Анатолий Абинов - Человек или машина?
Действительно, самое большое извержение вулкана, зарегистрированное человечеством, произошло в 1815 году в Индонезии. Тогда при взрыве вулкана Тамбора в атмосферу на высоту 20 км было выброшено порядка 100 куб. км пыли и пепла. С одной стороны, это в тысячи раз больше, чем мы имеем при одиночном атомном взрыве — это показали испытания прошлых лет, проводившиеся еще в атмосфере. Но с другой стороны, война разительно отличается от испытаний. При военных действиях наиболее вероятными объектами ядерных ударов окажутся города. Ядерные взрывы наряду с прямым разрушением строений, транспорта, ландшафта и т. д. вызовут и многочисленные пожары. Таким образом в верхние слои тропосферы будут подняты не только облака пыли, как при извержении вулкана, но и сажи. А это уже заметно меняет дело.
Пожар возбуждает своеобразную цепную реакцию, в результате которой образуются огненные торнадо. Они станут, выбрасывать в небо огромное количество сажи. Сажа перекроет доступ солнечному свету, в результате чего на планете резко понизился температура. Уже в первый месяц она может уменьшиться на 15–20 или даже на 30 °C. В итоге сразу наступят «ядерная зима» и «ядерная ночь», которые будут продолжаться 3–4 месяца. Осадки в виде дождя полностью прекратятся, земная поверхность промерзнет на глубину нескольких метров. Это лишит всех еще уцелевших жителей планеты запасов пресной воды, обрекая их на мучительную гибель.
Такую картину, с разницей разве что в некоторых деталях, нарисовали как советские, так и американские компьютеры, поскольку параллельно с нашими учеными аналогичную модель проанализировали сотрудники известного многим американского ученого К. Сагана.
Расчеты произвели соответствующее впечатление на политиков всего мира. И наверняка в процесс нынешнего потепления международной обстановки свой вклад внесли трагические предсказания, сделанные беспристрастным «искусственным интеллектом».
Однако человеческий род, будем надеяться, все же не напрасно носит гордое звание «хомо сапиенс» — человек разумный. У него, наверное, все же хватит ума не превратить Землю во всепланетное кладбище. И потому давайте от грустной темы ядерной войны перейдем к разговору о вещах более веселых. Давайте посмотрим, какие горизонты развития кибернетики открываются в наши дни.
II. На пути к киборгам
Каким вы представляете себе компьютер, равный но своим возможностям человеческому мозгу? Да-да, 10 000 миллиардам его нейронов… В 50-е годы нашего столетия такая ЭВМ заняла бы столько места, как Нью-Йорк или Токио. А энергии потребляла бы больше, чем вся сеть метрополитена в этих городах.
Ныне же ученые говорят о возможности размещения такого компьютера в объеме черепной коробки, а для его питания будет вполне достаточно батарейки от карманного фонаря.
Но прежде чем такие суждения стали возможными, должны были произойти вот какие события.
Мини… микро… меньше некуда!
Транзистор заменил радиолампу, и ЭВМ, занимавшая машинный зал, стала умещаться в тумбах письменного стола. На смену транзистору пришли интегральные схемы, и сегодня мы носим ЭВМ в кармане…
Интегральная схема — это десятки, а то и сотни тысяч активных элементов — триодов, диодов, конденсаторов, размещенных методами современной технологии в полупроводниковом кристалле размером менее ногтя мизинца — так называемый чип. Микропроцессор такой же величины может иметь миллионы активных элементов. Причем размещение их в целях экономии места ведется в несколько этажей.
Однако ничего в нашем мире не дается даром. За запах цветов заплачено химической энергией растения, за шум прибоя — энергией ветра и волн, за красоту окружающего мира — энергией солнечного света… Платим мы и за миниатюрность счетно-решающих приборов. Их компактность не может быть снижена беспредельно при дальнейшем использовании нынешней технологии. И вот почему..
Компактность хороша не только сама по себе, но еще и потому, что она повышает быстродействие электронных приборов. В большом устройстве нужно больше времени, чтобы электроны пробежали свой путь по проводникам, накопили заряд в конденсаторах… Но уменьшая размеры электронных устройств, мы должны сохранять на определенном уровне их мощность. Иначе выходные сигналы окажутся настолько слабы, что не будут восприняты органами наших чувств, прежде всего зрением. А сохранение мощности, в свою очередь, приводит к повышению плотности энергии, выделяемой в единице объема.
— Говоря проще, — рассказывал доктор технических наук В. Дорфман, — мы здесь сталкиваемся примерно вот с какой ситуацией. Вы вышли погулять в ветреную погоду: Пока ветер не очень силен, вы легко преодолеваете его сопротивление. Но ветер все усиливается, превращается в ураган, и в конце концов прогулка становится невозможной — того и гляди вас унесет…
Такая аналогия дает наглядное представление о процессах электромиграции. Суть этого процесса заключается в том, что при определенной плотности энергии, выделяемой в единице объема, сила тока в проводнике может достигать миллионов ампер в пересчете на квадратный сантиметр! Обладая такой силищей, электроны начинают «сдувать» атомы с их законных мест в кристаллической решетке. И дело-кончается тем, что в каком-то месте проводник разрушается, перестает проводить электрический ток. Что делать?
Выход из положения нашел американский физик Дж. Баркер. «Раз проводники становятся помехой на пути микроминиатюризации аппаратуры, — предложил он, — давайте обойдемся без них…»
И Баркер предложил использовать вместо проводимости… туннельный эффект! Суть дела тут вот в чем. Специалисты в области. физики твердого тела обнаружили странное с нашей обыденной точки зрения явление: время от времени электроны появляются в тех местах полупроводникового кристалла, где их быть не должно. Их кинематическая энергия недостаточна, чтобы преодолеть потенциальный барьер запрещенных уровней, и все-таки электроны появляются. Каким образом?
Попробуем обратиться к помощи такой механической аналогии. — Представьте себе шарик, который катится по ровному столу. На пути шарика — препятствие, барьер. Перескочить его шарик не может, для этого он должен обладать по крайней мере вдвое большим запасом энергии. Значит, шарик не может оказаться по другую сторону барьера? Может! Но только при одном условии: если на его пути мы проделаем в барьере отверстие, туннель.
В действительности, конечно, никто никаких туннелей не делает. Шарик-электрон оказывается по ту сторону препятствия — потенциального барьера — только потому, что он обладает двойственными свойствами^, с одной стороны, он — частица, с другой — волна. И то, что не может сделать электрон-частица, вполне доступно электрону-волне. Ом, словно вода. сквозь земные недра, «просачивается» сквозь потенциальный барьер.
Вот этот-то туннельный эффект и предложил использовать Дж. Баркер. «Поскольку, благодаря туннельному эффекту, электроны могут просачиваться сквозь полупроводниковое вещество, — рассуждал он, — то зачем нам проводники? Нужно вычислить вероятность перехода электронов из одного места в другое и считать, что в данном месте с такой-то вероятностью у нас есть проводник…»
Революционность такого вывода трудно переоценить. Баркер, по существу, перевернул все традиционные представления классической электроники. В самом деле, представьте, каково было бы водителям, если бы перед мостом на обочине шоссе вдруг появился плакат: «Внимание! Мост функционирует с вероятностью 0,5…» То есть, говоря иными словами, то ли он есть, то ли его нет в данный момент, никто не знает. Но вообще-то, если поток автомобилей будет непрерывным, есть шанс, что каждый второй доберется до другого берега.
Конечно, в обыденной жизни такая ситуация никого не устроит. Но физики довольно часто руководствуются странными законами необычного мира микрочастиц и тем не менее достигают хороших результатов. Так получилось и в этот раз. Дж. Байкеру удалось убедить скептиков. Причем сделал он это довольно простым способом: он построил модель электронного блока, руководствуясь своими принципами. И модель эта оказалась вполне работоспособной!
И на этом история новой технологии, по существу, только начинается. Дело в том, что к этой же проблеме предельной микроминиатюризации с другой стороны подошли биологи. Еще в 1974 году они установили, что многие органические материалы способны проводить электрический ток. Более того, когда проходит электрический сигнал определенной полярности, органическое вещество способно переходить в другое состояние. То есть, говоря проще, внутри каждого живого организма работают словно бы миллиарды триггеров — электронных приборов, каждому из которых свойственны два устойчивых состояния — «0» или «1».
