удрялось проделывать порученные ему вычисления с приемлемой точностью. ЭНИАК был инженерным чудом. Однако как вскоре убедился фон Нейман, когда получил разрешение его изучить, управляющая им логика была безнадежно громоздкой. Чтобы «запрограммировать» эту машину, техникам приходилось днями напролет прилежно подсоединять кабели и вручную переключать тумблеры. В этом отношении ЭНИАК уступал современному компьютеру, который хранит полученные инструкции в форме закодированных чисел – «программного обеспечения».
Фон Нейман надеялся создать машину подлинно универсальную, которая «сгладила бы грань между числами, которые что-то означают, и числами, которые что-то делают», по остроумному выражению Дайсона. К концу войны был составлен и распространен отчет с описанием архитектуры подобной машины, которую до сих пор называют архитектурой фон Неймана. Хотя в отчете приводились идеи дизайна, придуманные создателями ЭНИАК, единственным автором значился фон Нейман, что вызвало некоторое недовольство у обойденных изобретателей. Недоставало в отчете и другой любопытной детали. Там не был упомянут человек, который, как прекрасно знал фон Нейман, первым придумал концепцию универсального компьютера: Алан Тьюринг.
Англичанин Алан Тьюринг был моложе фон Неймана почти на десять лет и приехал в Принстон в 1936 году писать диссертацию по математике. В том же году, за несколько месяцев до поездки в Америку, он в возрасте 23 лет решил величайшую проблему логики – проблему разрешимости. Эта задача восходит к философу XVII века Лейбницу, который мечтал об «универсальном символизме, в рамках которого все логические истины можно будет свести к особого рода расчетам». Но можно ли исполнить мечту Лейбница и свести рассуждения к вычислениям? А точнее, существует ли автоматическая процедура, которая позволила бы решать, следует ли тот или иной вывод из заданного набора посылок? В этом и состояла проблема разрешимости. И Тьюринг ответил на нее отрицательно: он математически доказал, что такой автоматической процедуры не существует. При этом он придумал идеальную машину, которая задавала пределы вычислимости – мы называем ее машиной Тьюринга.
Гениальность воображаемой машины Тьюринга коренилась в ее поразительной простоте. («Слава незахламленному разуму», – ликовал один коллега Тьюринга.) Она состояла из сканера, который ходил взад-вперед по бесконечной ленте и считывал и вписывал в ее ячейки нули и единицы в соответствии с определенным набором команд, причем нули и единицы могли выражать все буквы и цифры. Машина Тьюринга, созданная с конкретной целью, например, чтобы сложить два числа, сама по себе могла быть описана конкретным числом, в котором было закодировано ее действие. Кодовое число одной машины Тьюринга специального назначения можно было бы ввести в другую машину Тьюринга, закодировав его на ленте. Это подтолкнуло Тьюринга к мысли об универсальной машине, которая, получив кодовое число любой машины Тьюринга специального назначения, функционировала бы так, словно она сама и есть эта машина специального назначения. Например, если ввести в универсальную машину Тьюринга кодовое число машины Тьюринга, которая выполняет сложение, универсальная машина временно превратится в машину для сложения. Именно это происходит с вашим ноутбуком – физическим воплощением универсальной машины Тьюринга – когда он запускает текстовый редактор, и с вашим смартфоном, когда он запускает приложение. Таким образом, Тьюринг создал шаблон для современного компьютера с хранимой программой.
Когда Тьюринг впоследствии приехал в Принстон в качестве аспиранта, фон Нейман познакомился с ним. «Он знал все о работах Тьюринга, – рассказывал один из руководителей компьютерного проекта. – Вся система, состоявшая из серийного компьютера, ленты и всего прочего – это все был Тьюринг, что, по-моему, все понимали». Фон Нейман и Тьюринг были полной противоположностью по характеру и внешности: старший – полный, щеголеватый, компанейский сибарит, обожавший власть и влияние, младший – застенчивый, медлительный, мечтательный аскет (и к тому же гомосексуал), любитель решать интеллектуальные головоломки, возиться с механизмами и бегать на дальние дистанции. Но было у них общее – стремление дойти до логической сути во всем. В 1938 году Тьюринг дописал свою диссертацию, и фон Нейман предложил ему штатную должность своего ассистента в Институте, но Тьюринг, понимая, что война неизбежна, предпочел вернуться в Англию. «Историю цифрового компьютера, – пишет Дайсон в своей книге «Собор Тьюринга» (George Dyson, Turing’s Cathedral, 2012), – можно разделить на Ветхий Завет, пророком которого был Лейбниц, давший нам логику, и Новый Завет, чьи пророки во главе с фон Нейманом построили машины. А связующим звеном между ними оказался Алан Тьюринг». Именно у Тьюринга фон Нейман позаимствовал мысль, что компьютер – это, в сущности, логическая машина, и эта мысль впоследствии позволила ему понять, как исправить недостатки ЭНИАК и воплотить идеал универсального компьютера. Когда война закончилась, у фон Неймана появилась возможность построить такую машину. А руководство Института передовых исследований, опасаясь, как бы фон Нейман не ушел в Гарвард или IBM, снабдило его предварительным финансированием и дало официальную санкцию на работу, чтобы он чувствовал себя обязанным Институту.
Мысль, что подобная машина будет создана прямо в Институте, приводила большинство его сотрудников в ужас. Чистым математикам всегда претили инструменты сложнее доски и мела, а гуманитарии считали проект проявлением империализма математиков, причем за их счет. «Математики в нашем крыле? Только через мой труп! И ваш?» – телеграфировал директору Института один палеограф. (Положение усугублялось тем, что сотрудникам института и без того приходилось делить помещения с ветеранами старой Лиги Наций, которым Институт предоставил убежище во время войны.) Приток инженеров для проекта оказался не по нраву и математикам, и гуманитариям. «Мы работали руками, собирали старое доброе грязное оборудование. Это противоречило духу Института», – вспоминал один инженер, участник проекта.
Самого фон Неймана частности физического воплощения компьютера заботили мало: «инженер из него получился бы так себе», как говорил один его сотрудник. Зато он собрал прекрасную талантливую команду под руководством главного инженера Джулиана Бигелоу и показал себя дальновидным менеджером. «У фон Неймана был для нас один совет, – вспоминал Бигелоу. – Ничего не придумывать с нуля». Фон Нейман ограничил инженеров только тем, без чего невозможно было реализовать его логическую архитектуру, и проследил, чтобы МАНИАК был готов к тому моменту, когда настанет пора производить расчеты, необходимые для создания водородной бомбы.
Возможность появления такой «сверхбомбы», которая, в сущности, могла породить маленькое солнце без гравитации, не дающей солнцу развалиться, рассматривалась еще в 1942 году. Будущая водородная бомба должна была быть в тысячи раз мощнее бомб, уничтоживших Хиросиму и Нагасаки. Роберт Оппенгеймер, руководивший проектом по созданию этих бомб в Лос-Аламосе, поначалу был противником разработки водородной бомбы, поскольку, по его мнению, ее «психологическое воздействие… шло бы вразрез с нашими интересами». Другие физики, в том числе Энрико Ферми и Изидор Раби, выступали против создания водородной бомбы еще активнее: с их точки зрения бомба – «зло и больше ничего, под каким бы углом ее ни рассматривали». Но фон Нейман, боявшийся, что не удастся избежать следующей мировой войны, был совершенно очарован идеей водородной бомбы. «Я думаю, здесь не может быть никаких сомнений и промедлений», – писал он в 1950 году, когда президент Трумэн принял решение продолжить работу над ней.
Однако самым, пожалуй, ярым сторонником водородной бомбы был уроженец Венгрии физик Эдвард Теллер, который при поддержке фон Неймана и военных разработал принципиальный дизайн. Однако в расчеты Теллера вкралась ошибка, и его прототип был обречен на неудачу. Это заметил Станислав Улам, гениальный математик, уроженец Польши (и старший брат советолога Адама Улама). Показав, что из схемы Теллера ничего не выйдет, Улам предложил рабочую альтернативу – причем повел себя с типичной для него чудаковатостью и рассеянностью. Жена Улама вспоминала: «Я застала его в полдень дома – он сидел и напряженно смотрел в окно с очень странным выражением. Никогда не забуду этот отстраненный невидящий взгляд, устремленный в сад, а потом Станислав произнес тонким голосом – я прямо слышу его: “Я придумал, как сделать так, чтобы все работало”».
Оппенгеймер, который к этому времени покинул Лос-Аламос и был назначен директором Института передовых исследований, был побежден. По его словам, проект водородной бомбы, впоследствии получивший название «схема Теллера – Улама» был «такой сладкий с технической точки зрения», что «его обязательно нужно было по крайней мере воплотить». Так что, невзирая на мощную оппозицию со стороны многих сотрудников института, выдвигавших против создания бомбы гуманистические доводы (они подозревали, что происходит, поскольку у сейфа возле кабинета Оппенгеймера выставили вооруженную охрану), только что заработавший компьютер сразу получил первое задание. Дело было летом 1951 года, и расчеты по термоядерной реакции заняли шестьдесят суток. МАНИАК выполнил задачу идеально. В конце следующего года в южной части Тихого океана была взорвана бомба «Айви-Майк», и остров Элугелаб исчез с карты.
Вскоре после этого у фон Неймана состоялся приватный разговор с Уламом на скамейке в Центральном парке, в ходе которого он, вероятно, сообщил Уламу о секретных испытаниях. Но затем, судя по последовавшей переписке, их разговор перешел с уничтожения всего живого на его создание в форме самовоспроизводящихся цифровых организмов. Через пять лет Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон объявили об открытии структуры ДНК, и стало очевидно, что наследственность имеет цифровую основу. Вскоре МАНИАК переключился на решение задач по математической биологии и эволюции звезд. Да, он обеспечил расчеты по термоядерным реакциям, но после этого превратился в инструмент чистого научного познания в полном соответствии с целями института, где его создали.