Насосы интуиции и другие инструменты мышления

Сколько регистров содержится сегодня в настоящих компьютерах? Миллионы и даже миллиарды (но все они конечны, так что огромные числа должны распределяться по большому числу регистров). Байт состоит из 8 бит. Имея на своем компьютере 64 мегабайта RAM (оперативной памяти), вы имеете шестнадцать миллионов 32-битных регистров – или их эквивалент. Мы знаем, что содержимое регистров может обозначать не только положительные целые числа. Действительные числа (например, π, √2 или ⅓) хранятся в форме чисел “с плавающей запятой”. Эта форма представления разбивает число на две части, мантиссу и порядок, как в экспоненциальной записи (“1,495 × 10^41”), что позволяет компьютеру производить арифметические действия, чтобы работать с числами (в приближенном представлении), которые натуральными не являются. Операции с плавающей запятой – это обычные арифметические операции (в частности, умножение и деление) над числами с плавающей запятой, и самый быстрый суперкомпьютер, который можно было купить двадцать лет назад (когда я написал первую версию этой главы), имел производительность более 4 мегафлопс (от англ. floating point operations per second), то есть мог выполнять более 4 миллионов операций с плавающей запятой в секунду.

Если вам этого мало, можно параллельно подключить друг к другу большое количество таких машин, чтобы все они работали одновременно, а не последовательно, не ожидая в очереди результатов для их последующей обработки. Функционал параллельного компьютера не отличается от функционала последовательного компьютера, но работает он быстрее. Фактически большинство параллельных машин, изучавшихся в последние двадцать лет, было виртуальными машинами, смоделированными на стандартных (непараллельных) машинах фон Неймана. Было разработано параллельное аппаратное обеспечение особого назначения, а конструкторы вычислительных машин изучают стоимость и перспективы расширения узкого места фон Неймана и ускорения проходящего сквозь него трафика всевозможными способами – с использованием сопроцессоров, кэш-памяти и различных других подходов. Сегодня японский компьютер Fujitsu K имеет производительность 10,51 петафлопс, то есть более десяти тысяч триллионов операций с плавающей запятой в секунду.

Возможно, этого почти достаточно, чтобы смоделировать вычислительную активность вашего мозга в реальном времени. Ваш мозг – образцовый параллельный процессор, имеющий около сотни миллиардов нейронов, каждый из которых представляет собой сложного маленького агента, имеющего конкретную задачу. Полоса пропускания зрительного “нерва”, по которому визуальная информация передается из глаза в мозг, составляет несколько миллионов каналов (нейронов). Но нейроны работают гораздо медленнее компьютерных микросхем. Нейрон может изменить состояние и отправить сигнал (фактически свою вариацию инструкции Инк или Деп) за несколько миллисекунд – тысячных, а не миллионных и не миллиардных долей секунды. Компьютеры перемещают биты со скоростью, близкой к скорости света, поэтому чем меньше компьютер, тем быстрее он работает: свет преодолевает 30 см примерно за одну миллиардную долю секунды, поэтому если вы хотите, чтобы два процесса коммуницировали быстрее, они должны проистекать ближе друг к другу.

секрет 7. Больше секретов нет!

Вероятно, самое удивительное свойство компьютеров заключается в том, что они составляются – простыми шагами – из элементов (операций), которые также предельно просты, а потому им просто негде хранить секреты. В них нет ни эктоплазмы, ни “морфических резонансов”, ни невидимых силовых полей, ни неизвестных прежде законов физики, ни чудо-ткани. Вы знаете, что если вы сумели написать компьютерную программу, которая моделирует какой-либо феномен, то эта модель не задействует ничего, кроме различных конфигураций арифметических операций.