Делать прогнозы сложно, особенно в отношении будущего.
Учителя должны готовить учеников к их будущему, а не к своему прошлому.
Мы проделали большой путь. Что вам точно требовалось усвоить? Что может стать актуальным в будущем? С какими проблемами в области вычислений мы еще будем бороться спустся пять или десять лет? А что уйдет в прошлое или утратит важность?
Несущественные аспекты постоянно меняются, а многие технические подробности, о которых я говорил, не так уж и важны, однако они помогают вам разобраться, как все работает. Большинство людей лучше учатся на примерах, чем на абстракциях, коих в вычислительной технике чересчур много.
Что касается аппаратного обеспечения, полезно понимать, как организованы компьютеры, как они представляют и обрабатывают информацию, что означают некоторые термины и числа и как оные менялись с течением времени.
В отношении ПО важно знать, как следует с безупречной точностью задавать вычислительные процессы – и абстрактные алгоритмы (держа в голове, как продолжительность расчетов возрастает с увеличением объема данных), и конкретные компьютерные программы. Если вы понимаете, как организованы программные системы и как в них работают приложения на разных языках, часто состоящие из разных компонентов, вам будет проще разобраться, что скрыто за крупными пакетами «софта», которыми мы пользуемся. Если повезет, небольшие программы, приведенные в нескольких главах, побудят вас к обоснованным раздумьям о том, не заняться ли написанием кода самостоятельно. Даже если в итоге вам не захочется, будет полезно знать, что включает в себя это занятие.
Системы связи работают как локально, так и по всему миру. Полезно представлять себе, как передается информация, у кого есть доступ к ней и как это все контролируется. Также важны протоколы, то есть правила взаимодействия в системе, поскольку сами их характеристики могут привести к серьезным последствиям, на что указывают проблемы с проверкой подлинности в современном интернете.
Некоторые концепции из информатики формируют у вас полезные модели мышления и воспрятия мира. Например, я часто проводил различия между логической структурой и физической реализацией. Эта центральная идея проявляется во множестве вариантов. Прекрасным примером здесь служат компьютеры: техпроцесс их создания быстро преображается, но архитектура уже долгое время остается практически неизменной. Если смотреть шире, то логические свойства всех цифровых ЭВМ одинаковы: по сути, они способны «обсчитывать» одно и то же. В программном обеспечении код создает абстракцию, под которой прячут реализацию, и последнюю можно переделать, не затрагивая вещи, которыми мы пользуемся. Виртуальные машины и операционные системы, даже реальные ОС – вот примеры того, как используют интерфейсы, чтобы отделить логическую структуру от фактической реализации. Можно утверждать, что языки программирования тоже выполняют эту задачу, ведь они позволяют нам общаться с компьютерами так, словно все они говорят на одном наречии, и мы тоже его понимаем.
Компьютерные системы (КС) – хороший пример поиска баланса при разработке и напоминание, что даром ничего не дается, а бесплатный сыр бывает только в мышеловке. Как мы узнали, настольный компьютер, ноутбук, планшет и смартфон – равнозначные вычислительные устройства, заметные различия между которыми зависят только от того, какой компромисс между размером, весом, вычислительной мощностью вычисления и стоимостью соблюдается в них.
При взгляде на КС хорошо видно, как можно разделить крупные сложные системы на меньшие и более управляемые элементы, которые получится создавать независимо. Удачными примерами здесь будут многоуровневые API, протоколы, стандарты и программные пакеты.
Во введении я упомянул четыре «универсалии», которые важны для понимания цифровых технологий. Чтобы резюмировать, повторим.
Первая из них – универсальное цифровое представление информации. В химии насчитывается более 100 элементов. В физике – полтора десятка элементарных частиц. Компьютеры используют только два элемента – единицу и ноль, из которых построено все прочее. Битами представляется информация какого угодно вида, от простейших бинарных выборов («истина – ложь» или «да – нет»), чисел и букв до любых других типов. Большие объекты, скажем, история вашей жизни, выстроенная из сведений о просмотрах страниц и покупках в интернете, записей телефонных звонков и вездесущих камер наблюдения, – это совокупности более простых элементов данных, и так далее до уровня отдельных битов.
Вторая концепция – универсальный цифровой процессор (обработчик). Любой компьютер – это цифровое устройство, управляющее битами. Инструкции, которые сообщают процессору, что он должен выполнить, кодируются в виде битов и хранятся обычно в той же памяти, что и данные. При изменении инструкций компьютер начинает выполнять другие действия, поэтому он относится к машинам общего назначения. Значение битов зависит от контекста: то, что для одного человека – инструкции, для другого – данные. Независимо от того, что отображают биты, с ними выполняются такие действия, как копирование, шифрование, сжатие и выявление ошибок. Хотя, если тип информации известен, какие-либо конкретные методы могут работать с ней быстрее. Сейчас отмечается тенденция к замене специализированных устройств компьютерами общего назначения под управлением универсальных ОС, и в дальнейшем она сохранится. В будущем возможно появление новых видов процессоров, основанных на биологическом вычислении, или квантовых компьютеров, или новых изобретений – но цифровые счетные устройства останутся с нами еще долго.
Третья – универсальная цифровая сеть, которая передает биты (то есть данные и инструкции) от одного процессора на другой по всему миру. Вполне вероятно, что интернет и телефонная сеть объединятся в универсальную сеть, по аналогии с сочетанием вычислений и средств связи, которое мы наблюдаем сегодня в мобильниках. Интернет, несомненно, будет развиваться – хотя сейчас никто не ответит, сохранит ли он тот свободный, раскованный нрав Дикого Запада, так благотворно влиявший на его развитие в ранние годы. Возможно также, что он станет более ограниченным и контролируемым со стороны бизнеса и правительства, эдакой «золотой клеткой» – привлекательной, конечно, но все-таки темницей. К сожалению, я склоняюсь к последнему варианту. Мы уже видели примеры, когда целые страны регулярно ограничивали доступ в интернет или полностью отключали его во времена беспорядков.
Наконец, универсальная доступность цифровых систем. По мере внедрения технологических улучшений цифровые устройства будут и дальше становиться компактнее, дешевле и быстрее, а также распространяться все шире. Усовершенствование одной технологии (например, плотности хранения) часто оказывает влияние на все виды аппаратуры. «Интернет вещей» будет окружать нас повсюду, поскольку все большее количество устройств теперь снабжается компьютерами и подключается к сети. Все это усугубит проблемы безопасности.
Основные ограничения и вероятные проблемы цифровых технологий останутся актуальными, поэтому вы должны знать о них. Технологии привносят немало полезного, но при этом создают несколько новых сложных проблем и усугубляют старые. Перечислю ряд наиболее важных.
Недостоверные сведения, дезинформация и заведомо ложные новости всех видов – быстро растущая проблема в интернете. Вымышленные и вводящие в заблуждение сюжеты, фотографии, видео и тому подобное наводнили социальные сети, которые чрезмерно пассивно вели себя, когда требовалось дать отпор ненадлежащему вредоносному контенту. Безусловно, существуют обоснованные страхи перед цензурой и ограничением свободы слова, но, на мой взгляд, маятник слишком сильно качнулся в одну сторону. Вот один случайный пример: за три месяца во время пандемии COVID-19 в 2020 году соцсеть Facebook[147] удалила семь миллионов постов, предлагавших «вымышленные превентивные меры или надуманные методы лечения, которые, по мнению сотрудников Центра по контролю заболеваний США и других экспертов в области здравоохранения, представляют опасность»170. Также компания отметила предупреждениями около 100 миллионов постов.
Конфиденциальность постоянно находится под угрозой из-за попыток нарушить ее в интересах коммерческих, правительственных и преступных структур. Наши персональные данные будут активно собирать и дальше, а частная жизнь, вероятно, станет еще менее неприкосновенной. На первых порах в интернете слишко легко удавалось скрывать свою личность, особенно при злонамеренных действиях, но сегодня почти невозможно сохранить анонимность, даже если у вас на уме только благие дела. Попытки государств контролировать доступ своих граждан к интернету и ослабить криптографию не помогут добропорядочным людям, а вот плохим парням станет привольно и удобно, когда у них появится конкретная точка для приложения усилий. Если выражаться цинично, то власти хотят с легкостью идентифицировать и отслеживать своих граждан, но одновременно выступают за конфиденциальность и анонимность инакомыслящих в других странах. В свою очередь, компании жаждут знать как можно больше о настоящих и будущих клиентах. Однажды попав в сеть, информация остается там навсегда: нет никакого практического способа вытащить ее оттуда.
Продолжают расширяться масштабы полицейского надзора — от вездесущих камер до веб-отслеживания и записи местоположения ваших телефонов. Затраты на хранение и обработку данных снижаются экспоненциально, что делает все более вероятным создание полной записи нашей жизни в цифровой форме. Сколько места на диске понадобится для сбережения всего, что вы услышали и сказали с момента рождения, и во что это обойдется? Если вам 20 лет, то понадобится около 10 Тб, в 2021-м содержание такого объема информации стоило менее 200$. Полная видеозапись займет пространство всего в 10 или 20 раз больше.