Взаимное влияние законов Мура и Меткалфа на развитие индустрии — источник перемен в информационных технологиях и человеческом обществе

За прошедшие пару лет специалисты и пресса столь глубоко и подробно осветили состояние спада в индустрии информационных технологий, что понятия "спад" и ИТ стали почти синонимами. В самом деле, регулярные обновления парка корпоративных ПК, посвященные выходу очередных версий Windows и Office, похоже, навсегда остались в прошлом. Последствия краха "дот-комов" в 2001 году ощущаются и сейчас, а телекоммуникационный рынок до сих пор не оправился от избыточных капиталовложений конца 1990-х годов. Безвозвратно ушла в прошлое эйфория 1998, 1999 и 2000 годов, когда корпоративные заказчики вкладывали деньги в технологии с легкостью необыкновенной. События 2001 и 2002 годов заставили ИТ-индустрию "жить по средствам". Люди научились покупать решения работающие и приносящие реальную пользу.

Из этого, впрочем, совершенно не следует, что развитие информационных технологий остановилось. Топ-менеджеры Intel в своих выступлениях на весеннем Intel Developer Forum 2003 попытались помочь участникам IDF заглянуть в будущее ИТ. Оказалось, что оно имеет вполне определенные материальные воплощения и уже присутствует здесь и сейчас в виде опытных чипов, программ, лабораторных установок и новых производств. И это будущее, похоже, способно увлечь даже профессиональных скептиков от ИТ.

Источники перемен

В любом спаде, по законам китайской философии, заложена возможность развития. Естественно, эта возможность приходит к тем, кто инвестировал в исследования и разработки, в новые продукты и новые технологии.

В самом деле, несмотря на неудачные 2001 и 2002 годы, аналитики прогнозируют индустрии ИТ устойчивый рост — правда, не сходятся в конкретных цифрах, которые колеблются от 4 до 7 % годового прироста.

Но где источники роста? Вряд ли движущей силой может стать модернизация старых ПК, хотя в мире хватает машин возрастом три года и более, которые работают под Windows 95 и 98 и не тянут под Windows XP. Конечно, если Microsoft к концу 2003 года прекратит поддерживать семейство операционных систем Windows 9x, тема модернизации станет для корпоративных ИТ-менеджеров вполне актуальной. Однако она не потянет за собой всю ИТ-экономику, как это было во времена Windows 95.

Так откуда же оптимизм у капитанов корабля Intel? Из знания тенденций развития современного рынка. Несмотря на все катаклизмы, к 2005 или 2006 году число пользователей Интернета неизбежно достигнет миллиарда. А это почти два миллиарда подключенных к Интернету устройств — ПК, ноутбуков, карманных компьютеров и домашних мультимедиа-центров.

Интернет становится источником перемен и на корпоративном рынке: "дот-комы" рухнули, но бизнес множества компаний — и Intel в их числе — давно и прочно связан с Интернетом. К 2005—2006 годам объем электронной коммерции в мире, по словам главного исполнительного директора Intel Крейга Барретта, достигнет $10 триллионов. Это намного выше современных показателей — индустрии есть куда расти.

Но самое интересное и перспективное — качественные изменения. Мир потребительской электроники переходит на "цифру" — видео, музыка, телевидение и т. д. В этом новые возможности для индустрии, новые классы устройств, широкополосные каналы для доставки мультимедиа-контента.

В своем выступлении Крейг Барретт ссылался на Японию, в которой стоимость высокоскоростного (5—10 Мб/с) интернет-соединения не превышает $15—20 в месяц. Заплатив чуть больше, можно получить 100-мегабитный волоконно-оптический канал. Беспроводные технологии — Wi Fi (802.11b/a/g) — распространяются все шире, и в недалеком будущем полностью заменят GSM/GPRS в местах большого скопления людей (см. с. 60), обеспечив пользователям невиданную ранее скорость беспроводного доступа к мультимедийному интернет-контенту.

В масштабах всего мира интернет-трафик растет по закону экспоненты, причем тенденция не меняется из года в год, несмотря на все проблемы компьютерного и телекоммуникационного рынков. Все больше людей зависят от Интернета в своей профессиональной деятельности, образовании, доступе к информации и связи с другими людьми. Интернет растет — а ведь это самая основа индустрии информационных технологий.

Законы развития

Фактически интернет-революция стала результатом синтеза компьютерных и телекоммуникационных технологий. Если точнее — движущей силой интернет-революции стало взаимное усиление двух тенденций, которые в свое время получили название закона Мура (число транзисторов в процессорах удваивается каждые полтора года) и закона Меткалфа (ценность сети находится в квадратичной зависимости от числа составляющих ее узлов).

В своем законе Гордон Мур, один из основателей Intel, определил темпы развития полупроводниковых технологий и очертил вероятные границы этой тенденции во времени. Он указал индустрии — "в этом направлении есть пространство для роста, здесь не скрыт тупик, это направление имеет перспективу". В свою очередь, Роберт Меткалф, изобретатель Ethernet, определил точку приложения для возможностей, которые рождала микроэлектроника.

И сейчас становится все более очевидным, что синтез, конвергенция, взаимопроникновение и взаимоусиление технологий — это то, что будет двигать вперед информационную индустрию и технологическую цивилизацию в течение многих и многих лет.

Характерно, что Патрик Гельсингер, директор Intel по технологическому развитию, ввел на IDF понятия микро- и макроконвергенции. Микроконвергенция — это объединение технологий, макроконвергенция — это те изменения, которые микроконвергенция порождает в человеческой среде.

К примеру, объединение двух технологий — колеса и двигателя внутреннего сгорания, привело к рождению автомобиля — прекрасная демонстрация микроконвергенции, рождения новой технологии! А она, в свою очередь, породила новые модели использования (перевозки грузов и людей, частные поездки на работу и домой, в отпуск, быстрая доставка чего бы то ни было), новую инфраструктуру (дорожная сеть, сети заправочных станций, сервис, нефтяная и химическая индустрия), новые бизнес-модели (перевозки пассажирские и грузовые, службы доставки, аренда и т. д.), новые нормы и модели поведения в обществе. Жизнь человека радикально изменилась, и можно считать, что одной из движущих сил перемен стал синтез двух технологий, то есть конвергенция.

Лавина перемен

Объединение двух технологий — телекоммуникационной и компьютерной — уже изменило нашу жизнь. Модели использования ПК, инфраструктура, бизнес-модели, нормы поведения человека — все это стремительно меняется вместе с ростом населения Сети.

Однако процесс синтеза технологий лишь начинается. Закон Мура будет действовать еще как минимум десяток лет, и степень интеграции вычислительных, коммуникационных и интерфейсных функций, которая будет достигнута в течение этих десяти лет, способна превзойти возможности самого богатого воображения. Несомненно, эти перемены приведут к изменению образа жизни и среды обитания человека в рамках процессов макроконвергенции.

Беспроводная свобода

Конвергенция — затертое слово, и мы привыкли понимать его в узком смысле: cмартфоны, ноутбуки с интегрированным беспроводным сетевым интерфейсом, интернет-терминалы и домашние сетевые мультимедиа-устройства, зоны беспроводного доступа и сотовые сети. К примеру, показанный на IDF процессор XScale нового поколения — PXA800F — объединяет в одном кристалле центральный процессор, DSP-процессор, GSM/GPRS-модуль, а также 4 МБ флэш-памяти. Такая интеграция позволяет создавать существенно более функциональные и дешевые смартфоны (фактически этот термин умрет, ибо все мобильные телефоны станут смартфонами).

Однако конвергенция в том понимании, которое связывает с этим словом Intel, — это не только логика и беспроводная связь, совмещенные на одном кристалле. Это целый спектр коммуникационных и вычислительных функций, интегрированных в некоторые базовые строительные блоки, позволяющие относительно просто реализовывать принципиально новые возможности.

Патрик Гельсингер привел несколько примеров пограничных областей, в которых Intel ведет активные исследования, способные привести к радикальным прорывам в функциональности. К примеру, радиодоступ в современном состоянии далек от совершенства. То, как современные DSP-процессоры обрабатывают пакеты, — это тупик. Нужны новые архитектуры, и инженеры Intel работают над ними. В частности, на IDF была продемонстрирована исследовательская платформа Ironsides, на которой отрабатывается так называемая адаптивная радиоархитектура, решающая проблемы современных радиоинтерфейсов.

На этой же платформе ведутся разработки по созданию ультраширокополосного радиоинтерфейса (UWB — Ultra Wideband Band), который должен обеспечить качественный скачок в уменьшении потребляемой мощности радиоинтерфейсов и увеличении их эффективности. Идея, лежащая в основе UWB, — использовать очень слабый сигнал, фактически шум, в очень широком диапазоне (речь идет о полосе частот от 3 до 10 ГГц). Этот диапазон планируется разделить на сегменты, между которыми и будет осуществляться динамическое переключение работающих устройств при наличии помех или проблем с приемом. В настоящее время Intel работает с институтом IEEE над созданием стандарта из семейства 802.15, который бы регламентировал использование UWB-диапазона. Цель этой работы — создание недорогого малопотребляющего интерфейса, способного обеспечить полосу пропускания 500 Мб/с в той же функциональной нише, которую сейчас занимает Wi-Fi.

Еще одна область, непосредственно связанная с сетевыми интерфейсами, — обработка пакетов. На конференции ISSCC за неделю до февральского IDF Intel показала свою первую 90-нанометровую технологию — сетевой процессор, способный обрабатывать свыше 5 тыс. пакетов в секунду, — при разных размерах пакетов. В коммерческом варианте эта технология должна обрабатывать 10 тыс. пакетов в секунду, что обеспечит полосу пропускания намного выше 10 Гб/с. Вот вам прямое сочетание законов Мура и Меткалфа!

Речь в контексте

Дешевые, быстрые и малопотребляющие беспроводные интерфейсы нужны не только для ноутбуков, КПК и традиционных периферийных устройств. Интегрированные с разнообразными датчиками, они позволяют реализовать сенсорные массивы, дающие компьютеру исчерпывающую информацию о пользователе: местоположение и перемещение, состояние (сердечный ритм, темп дыхания, направление взгляда) и т. д.

Возможность локализовать пользователя и отслеживать его состояние и действия ценна сама по себе — например, на высокотехнологичном производстве или при уходе за больными. Однако настоящий прорыв обещает сочетание этой технологии с перспективными пользовательскими интерфейсами.

Основным направлением работ здесь всегда было распознавание речи — и этой темой Intel занимается едва ли не столько, сколько она существует. По образному выражению Гельсингера, решение проблемы распознавания речи всегда казалось очень близким — "вот еще какие-то пару лет, и...". Так продолжается уже в течение двух десятилетий и удовлетворительного, работоспособного решения создано не было.

Впрочем, существующие алгоритмы распознавания речи вполне адекватны. Проблемы начинаются, когда появляется шум, с которым бороться непросто. В настоящее время Intel решает эту проблему комплексно — улучшая качество сигнала путем совершенствования микрофонов, использования нескольких микрофонов и применения специальных алгоритмов выделения сигнала из шума.

Все это — дело самого ближайшего будущего. По словам вице-президента Intel Луиса Бернса, директора Intel Desktop Platform Group, перечисленные функции будет поддерживать очередной южный мост ICH, массовый выпуск которого начнется в 2004 году (возможно, это будет ICH6).

Дальнейшая работа Intel над улучшением интерфейса "человек-компьютер" ведется в направлении интеграции качественного аудиовосприятия речи с видеоканалом — речь идет ни много ни мало, как о чтении по губам и анализе эмоционального состояния по мимике (см. ЧИП 6/2001, с. 84).

Интеграция (на уровне процессора или чипсета) беспроводной связи нового поколения, сенсорных возможностей и высокоэффективного распознавания речи — лишь малая часть из представленных на IDF направлений исследований и разработок Intel. В частности, демонстрировались применения описанных выше технологий в здравоохранении и уходе за престарелыми. Речь также шла о применении нанотехнологий Intel в молекулярной биологии — в частности, в исследованиях, конечная цель которых — обеспечить принципиально лучший, чем сейчас, уровень ранней диагностики опасных болезней.

Эти и подобные им разработки прекрасно показывают, как используются возможности, которые предоставляет инженерам закон Мура. Микроконвергенция в понимании Intel — это недорогие решения (благодаря высокой интеграции и массовости), готовые к использованию и реализующие принципиально новую функциональность, востребованную конечными пользователями.

Что касается макроконвергенции, то читатель может сам представить влияние перечисленных решений на образ жизни человека. В любом случае время линейного прогресса в стиле "гонки Windows/Pentium" кончилось. Начинается время по-настоящему глобальных перемен.

Закон Мура: взгляд в завтра Современное массовое производство чипов — это 0,13-микронные технологические нормы. При их использовании в производстве реальный размер транзистора составляет примерно 70 нм (нанометров). В текущем 2003 году начнется производство чипов по технологическим нормам 90 нм, в 2005 году будут освоены технологические нормы 65 нм, в 2007 году — 45 нм, а в 2009 году — 32 нм. Фактически, главная цель процесса миниатюризации — интеграция в чипы дополнительных функций — таких как память, радио, сенсорика и т. д.

Источник: журнал "ЧИП"