Wiecznie kurczący się tranzystor i wynalezienie Google

Jako dziecko Moore był do tego stopnia małomówny, że niepokoiło to jego nauczycieli. Przez całe życie zostawiał swoje walki partnerom, takim jak Andy Grove, lub jego żona, Betty. “Był albo z natury niezdolny, albo niechętny robić to, co kierownik musi robić” – powiedział Grove, który sam przeżył zarówno nazistów, jak komunistów w ojczystych Węgrzech. Główną rozrywką Morre’a było łowienie ryb, a to wymaga nade wszystko cierpliwości. I, w odróżnieniu od wielu przedsiębiorców, był (nadal jest mając dziś ponad 90 lat) po prostu miły, co potwierdzają niemal wszyscy, którzy go znają. Jego skromność w jakiś sposób pokazuje tezę, że innowacja w komputerach nie była i nadal nie jest historią heroicznych wynalazców dokonujących nagłych przełomów, ale stopniowym, niepowstrzymanym, nieuniknionym postępem napędzanym przez potrzeby tego, co Kevin Kelly nazywa “technium”. Bardziej niż ekstrawaganckie postaci, takie jak Steve Jobs, któremu udało się stworzyć kult jednostki w rewolucji, w której nie chodziło o jednostki.

Gordon Moore (po lewej) i Robert Noyce założyli Intel w 1968 roku, kiedy odeszli z Fairchild Semiconductor.

W 1965 roku magazyn “Electronics” poprosił Moore’a o napisanie artykułu o przyszłości. Pracował wówczas w Fairchild Semiconductor, należąc do “zdradzieckich ośmiu”, którzy odeszli z firmy kierowanej przez dyktatorskiego i wybuchowego Williama Shockleya, by założyć własną firmę, gdzie wynaleźli układ scalony miniaturowych tranzystorów wdrukowany w krzemowy czip. Moore i Robert Noyce odeszli potem raz jeszcze i w lutym 1968 roku założyli Intel. W artykule z 1965 roku Moore prognozował, że miniaturyzacja elektroniki będzie trwała i któregoś dnia dostarczy “takie cuda jak domowe komputery… automatyczną kontrolę  samochodów i osobiste przenośne urządzenia do komunikacji”. Nie za tę jednak dalekowzroczną prognozę artykuł zasłużył na specjalne miejsce w historii. Następujący akapit dał Gordonowi Moore’owi, podobnie jak Boylemu i Hooke i Ohmowi własne prawo naukowe:

Złożoność komponentów o minimalnych kosztach będzie się podwajała co roku. Z pewnością w krótkim okresie czasu, spodziewać się można, że ta częstotliwość będzie się utrzymywała, lub się zwiększy. W dłuższym okresie czasu, częstotliwość zwiększania jest mniej pewna, jednak nie ma powodu, aby sądzić, że nie pozostanie ona stała przez co najmniej 10 lat.

Moore faktycznie przewidywał ciągły i szybki postęp miniaturyzacji i redukowania kosztów, podwajający się co roku, poprzez korzystny cykl, w którym tańsze obwody prowadziły do nowych sposobów użytkowania, co prowadzi do większych inwestycji, co prowadzi do tańszych mikroczipów dla tej samej mocy. Unikatową cechą tej technologii jest to, że mniejsze tranzystory nie tylko zużywają mniej energii i tworzą mniej ciepła, ale można je szybciej włączać i wyłączać, więc pracują lepiej i są bardziej niezawodne. Im szybsze i tańsze stawały się czipy, tym więcej znajdowano dla nich sposobów użycia. Kolega Moore’a, Robert Noyce, umyślnie zaniżał cenę mikroczipów, żeby więcej ludzi ich używało do większej liczby urządzeń, rozszerzając w ten sposób rynek.  

W 1975 roku liczba elementów w układzie scalonym przeszła 65 tysięcy, tak jak to przewidywał Moore, i nieustannie rosła, podczas gdy każdy tranzystor kurczył się coraz bardziej, chociaż w tym roku Moore zmienił swoje oszacowanie tempa zmiany do podwojenia liczby tranzystorów w czipie co dwa lata. W tym czasie Moore był dyrektorem Intela i przewodził jego gwałtownemu wzrostowi oraz przejściu do produkcji mikroprocesorów zamiast chipów pamięci: zasadniczo, dających się programować komputerów na jednym krzemowym czipie. Kalkulacje przyjaciela Moore’a, Carvera Meada, pokazywały, że była jeszcze daleka droga zanim miniaturyzacja dojdzie do granicy.

Prawo Moore’a trzymało się nie przez 10 lat, ale przez 50 lat, ku zaskoczeniu wszystkich. Niemniej prawdopodobnie teraz wreszcie zaczęło słabnąć. Widać atomową granicę. Tranzystory skurczyły się do poniżej 100 atomów przekroju i na każdym czipie są ich miliardy. Ponieważ istnieją teraz biliony czipów, znaczy to, że na planecie Ziemia istnieją miliardy bilionów tranzystorów. Prawdopodobnie są w rzędzie wielkości równającym się liczbie ziarenek piasku na plancie. Większość ziarenek piasku, podobnie jak większość mikroczipów, jest zrobiona głównie z krzemu, chociaż w postaci kwarcu. Podczas jednak gdy drobiny piasku mają losowe - a więc prawdopodobne struktury – krzemowe czipy mają wysoce nielosowe, a więc nieprawdopodobne, struktury.

Spoglądając wstecz na pół wieku od czasu sformułowania Prawa Moore’a, niezwykłe jest to, jak stały był postęp. Nie było przyspieszenia, nie było spadków ani przerw, żadnego odbicia tego, co działo się w reszcie świata, żadnych skoków w wyniku przełomowych wynalazków. Wojny i recesje, boomy i odkrycia wydawały się nie mieć żadnego wpływu na Prawo Moore’a. A także, jak później podkreślił Ray Kurzweil, Prawo Moore’a okazało się ciągłym postępem, nie zaś skokiem. Co najbardziej zaskakujące ze wszystkiego, odkrycie Prawa Moore’a nie miało żadnego wpływu na Prawo Moore’a. Informacja o tym, że koszt każdej danej mocy przetwarzania zmniejszy się o połowę w ciągu dwóch lat, powinna być cenna, pozwalając przedsiębiorczemu innowatorowi wyskoczyć do przodu i osiągnąć ten cel teraz. A jednak to się nigdy nie zdarzyło. Dlaczego nie? Głównie dlatego, że na każdym stopniowym etapie trzeba było wypracować sposób przejścia do kolejnego etapu.   

To zostało streszczone w słynnej strategii “Tick-Tock” Intelu:  Tick było wypuszczeniem nowego czipu co dwa lata, Tock było dostrajaniem projektu w międzyczasie w przygotowaniu do wypuszczenia kolejnego czipu. W Prawie Moore’a był jednak pewien stopień samospełniającego się proroctwa. Stał się receptą, a nie opisem tego, co działo się w przemyśle. W 1976 roku Gordon Moore ujął to w ten sposób:

To jest sedno machiny redukcji kosztów, jaką wypracował przemysł półprzewodników. Zaczynamy produkcję produktu o danej złożoności; pracujemy nad udoskonaleniem procesu, eliminując wady. Stopniowo przesuwamy wydajność na wyższe poziomy. Wtedy projektujemy jeszcze bardziej złożony produkt, używając wszystkich ulepszeń i wdrażamy go do produkcji. Złożoność naszych produktów rośnie z czasem wykładniczo.

Same czipy krzemowe nie mogły spowodować komputerowej rewolucji. Do tego potrzebne były nowe projekty komputerów, nowe programy i nowe sposoby używania ich. Przez całe lata 1960. i 1970., jak to przewidział Moore, istniał symbiotyczny związek między hardware i software, tak jak istnieje między samochodami i benzyną. Te przemysły dokarmiają się wzajemnie innowacyjnym popytem i innowacyjną podażą. Niemniej, mimo że technologia stała się globalna, coraz więcej cyfrowego przemysłu koncentrowało się w Dolinie Krzemowej, nazwie ukutej w 1971 roku z powodu historycznego przypadku: Stanford University agresywnie starał się o dolary na badania obronne, co spowodowało powstanie wielu startupów w elektronice, a te z kolei zrodziły inne, które zrodziły następne. Niemniej rola uniwersytetu w tej historii jest zaskakująco mała. Choć wykształcił na wydziałach fizyki i inżynierii elektrycznej wielu pionierów cyfrowej eksplozji i choć, oczywiście, u podstaw wielu z tych technologii jest podstawowa fizyka, ani hardware, ani software nie szły prostą drogą od czystej nauki do nauki stosowanej.

Zachodnia strona San Francisco Bay przyciągała firmy i ludzi, by skorzystać z możliwości, rekrutowania talentów i podglądania przywódców tego przemysłu. Jak powiedział biolog i były rektor Buckingham University, Terence Kealey, innowacja może być jak klub: płacisz składkę i masz dostęp do jego obiektów. Korporacyjna kultura, jaka rozwinęła się w Bay Area, była egalitarna i otwarta: w większości firm, poczynając od Intelu, dyrektorzy nie mieli zarezerwowanych miejsc parkingowych, dużych gabinetów ani hierarchicznych stopni i zachęcali do swobodnej wymiany pomysłów, czasami graniczących z chaosem. Własność intelektualna  właściwie nie liczyła się w przemyśle cyfrowym: na ogół nie było czasu na otrzymanie lub obronę patentu zanim następna innowacja wypychała tę starszą. Konkurencja była bezlitosna i nieustanna, ale to samo dotyczyło współpracy i zapylania krzyżowego.

Innowacje zjeżdżały jedna za drugą z krzemowej, cyfrowej linii produkcyjnej: mikroprocesor w 1971 roku, pierwsze gry wideo w 1972 roku, protokoły TCP/IP, które umożliwiły rozwój Internetu, w 1973 roku, komputer Xerox PARC Alto z graficznym interfejsem użytkownika w 1974 roku, Apple 1 Steve’a Jobsa i Steve’a Wozniaka w 1975 roku, superkomputer Cray 1 w 1976 roku, konsola gier wideo Atari w 1977 roku, laser disc w 1978 roku, “robak”, przodek pierwszych wirusów komputerowych w 1979 roku, komputer domowy Sinclair ZX80 w 1980 roku, IBM PC w 1981 roku, oprogramowanie Lotus 123 w 1982 roku, CD-ROM w 1983 roku, słowo “cyberprzestrzeń” w 1984 roku, Whole Earth ’Lectronic Link (Well) Stewarta Branda w 1985 roku, maszyna Connexion w 1986 roku, GSM standard do telefonów komórkowych w 1987 roku, Mathematica language Stephena Wolfram W 1988 roku, Nintendo’s Game Boy i Toshiba’s Dynabook w 1989 roku, World Wide Web w 1990 roku, Linux Linusa Torvalda  w 1991 roku, film Terminator 2 w 1991 roku, procesor Intela Pentium w 1993 roku, napęd Zip w 1994 roku, Windows 95 w 1995 roku, Palm Pilot w 1996 roku, pokonanie mistrza świata w szachach, Garry’ego Kasparova, przez Deep Blue IBM w 1997 roku, iMac Apple w 1998 roku, procesor graficzny Nvidia, GEForce 256, w 1999 roku, Sims w 2000 roku. I więcej, i więcej, i więcej.

Spodziewanie się znaczących innowacji co kilka miesięcy stało się zupełnie nienadzwyczajną rutyną, co jest bezprecedensowe w historii ludzkości. Niemal każdy może być innowatorem, bowiem dzięki nieubłaganej logice rozpętanej i zidentyfikowanej przez Gordona Moore’a i jego przyjaciół, nowe jest niemal zawsze automatycznie tańsze i szybsze niż stare. Wynalazek oznaczał więc także innowację.  

Nie każdy pomysł działał. Było po drodze mnóstwo ślepych zaułków. Interaktywna telewizja. Komputery piątej generacji. Paralelne przetwarzanie. Wirtualna rzeczywistość. Sztuczna inteligencja. W różnych okresach każde z tych określeń było popularne w kręgach polityków i mediów, i przyciągało olbrzymie sumy pieniędzy, ale okazywało się przedwczesne lub przesadzone. Technologia i kultura komputerowa postępowały do przodu metodą prób i błędów na olbrzymią i szeroko rozpowszechnioną skalę, w hardware, software i produktach dla konsumentów. Spoglądając wstecz, historia nagradza przydomkiem geniuszy tych próbujących, którzy popełnili najmniej błędów, ale w największej części mieli szczęście próbować właściwej rzeczy we właściwym czasie. Gates, Jobs, Brin, Page, Bezos, Zuckerberg, wszyscy oni byli w tym samym stopniu produktami postępów technium, jak byli jego powodami. W tym najbardziej egalitarnym z przemysłów, z jego wynalazkiem wspólnej gospodarki, wyłoniła się zaskakująca liczba miliarderów.

Raz za razem ludzi zaskakiwała szybkość spadku kosztów obliczania i komunikacji, pozostawiając przyszłych komentatorów z bogatym zasobem żenujących cytatów do wydobywania. Często ci, którzy byli najbliżsi przemysłu na progu zakłócenia, najmniej widzieli to, co się zbliżało. Thomas Watson, szef IBM, powiedział w 1943 roku, że “jest światowy rynek na może pięć komputerów”. Tunis Craven, prezes Federal Communications Commission, powiedział w 1961 roku: “praktycznie nie ma żadnej szansy, by satelity komunikacyjne były używane do dostarczania lepszych usług telefonicznych, telegraficznych telewizyjnych lub radiowych w Stanach Zjednoczonych”. Marty Cooper, który ma równie zasadne roszczenia do wynalazku telefonu komórkowego jak ktokolwiek inny, powiedział, kiedy był dyrektorem badań w Motoroli w 1981 roku: “Telefony komórkowe w żadnym razie nie zastąpią systemów stacjonarnych. Nawet jeśli patrzysz poza okres naszego życia, nie będą wystarczająco tanie”. Tim Harford pokazuje w futurystycznym filmie “Blade Runner” z 1982 roku, że roboty są tak przekonująco podobne do ludzi, że policjant zakochuje się w jednym z nich, ale zaprasza ją na randkę z automatu telefonicznego, a nie z telefonu komórkowego.

* * *

Niespodzianka wyszukiwarek i mediów społecznościowych

Używam wyszukiwarek codziennie. Nie umiem wyobrazić sobie życia bez nich. Jakim cudem dawaliśmy sobie radę z wyszukiwaniem potrzebnej informacji? Używam ich do szukania wiadomości, faktów, ludzi, produktów, rozrywki, rozkładu jazdy pociągów, pogody, idei i praktycznych porad. Jest pewne, że zmieniły świat, podobnie jak zrobiły to maszyny parowe. W sytuacjach, kiedy ich użycie nie jest możliwe, jak na przykład przy szukaniu papierowej książki na rzeczywistej półce w moim domu, tęsknię za nimi. Może nie są najbardziej wyrafinowanymi lub trudnymi narzędziami software, ale z pewnością są najbardziej lukratywnymi. Wyszukiwanie jest prawdopodobnie warte blisko trylion dolarów rocznie i pochłonęło dochody wielu mediów, jak również umożliwiło sprzedaż detaliczną online. Wyszukiwarki są dużą częścią tego, co Internet dostarcza ludziom w rzeczywistym życiu – one i media społecznościowe.  

Codziennie używam także mediów społecznościowych, żeby być w kontakcie z przyjaciółmi, rodziną i dowiedzieć się, co ludzie mówią o wiadomościach i o sobie wzajemnie. Nie jest to jednoznaczne błogosławieństwo, ale trudno przypomnieć sobie życie bez tego. Jakim cudem udawało nam się spotykać, zachowywać kontakt, wiedzieć, co się dzieje? W drugim dziesięcioleciu XXI wieku media społecznościowe eksplodowały w największe i najbardziej lukratywne użytkowanie Internetu i zmieniają bieg polityki i społeczeństwa.   

Niemniej jest tu paradoks. Jest nieuchronność zarówno w sprawie wyszukiwarek, jak mediów społecznościowych. Gdyby Larry Page nigdy nie spotkał Sergeia Brina, gdyby Mark Zuckerberg nie dostał się na Harvard, to i tak mielibyśmy wyszukiwarki i media społecznościowe. Oba już istniały, kiedy oni stworzyli Google i Facebook. Niemniej, zanim istniały wyszukiwarki i media społecznościowe, nie sądzę, by ktokolwiek mógł przewidzieć, że będą istniały, nie mówiąc już o tak olbrzymim rozroście, z pewnością nie ze szczegółami. Coś może być nieuniknione i całkowicie tajemnicze. Ta asymetria innowacji jest zaskakująca.

Rozwój wyszukiwarek i mediów społecznościowych szedł zwykłą drogą innowacji: przyrostowo, stopniowo, przez przypadek i niepowstrzymanie; niewiele momentów eureka lub nagłych przełomów. Można pójść wstecz do grupy akademików z MIT, starających się o kontrakty obronne, takich jak Vannevar Bush i J. C. R. Licklider, w okresie powojennym, piszących o przyszłych sieciach komputerów i napomykających o idei nowych rodzajów indeksowania i nawiązywania kontaktów. Oto Bush w 1945 roku: “Suma ludzkiego doświadczenia rozszerza się w kolosalnym tempie i środki, jakich używamy do przedzierania się przez wynikający z tego labirynt do ważnego w danym momencie punktu są takie same, jakich używano w dniach statków z ożaglowaniem rejowym”. A tutaj jest Licklider w eseju napisanym w 1964 roku o “Bibliotekach przyszłości”, wyobrażający sobie przyszłość, w której w ciągu weekendu komputer odpowiada na szczegółowe pytanie: “W ciągu weekendu wyszukał 10 tysięcy dokumentów, przeskanował je wszystkie szukając miejsc bogatych w istotny materiał, zanalizował wszystkie bogate miejsca [i zamienił] w twierdzenia rachunku predykatu oraz wprowadził te twierdzenia do bazy danych odpowiadającego na pytania podsystemu”. Uczciwie mówiąc jednak, taka prehistoria mówi tylko, jak niewiele przewidzieli wobec natychmiastowego przeszukiwania milionów źródeł. Serie nowości w dziedzinie software komputerów uczyniły możliwym Internet, który uczynił wyszukiwarki czymś nieuniknionym: dzielenie czasu, komutacja pakietów, World Wide Web i inne. Potem, w 1990 roku, pojawiła się pierwsza rozpoznawalna wyszukiwarka, choć, oczywiście, istnieją rywale do tego tytułu.

Nazywała się Archie i była pomysłem Alana Emtage’a – studenta z McGill University w Montrealu – i jego dwóch kolegów. To było zanim World Wide Web był w publicznym użyciu i Archie używała protokołu FTP. W 1993 roku Archie była skomercjalizowana i rosła szybko. Jej szybkość była zmienna: „Choć odpowiada w sekundy w sobotę wieczór, może zabierać pięć minut do kilku godzin otrzymanie odpowiedzi na proste pytania podczas popołudnia w dzień powszedni”. Emtage nigdy tego nie opatentował i nie zarobił ani grosza.

W 1994 roku Webcrawler i Lycos ustanawiały tempo swoimi robotami internetowymi nowych tekstów, zbierające linki i kluczowe słowa do indeksu i zrzutów baz danych. Wkrótce po nich nadeszły Altavista, Excite i Yahoo!. Wyszukiwarki wchodziły w fazę różnorodności z wieloma różnymi opcjami dla użytkowników. Nadal jednak nikt nie widzial, co nadchodzi. Ci, którzy byli najbliżsi frontu, nadal oczekiwali, że ludzie zawędrują do Internetu i natkną się na różne rzeczy, zamiast przybyć w konkretnym celu. „Zmiana z przeszukiwania i odkryć na zamierzone wyszukiwania jakie mamy dzisiaj, była niewyobrażalna” – powiedział Srinija Srinivasan, pierwszy redaktor naczelny Yahoo!

Wtedy Larry spotkał Sergeya. Larry Page brał udział w programie orientacyjnym przed rozpoczęciem studiów w Stanford, uniwersytecie przyzwyczajonym do tworzenia firm technologicznych. Oprowadzał go młody student, Sergey Brin. “Obaj uznaliśmy się wzajemnie za nieznośnych” – mówił potem Brin. Obaj byli drugim pokoleniem akademików w dziedzinie technologii. Rodzice Page’a byli akademickimi naukowcami informatyki w Michigan; ojciec Brina był matematykiem, a matka inżynierem w Moskwie, a potem w Marylandzie. Obaj ci młodzi ludzie byli od dzieciństwa zanurzeni w mowie o komputerach i domowych komputerach.

Page rozpoczął badanie związków między stronami sieci, żeby uszeregować je według popularności i wpadł na pomysł (podobno budząc się rano), skatalogowania każdego linku w wykładniczo powiększającej się sieci. Stworzył robota internetowego, który szedł od linku do linku i wkrótce miał bazę danych, która pochłonęła połowę przepustowości łącza Internetu Stanforda. Celem było jednak opatrzenie sieci przypisami, nie zaś przeszukiwanie jej. „Zdumiewające, nie miałem żadnego zamiaru budowania wyszukiwarki. Ten pomysł w ogóle nie był na radarze” – powiedział Page. Znowu ta asymetria.

Wtedy już Brin wniosł matematyczną ekspertyzę i żywiołowy temperament do projektu Page’a, nazwanego BackRub, potem Page Rank, a wreszcie Google, nieortograficznie zapisane słowo na dużą liczbę, które działało równie dobrze jako czasownik. Kiedy zaczęli używać tego do przeszukiwania, zrozumieli, że mają znacznie bardziej inteligentną wyszukiwarkę niż cokolwiek na rynku, ponieważ szeregowała strony, które świat uważał za wystarczająco ważne, by linkować do nich częściej niż do tych, które zawierały kluczowe słowa. Page odkrył, że trzy z czterech największych wyszukiwarek nie potrafiły nawet znaleźć samych siebie online. Jak pisał Walter Isaacson:

Ich podejście było faktycznie połączeniem maszyny i ludzkiej inteligencji. Ich algorytmy polegały na miliardach ludzkich sądów dokonanych przez ludzi, którzy tworzyli linki z własnych stron. Był to zautomatyzowany sposób czerpania z mądrości ludzi – innymi słowy, wyższy rodzaj symbiozy komputer-człowiek.  

Krok za krokiem majsterkowali przy programach aż uzyskiwali lepsze rezultaty. Zarówno Page, jak Brin chcieli otworzyć prawdziwy biznes, nie zaś tylko wynaleźć coś, z czego inni ciągnęliby zyski, ale Stanford naciskał, by publikowali, więc w 1998 roku napisali słynny obecnie artykuł The Anatomy of a Large-Scale Hypertextual Web Search Engine, który zaczęli słowami: “W tym artykule przedstawiamy Google…” Z ochoczym wsparciem kapitalistów wysokiego ryzyka usadowili się w garażu i otworzyli biznes. Dopiero później kapitalista Andy Bechtolsheim przekonał ich, by uczynili reklamy głównym źródłem dochodu.

The Ever-Shrinking Transistor and the Invention of Google

Quillette, 15 czerwca 2020

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska