Нил Гершенфельд: Удивительное творчество в Fab Labs

Эта конференция на самом деле посвящена цифровой революции, но я бы сказал, что она [революция] уже закончилась — мы выиграли. Цифровая революция произошла, но нам не нужно, чтобы она продолжалась. Я бы хотел поговорить о том, что произойдет после цифровой революции. Итак, давайте заглянем в будущее. Вот некоторые проекты, в которых я участвую в Массачусетском технологическом институте, посвященные тому, что будет после компьютерной эры.

Здесь наверху — Интернет 0 — веб-сервер, стоимость и сложность которого такие же, как и у RFID-метки — около доллара — и он может находиться в каждой лампочке и в каждой дверной ручке, и он очень быстро коммерциализируется. Но не цена делает его интересным, а способ, которым он кодирует интернет. В нем используется что-то вроде кода Морзе для интернета, так что его можно отправлять оптическим путем; с ним можно обмениваться информацией акустически по электрическим проводам на радиочастотах. В нем берется за основу первоначальный принцип работы интернета — компьютеры, объединенные в сети — но теперь устройства объединяются в сети. Мы можем перенять идею, породившую интернет, и применить ее к физическому миру в этом Интернете-0, этом интернете устройств.

Так что это следующий шаг, и это начинает коммерциализироваться. Следующий шаг — это проект с заменяемыми компьютерами. Взаимозаменяемые товары в экономике могут заменять друг друга в процессе купли-продажи. Так, половину зерна можно использовать, и пользы от него будет в два раза меньше, но польза от половины ребенка или от половины компьютера не такая, как от ребенка целиком или компьютера целиком, но мы пытаемся делать компьютеры, которые работают таким образом. На заднем плане вы видите модель. Она из диссертации студента, Билла Бутова, — теперь он работает в корпорации Intel — который задался вопросом, почему бы вместо того, чтобы увеличивать размер чипов, ни делать маленькие чипы, помещать их в вязкую среду и получать обработку данных с килограмма или с квадратного сантиметра. Здесь вы видите нечто такое. Слева — PostScript, интерпретированный обычным компьютером; справа — PostScript, интерпретированный первой сделанной нами моделью, но там нет ни кадрового буфера, ни устройства ввода/вывода, ничего такого — только этот материал. В отличие от этого экрана, где точки размещаются с большой точностью, здесь — сырой материал. Если вы возьмете его в двойном количестве, ваш экран будет размером в два раза больше. Если вы прострелите его в центре, ничего не произойдет. Чтобы иметь больше ресурсов, надо просто взять большее количество компьютера.

Таким образом, это следующий шаг — в качестве компьютера — сырое вещество. Биты все еще обычные, а вот следующий шаг после этого — ранняя модель в лаборатории, это высокоскоростное видео в замедленном темпе. Это интеграция химии в компьютерном деле, где биты — это пузыри. Здесь показано создание битов, а здесь показано — опять-таки в замедленном темпе, чтобы вы могли видеть, как взаимодействуют биты, производя логические операции — мультиплексирование и демультиплексирование.

Итак, теперь в результате вычислительных операций преобразуется материал, а не только информация. И, наконец, вот некоторые слайды из моего раннего проекта — вычислительные операции, при которых биты хранятся квантово-механически в ядрах атомов, так что программы меняют ядерную структуру молекул. Все это в лаборатории продолжает разрабатываться, не в переносном, а в прямом смысле интегрируя биты и атомы, и это ведет к следующему: мы все знаем, что произошла цифровая революция, но что это такое?

Шеннон перевел нас в 40-е годы из одного состояния в другое: от телефонной связи по проводам с качеством, ухудшающимся с расстоянием, к интернету. Он доказал теорему о предельной скорости передачи информации, которая показывает, что если вы добавляете информацию к сигналу или удаляете ее, вы можете прекрасно делать вычислительные операции, имея несовершенное устройство. Так получился интернет.

Фон Нейман в 50-е годы сделал то же самое для вычислительной техники. Он показал, что, имея ненадежный компьютер, можно сделать его совершенным, восстановив его состояние. Вот последний большой аналоговый компьютер в MIT: дифференциальный анализатор; чем больше вы запускали его, тем худший ответ вы получали.

После фон Неймана у нас был Pentium, где миллиардный транзистор был так же надежен, как и первый. Все, что мы изготавливали, показано здесь в нижнем левом углу. На сверхсовременном авиационном заводе путем вращения наносится металлическое покрытие на закрепленный металл, или расплавляется пластмасса. Стоящий $10 млрд завод, выпускающий чипы, использует процесс, знакомый деревенскому умельцу — нечто раскладывается и печется. Весь интеллект находится вне системы, материалы не содержат информации. Вчера вы слышали о молекулярной биологии, в которой, чтобы что-то строилось, производятся существенные вычислительные операции. Это система обработки информации. У нас были цифровые революции в области коммуникаций и вычислительной техники, но идеи и математика, как у Шеннона и фон Неймана, пока не разработаны применительно к физическому миру. Таким образом, вдохновленные этим, коллеги в этой программе — в Центре битов и атомов в MIT — это группа людей вроде меня, которые никогда не понимали, где граница между физикой и компьютерной наукой. Более того, я бы сказал, что компьютерная наука — это самое худшее, что когда-либо случалось с компьютерами или с наукой, потому что правила компьютерной науки — многие из них великолепны, но они преждевременно заморозили модель вычислительной техники на уровне технологии, доступной в 1950-м году, а природа — это гораздо более мощный компьютер.

Завтра вы услышите Сола Гриффита. Он был одним из первых студентов, занимавшихся этой программой. Мы стали понимать, как создавать вещи, производя вычислительные операции. Он просто доказал принцип, используя пластинки, между которыми есть магнитное взаимодействие, на которых вы пишете программу, во многом подобно фолдингу белка, который определяет его структуру. Таким образом, нет никакой обратной связи с инструментами метрологии, сам материал кодирует свою структуру, так же, как и при изготовлении белка.

Так, например, вы можете сделать это. Вы можете сделать и другие вещи. Это в 2D. Можно и в 3D. Видео в правом верхнем углу — я не буду пока его показывать — показывает самовоспроизведение, когда что-то может произвести себя и так далее, и мы делаем это теперь, может быть, в девятом порядке. Эти идеи были использованы, чтобы показать точность и скорость, с которой ДНК создает организм, с использованием нанокластеров с пептидными хвостами, которые программируют свою сборку — во многом подобно магнитам, но теперь на уровне нанометров. Лазерная микромашинная обработка: по существу, 3D-принтеры, которые цифровым образом изготовляют функциональные системы, вплоть до строительства зданий, не по чертежам, а благодаря тому, что отдельные части программируют структуру здания.

Итак, это ранние примеры новых технологий в лаборатории для автоматизации изготовления. Компьютеры, которые не контролируют инструменты, а сами служат инструментами, где выходные данные программы перестраивают как атомы, так и биты. Чтобы сделать это, — благодаря налогам, которые вы платите, благодарю вас, — я купил все эти машины. Мы подали скромное предложение в Национальный научный фонд. Мы хотели иметь возможность сделать все, что угодно, любой длины, все на одном месте, потому что автоматическое изготовление нельзя ограничивать отраслью или размером. Поэтому мы собрали вместе записывающие устройства на сфокусированных нанолучах, резцы со сверхзвуковой струей воды и эксимерные микромашинные системы.

Но я столкнулся с проблемой. Когда я имел уже все эти машины, я тратил слишком много времени, обучая студентов пользоваться ими. Поэтому я начал читать курс под скромным названием «Как делать почти все». Это не было провокационным; он должен был читаться всего нескольким аспирантам. Но в первый день занятий произошло следующее: сотни людей пришли, умоляя и говоря, что они всю свою жизнь ждали такого курса и готовы на всн, лишь бы быть допущенными к нему. Затем меня спросили, могу ли я читать его в MIT? Он кажется исключительно полезным. А затем вот что оказалось — они не собирались проводить исследования. Они хотели производить вещи. У них не было обычного технического образования. В конце семестра они стали использовать все свое умение.

Я покажу старое видео. Келли была скульптором, и вот что она сделала в своем курсовом проекте.

(Видео): Келли: «Привет, я Келли, а это мой вопящий приятель. Вы бывали в ситуации, когда вам в самом деле нужно вопить, но вы не можете, потому что вы на работе, или вы в классе, или смотрите за своими детьми, или вы в какой-либо другой ситуации, когда этого просто нельзя делать? Вопящий приятель — это портативное пространство для воплей. Когда пользователь вопит внутрь вопящего приятеля, его вопли глушатся. Но также записываются для воспроизведения позже — где, когда и как — выбирает пользователь». (Вопль)

Эйнштейну это понравилось бы. Этот студент сделал веб-браузер для попугаев — он позволяет попугаям серфить в интернете и говорить с другими попугаями. Этот студент сделал будильник, с которым нужно бороться, чтобы доказать, что вы проснулись; а это платье, которое защищает ваше личное пространство. Это не технология для коммуникации; это технология для ее предотвращения. Вот устройство, позволяющее вам видеть вашу музыку. Это студент, сделавший машину, которая делает машины, и он сделал ее, изготовив кирпичики Lego, которые делают вычислительные операции.

Шел год за годом — и я, наконец, понял, что студенты демонстрировали киллер-приложения собственного изготовления, предназначенные для одного человека. Вам такое не нужно для того, что вы можете купить в магазине; такое делает вас уникальным. Есть известное изречение Кена Олсена о том, что иметь компьютер дома не нужно. Но вы не используете его для инвентаризации и ведомости заработной платы. Его компьютерная компания теперь дважды банкрот. Вам не нужно самостоятельно изготовливать дома то, что можно купить, потому что вы можете купить это. Это нужно вам, чтобы быть уникальным, быть личностью. В свою очередь, за $20 млн теперь это делается; через 20 лет мы сделаем репликаторы, как в фильме «Звездный путь», которые делают все, что угодно. Студенты захватили все машины, которые я купил для самостоятельного изготовления.

Когда вы тратите так много из своих денег, правительство требует от вас популяризации того, что вы делаете, что зачастую означает курсы в местной школе, веб-сайт — и это не так уж захватывающе. Поэтому я договорился со своими менеджерами программ из Национального научного фонда, что вместо того, чтобы говорить об этом, я буду давать людям инструменты. Не для того, чтобы провоцировать или напускать на себя важность, но мы собрали эти Fab Labs. Оборудования там примерно на $20 тысяч, что ориентировочно соответствует тому, что делается на эти $20 млн. Лазерный резак, делающий пресс-сборку 3D на основе 2D, резец для вычерчивания по меди, чтобы делать электромагнетики в микронном масштабе, численно контролируемый фрезерный станок для точных структур, средства программирования на менее, чем один доллар, микроконтроллеры в 100 наносекунд. Это позволяет работать, начиная с микронов и микросекунд и выше, и это мгновенно распространилось по всему миру. Это не было запланировано, но из Бостона они попали в Побал в Индии, в Секонди-Такоради на побережье Ганы, в пригород для черных Сошангуве в Южной Африке, на крайний север Норвегии, выявляя или помогая выявлять, учитывая «цифровое неравенство», неиспользуемые компьютеры во всех этих местах. Возьмем фермера в деревне — его ребенку нужно измерять и изменять мир, а не только получать информацию о нем на экране. Разрыв в изготовлении и в оснащении инструментами больше, чем «цифровое неравенство». И уменьшаете вы его не с помощью информационных технологий для масс, а позволяя массам развивать ИТ.

Такую последовательность мы наблюдали всюду, где мы открывали эти Fab Labs, в самых невероятных местах. Мы не ожидали, что окажемся в этих местах. Вначале нужно было просто дать им возможность что-то делать. По их лицам можно было видеть радость от того, что они могут это делать. Вот девочка в Бостоне, которая только что смастерила нечто высокотехнологичное для распродажи в общественном центре города. Затем это переходит в серьезное практическое техническое образование, неформальное, вне школы. Одну из таких лабораторий мы создали в Гане. Мы разработали датчик сети, и дети приходили и отказывались уходить из лаборатории. Там была девочка, которая настаивала, чтобы мы остались до поздней ночи в ее первую ночь в лаборатории, потому что она собиралась сделать датчик. Она настояла на изготовлении платы, училась, как ее заполнять, училась программировать ее. Она не совсем понимала, что она делает или почему она это делает, но она знала, что она просто должна это сделать. В этом было что-то электризующее. Было поздно, 11 часов вечера, и я думаю, что только я удивился, когда то, что она сделала, заработало с первого раза. Я показал это инженерам из крупных компаний, и они сказали, что они не могут сделать такого. Любую из вещей, которые она делает, они могут сделать лучше, но это распределяется между многими людьми и местами, и они не могут сделать за один вечер то, что делает эта маленькая девочка из сельского района Ганы.

(Видео): Девочка: «Меня зовут Валентина Кофи, мне восемь лет. Я сделала плату».

Это делалось только для удовольствия.

Затем эти лаборатории начали решать серьезные проблемы — оборудование для сельского хозяйства в Индии, паровые турбины для преобразования энергии в Гане, антенны с высоким коэффициентом усиления в тонких компьютерах клиентов. А затем, в свою очередь, начали разрастаться предприятия, например, для производства этих антенн. И, наконец, в лаборатории начали делать изобретения. Мы учимся у них большему, чем даем им. Я показывал детям в Fab Lab, как его использовать. Они придумали способ делать строительный комплект из картонной коробки — что, как вы видите там, наверху, становится бизнесом — но их дизайн был лучше, чем дизайн Сола в MIT, так что в настоящее время три студента в MIT делают диссертации, приспосабливая работу 8-летних детей, потому что их дизайн был лучше. В этих лабораториях по-настоящему изобретают.

В прошлом году я встречался с главами государств и генералами и вождями племен, которые хотят этого, и я продолжаю говорить, но это еще не все. Подождите лет 20, и тогда все будет сделано. В конце концов я понял, что происходит. Вот Керниган и Ричи в момент изобретения UNIX для PDP. PDP были где-то посередине между большими ЭВМ и миникомпьютерами. Они стоили десятки тысяч долларов, ими было трудно пользоваться, но благодаря им компьютеры стали использовать в рабочих группах, и все, что мы делаем сегодня, произошло там. Эти Fab Labs стоят столько же, сколько и PDP, и настолько же сложны. Перспектива цифрового производства — это не перспектива для будущего. Сейчас мы находимся как бы в эпоху PDP. Тогда мы говорили в приглушенных тонах о великих открытиях. Все происходило очень хаотично, не было ясно, что происходит. В таком же положении мы находимся сейчас, в эпоху миникомпьютеров цифрового производства. Единственная проблема состоит в том, что при этом ломаются все границы.

В Вашингтоне я захожу в каждое учреждение, которое хочет поговорить; в районе Сан-Франциско я хожу во всевозможные организации, все они хотят об этом говорить, но это нарушает границы их организации. На самом деле во многих случаях это незаконно для них, оснащать простых людей так, чтобы они создавали, а не потребляли технологии. И эта проблема настолько серьезна, что последнее изобретение, сделанное этим сообществом, удивило меня: это социальная инженерия.

Эта лаборатория — далеко на севере Норвегии — это так далеко на Севере, что спутниковые тарелки направлены в сторону земли, а не в небо, потому что там находятся спутники — эта лаборатория вышла за рамки сарая, в котором она находилась. Она была там, потому что они хотели найти животных в горах, но она вышла за рамки этого, так что они построили этот необычайный поселок для лаборатории. Это не университет и не компания. Это, по существу, поселок для изобретений; это поселок для особенных людей в обществе и для тех, кто развивался вокруг этих Fab Labs во всем мире.

Эта программа раскололась на НПО, Фонд Fab для поддержки расширения, микро-венчурный капитал. Человек, который руководит им, красиво описывает его как «машины, создающие машины, нуждаются в предприятиях, создающих предприятия». Это место пересечения микро-финансирования и венчурного капитала для расширения, а затем сотрудничества в исследованиях опять-таки с MIT, что делает это возможным.

Я хотел бы, чтобы вы подумали над двумя вещами. Были радикальные изменения в помощи, от мега-проектов, идущих сверху вниз, к проектам, идущим снизу вверх, микро-финансирование низа, так что все поняли, что это срабатывает. Но мы все еще считаем, что технология — это мега-проекты, функционирующие сверху вниз. Вычислительная техника, коммуникации, энергия для нашей планеты — этакие мега-проекты, работающие сверху вниз. Если среди присутствующих имеются достаточно разумные люди, эти проблемы можно будет решить. Fab Labs хотят обратить внимание на то, что другие 5 млрд человек на планете не только потребители технологии; они и ее разработчики. Реально возможно использовать изобретательскую мощь мира, чтобы на местах проектировать и решать локальные проблемы.

Я думал, что это перспектива на 20 лет в будущее, но уже сегодня это так. Исчезают всевозможные организационные границы. Самое трудное на настоящий момент — социальная инженерия и организационная инженерия, но это уже имеется.

И, наконец, любой разговор о будущем вычислительной техники должен демонстрировать Закон Мура, но моя любимая версия — это первоначальный закон Гордона Мура из его собственной статьи — и год за годом, год за годом масштаб увеличивается все больше и больше, больше и больше, больше и больше, больше и больше, больше и больше, и надвигается ошибка, что же произойдет в самом конце закона Мура; эта отдаленная ошибка приближается. Что мы ценим, так это переход от 2D к 3D, от битов программирования к атомам программирования, что превращает предельную ошибку в изменении масштаба закона Мура в предельное свойство. Таким образом, мы находимся как раз на краю этой цифровой революции в производстве, где результат вычислительных программ проявляется в физическом мире. Таким образом, эти два проекта совместно отвечают на вопросы, которые я не задал явно. Курс в MIT демонстрирует, что киллер-приложение для индивидуального производства в развитых странах мира — это технология для рынка одного человека: личное выражение через технологии, касающееся энтузиазма, в отличие от всего прочего, что я наблюдал в технологии в течение очень длительного времени. А киллер-приложение в остальной части нашей планеты связано с разрывом в оснащении инструментами и производством: люди локально разрабатывают на местах решения локальных проблем. Спасибо.

Перевод: Наталья Саввиди
Редактор: Александр Автаев

Источник