Рёскин подробно остановился на различиях в качестве света при воздействии на него грозового облака, поскольку свет тоже обладает моральными качествами. В своих лекциях он утверждал, что fiat lux, момент в книге Бытия, когда Бог говорит: «Да будет свет», это также fiat anima, сотворение жизни. Он настаивал на том, что свет «управляет разумом так же, как и зрением». То, что мы видим, формирует не только мысли, но и способ мышления.
Всего за несколько лет до этого, в 1880 году, Александр Грэм Белл впервые продемонстрировал устройство под названием фотофон. Фотофон появился вскоре после изобретения телефона и позволил осуществить беспроводную передачу человеческого голоса. Принцип работы заключался в том, что луч света отражался от зеркальной поверхности, вибрирующей от звука человеческого голоса, и улавливался примитивным фотоэлектрическим элементом, который снова превращал световые волны в звук. В ходе эксперимента, проходившего на крышах в Вашингтоне в округе Колумбия, Белл смог с помощью одного лишь света передать свою речь на расстояние в 200 метров.
До появления эффективного электрического освещения фотофон полностью зависел от погоды. Для четкой передачи сигнала требовался яркий свет, а атмосферные явления могли ухудшить производимый звук и испортить результаты. Белл взволновано писал отцу: «Я услышал четкую речь благодаря солнечному свету! Я слышал, как солнечный луч смеялся, кашлял и пел! Я смог услышать тень, уловить слухом движение облака по солнечному диску»(4).
Первоначальная реакция на изобретение Белла была весьма сдержанной. Комментатор из New York Times саркастично интересовался, подвесят ли «линии солнечного света» к телеграфным столбам и нужна ли им изоляция? В газете говорилось, что «пока мы не увидим, как рабочий с мотком солнечных лучей 12 крепит их к столбам, нас не покинет ощущение, что фотофон Белла испытывает на прочность человеческую доверчивость»(5).
Сегодня мы совершенно определенно видим, как по всему земному шару протянулись линии солнечного света. В изобретении Белла свет впервые использовался для передачи сложной информации, но, как неожиданно точно подметил газетный комментатор, необходима была изоляция, чтобы по этим линиям информация преодолевала невероятные расстояния. Сегодня лучи света Белла в виде глубоководных оптоволоконных кабелей упорядочивают данные, а с ними и коллективный мировой разум. Они соединяют обширные вычислительные инфраструктуры, которые организуют нашу жизнь и управляют всеми нами. В Сети воплощается принцип Рёскина fiat lux как fiat anima свет творит жизнь.
Мышление посредством машин предшествует самим машинам. Существование математических вычислений доказывает, что некоторые проблемы решаемы в теории еще до того, как будет доступно их практическое решение. Если рассматривать историю как одну из таких проблем, то ее можно превратить в уравнение, решить и таким образом определить будущее. Так думали первые адепты вычислительного мышления в XX веке, и это убеждение, некритическое и даже бессознательное, сохраняется по сей день вот о чем данная книга. История вычислительного мышления, олицетворенного в цифровом облаке, начинается с погоды.
В 1916 году британский математик Льюис Фрай Ричардсон попал на Западный фронт. Он был квакером, а значит убежденным пацифистом, и, отказавшись от военной службы по соображениям совести, поступил добровольцем в отделение Санитарной службы Друзей, куда также вошли художник Роджер Пенроуз и философ и научный фантаст Олаф Стэплдон. В течение нескольких месяцев в перерывах между вылазками на линию фронта и периодами отдыха в неотапливаемых сельских домиках во Франции и Бельгии Ричардсон провел подробный математический расчет погодных условий первый вычисленный прогноз погоды, выполненный без электронной вычислительной машины.
До Первой мировой войны Ричардсон работал управляющим обсерватории Эскдаламвайр, метеорологической станции в тихом уголке на западе Шотландии. Среди бумаг, которые он взял с собой, когда отправился на войну, были подробные метеорологические записи, составленные 20 мая 1910 года сотнями наблюдателей со всего Европейского континента. Ричардсон считал, что, применив ряд сложных математических операций к многолетним данным о погоде, можно будет усовершенствовать вычислительные наблюдения и предсказывать изменения погодных условий на ближайшие часы. Для этого он разделил континент на серию равноудаленных точек наблюдения и несколько недель составлял расчетные таблицы, учитывавшие температуру, скорость ветра, давление и другую информацию. Все расчеты проводились вручную на бумаге, а рабочим местом служила охапка сена на полу холодной квартиры, где размещались на постой санитары-добровольцы(6).
Когда прогноз наконец был закончен, Ричардсон сверил его с данными фактических наблюдений и обнаружил, что полученные им значения оказались сильно преувеличенными. Тем не менее, метод доказал свою полезность: если разбить мир на секторы и применить различные математические методы, можно решить атмосферные уравнения для каждого из этих участков. Не хватало только технологии, которая не уступала бы масштабу и скорости самой погоды.
В книге «Прогнозирование погоды с помощью численного процесса», опубликованной в 1922 году, Ричардсон проанализировал и резюмировал свои расчеты и предложил небольшой мысленный эксперимент для их более эффективного достижения с помощью современных технологий. Роль «компьютеров» по-прежнему исполняли люди, а то, что мы сейчас понимаем под цифровым вычислением, он абстрактно сформулировал с помощью архитектурной метафоры:
Можем ли мы после стольких напряженных рассуждений немного пофантазировать? Представьте себе большой зал, похожий на театр, за исключением того, что ярусы и галереи проходят через все пространство, в том числе обычно занимаемое сценой. Стены этого зала представляют собой карту земного шара. На потолке разместились северные полярные регионы, Англия в галерее, тропики в бельэтаже, Австралия в партере, а Антарктика в оркестровой яме.
Мириады компьютеров обрабатывают погоду в своей части карты, но каждый компьютер занимается только одним уравнением или частью уравнения. Работу каждого региона координирует управляющий. Множество маленьких светящихся знаков отображает мгновенные значения, и соседние компьютеры могут их прочитать. Таким образом, каждое число отображается в трех смежных зонах, чтобы поддерживать связь с северными и южными соседями на карте.
От пола ямы высокий столб поднимается на половину высоты зала. На его вершине находится большая кафедра. Здесь в окружении нескольких помощников и посыльных сидит человек, отвечающий за весь «театр». Одна из его обязанностей поддерживать одинаковую скорость вычислений во всех частях земного шара. В этом отношении он подобен дирижеру оркестра из логарифмических линеек и счетных машин. Но вместо дирижерской палочки у него световая указка, и он направляет розовый луч на любую область, которая опережает остальных, или голубой луч на тех, кто отстает.
Четыре старших клерка на центральной кафедре по мере поступления расчетов о будущей погоде собирают и отправляют их пневматическим транспортером в отдельную комнату. Там информацию кодируют и передают на радиостанцию. Посыльные уносят груды использованных расчетных форм на склад в подвале.
В соседнем здании есть отдел разработки возможных улучшений. Прежде чем вносить какие-либо изменения в сложную рутину компьютерного «театра», необходимо провести множество экспериментов в небольшом масштабе. В подвале исследователь наблюдает водовороты жидкости в огромной вращающейся чаше, но пока арифметика дает лучшие результаты. В другом здании располагаются обычные финансовые, корреспондентские и административные офисы. Здание «театра» окружают игровые поля, дома, горы и озера, чтобы те, кто вычисляет погоду, были ближе к природе(7).
В предисловии к своей книге Ричардсон пишет:
«Возможно, когда-нибудь в туманном будущем удастся производить вычисления быстрее, чем меняется погода, и с меньшими затратами, чем получаемая за счет этой информации экономия. Но это мечта»(8).
До осуществления мечты оставалось еще 50 лет. В конечном итоге она станет явью путем применения военных технологий, которые сам Ричардсон отвергнет. После войны он присоединится к метеорологическому управлению, намереваясь продолжить свои исследования, но в 1920 году, когда его передадут министерству авиации, уйдет в отставку. Исследования в области цифрового прогнозирования погоды на долгие годы застопорились, пока их не подтолкнул взрывной рост вычислительных мощностей, возникший в результате еще одного мирового конфликта. Вторая мировая война высвободила огромные объемы научного финансирования, показала безотлагательность проведения исследований и вместе с тем создала сложные проблемы: огромный, сметающий все поток информации, образовавшийся в только что связанном единой сетью мире, и быстро расширяющуюся систему производства знаний.
В эссе «Как мы сможем мыслить», опубликованном в журнале The Atlantic в 1945 году, инженер и изобретатель Вэнивар Буш писал:
«Гора исследований растет. Но появляется все больше свидетельств того, что сегодня мы увязаем в растущей специализации. Исследователя поражают открытия и выводы тысяч других исследователей. Он не успевает, не может их осознать, не говоря уже о том, чтобы запомнить. Тем не менее, специализация становится все более необходимой для прогресса, следовательно, усилия по наведению мостов между дисциплинами поверхностны»(9).
Во время войны Буш работал директором Управления научных исследований и разработок США локомотива военных исследований и разработок. Он был одним из основоположников Манхэттенского проекта, сверхсекретной исследовательской программы военного времени по разработке американской атомной бомбы.
Пытливым умам были доступны невероятные объемы информации, а научные исследования приводили ко все более разрушительным последствиям. В качестве решения этих проблем Буш предложил устройство, которое назвал «мемексом»:
«Мемекс это устройство, в котором человек хранит все свои книги, записи и сообщения, и которое механизировано так, что выдает нужную информацию с достаточной скоростью и гибкостью. Оно увеличивает и дополняет возможности человеческой памяти. Хотя мемексом, предположительно, можно управлять на расстоянии, это, в первую очередь, предмет мебели, рабочая поверхность. Сверху расположены наклонные полупрозрачные экраны, на которые можно проецировать материал для удобного чтения. Есть клавиатура, кнопки и рычаги. В остальном он выглядит как обычный стол»(10).
Оглядываясь назад, мы понимаем, что, по сути, Буш описал электронный сетевой компьютер. Гениальность его идеи заключалась в том, чтобы в одном устройстве объединить открытия из разных дисциплин достижения в области телефонии, станкостроения, фотографии, хранения данных и стенографии. Включение в эту матрицу временноˊго элемента сегодня мы назвали бы гипертекстом: способность связывать вместе коллективные документы и создавать новые ассоциации между областями сетевого знания. «Появятся совершенно новые формы энциклопедий, включающие сеть ассоциативных следов, энциклопедии, которые можно будет закинуть в мемекс и, таким образом, сделать их еще эффективнее»(11).
Такая доступная всем энциклопедия не только усилит научное мышление, но и сделает его цивилизованным.
* * *
Наука помогла человеку построить хороший дом со всем необходимым и учит его жить в нем здоровой жизнью. Наука стравливает людей и дает им в руки жестокое оружие. Она может позволить человеку по-настоящему усвоить уроки истории и извлечь мудрость из полученного опыта. Прежде чем люди научатся обращать этот опыт себе во благо, они могут погибнуть в конфликтах. Однако в процессе применения науки для удовлетворения потребностей и желаний человека наверняка наступит особенно неприятный момент, когда процесс прекратится или исчезнет всякая надежда на благоприятный исход(12).
Одним из коллег Буша по Манхэттенскому проекту был ученый Джон фон Нейман, который разделял схожие опасения по поводу огромных объемов информации, производимой наукой и необходимой для научных исследований того времени. Его также увлекала идея предсказывать и даже контролировать погоду. В 1945 году он наткнулся на работу «Краткое изложение предложения о погоде» Владимира Зворыкина, исследователя компании RCA Laboratories. Во время войны фон Нейман выступал консультантом на Манхэттенском проекте, часто посещал секретную лабораторию в Лос-Аламосе в Нью-Мексико и в июле 1945 года стал свидетелем первого взрыва атомной бомбы под кодовым названием «Тринити». Он был главным сторонником имплозивного метода взрыва, примененного в «Тринити» и в сброшенном на Нагасаки «Толстяке», и помог спроектировать взрывные линзы для фокусировки ударной волны.
Зворыкин, как и Вэнивар Буш, осознавал, что возможности нового вычислительного оборудования по сбору и извлечению информации вместе с современными системами электронной связи позволяют одновременно анализировать огромные объемы данных. Но вместо того чтобы сосредоточиться на получении общечеловеческих знаний, он предвидел влияние новых технологий на метеорологию. Объединив отчеты многочисленных метеостанций из разных уголков мира, можно будет построить точную модель погодных условий в любой конкретный момент. Совершенная машина такого типа могла бы не просто отображать метеорологическую информацию, но и предсказывать ее, основываясь на ранее выявленных закономерностях. Следующим логическим шагом, по мысли Зворыкина, было практическое внедрение.
Наша конечная цель это международное изучение погоды как глобального явления и управление погодой в мире, чтобы, насколько это возможно, минимизировать ущерб от катаклизмов и улучшить климатические условия. Такая международная организация будет способствовать миру во всем мире, объединяя разрозненные интересы для решения общей проблемы и направляя научную энергию на мирные цели. Ожидается, что в конечном итоге долгосрочное благотворное воздействие на мировую экономику может внести вклад в дело мира(13).
В октябре 1945 года фон Нейман написал Зворыкину: «Я полностью с вами согласен». Высказанная Зворыкиным идея соответствовала тому, что фон Нейман узнал из масштабной исследовательской программы Манхэттенского проекта, основанной на сложном моделировании физических процессов для предсказания реальных результатов. Он фактически сформулировал главный принцип вычислительного мышления: «Все стабильные процессы мы будем предсказывать. Все нестабильные контролировать»(14).