки и чуть доворачивал руль при помощи моторчика. Поначалу было немного странно видеть, как рулевое колесо и педаль газа двигаются сами по себе. Казалось, что управление взял на себя призрачный невидимый водитель, который находится где-то рядом, но через некоторое время я привык. Более того, чуть позже я с удовольствием расслабился и только смотрел, как машина катит вперед со сверхчеловеческим мастерством и точностью. Мне же оставалось лишь радоваться жизни и рассматривать пейзажи за окном.

Сердце роботизированной машины — система GPS, позволяющая определить положение в пространстве с точностью до пары метров. (Специалисты утверждают, что иногда она определяет положение с точностью до десятков сантиметров^[2].) Сама по себе система GPS — чудо современной техники. Каждый из примерно 30 спутников системы, находящихся на околоземной орбите, ведет постоянную радиопередачу с использованием собственного кода. GPS-приемники в машине принимают эти сигналы. Все сигналы немного искажаются, поскольку спутники в этот момент находятся на разном расстоянии от вас и движутся относительно вас в разных направлениях. Это искажение называется допплеровским сдвигом. (К примеру, радиоволны сжимаются, если спутник приближается к вам, и растягиваются, если удаляется.) Проанализировав небольшое искажение частот сигналов^[3] от трех или четырех спутников, компьютер машины точно определяет нашу позицию.

Кроме того, в бампере у машины установлен радар, так что она буквально чувствует препятствия. В будущем подобные сенсоры приобретут громадное значение и каждый автомобиль, почувствовав неминуемое столкновение, автоматически примет меры. В настоящее время в автокатастрофах в США погибает почти 40 000 человек ежегодно. Не исключено, что в будущем выражения «дорожно-транспортное происшествие» и «автокатастрофа» просто исчезнут из языка.

Автомобильные пробки, возможно, когда-нибудь тоже уйдут в прошлое. Центральный компьютер сможет следить за движением всех машин на дороге и одновременно поддерживать связь со всеми роботизированными машинами. Он без труда заметит пробки и заторы на маршруте. В эксперименте, проведенном к северу от Сан-Диего на федеральном шоссе № 15, в дорожное полотно были встроены специальные датчики, позволявшие центральному процессору следить за ситуацией. В будущем в случае затора на дороге компьютер будет перехватывать у водителя управление автомобилем и обеспечивать свободное движение.

Автомобиль будущего научится чувствовать и другие опасности. Тысячи людей гибнут и получают травмы, потому что водитель уснул за рулем; особенно часто это происходит в ночное время или во время долгого монотонного пути. Но уже сегодня можно заставить компьютер следить за вашими глазами и регистрировать признаки утомления и сонливости, а затем подавать звуковой сигнал и будить водителя. Если это не поможет, компьютер возьмет управление на себя. Кроме того, компьютер может распознать присутствие внутри автомобиля избыточного количества алкоголя; не исключено, что такая мера поможет снизить количество аварий, связанных с алкоголем.

Переход к умным автомобилям, конечно, произойдет не мгновенно. Сначала военные внедрят их у себя и в процессе эксплуатации устранят ошибки и недоделки. Затем роботизированные машины выйдут на рынок и в первую очередь появятся на длинных и скучных перегонах федеральных трасс. Затем они понемногу проникнут в пригороды и крупные города, но в случае необходимости водитель будет иметь возможность взять управление на себя. Пройдет какое-то время, и люди будут удивляться, как раньше жили без них.

Экраны на четыре стены

В будущем компьютеры не только облегчат нам поездки на работу и сократят число аварий на дорогах; они также помогут нам поддерживать связь с друзьями и знакомыми. Сейчас некоторые жалуются, что компьютерная революция изолировала нас друг от друга и дегуманизировала человеческие отношения. На самом деле все наоборот: компьютерная революция позволила нам экспоненциально расширить круг друзей и знакомых. В будущем, когда человеку станет одиноко или скучно, он сможет попросить настенный экран организовать для него партию в бридж с другими одинокими людьми по всему свету. Если понадобится помощь в планировании отпуска, организации путешествия или поиске партнера для свидания, ее окажет все тот же настенный интернет-экран.

В будущем при включении компьютера на экране будет появляться дружелюбное лицо (вы сможете подбирать его по своему вкусу и время от времени менять). Этого виртуального человека можно будет попросить спланировать для вас отпуск. Он (или она, конечно), зная заранее ваши пристрастия и предпочтения, просканирует Интернет и выдаст вам возможные варианты по наилучшим ценам.

Кроме того, через настенные экраны можно будет устраивать семейные встречи и собрания. Все четыре стены вашей гостиной будут заняты экранами, и при желании вы сможете окружить себя лицами родных, находящихся далеко от вас. Может быть, кто-то не сможет приехать на важный семейный вечер — и тогда семья соберется на экранах и отметит встречу, наполовину реальную, наполовину виртуальную. Или при помощи контактных линз можно будет увидеть родных и близких перед собой как будто наяву, притом что на самом деле они в этот момент будут находиться от вас за тысячи километров. (Некоторые комментаторы отмечают, что Пентагон первоначально задумывал Интернет как «мужское» устройство — приспособление для борьбы с врагом в военное время. Но сейчас Интернет стал в основном «женским», он используется как средство сближения и общения с людьми.)

Телеконференции сменятся телеприсутствием — в ваших очках или контактных линзах появится полное трехмерное озвученное изображение человека, с которым вы хотите пообщаться. На совещании, к примеру, все будут сидеть за столом, при этом некоторые из участников будут видны только в вашей контактной интернет-линзе. Вынув линзу, вы увидите, что места этих людей за столом пусты. В линзе же вы будете видеть всех участников на местах. (На самом деле отсутствующие участники будут сидеть за похожим столом в другом месте, а специальная камера будет их снимать и передавать изображение через Интернет.)

В фильме «Звездные войны» зрители с изумлением увидели, как в воздухе появляются трехмерные изображения людей. Но в будущем компьютерные технологии позволят нам видеть подобные изображения в контактных линзах, очках или на компьютерных настенных экранах.

Поначалу человек, наверное, будет испытывать неловкость, разговаривая с пустой комнатой. Но вспомним: еще при появлении телефонов некоторые критиковали их за то, что человек при этом должен разговаривать с неодушевленным предметом. Люди опасались, что телефон постепенно полностью заменит собой личные контакты людей. В принципе, критики были правы, но сегодня нас нисколько не смущают разговоры с неодушевленными предметами и далекими голосами, потому что телефон чрезвычайно расширил наш круг контактов и обогатил нашу жизнь.

Ваша личная жизнь также может сильно измениться. Если вы одиноки, ваш интернет-экран, зная ваши прошлые предпочтения, желаемые физические и социальные характеристики партнера, найдет для вас в Интернете подходящую кандидатуру. А поскольку люди иногда лгут в своих личных данных, экран, в качестве дополнительной предосторожности, автоматически проверит историю каждого кандидата.

Гибкая электронная бумага

Цены на плоские телеэкраны, когда-то превышавшие 10 000 долларов, всего за десять лет упали более чем в 50 раз. В будущем плоские экраны на целую стену также быстро упадут в цене. Настенные экраны на основе органических светодиодов OLED станут гибкими и сверхтонкими. Органические светодиоды во всем похожи на обычные, но работают в них органические составы, которые можно изготовить в виде полимера, — соответственно, они будут гибкими. Каждый пиксел на гибком экране будет соединен с транзистором, который будет управлять цветом и интенсивностью световой точки.

Ученые из Центра разработки гибких дисплеев при Университете штата Аризона работают с компанией Hewlett-Packard и Армией США над усовершенствованием соответствующих технологий. После этого рыночные механизмы повлияют на то, чтобы цена на них упала и гибкие экраны стали доступны обычным потребителям. В конце концов этот процесс может привести к тому, что цена гибкого настенного экрана сравняется с ценой обычных обоев. Так что в будущем, оклеивая стены обоями, мы одновременно без дополнительных затрат будем получать и гибкие настенные экраны. Когда рисунок обоев на стенах надоест, его можно будет сменить одним нажатием кнопки. Отделать заново дом или квартиру будет проще простого.

Технология гибких экранов произведет революцию и в том, как мы взаимодействуем с нашими портативными компьютерами. Нам не потребуется таскать с собой тяжеленные лэптопы. Портативный компьютер, возможно, будет представлять собой просто лоскут экрана на органических светодиодах, который в любой момент можно будет сложить и спрятать в бумажник. В мобильном телефоне появится большой экран, который можно будет вытянуть наружу, как свиток, и пользоваться им, вместо того чтобы, напрягая глаза, печатать на крошечной клавиатуре.

Эта технология делает возможными и совершенно прозрачные компьютерные экраны. В недалеком будущем можно представить следующую сцену: человек смотрит в окно, затем взмахивает руками — и окно внезапно превращается в экран компьютера. Или на нем появляется изображение, любое, какое захочется. Скажем, вид за другим окном, находящимся за тысячи километров от этого.

Сегодня мы легко относимся к бумаге; можем записать что-то на листе и не задумываясь выкинуть его за ненадобностью. В будущем, возможно, появятся «одноразовые компьютеры», никак особенно не идентифицируемые. На таком компьютере тоже можно будет записать что-нибудь, а потом, когда надобность в нем отпадет, просто выбросить. Сегодня человек организует рабочий стол и мебель в кабинете вокруг компьютера; именно компьютер — средоточие всякого офиса. В будущем настольных компьютеров, вероятно, не будет, а файлы мы будем носить с собой — с места на место, из комнаты в комнату или из офиса домой. Исчезнут разрывы в информации и необходимость в постоянной синхронизации данных. Сегодня в любом аэропорту можно увидеть пассажиров с портативными компьютерами в руках. Оказавшись в гостинице, такой путешественник сразу же подключается к Интернету, а по возвращении домой ему приходится перегружать файлы в настольный компьютер. В будущем вам не потребуется таскать компьютер за собой; везде, где бы вы ни оказались, в любой момент — даже находясь в машине или поезде — вы сможете подключиться к Интернету при помощи стен, картин и мебели. (Первый пример подобного подхода — так называемые «облачные» вычисления, когда платить вам приходится не за компьютер, а за компьютерное время, подобно тому как платят за воду или электричество.)

Виртуальные миры

Цель повсеместного использования компьютеров — сделать их неотъемлемой частью этого мира, наполнить окружающую среду процессорами и умными вещами. У виртуальной реальности обратная цель — дать человеку возможность войти в мир компьютера. Первыми, еще в 1960-е гг., виртуальную реальность придумали военные для тренировки летчиков и солдат с использованием симуляторов. Пилоты, сидя перед экраном компьютера и орудуя джойстиком, могли осваивать приземление на палубу авианосца. В случае ядерной войны генералы и политические лидеры, находящиеся в разных местах, могли бы тайно встретиться в киберпространстве.

Сегодня, почти через полвека экспоненциального развития компьютерных технологий, человек может почти по-настоящему жить в виртуальном мире. Там можно управлять аватарой (движущимся изображением, представляющим вас в этом мире); можно встречаться с другими аватарами и исследовать воображаемые миры, можно даже влюбиться и жениться. Кроме того, можно покупать виртуальные вещи за виртуальные деньги, которые, вообще говоря, можно превратить в настоящие. На одном из самых популярных сайтов, Second Life, к 2009 г. зарегистрировалось 16 млн абонентов. В том же году несколько человек умудрились заработать на этом сайте более чем по 1 млн долларов. (Надо сказать, что полученный на этом сайте доход облагается в США налогами, поскольку правительство справедливо считает его вполне реальным.)

Виртуальная реальность — главный элемент и основа видеоигр. В будущем, с дальнейшим ростом компьютерных мощностей, вы сможете посещать нереальные миры при помощи интернет-очков или настенного экрана. Так, если вы захотите отправиться за покупками или посетить какое-то экзотическое место, вы сможете сначала проделать то же в виртуальной реальности, ощущая при этом эффект присутствия. Таким образом, вы сможете пройтись по Луне, отдохнуть на Марсе, прогуляться по магазинам на другом конце света, посетить любой музей и решить для себя, в какое из этих мест вы хотите попасть в реальности.

В будущем человек получит возможность в некоторой степени почувствовать киберпространство и потрогать находящиеся там предметы. Так называемая «тактильная технология» позволяет человеку ощутить присутствие сгенерированных компьютером объектов. Когда-то ее придумали ученые, которым приходилось работать с материалами высокой радиоактивности при помощи манипуляторов, и военные, которым нужно было, чтобы летчики во время тренировки на симуляторе ощущали сопротивление «штурвала».

Чтобы сымитировать чувство прикосновения, ученые создали устройство на пружинах и рычагах, которое должно было в ответ на давление пальцев создавать обратное давление, как при реальном прикосновении. К примеру, если человек проводит пальцами по виртуальному столу, это устройство может симулировать ощущения от соприкосновения с твердой деревянной поверхностью. Таким образом, вы получаете возможность чувствовать предметы, видимые в очках виртуальной реальности, ощущая собственное присутствие в виртуальном мире.

Для создания ощущения текстуры материала используется другое устройство, поверхность которого усеяна тысячами крошечных управляемых пальцами бугорков. Одновременно с движением пальцев компьютер подстраивает высоту бугорков под характеристики соответствующей поверхности; можно вызвать таким образом ощущение прикосновения к твердой поверхности, бархатистой ткани или грубой наждачной бумаге. В будущем эта технология получит развитие, и специальные перчатки смогут дать вам гораздо более тонкие ощущения и сымитировать прикосновение ко множеству разных поверхностей.

Вероятно, такая технология очень пригодится при обучении хирургов, потому что хирург во время сложной и тонкой операции должен ощущать пальцами сопротивление тканей; а в роли пациента при этом может выступать трехмерное голографическое изображение. Кроме того, это еще один шаг к созданию голодека из «Звездного пути», где человек мог бродить по виртуальному пространству и трогать виртуальные предметы. Передвигаясь по пустой комнате, вы можете видеть в очках или контактных линзах фантастические объекты; когда вы протягиваете к объекту руку, из пола поднимается тактильное устройство и симулирует для вас поверхность предмета.

Я получил возможность увидеть эти технологии своими глазами, когда при подготовке передачи канала Science посетил полигон CAVE (cave automatic virtual environment) в Университете Роуэна в Нью-Джерси. Я вошел в пустую комнату и оказался в окружении четырех стен, залитых светом проекторов. На стены проецировались трехмерные изображения, создающие иллюзию присутствия в ином мире. В одной из демонстрационных сцен меня окружили со всех сторон гигантские кровожадные динозавры. Двигая джойстиком, я мог прокатиться на спине ужасного Tyrannosaurus rex, а при желании даже залезть к нему в пасть. Затем я побывал на Абердинском испытательном полигоне в штате Мэриленд, где Армия США соорудила самую продвинутую на сегодняшний день версию голодека. На меня надели шлем и рюкзак с датчиками, которые непрерывно сообщали компьютеру точное положение моего тела. Я походил по всенаправленной бегущей дорожке — хитроумному устройству, позволяющему идти или бежать в любом направлении, оставаясь при этом на месте. Неожиданно я оказался на поле боя, вокруг засвистели пули вражеских снайперов. Я мог бежать в любую сторону, прятаться в любом переулке или тупике, нестись по любой улице — и трехмерные изображения на экранах менялись соответственно. Я мог даже лечь ничком на пол, экраны корректно реагировали и на это. Можно представить, что в будущем в голодеке можно будет испытать эффект полного погружения — сражаться с инопланетными космическими кораблями, убегать от голодных чудовищ или развлекаться на необитаемом острове, не покидая собственной уютной гостиной.

Здравоохранение в ближайшем будущем

Процедура визита к врачу совершенно изменится. Для рутинной проверки достаточно будет поговорить с «доктором» — роботизированной программой, которая появится по запросу на вашем настенном экране и которая сможет диагностировать 95 % обычных заболеваний. Может быть, ваш «доктор» и будет выглядеть как человек, но на самом деле это будет анимированное изображение, запрограммированное на рутинное обследование и стандартные несложные вопросы. Кроме того, в его распоряжении будет полная карта ваших генов. «Доктор» порекомендует вам курс лечения с учетом всех генетических факторов риска.

Чтобы диагностировать проблему, «доктор» попросит вас провести по телу несложным щупом или датчиком. В свое время зрители были поражены, увидев в оригинальном телесериале «Звездный путь» устройство под названием трикордер, которое могло мгновенно диагностировать любую болезнь и даже заглянуть внутрь тела. Однако для того, чтобы познакомиться с этим футуристическим устройством, не обязательно ждать XXIII в. Аппараты для магнитно-резонансной томографии, которые когда-то занимали целые комнаты и весили по несколько тонн, уже уменьшились до ящика размером в несколько десятков сантиметров, а когда-нибудь станут маленькими, как сотовый телефон. Проведя таким устройством по телу, можно будет увидеть внутренние органы. Затем компьютер обработает полученное трехмерное изображение и выдаст диагноз. Такой зонд сможет распознать огромное количество болезней, включая рак, задолго до того, как их проявления станут заметны. В нем будут присутствовать, в частности, ДНК-чипы — кремниевые пластинки с миллионами крохотных сенсоров, настроенных на узнавание фрагментов ДНК, характерных для конкретных болезней.

Не секрет, что многие люди ненавидят ходить к врачу. Однако в будущем за здоровьем человека будут незаметно и без всяких специальных процедур следить особые датчики; возможно, контрольные замеры будут проводиться по несколько раз в день, а вы не будете даже знать об этом. В ваш унитаз, зеркало в ванной, одежду будут встроены ДНК-чипы, которые сообщат, если в вашем организме появятся колонии хотя бы из нескольких сотен раковых клеток. В ванной комнате и в одежде будет помещаться больше всевозможных датчиков, чем сегодня можно найти в лаборатории современной больницы или университета. К примеру, достаточно будет подуть на зеркало, чтобы проверить наличие мутации в гене, отвечающем за производство белка p53, а этот белок отвечает за половину случаев всех самых распространенных видов рака. Это означает, что слово «опухоль» постепенно исчезнет из языка.

Сегодня, попав в серьезную автомобильную аварию на пустынной дороге, легко можно погибнуть от потери крови. В будущем ваша одежда и автомобиль при первых признаках травмы или плохого самочувствия водителя сами поднимут тревогу, автоматически вызовут скорую помощь, сообщат координаты места аварии и передадут врачам всю вашу медицинскую историю — и все это, пока вы остаетесь без сознания. В будущем вообще трудно будет умереть в одиночестве. Одежда при помощи встроенных в ткань чипов почувствует любые нарушения сердечного ритма, дыхания и даже мозговой деятельности. Одеваясь, человек будет выходить в Сеть.

Сегодня уже можно поместить в пилюлю размером со стандартную таблетку аспирина компьютерный чип, снабженный телекамерой и радиопередатчиком. После того как вы ее проглотите, «умная пилюля» заснимет ваш пищевод и кишечник, а затем передаст сигнал по радио на расположенный рядом приемник. (Знаменитый слоган Intel Inside обретает новое значение!) Таким образом врачи могут получать снимки кишечника пациента без всякой колоноскопии (а этот метод весьма неудобен, поскольку предусматривает введение в толстую кишку двухметровой трубки). Подобные микроскопические устройства постепенно снизят необходимость использовать нож хирурга.

Это лишь один пример того влияния, которое окажет компьютерная революция на здоровье человека и всю систему здравоохранения. В главах 3 и 4 мы поговорим о революции в медицине гораздо подробнее и обсудим также генную терапию, клонирование и увеличение продолжительности жизни.

Жизнь в сказке

Поскольку компьютерный интеллект, как мы уже говорили, сильно подешевеет и найдет широчайшее применение, некоторые футуристы считают, что будущее человечества будет похоже на сказку. Если человек обретет божественное могущество, то мир, в котором он живет, станет поистине сказочным. Интернет, к примеру, превратится в известное сказочное зеркальце. Достаточно будет обратиться к нему: «Свет мой, зеркальце, скажи…», — и в нем появится приветливое лицо, обеспечивающее нам доступ ко всей накопленной на планете мудрости. Мы будем встраивать процессоры в игрушки, делая их разумными, как Пиноккио — марионетка, мечтавшая стать настоящим мальчиком. Подобно Покахонтас, мы будем разговаривать с ветром и деревьями, и они будут отвечать нам. Мы привыкнем, что вещи разумны и что с ними можно общаться.

Компьютеры распознают многие гены, ответственные за старение, и мы, возможно, будем вечно молодыми, как Питер Пэн. Мы научимся замедлять, а может быть, и поворачивать вспять процесс старения. Расширенная реальность внушит нам иллюзию того, что каждый из нас, подобно Золушке, может поехать на фантастический бал в королевской карете и танцевать там с прекрасным принцем. (Но в полночь очки расширенной реальности выключатся, и мы вернемся в реальный мир.) Компьютеры раскроют тайны генов, контролирующих наше тело, и мы сможем перестраивать свое тело по желанию, заменять изношенные органы и менять внешность даже на генетическом уровне, как чудовище в сказке «Аленький цветочек».

Некоторые футуристы опасаются даже, что из-за всех этих чудес люди могут вернуться к средневековому мистицизму, когда все верили в невидимых духов, обитающих всюду вокруг нас.

Середина века (2030–2070 гг.)

Конец закона Мура

Зададимся, однако, вопросом: как долго еще продлится компьютерная революция? Если закон Мура продержится еще лет пятьдесят, то компьютеры, скорее всего, намного превзойдут по возможностям человеческий мозг. Но к середине века возникнет другая динамика. Как сказал Джордж Харрисон, «все проходит». Даже действие закона Мура должно прекратиться, а с ним — и впечатляющий рост компьютерных мощностей, питавший последние полвека рост мировой экономики.

Сегодня нам кажется естественным — и даже закономерным, — что возможности продуктов компьютерной отрасли растут практически на глазах. Именно поэтому мы каждый год покупаем новые модели, зная, что они почти в два раза мощнее прошлогодних. Но если закон Мура перестанет действовать и каждое следующее поколение компьютеров будет примерно таким же, как предыдущее, то зачем покупать новые компьютеры?

И вообще, процессоры сейчас внедряются в самые разные предметы и приборы, и у многих людей просто не будет необходимости в домашнем компьютере. Последствия для экономики в целом могут быть поистине катастрофическими. Перестанут работать целые отрасли, миллионы людей могут потерять работу, в экономике возникнет неуправляемый хаос.

В прошлом физики не раз указывали на неизбежный конец закона Мура, но промышленники традиционно отмахивались от наших предупреждений и говорили, что ученые, как мальчик из басни, все время кричат «Волк! Волк!». Крах закона Мура так часто предсказывали, говорили они, что мы уже ничему не верим.

Но теперь все иначе.

Два года назад я выступал перед сотрудниками Microsoft в штаб-квартире компании в Сиэтле, штат Вашингтон. Три тысячи лучших инженеров компании, собравшиеся в зале, ждали от меня откровений о будущем компьютеров и телекоммуникаций. В этой огромной аудитории я видел лица молодых инженеров-энтузиастов; именно эти люди создают программы, работающие потом в наших настольных и портативных компьютерах. В отношении закона Мура я сказал прямо: отрасли следует готовиться к этому краху. Лет десять назад мои слова, наверное, были бы встречены смехом и шутками. Но на этот раз я видел перед собой лишь серьезные лица и согласные кивки.

Крах закона Мура — вопрос глобального значения; на кон здесь ставятся триллионы долларов. Но как в точности закончится действие этого закона и что именно его заменит, определят законы природы. Получается, что очень скоро ответы на чисто физические вопросы потрясут основы экономической структуры капитализма.

Чтобы разобраться в этой ситуации, важно осознать, что всеми невероятными свершениями компьютерной революции мы обязаны нескольким физическим принципам. Во-первых, компьютеры считают с такой поразительной быстротой потому, что электрические сигналы движутся по проводам со скоростью, близкой к скорости света — абсолютному пределу для любой скорости во Вселенной. За секунду луч света способен семь раз обогнуть Землю или долететь до Луны. Кроме того, электроны несложно двигать, поскольку они не слишком прочно держатся в атоме (мы легко сдвигаем их с места, расчесывая волосы, проходя по ковру или стирая, — именно так накапливается статическое электричество). Сочетание не слишком прочных связей и молниеносной скорости позволяет нам стремительно посылать по проводам электрические сигналы, что, собственно, и породило электрическую революцию прошлого века.

Во-вторых, количество информации, которую можно передать при помощи лазерного луча, практически ничем не ограничено. Световые волны колеблются во много раз быстрее звуковых и могут нести на себе гораздо больше информации, чем звук. (Представьте, к примеру, длинную натянутую веревку, по которой с одного конца пускают волны. Чем быстрее двигается этот конец, тем больше сигналов умещается на веревке. Поэтому количество информации, которую можно передать при помощи волны, тем больше, чем быстрее она колеблется, т. е. чем больше ее частота.)

Свет — это волна, у которой на одну секунду приходится примерно 1014 циклов (1014 — это единица с четырнадцатью нулями). Для передачи одного бита информации (1 или 0) требуется много циклов. Это значит, что оптическое волокно может нести на одной частоте примерно 1011 бит информации. И это число можно еще увеличить, поместив в одно волокно несколько сигналов на разных частотах, а затем связав оптические волокна в единый кабель. Все это означает, что, увеличивая число каналов в кабеле, а затем и число кабелей, можно передавать информацию в почти неограниченных количествах.

Конец ознакомительного фрагмента.

Примечания

2

При наличии доступа к военным сигналам типа P/Y. При использовании только гражданского сигнала среднеквадратичная ошибка составляет порядка 2,5 м. — Прим. пер.

3

Основой определения координат пользователя является измерение не частотных сдвигов, а лишь времени прохождения сигналов от нескольких спутников, находящихся на разных (но известных в каждый момент) расстояниях от него. Для определения трех пространственных координат в принципе достаточно обработать сигналы от четырех спутников, хотя обычно приемник «берет в расчет» все исправные спутники, которые он слышит в данный момент. Существует также более точный (но и более сложный в реализации) метод, основанный на измерении фазы принимаемого сигнала. — Прим. пер.