Можно ли было представить до 2007 года, каким будет телефон будущего? А до 1990-х годов – как будут выглядеть ноутбуки в 2023? Если следить за тенденциями в ИКТ, в общении между людьми, за разработками учёных, и читать научно-фантастические произведения, смотреть фильмы о будущем – то да, представить будущее возможно.
В этой статье (и главное – в комментариях!) предлагаем поговорить о прошлом и о будущем, каким оно может стать. Обсудим водяные компьютеры и ДНК-компьютеры, органоиды из клеток мозга вместо искусственного интеллекта и будущее гибких дисплеев и аккумуляторов, а также возможности привнести запахи в использование гаджетов..
Готовы ли мы к такому будущему? Или большая часть таких идей ограничивается фантазиями и прототипами, которые никогда не выйдут в серию? Давайте разберемся вместе.
Водные компьютеры прошлого
Если говорить об «альтернативном компьютеростроении» XX века, то начинать можно с водяных компьютеров. В 1936 году в СССР разработали гидравлический вычислитель. Инженер Владимир Лукьянов с помощью своего изобретения анализировал изменение температуры в бетоне в зависимости от его состава, технологии заливки и внешних условий.
Подробности есть в статье в «Науке и жизни»: из неё можно узнать о том, что Лукьянов 40 лет руководил лабораторией гидравлических аналогий, и что гидроинтеграторы в СССР производили серийно и экспортировали в Чехословакию, Польшу, Болгарию и Китай.
В 1949 году в США с помощью водяного компьютеры пытались представить процессы, происходящие в экономике. В гидравлическом вычислителе MONIAC ёмкости представляли собой банки, потребительские траты, сбережения, налоги и так далее..
Устройство позволяло производить различные эксперименты. Например, снижать цены на акции, чтобы поощрять инвестиции в них со стороны граждан.
Интересно, что Терри Пратчетт описывал подобный вычислитель в 36-й книге из серии «Плоский мир» – «Делай деньги». В разделе «От автора» он отметил.
«Знатоки истории вычислительной техники распознают в Хлюпере далекие отголоски гидравлического компьютера Филлипса, который был сконструирован в 1949 году инженером и впоследствии экономистом Уильямом Филлипсом и представлял собой не менее эффективную гидравлическую модель национальной экономики».
Биокомпьютеры и настоящий мозг
Станислав Лем писал в «Сумме технологий» о «выращивания информации» при помощи синтетических полимеров, а также биополимеров..
«Начнём с моделирования отдельных явлений определённого класса. Исходную информацию мы собираем сами — «классическим» методом. Теперь нужно перенести её на информациеносный субстрат. Такой субстрат должна поставить нам химия синтетических полимерных соединений».
В этом году учёные в очередной раз попытались сделать один из компьютерных компонентов из кремния и биоматериалов – грибов. Мицелий, то есть грибница, может передавать электрические импульсы. Они похожи на импульсы в мозге человека, но при этом мицелий может передавать их на огромные расстояния. Учёные отметили, что передача хуже, чем в случае с традиционными для компьютеров элементами, но, тем не менее, хорошую проводимость сигнала им удалось наладить.
«Мы просто демонстрируем, что можно заниматься вычислениями с помощью мицелия».
Каждый из нас, людей (и роботов, которые читают эту статью) обладает великой вычислительной мощностью. Её обеспечивают 100 миллиардов нейронов в нашем мозгу. Так почему бы вместо кремния не использовать клетки мозга.
В Университете Джона Хопкинса считают, что так называемый «органоидный интеллект» может в какой-то момент заменить традиционные ПК. Он будет более быстрым, более эффективным и мощным.
Последние двадцать лет человек выращивает органы и ткани, чтобы экспериментировать с ними без привлечения живых людей или животных. Выращенные на чипе ткани сердце, кстати, способны пульсировать! Подробнее о технологии органов на чипе можно прочесть в этой статье.
Учёные в Университете Джона Хопкинса используют органоид из клеток человеческого мозга, чтобы изучать его работу и управлять ей. Пока органоид содержит всего 50 000 клеток, что примерно равняется количеству клеток в нервной системе мухи дрозофилы. Исследователи отмечают, что нужны ещё десятки лет, прежде чем удастся довести систему до уровня мыши.
Но когда такой вычислитель станет таким же умным, как и настоящий мозг человека, придётся сильно потрудиться над решением этических вопросов. Обладает ли такой органоид сознанием? Способен ли испытывать страх? Не вспомнит ли он своё прошлое, почувствовав себя беспомощным существом, которое заточили в банке? Это уже похоже на сюжет научно-фантастического рассказа.
Другим биологическим инструментом для вычислений может стать ДНК. В конце XX века с помощью ДНК в пробирке научились решать «задачу коммивояжёра». Это задача, которая предполагает поиск наиболее выгодного маршрута через указанные города с возвратом в исходный город. Леонард Адлерман из университета Южной Калифорнии смог сгенерировать варианты решений с помощью биохимических реакций.
Но эффективность такого метода оказалась не самой высокой. Например, если бы нужно было обойти 200 пунктов, для решения задачи нужно было бы количество материала ДНК, превышающего массу Земли. .
Тем не менее, поиск сценариев применения так называемого ДНК-компьютера продолжился. И в 2013 году исследователи из Института Вейцмана в Реховоте, Израиль, создали такой компьютер с модулем ввода-вывода данных.
При этом ДНК может выступать и накопителем. На фотографии ниже в руках учёного мы видим пробирку: в ней – все сонеты Шекспира, научная статья, звуковой файл, фотографии института. Учёные записали всё это в ДНК.
Память из стекла
Продолжает развитие и память для компьютеров. Когда-то мы использовали «мягкие» (гибкие) накопители. Перфокарты ещё в 1725 году начали использовать для управления ткацким станком, а затем, уже в XX веке, они позволяли вводить информацию в компьютеры.
Кстати, перфокарты до сих пор используют в ткацком деле. Также как и кассеты на магнитных лентах – те самые, которые мы двадцать лет назад могли взять в прокате с любимым фильмом. IBM в 2015 году, например, научились записывать данные на магнитную ленту с эффективностью в 123 млрд бит на квадратный дюйм. И CERN до сих пор использует магнитную ленту, чтобы сохранять результаты работы Большого адронного коллайдера.
Казалось, только недавно мы активно использовали SD-карты в смартфонах, а сегодня в гаджетах стоят SSD на 128, 256, 512 или 1024 гигабайта. Для ПК мы используем HDD, SSD, а также те же самые накопители в облаке. Флоппи-диски ушли в небытие и используются крайне ограниченно для устаревших систем, CD и DVD, возможно, тоже скоро канут в Лету.
А будущее памяти может быть… за стеклом! Кроме ДНК, о котором говорили выше..
В 2021 году учёные из Саутгемптонского университета в Великобритании нашли способ записывать данные на кварцевом стекле. Диск размером с CD вместил 500 гигабайт. Такой формат подходит для долговременного хранения данных и позволяет снизить энергопотребление. 5D-запись в будущем может использоваться в архивах, музеях и других организациях.
Гибкие компоненты
Гибкие смартфоны, планшеты и ноутбуки уже свободно продаются на рынке. Однако, их правильнее будет называть «складными»: ведь в рулон такие устройства скрутить не выйдет.
А с по-настоящему гибкими устройствами уже не раз экспериментировали. В 1974 году подразделение PARC компании Xerox (именно в нём когда-то разработали графический интерфейс) создало гибкую электронную бумагу. На каждый «пиксель» подавалось напряжение, и его полярность определёла, будет ли этот пиксель чёрным или белым в конкретный момент времени. Эту технологию компания продолжала развивать, и в 2003 году попыталась вывести на рынок мобильных телефонов. В 2005 году проект закрыли.
В 2010 году Samsung начала работать с гибкими дисплеями. И сегодня предлагает несколько моделей складных гаджетов. Складные смартфоны и ноутбуки есть и у Lenovo.
Но можно ли сделать устройства не складными, а именно гибкими? Для этого мало лишь дисплеев. Нужно обеспечить гибкость других компонентов – например, аккумуляторов.
В 2015 году корейская компания Jenax сделала аккумулятор, который можно не просто согнуть или сложить, а скомкать, будто бумагу. Его ёмкость составила 3 000 мА·ч, что совсем недавно было нормальной ёмкостью для смартфона. Правда, задача у компании стояла другая – сделать батарею для «умной одежды». Она и водя не боялась. Увеличение площади приводит к увеличению ёмкости – трёхметровая лента шириной в 20 см имела бы ёмкость в 17 500 мА·ч.
В 2020 году подобное устройство представили учёные из Корейского института энергетических исследований (Korea Atomic Energy Research Institute). В Британской Колумбии пошли дальше и изобрели аккумулятор, который можно 39 раз стирать в стиральной машине. .
В ИТМО (Санкт-Петербургский Национальный исследовательский университет Информационных технологий, механики и оптики) в 2020 году смогли сделать электрод толщиной в 5 микрометров для уменьшения размеров батареи. Такой подход в перспективе может уменьшить размер аккумулятора, сохранив его ёмкость.
Новые ощущения
В июле этого года группа учёных из Колорадского Университета в Боулдере представила дисплей, меняющий свою форму. На видео можно посмотреть, как «пиксели» поднимаются или опускаются вслед за стилусом, и как на дисплее появляются дорожки для движения шариков. Такой дисплей мог бы стать интересным подспорьем для обучения детей программированию.
Но кроме таких устройств вывода информации, как обычные, гибкие или меняющие форму дисплеи, есть перспективы и у «обонятельных» гаджетов.
Разработчики не раз предпринимали попытки снабдить фильмы ароматами. В 1960-х применили систему Smell-o-Vision для показа фильма «Запах тайны». Запахи передавались в нужный момент по трубкам от основного распылителя к каждому креслу в зале кинотеатра. Дополнить запахом интернет – например, просмотр видео или письма из электронной почты – пытались с помощью устройства ISmell, но проект провалился..
В 2021 году российские разработчики представили технологию ароматизации кинофильмов – Illusion Aroma. Несколько сменяемых картриджей распыляют запахи в зависимости от сцены на экране. В компании объясняют, что дорожки запахов создаются по аналогии со звуковой дорожкой. «Мы проанализировали сцены более сотни фильмов и выделили наиболее частые запахи, которые обязательно будут в библиотеке. Например, запах кофе и свежей выпечки», – рассказывал руководитель проекта.
Итог
Миниатюрное гибкое устройство с прозрачным экраном, меняющим форму, стеклянной памятью и биологическими элементами, способный передавать запахи – таким ли будет компьютер будущего? Насколько удобно им будет пользоваться? Или же в ближайшие десятилетия улучшения гаджетов будут лишь косметическими…
Возможно, будущее за нейроинтерфейсами и квантовыми компьютерами. В этот раз мы не затрагивали эти темы, но в будущих статьях можем раскрыть их.
Что вы думаете о том, как будут меняться ПК, ноутбуки, планшеты и смартфоны – напишите в комментариях.
