Страница 21 из 44
Тогда это было новаторством. Физики требовались для работы в небольшой исследовательской группе, занимавшейся транзисторами. Только самые дальновидные эксперты компании понимали, что за транзисторами – будущее, и собирали сильную команду для прорыва в этом направлении.
IBM и Ландауэр встретили друг друга, обоим повезло.
Очень показателен сам путь ученого: от ядерного самолета к полупроводникам. К концу нашего бурного столетия трудно сказать, где происходили более увлекательные события – на небесах или в полупроводниковых зонах.
Ландауэр с самого начала решил заняться физическими основами математических вычислений. Он первым сформулировал тезис о том, что информация – это не математическая абстракция, а физическая сущность, независимо от того, где она содержится – на наших российских счетах или перфокартах ЭВМ. В одной из своих ранних работ Ландауэр поставил вопрос: сколько энергии потребляет каждый шаг компьютерных вычислений?
В своей статье в журнале «Исследования и развитие фирмы IBM» в 1961 году Ландауэр писал, что энергия потребляется не на сами вычисления, а на уничтожение информации, на выбрасывание битов. Эта идея, известная как принцип Ландауэра, долгие годы попросту игнорировалась, пока наконец совсем недавно не стала основой для проектирования компьютеров будущего.
И все же не все были так невнимательны к революционным идеям: еще в 1971 году на одной из компьютерных конференций аспирант Аргонской национальной лаборатории Чарльз Беннет рассказал о построении компьютера на основе принципа Ландауэра. Подобные идеи оказались особенно актуальны именно сейчас, когда тепловыделение стало едва ли не основной помехой дальнейшей миниатюризации микросхем.
Ландауэр убедил Беннета перейти в IBM и вначале был лидером в их отношениях, но Беннет вскоре сам развил первоначальные идеи. Теперь уже именно его предложение об обращении вычислений стало центральным в поисках физических пределов вычислительных мощностей. В своей статье уже в 1996 году Ландауэр сравнивает вычисления с кресельным подъемником на горнолыжном склоне: каждое кресло содержит два сиденья – «О» и «1».
Лыжники – биты информации – сидят на них, поднимаются на вершину, а вниз спускаются уже пустые сидения, которые могут быть использованы для следующего вычисления.
Ландауэр всегда осознавал глубокую пропасть между теоретическими построениями и практикой: как теоретик он исследовал предельные возможности вычислений, но в то же время трезво оценивал воплощение собственных идей обратимых вычислений. «За все в жизни приходится платить, – отмечал он. – Обратимые вычисления потребуют гораздо более сложных и медленных компьютеров».
Не менее критично относится он и к современным разработкам квантовых компьютеров (это тип обратимого компьютера, где много вычислений идет параллельно в соответствии с квантовым принципом суперпозиции состояний). По мнению Ландауэра, все публикации на тему квантовых компьютеров должны обязательно сопровождаться надпечаткой: «Осторожно, квантовые компьютеры никогда не будут реализованы на практике».
Раскованность Ландауэра-теоретика сочетается с прагматизмом экспериментатора, поскольку в шестидесятые годы он был директором департамента физических исследований компании IBM, где ему приходилось выделять деньги на самые разные исследования. Именно он начал программу полупроводниковых лазеров и интегральных схем, даже предложил термин «большие интегральные схемы».
Еще одно направление исследований Ландауэра – исследование физических процессов на малых расстояниях.
Так он успешно продолжает уже в течение сорока пяти лет: на его столе сегодня лежат верстки двух статей – одна по электронному переносу, а другая – по статистической механике. Одно из главных достижений Ландауэра – его формула, вычисляющая электронную проводимость (количество тока, производимое данным напряжением) из вероятности движения одного электрона.
Многие считают физику информации уже устоявшимся разделом, но Ландауэр фокусирует свое внимание на целом комплексе вопросов, долгое время остающихся без ответа. Какую максимальную емкость компьютерной памяти можно создать в нашей Вселенной? С какой точностью может быть описана наша Вселенная? «Абсолютно точный компьютер – это абстракция, такая же, как поиски семи ангелов на острие иглы», – декларирует Ландауэр. Может быть, ему удастся четко определить грань между реальными вычислениями и поисками ангелов, вероятно, именно это и есть информация.
По материалам «Scientific American» подготовил А.СЕМЕНОВ.
Уснувший вечным сном или только задремавший?
Вулкан – действующий или мертвый? Узнать это – задача не чисто академическая, особенно, если вы живете на виду у гиганта. А как определить нрав и дальние намерения огнедышащей горы, если не только ваши отцы, но и прадеды ее внутренней огненной жизни не замечали?
Между тем не так уж редки случаи, когда казавшиеся почившими гиганты пробуждались и начинали буйствовать, уничтожая все вокруг. Так же римляне и их предки, обитавшие у подножия Везувия, были абсолютно уверены в его безобидности. Они даже пасли в кратере скот. Что случилось в 79 году н.э. с Помпеями, известно всем. Недавно в список грубо нарушивших такого рода негласный договор молчания пришлось занести, например, вулканы Безымянный на Камчатке (извержение в 1956 году), Эль-Чичон в Мексике (1982), Пинатубо на Филиппинах (1991). А ведь до этого они вели себя очень благопристойно на протяжении 600-1000 лет. Как тут было не поверить в их полную безобидность?
Но их пример заставляет с подозрением относиться и к их мирным собратьям в других частях земного шара. «Проверке на лояльность» приходится подвергать и другие вулканы.
Есть такие подозрительные «субъекты» и на территории России, в том числе на Кавказе. Со школьной скамьи, узнавая о гигантах Казбеке и Эльбрусе, мы усваиваем, что оба великана давно потухли. О прошлых вспышках их ярости свидетельствуют древние лавовые потоки да горячие источники вокруг.
Как же проверить, не таят ли эти великаны Кавказских гор в своих недрах опасности, если не для нас, то для наших потомков?
Таким вопросом задалась несколько лет тому назад группа исследователей Эльбруса. Интерес возник не «на пустом месте»: в последние десятилетия здесь обнаружили аномальную плотность теплового потока, гравитационную аномалию, очень слабые землетрясения с аномальными, но характерными для вулканических областей частотами колебаний. Но как испытать давно молчащий вулкан на реальную прочность?
Один из подходов к решению этой задачи известен: прояснить историю его поведения – не за миллионы, но за тысячи и сотни лет. «Гроздья гнева» улетучиваются лишь частично, какая- то их часть обязательно остается. На собственном теле великана. Если не в виде лавовых потоков, то уж во всяком случае в виде пепловых прослоев. Именно такие пепловые прослои, правда, очень тонкие, всего в несколько сантиметров, обнаружили вулканологи в 1997 году на склонах Эльбруса. Нашли и небольшие геологически свежие лавовые потоки. Большой опыт исследователей позволил им отыскать между слоями и поверх них остатки органического материала: угли, древнюю почву. А это означало возможность определить возраст остатков, а следовательно, и самих извержений с помошью радиоуглеродного анализа.
В конце 1998 года эти, вне сомнения, сенсационные результаты были впервые опубликованы. Выделено три разновозрастных эпизода извержений вулкана. Возраст их 7,2-7,5 тысяч лет, 4,6-5,5 тысяч лет и около 1,9 тысячи лет тому назад. Иными словами, извержения повторялись через 2,5-3,0 тысячи лет.
Исследователи допускают возможность и других извержений в рассмотренный период, которые пока обнаружить не удалось.
Вот теперь-то и задумаемся, правильно ли считать Эльбрус вулканом потухшим, как полагали до сих пор.