Глава шестнадцатая. Доктор Стрейнджлав изобретает мыслящую машину

С физической точки зрения цифровая вселенная зародилась в конце 1950 года в Принстоне, штат Нью-Джерси, в конце улицы Олден-лейн. Именно там и тогда впервые в истории ожило и заработало высокоскоростное универсальное цифровое устройство с хранимой программой – первый настоящий компьютер. Его собрали и спаяли в основном из ненужных армейских запчастей в одноэтажном блочном здании, которое выстроил для этой цели Институт передовых исследований. Назвали новую машину МАНИАК (MANIAC, Mathematical and Numerical Integrator and Computer).

Для чего же применяли МАНИАК, когда его наконец построили и запустили?

Первой его задачей стали расчеты, необходимые для создания прототипа водородной бомбы. Задачу он решил. Утром 1 ноября 1952 года над островом Элугелаб в южной части Тихого океана была секретно взорвана бомба «Айви-Майк», существование которой стало возможно благодаря расчетам первого компьютера. Взрыв полностью уничтожил остров вместе с восьмьюдесятью миллионами тонн коралла. Военный самолет, отправленный, чтобы взять пробы грибовидного облака, «похожего на внутренность раскаленной доменной печи», потерял управление и рухнул в море; тело пилота обнаружить не удалось. Морской биолог, побывавший на месте испытания, говорил, что через неделю после взрыва водородной бомбы находил крачек с обугленным почерневшим оперением и рыб, у которых «на одном боку не было кожи, будто их бросили на раскаленную сковороду».

Так что резонно предположить, что компьютер был зачат в грехе. Его рождение способствовало повышению на несколько порядков разрушительной силы, которой располагали сверхдержавы во время холодной войны. А Джон фон Нейман, человек, стоявший у истоков создания первого компьютера, сам был в числе самых пламенных бойцов холодной войны, сторонником превентивного нападения на Советский союз и одним из прототипов киногероя доктора Стрейнджлава. «Цифровая вселенная и водородная бомба возникли одновременно», – заметил историк науки Джордж Дайсон. Фон Нейман словно бы заключил сделку с дьяволом: «Ученые получили компьютеры, а военные – бомбы». И многим ученым из Института передовых исследований такая сделка пришлась совсем не по душе, в том числе и тому, кто написал «ДОЛОЙ БОМБУ» на слое грязи на машине фон Неймана.

Противодействие в институте вызвало не только то, что за проектом стояли военные. Многим казалось, что подобному чудовищу, пожирателю чисел, не место в платоновском святилище чистой науки, каким им виделся Институт передовых исследований. Институт основали в 1930 году братья Эйбрахам и Саймон Флемеры, филантропы и реформаторы образования. Деньги на него дали Луис Бамбергер и его сестра Каролина Бамбергер Фульд, которые в 1929 году продали свою долю акций в сети универмагов «Бамбергерс» компании «Мэйсиз» – за считаные недели до краха фондовой биржи. Сделка принесла Бамбергерам одиннадцать миллионов долларов наличными, из которых пять миллионов (шестьдесят миллионов на нынешние деньги) они пожертвовали на создание «рая для ученых, которые, подобно поэтам и музыкантам, заслужили право заниматься чем им захочется», как выразился Эйбрахам Флемер. Институт было решено построить в Олден-фарм в Принстоне, где во время Американской революции шли бои.

Хотя основатели задумывались о том, чтобы новый институт стал центром экономических исследований, было решено начать с математики, поскольку она, с одной стороны, универсальна, а с другой – не требует особых материальных затрат: «несколько кабинетов и залов, книги, доски и мел, бумага и карандаши», – как сказал один из основателей. Первым сотрудником Института был Освальд Веблен, племянник Торстейна Веблена, затем туда пригласили Альберта Эйнштейна, который приехал в Принстон в 1933 году и решил, что это «чудесный уголок и к тому же крайне занятный тихий омут, где крошечные полубоги на тонких ножках вершат свои церемонии» (по крайней мере, так он говорил бельгийской королеве). В том же году Институт нанял уроженца Венгрии математика Джона фон Неймана, которому едва исполнилось 29 лет.

В пантеоне гениев XX века фон Нейман соперничает с Эйнштейном. Однако у них был совершенно разный стиль. Величие Эйнштейна состояло в том, чтобы придумать принципиально новую идею и превратить ее в красивую (и правдивую) теорию, а фон Нейман предпочитал синтез. Он брал чужие неоформившиеся идеи и благодаря фантастическим интеллектуальным способностям опережал всех на пять корпусов. «Скажешь ему, бывало, какую-нибудь чушь, а он говорит: “А, вы имеете в виду то-то и то-то” – и выдает идеальную формулировку», – рассказывал гарвардский математик Рауль Ботт, одно время пользовавшийся покровительством фон Неймана.

Возможно, в провинциальном Принстоне фон Нейману недоставало культуры будапештских кафе, но на своей новой родине он чувствовал себя как дома. Он был венгерский еврей и вырос в поздней Габсбургской империи, пережил краткий период коммунистического режима под властью Белы Куна после Первой мировой войны, что сделало его, по его же словам, «ярым антикоммунистом». В конце тридцатых он ненадолго вернулся в Европу, поскольку там жила его невеста и впоследствии вторая жена Клари, но покинул Континент навсегда с пламенной ненавистью к фашистам, крепнущими подозрениями в адрес СССР и (по словам Джорджа Дайсона) «твердым решением добиться, чтобы военная слабость никогда больше не вынуждала свободный мир идти на такие же компромиссы, как с Гитлером». Страсть к диким американским просторам выражалась у него в любви к огромным быстрым автомобилям – он каждый год покупал новый «Кадиллак» (даже если еще не успевал разбить старый) и обожал кататься по всей стране по Шоссе 66. Одевался фон Нейман как банкир, устраивал роскошные вечеринки с коктейлями и спал не больше трех-четырех часов в сутки. По словам Клари, обратной стороной его незаурядного интеллекта была «едва ли не дикарская неспособность сдерживать эмоции».

Мысль создать компьютер появилась у фон Неймана к концу Второй мировой войны. Последние годы войны он работал над проектом атомной бомбы в Лос-Аламосе, куда его направили за глубокие познания в физике ударных волн (а это чудовищно сложно). На основании его расчетов создали «имплозивную схему», направляющую и концентрирующую энергию ударной волны при цепной реакции в атомной бомбе. В работе над ними фон Нейман пользовался механическими счетно-аналитическими машинами, полученными по официальному запросу от фирмы IBM. Пока этот чистый математик знакомился с тонкостями применения перфокарт и обращения с коммутационной панелью, его мало-помалу охватило восхищение потенциальной мощью этих устройств. «Уже существовали быстрые автоматические машины, созданные под конкретные задачи, но они умели играть только один мотив, словно музыкальные шкатулки, – рассказывала Клари, которая тоже приехала в Лос-Аламос, чтобы помочь с расчетами. – А “универсальная машина” – это полноценный музыкальный инструмент».

По стечению обстоятельств секретный проект создания подобной «универсальной машины» был запущен еще во время войны. Военные всячески поощряли подобные разработки, поскольку отчаянно нуждались в методах быстрого вычисления артиллерийских таблиц (эти таблицы подсказывают артиллеристам, как целиться, чтобы снаряды попали куда нужно). В результате появился ЭНИАК, созданный в Пенсильванском университете. Соавторы ЭНИАК, Джон Преспер Эккерт и Джон Мокли, соорудили чудовищное устройство, которое, несмотря на ненадежность десятков тысяч вакуумных трубок, умудрялось 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.

Однако в 1954 году президент Эйзенхауэр назначил фон Неймана в Комиссию по атомной энергии, и с его уходом компьютерная культура в институте пришла в упадок. Через два года пятидесятидвухлетний фон Нейман умирал от рака костей в Военном госпитале имени Уолтера Рида. Перед самой смертью он принял католицизм, чем совершенно обескуражил родных и близких. (Его дочь считала, что фон Нейман, изобретатель теории игр, должно быть, имел в виду «Пари Паскаля».) «После трагической кончины фон Неймана снобы отомстили ему и не оставили от компьютерного проекта камня на камне», – заметил впоследствии физик Фирман Дайсон и добавил, что «конец нашей компьютерной группы был катастрофой не только для Принстона, но и для науки в целом». Ровно в полночь 15 июля 1958 года МАНИАК выключили в последний раз. Теперь его труп покоится в Смитсоновском институте в Вашингтоне.

Был ли компьютер зачат в грехе? Сделка с дьяволом, которую заключил фон Нейман, оказалась не такой уж и дьявольской. Как замечает Джордж Дайсон, «взрываются компьютеры, а не бомбы». Однако интересно отметить, как представления фон Неймана о цифровом будущем сменяются представлениями Тьюринга. Фон Нейман представлял себе несколько огромных машин, которые полностью удовлетворяют мировую потребность в высокоскоростных расчетах, однако сегодня мы наблюдаем практически бессчетное множество куда более миниатюрных устройств, в том числе миллиарды микропроцессоров в сотовых телефонах, которые составляют, по словам Дайсона, «коллективный метазойский организм, чья физическая манифестация ежесекундно меняется». А прародительницей этого виртуального компьютерного организма стала универсальная машина Тьюринга.

Так что подлинная заря цифровой вселенной настала не в пятидесятых, когда машина фон Неймана приступила к расчетам по термоядерным реакциям. Это было в 1936 году, когда юный Тьюринг прилег отдохнуть на лужайке во время своей привычной дальней пробежки и придумал абстрактную машину, чтобы с ее помощью решить задачу из области чистой логики. Тьюрингу, как и фон Нейману, еще предстояло сыграть важную роль за кулисами Второй мировой войны. Он был призван на работу дешифровщиком в Блетчли-парк и применил свои прото-компьютерные идеи для взлома немецкого кода «Энигма» – достижение, которое уберегло Британию от поражения в 1941 году и изменило расстановку сил в войне. Но героизм Тьюринга во время войны оставался государственной тайной еще долго после самоубийства ученого в 1954 году, через два года после обвинения в «грубой непристойности» за гомосексуальную связь по обоюдному согласию и приговора к химической кастрации.

В 2009 году премьер-министр Великобритании Гордон Браун принес официальные извинения от имени «всех тех, кто живет свободно благодаря трудам Алана» за «бесчеловечное» лечение, которому подвергся Тьюринг. «Простите нас, вы заслуживали значительно лучшего», – сказал он. Воображаемая машина Тьюринга сделала в борьбе против тирании больше, чем настоящая машина фон Неймана.