Как здорово быть здесь. Много было сказано о технологии, ее перспективах и опасностях. Мне интересны обе эти стороны. Если бы можно было преобразовать 0,03% от попадающего на Землю солнечного света в энергию, то все планируемые на 2030 год потребности были бы удовлетворены. Сегодня это невозможно, потому что солнечные батареи громоздки, дороги и весьма неэффективны. Имеются нанотехнологические проекты, которые, согласно теоретическим выкладкам, могут оказаться очень легкими, очень дешевыми и очень эффективными, и все энергетические потребности могли бы быть удовлетворены за счет этого возобновляемого источника. Топливные элементы, разработанные на основе нанотехнологии, могли бы предоставлять энергию там, где она нужна. Здесь основное направление – децентрализация, переход от централизованных АЭС и резервуаров со сжиженным газом к децентрализованным источникам, более экологически чистым, более эффективным, более емким и более устойчивым.
Выступавший до меня Боно очень красиво выразился, что впервые в истории у нас есть средства, чтобы решать древнейшие проблемы: болезнь и бедность. И в этом направлении движется большинство стран мира. В 1990 году в Восточной Азии и Тихоокеанском регионе в бедности жили 500 млн человек, сегодня их число составляет менее 200 млн. По прогнозам Всемирного банка, к 2011 году цифра упадет ниже 20 млн, то есть сократится на 95%. Мне понравилось, как Боно провел связь от района Хейт-Эшбери [центр движения хиппи] к расположенной недалеко от него Кремниевой долине [центр компьютерной технологии]. Я сам из Массачусетса, центра высоких технологий, и могу сказать, что в 60-х годах мы тоже были хиппи, просто центром наших сборов было место возле метро «Гарвардская площадь» [недалеко от MIT]. Да, возможность преодолеть болезни и бедность у нас есть, при условии, что мы сможем проявить волю – об этом я еще поговорю.
Кевин Келли говорил об ускорении развития в технологии, – тема, которая меня всегда интересовала. Я разрабатываю эту проблематику в течение примерно 30 лет. Выяснилось, что мои технические изобретения должны внедряться по окончании проекта, но мир к тому моменту все еще не был готов к их внедрению. Я также отметил, что большинство изобретений неудачны не потому, что отдел разработок не может найти им применение – большинство бизнес-планов были бы действительно успешны, будь у них возможность создать то, что они намечали – но свыше 90% проектов терпят неудачу из-за того, что для них еще не настало время: далеко не все факторы внешней среды способствуют успешному внедрению.
Тогда я бросился изучать тенденции в технологическом развитии, рассчитывать, к чему может привести технология в различные моменты в будущем и начал строить для этого математические модели. Это увлечение зажило собственной жизнью. Образовалась группа из 10 человек, мы занялись сбором решающих технологических параметров в разнообразных областях и построением для этого моделей. Многие говорят, что будущее не прогнозируемо. Спросите меня, будет ли через три года стоимость акции Google выше или ниже, чем сегодня – мне будет трудно ответить. Будут ли через три года WiMax, CDMA, G3 стандартами беспроводной связи? Затрудняюсь ответить. Но спросите меня, во сколько обойдется вычисление одного миллиона операций в секунду в 2010-м году, или секвенирование пары оснований ДНК в 2012-м году, или беспроводная передача одного мегабайта данных в 2014-м году, – как оказалось, эти вещи вполне прогнозируемы.
Изменения описываются замечательно гладкими экспоненциальными кривыми в ряде областей: производительность на единицу цены, мощность, пропускная способность. Я покажу вам небольшие примеры этих прогнозов, но сначала следует отметить, что для экспоненциальной скорости развития технологии имеется теоретическое обоснование. Многие, представляя себе будущее, мыслят линейно. Людям кажется, что можно продолжать разработку вопроса или решение проблемы с помощью инструментов сегодняшнего дня и с сегодняшней скоростью продвижения, но они упускают из расчетов эффект экспоненциального роста.
Проект «Геном человека» в 1990-м году вызывал много споров. В его распоряжении была наша самая перспективная молодежь, самое лучшее в мире оборудование. [Через пару лет] была завершена лишь 1/10000 часть проекта. Как же закончить проект за 15 лет? Спустя 10 лет скептики настаивали: «Прошло две трети срока, а вам удалось секвенировать лишь небольшой процент всего генома». Но ведь экспоненциальный рост по самой своей сути таков, что, как только достигнута точка перегиба, рост идет взрывообразный. Большая часть результатов была получена за последние годы. Секвенирование ВИЧ заняло 15 лет, секвенирование вируса атипичной пневмонии – 31 день. Потенциал решения проблем накапливается.
На паре примеров я покажу, насколько всеохватывающе это явление. Скорость реальной смены парадигм, скорость принятия новых идей, согласно нашим моделям, удваивается каждые десять лет. Перед вами – логарифмическая шкала. На такой шкале переход на 1 или 2 ступени вверх означает умножение на 10 или на 100. Полвека ушло у человечества на распространение телефона, этой первой технологии виртуальной реальности. Мобильные телефоны распространились примерно за восемь лет. Если на этой логарифмической шкале отметить распространение различных коммуникационных технологий – телевидения, радио, телефона – то в каждом случае это были десятки лет. Недавние технологии – персональный компьютер, веб, мобильные телефоны – потребовали менее десяти лет. Перед вами интересный график. Тут показана главная причина ускорения эволюционных процессов – а ведь и биология, и технология – это эволюционные процессы. Двигатель каждого из этих процессов – взаимодействие. Оно создает новые возможности, которые затем используются для перехода на следующий этап.
Первый этап биологической эволюции, эволюция ДНК – на самом деле, сначала появилась РНК – занял миллиарды лет, но затем эволюция использовала этот носитель информации для перехода на следующий этап. Кембрийский взрыв, во время которого образовалась структура тела животных, занял 10 миллионов лет, что в 200 раз быстрее. Затем эволюция использовала сформировавшиеся структуры тел, чтобы развить высшие когнитивные функции, и биологическая эволюция продолжила ускоряться. Это присуще процессу эволюции. Homo sapiens – это вид, который впервые создал технику, и при этом имеет и когнитивные функции, и противостоящий отросток [в виде больших пальцев рук] – кстати, большой палец у шимпанзе на самом деле годится не на очень-то многое. Homo sapiens смог изменять свое окружение с помощью хватки пальцами и тонкой координации движений, используя умственные модели для реального изменения мира и создания техники.
Так вот, эволюция нашего вида заняла сотни тысяч лет. Затем, с помощью взаимодействия, эволюция, по существу, использовала создающий технику вид для перехода на следующую стадию – на первые шаги эволюции технологической. Первые шаги – каменные орудия, огонь, колесо – заняли десятки тысяч лет, ускорение продолжалось. Человек всегда использовал последнее поколение техники для создания последующего. Для распространения печатного станка понадобилось сто лет. Первые компьютеры проектировали на бумаге, сейчас они проектируются на компьютерах. Процесс неуклонно ускорялся.
Обратите внимание: если график линейный, то кажется, что все события произошли только что. Некоторые стали утверждать, что я просто ставлю на график точки так, чтобы они попадали на прямую. Тогда я взял 15 авторитетных источников на эту тематику – Британская энциклопедия, Музей естественной истории, космический календарь Карла Сагана, – замечу, что эти источники не имели цель продвигать мою точку зрения. Это просто справочные списки событий, которые они посчитали достаточно важными для включения в список этапов биологической и технологической эволюции. Опять получается прямая линия, хотя она, естественно, слегка утолщается оттого, что есть разница во мнениях о том, что считать решающим событием: разнятся мнения о том, когда зародилось сельское хозяйство, или сколько времени занял Кембрийский взрыв. Однако проявляется очень ясная тенденция: несомненное и основополагающее ускорение процесса эволюции. Мощность, производительность на единицу стоимости и пропускная способность информационных технологий удваиваются ежегодно. Это – глубоко заложенный взрывной потенциал. Это– экспоненциальный рост. Из моего личного опыта: в период моей учебы в MIT компьютер размером примерно с это помещение был менее мощным, чем компьютер в сегодняшних мобильных телефонах. Закон Мура, который часто отождествляют с понятием экспоненциального роста – лишь один из многих примеров. Он характерен для процесса технологической эволюции.
На этой логарифмической шкале я отметил 49 известных моделей компьютеров – кстати, прямая на логарифмической шкале означает экспоненциальный рост – и рост опять получается экспоненциальный. В 1900-х годах требовалось 3 года для удвоения производительности вычислений на единицу стоимости, в середине века – 2 года, сейчас удвоение идет за год. Рост остается экспоненциальным, несмотря на смену пяти концепций. Закон Мура относится к последней концепции: интегральным микросхемам, и касается уменьшения размеров транзисторов. Но до этого были электромеханические калькуляторы, которые помогли расшифровать код Энигма немецких подводных лодок; были вакуумные лампы – они помогли посчитать прогноз президентских выборов Эйзенхауэра; дискретные транзисторы, которые использовались в первых космических полетах; и только потом – закон Мура. Едва иссякал потенциал одной из концепций, ей на смену приходила другая и экспоненциальный рост продолжался. Вакуумные лампы становились все меньше и меньше, но этому был предел. Невозможно было уменьшать размер далее и сохранять вакуум. Тут нежданно-негаданно появляется новая парадигма: транзисторы. На самом деле, проявление признаков конца одной концепции подталкивает исследования в направлении создания другой. Конец закона Мура прогнозируется уже давно: в первом прогнозе была дата –2002-й год, в сегодняшних – 2022-й год. Но примерно к 2013-2019-м годам транзисторы будут иметь ширину в несколько атомов, и дальше их уменьшать станет невозможно. Это будет концом закона Мура, но не экспоненциального роста вычислительных мощностей, потому что чипы пока еще плоские. Мы живем в трехмерном мире и могли бы использовать и третье измерение. Так оно и произойдет: за несколько последних лет уже достигнут впечатляющий прогресс в разработке трехмерных самоорганизующихся молекулярных схем. Они появятся задолго до того, как прекратится действие закона Мура. То же относится и к суперкомпьютерам. То же относится и к производительности процессоров Intel, и средней цене транзистора. В 1968-м году на $1 можно было купить один транзистор. В 2002-м году – 10 млн транзисторов.
Примечательно, насколько гладким получается экспоненциальный процесс. Можно было бы подумать, что это все – кабинетный эксперимент, подбор цифр. Но нет, тут отражены непредсказуемые события по всему миру: обвинения разных стран в международном демпинге, размещение акций, банкротства, маркетинговые кампании. Казалось бы, процесс не должен поддаваться расчетам, однако результат этого хаотичного процесса – очень ровная прямая. Точно так же невозможно прогнозировать поведение одной молекулы газа – невозможно говорить просто об одной молекуле. Наряду с этим, свойства газа в целом прогнозируемы достаточно точно с помощью термодинамики. Так же и здесь: нельзя прогнозировать результат отдельного проекта, но результат глобальной, хаотичной, непредсказуемой деятельности конкурентной среды и процесс эволюции технологии очень даже можно прогнозировать. Мы можем делать прогнозы далекого будущего. В отличие от воды, которая всегда – вода, нельзя сказать, что транзистор – всегда транзистор. Они становятся меньше и дешевле, и электронам нужно преодолевать меньшее расстояние. Транзистор становится быстрее, а отсюда – экспоненциальный рост их скорости, так что стоимость цикла одного транзистора уменьшается вдвое каждые 1,1 года. С влиянием прочих изобретений и усовершенствований в дизайне процессоров производительность на единицу стоимости удваивается каждый год.
Ведь это не что иное, как падение цены, 50%-е падение цены, причем не только компьютеров. Это относится к секвенированию ДНК, к сканированию мозга, к всемирной сети интернет. Все, что поддается выражению в виде числа, – а существуют сотни связанных с информацией измерений: мощность, скорость внедрения – удваивается, в целом, каждые 12, 13, 15 месяцев, в зависимости от объекта измерения. Производительность на единицу стоимости растет на 40-50%, а это – дефляция цены. Такое явление даже вызвало беспокойство среди экономистов. Падение цен было во времена Великой депрессии, но то был развал денежного обращения и крушение доверия потребителя, то есть явления другого ряда. А сейчас причина – увеличение производительности. Экономисты говорят: «Это не может долго продолжаться. При 50%-ом падении цен, население может повысить объем потребления на 30-40%, чего будет недостаточно для поддержания производства». Однако в реальности потребление более чем достаточно для поддержания уровня производства. За последние 50 лет темп роста информационных технологий, усредненный на весь период, составил 28% ежегодно. Лет 10 назад никто и не думал производить iPod за $10 тысяч, но как только производительность на единицу стоимости сделала выгодным создание новых приложений, они тут же появились на рынке. И такие явления повсеместны. Возьмем магнитные средства хранения информации – это не закон Мура: речь об уменьшении магнитных частиц. И вновь: различные изобретатели, различные фирмы, но рост тот же –экспоненциальный.
Самая глубокая из всех революций в том, что человек стал понимать собственную биологию в информационных терминах. Человек начинает понимать те вычислительные программки, посредством которых функционирует человеческое тело. Программки зародились в совершенно другую эпоху, и их хотелось, вообще говоря, заменить. Одна из таких программок – ген инсулинового жирового рецептора – диктует: «Сохраняй каждую калорию, поскольку следующий сезон охоты может оказаться не столь удачным.» Десятки тысяч лет назад это было в интересах вида. Хотелось бы отключить эту программку. Эксперимент уже проведен на мышах. Подопытные мыши ненасытно поедали пищу, но не прибавляли в весе и имели все связанные с этим преимущества: у них не было диабета, болезней сердца, и жили они на 20% дольше. Короче, они наслаждались позитивной стороной ограничений в приеме калорий без самого ограничения. Несколько фармацевтических фирм обратили на это внимание, высоко оценив рыночные перспективы подобного препарата для людей. А это всего лишь один из 30 тысяч генов, влияющих на биохимию человека.
В ту эпоху, когда человек эволюционировал, не в его интересах было, достигнув возраста большинства участников этой конференции, например, моего возраста, продолжать жить много дольше, так как в этом случае истощались бы драгоценные ресурсы, которые следовало бы направить детям и тем, кто их растит. Поэтому продолжительная жизнь, то есть намного дольше 30 лет, не имела при эволюционном отборе преимуществ. Однако мы учимся влиять на эти программки и изменять их благодаря революции в биотехнологии. Например, мы можем подавлять гены посредством вмешательства на уровне РНК. Интересные новые формы генной терапии решают проблему размещения генетического материала в нужном месте хромосомы. Сейчас методы генной терапии впервые перешли к этапу испытания на людях с целью излечения от смертельного заболевания –легочной гипертензии. Так что, в будущем будут не только дети на заказ, но и старички на заказ. Эта технология тоже ускоряется. В 1990-м году секвенирование одной пары оснований стоило $10, в 2000-м году – один цент, а сейчас – менее 1/10 цента. Количество генетической информации… Этот график отражает гладкий экспоненциальный рост с ежегодным удвоением, что и позволило завершить проект «Геном человека».
Еще одна крупная революция – коммуникационная. Производительность на единицу цены, пропускная способность, мощность, измеренные самыми разными методами; проводная и беспроводная связь – все это растет экспоненциально. Интернет как удваивал, так и продолжает удваивать мощность, согласно самым разнообразным измерениям. Вот это, например, основано на количестве узлов сети.
Миниатюризация: размер технических средств уменьшается экспоненциально, как проводных, так и беспроводных. Вот пара проектов из книги Эрика Дрекслера – как теперь показано с помощью симуляций на суперкомпьютере, это вполне реально, – где ученые конструируют роботов молекулярных размеров. У одного робота удивительно человеческая походка, но он сконструирован из молекул. Имеются маленькие механизмы, работающие на экспериментальной основе. Самая интересная перспектива – проникновение в человеческое тело и выполнение диагностических и терапевтических функций. Это не столь фантастично, как может показаться. Подобные опыты уже были проведены на животных.
Одно из нанотехнологических устройств лечит диабет 1-го типа. Оно размером с кровяную клетку. Десятки тысяч таких устройств помещаются в клетку крови – испытания проводились на крысах – что позволяет контролировать выделение инсулина и реально излечивать диабет 1-го типа. Вы сейчас видите проект создания красной кровяной клетки-робота. Тут мы сталкиваемся с такой проблемой: наша биологическая структура недостаточно оптимальна, хотя и имеет потрясающую сложность. Если мы поймем принцип ее функционирования, то, с учетом ускорения темпов наших биологических разработок, мы сможем разработать устройства в тысячи раз более эффективные. Анализ искусственного эритроцита, который проектирует Роб Фрейтас, показал, что, если удастся заменить 10% красных кровяных клеток этими роботами, то можно пробежать олимпийский спринт за 15 минут без единого вдоха, или можно просидеть 4 часа на дне бассейна. Тогда выражение «Дорогая, я пошел в бассейн» приобретет новое значение. Интересно, что произойдет с олимпийскими отборочными соревнованиями. Скорее всего, их упразднят: ведь подростки в физкультурных залах школ будут с легкостью превосходить олимпийцев. Фрейтас разработал проект белой кровяной клетки-робота. Реализация возможна в районе 2020-го года, но они не отдаленны, как может показаться. Регулярно проводятся 4 крупные конференции по созданию устройств размера кровяных клеток, много экспериментов проводится на животных, а один сейчас – и с людьми, так что эта технология вполне реальна.
Вернемся к экспоненциальному росту вычислительной техники. Объем вычисления стоимостью в $1 тысячу находится на уровне примерно между мозгом насекомого и мозгом мыши, и он достигнет уровня человеческого мозга, считая только мощность, к 2020-м годам. Но это только аппаратное оборудование. Где же взять программное обеспечение? Оказывается, можно поискать внутри мозга человека. Не вызывает удивления ежегодное удвоение разрешающей способности сканирования мозга в пространстве и во времени. С новым поколением инструментов сканирования мы впервые в состоянии увидеть отдельные межнейронные волокна и проследить в реальном времени их обработку и передачу сигналов. Но тут возникает вопрос: Хорошо, мы сегодня можем получить такие данные, но можем ли мы понять их? Дуглас Хофштадтер размышляет так: возможно, наш ум недостаточно большой, чтобы понять себя, но если бы мы были умнее, то мозг обладал бы намного большей сложностью, за которой мы тоже не угнались бы. Как выясняется, понять мозг мы можем.
Перед вами блок-схема симуляции слуховой коры человеческого мозга. Модель хорошо работает в психо-акустических тестах и дает результаты, весьма близкие к слуховому восприятию у человека. Вот еще одна симуляция – мозжечка, то есть области, охватывающей более половины всех нейронов мозга. Опять-таки, результаты весьма близки к формированию способностей у человека. Исследования находятся на ранней стадии, но можно показать, что при экспоненциальном росте объема информации о мозге и при экспоненциальном росте совершенствования разрешающей способности сканирования мозга, конструирование человеческого мозга станет возможно к 2020-м годам. Уже имеются хорошие модели и симуляции около 15 регионов мозга из общего числа в несколько сот.
Все это дает импульс экспоненциально растущему экономическому прогрессу. Производительность труда поднялась за последние 50 лет с $30 до $150 в час. Объем электронной торговли растет экспоненциально и уже составил $1 трлн. Вы спросите, а разве в экономике не было бума и спада? Эти явления относятся чисто к рынку капитала. На Уолл-Стрите обнаружили, что у технологии революционный потенциал, что действительно так, но через полгода, когда революция всех бизнес-моделей так и не произошла, там решили, что это мнение ошибочно, и после этого произошел спад.
А вот перед вами технология, создаваемая на базе наших наработок: обычной опцией в мобильном телефоне станет перевод с одного языка на другой.
В заключение представлю вам несколько вариантов развития. К 2010-му году компьютеры станут исчезать. Они будут настолько малы, что будут внедрены в одежду и в среду. Изображение образов будет вписываться прямо в клетчатку, что создаст виртуальную реальность полного погружения, так называемую обогащенную реальную реальность. Мы будем общаться с виртуальными личностями.
А переход к 2029-му году знаменует полную зрелость всех направлений. Надо представлять себе, как много новых оборотов наберут к тому времени все ускоряющиеся поколения техники. Производительность увеличится в 2 в 25-й степени раз, то же произойдет с мощностью и пропускной способностью технологии, что само по себе феноменально. Техника будет в миллионы раз более мощной, чем сегодня, будет завершено конструирование человеческого мозга, вычисления стоимостью в $1 тысячу будут намного продуктивнее человеческого мозга в терминах только мощности. Компьютеры совместят в себе тонкие способности распознавания, присущие человеку, с возможностями в областях, где превосходство машин уже достигнуто: применение аналитического аппарата и безошибочное запоминание миллиардов фактов. Кроме того, машины могут очень быстро обмениваться информацией. Но речь не идет о вторжении пришельцев в виде заумных машин: человек начнет сливаться с техникой.
Нанороботы, о которых я упоминал, будут использоваться поначалу в медицине и гигиене: при очищении среды, создании источников энергии, как то: мощных топливных элементов, распределенных децентрализованных солнечных панелей и прочего. Они же будут работать внутри мозга человека, взаимодействуя с биологическими нейронами. Мы указали на главные принципы, при которых такое возможно. Например, полное погружение в виртуальную реальность изнутри нервной системы [происходит так]: нанороботы перекрывают сигналы, поступающие от органов чувств, и заменяют их на сигналы, получаемые мозгом из виртуальной реальности, что создает ощущение полного присутствия в виртуальной среде, в которую можно переместиться с друзьями и вместе ощутить любые переживания по всему спектру органов чувств. Устройства, которые я называю «Проектором переживаний» разместят целые потоки чувственного опыта на интернете посредством неврологических аналогов эмоций. Каждый может подключиться и ощутить, что такое стать другим человеком. Но самое главное – человеческий ум получит колоссальное развитие через непосредственное слияние с такой технологией, и этим, в каком-то смысле, мы уже занимаемся. Для нас стали обыденностью интеллектуальные достижения, которые были бы немыслимы без технологии. Продолжительность жизни, которая составляла в 1800-м году 37 лет, будет очень быстро увеличиваться благодаря революциям в биотехнологии и нанотехнологии в последующие годы.
Главная мысль, которую я хочу донести, – технический прогресс идет не линейно, а экспоненциально. Многие, даже ученые, исходя из линейной модели, говорят: «Пройдут сотни лет, прежде чем человек сможет создать самовоспроизводящееся поточное производство нанороботов или искусственный интеллект». Но если вникнуть в смысл экспоненциального роста, то станет ясно, что это все станет доступно довольно скоро. Информационные технологии все больше охватывают все аспекты нашей жизни: музыку, производство, биологию, энергетику, материалы.
В 2020-х годах человек сможет производить почти все, что ему нужно, из информации и очень дешевого сырья, применяя нанотехнологию. Такая технология обладает огромной мощью и таит в себе и надежду и погибель. А мы обязаны обладать волей, чтобы направить ее на правильное применение.
Перевод: Намик Касумов
Редактор: Ирина Макарова