Последнюю неделю я писал посты о том, как наладить сон, ведь это база для восстановления. В продолжение темы принес вам актуальную подборку по борьбе со стрессом и тревогой.
Учёные впервые сделали видимым то, что раньше оставалось в тени — коллективные квантовые флуктуации атомов в молекулах, то самое «вечное движение» на нулевой энергетической отметке, диктуемое принципом неопределённости Гейзенберга. Это не просто красивая метафора: с помощью сверхмощных импульсов рентгеновского лазера European XFEL исследователи заставили одиночные молекулы как бы «взрываться» и по траекториям фрагментов восстановили исходную структуру и сами квантовые подписи её колебаний — впервые для более сложных молекул, включая 2-йодопиридин с одиннадцатью атомами.
«Атомы в молекуле не дрожат независимо, а движутся в согласованных узорах» — результат оказался возможным только при явном учёте квантовых флуктуаций в моделях и анализе, подкреплённом машинным обучением.
Как это сделали
Метод называется Coulomb Explosion Imaging: сверхкороткий и сверхинтенсивный рентгеновский импульс выбивает из молекулы множество электронов, ядра резко отталкиваются и разлетаются; по времени и координатам попадания ионов на детекторе COLTRIMS восстанавливают исходную геометрию и мельчайшие отклонения — квантовые колебательные «узоры».
Ключ к прорыву — мощь European XFEL, обеспечивающего экстремально короткие и яркие рентгеновские вспышки; именно она позволила перейти от «картинок маленьких молекул» к визуализации сложных систем и их коллективных мод.
Научная статья описывает «изображение коллективных квантовых флуктуаций структуры молекулы в основном состоянии» — базовый феномен, который раньше мы знали по теории, но не «видели» напрямую.
Почему это — рубеж к «программированию материи»
Визуализация согласованных квантовых мод — это карта «управляющих ручек» молекулы: зная, какие вибрации связаны и как они сдвигают атомы в узоры, можно целенаправленно возбуждать или гасить нужные режимы света-лазером, подталкивая реакции по желаемым путям.
Следующий шаг уже готовится: attosecond‑рентген от European XFEL (порядка 200 аттосекунд, мегагерцовая частота, тераваттная мощность) открывает кинематограф электронов — съёмку и управление связью на естественных для неё масштабах времени и пространства. Это значит, что «хореографию атомов» можно будет сопрягать с «хореографией электронов», то есть управлять самой динамикой химической связи, а не только её итогами.
Что это даст в реальном мире
Химия по кадрам: выборочное возбуждение нужной моды — и реакции идут чище, быстрее, с меньшими отходами; молекулярные «короткометражки» превращаются в инженерные инструкции для синтеза и катализа.
Материалы по ТЗ: контроль коллективных колебаний ведёт к проектированию кристаллов с заданной теплопроводностью, жёсткостью, электросопряжением — от термоэлектриков до «тихих» метаматериалов.
Квантовые технологии: лучшее понимание и подавление фононных каналов декогеренции в кубитах и дефектах твёрдого тела — дольше живущие состояния и устойчивые устройства.
Биомедицина: съёмка и настройка ультрабыстрых фотопроцессов — фототерапии, белковые машины, чувствительные к нужной моде; отсюда — адресные вмешательства на уровне динамики, а не только структуры.
Смелая перспектива
Если соединить «картографию» квантовых мод с источниками аттосекундного рентгена высокой мощности и частоты, возникает новый класс управления веществом: выборочные, резонансные, пространственно-временные команды на уровне конкретных связей и коллективных движений. Это и есть зарождение «программирования ткани материи» — когда реакции, фазы и функции задаются не через реагенты и длительный прогрев, а короткими световыми сценариями на шкалах ангстремов и аттосекунд.
Это реальный мир, в котором мы с вами живём. Фантастика.
В последние дни в сообществе разработчиков искусственного интеллекта в социальных сетях активно обсуждают новый способ оценки нейронных моделей. Задача проста, но результаты оказались весьма неожиданными.
Суть эксперимента заключается в том, чтобы написать программу на языке Python, которая управляет движением желтого шара внутри вращающейся фигуры. Модель ИИ должна учитывать физику движения и предотвращать выход шара за пределы фигуры. На первый взгляд, это простая задача, но она требует сложных алгоритмов для точного моделирования столкновений.
Результаты тестирования оказались разнообразными. Некоторые модели, такие как DeepSeek-R1, показали впечатляющие результаты, в то время как другие, включая OpenAI's o1, столкнулись с трудностями и не смогли даже удержать шар внутри фигуры. Это подчеркивает сложность оценки ИИ и необходимость разработки более универсальных и объективных тестов.
Создание эффективных тестов для ИИ является важной задачей. Текущие методы часто зависят от специфических задач, что делает их малопригодными для широкого использования. Однако тесты, такие как "шарик в коробке", могут помочь выявить слабые стороны моделей и стимулировать их развитие.
N8 Programs, исследователь из Nous Research, отметил, что разработка программы для симуляции шара в вращающейся фигуре заняла у него более 2-х часов. Он объяснил, что необходимо учитывать множество факторов, таких как отслеживание координат и алгоритмы столкновений. Это подчеркивает сложность программирования и необходимость использования более продвинутых методов.
Несмотря на то, что задача "шарик в коробке" является интересным экспериментом, она не может служить полноценным тестом для ИИ. Для создания более объективных и универсальных методов оценки необходимо продолжать исследования и разрабатывать новые подходы.
Оливье Бодини занимается искусством математики. Профессор компьютерных наук, имеющий докторскую степень по чистой математике, в 2020 году он возглавил команду исследователей в MSN (Maison des Sciences Numériques) - инновационном центре при Университете Сорбонны (Париж). Бодини руководит проектом MunstrA, который исследует связи между математикой, компьютерными вычислениями и цифровым искусством.
Его творчество основано на разработке алгоритмов для визуального представления математических сущностей и наборов данных. Он черпает вдохновение из динамики частиц, теории мозаики и случайной генерации комбинаторных структур.
Бодини убежден, что каждый математик на самом деле занимается тем же творчеством, что и художник: один располагает на холсте цвета и формы, другой располагает логические утверждения и доказательства.
Все произведения Бодини вытекают из визуализации данных: его программы извлекают информацию из огромных баз данных - с сайтов и социальных сетей. Таким образом на его цифровых картинах мы видим постоянно меняющуюся динамику цифрового общества и наши коммуникации в виде форм и цвета.
22 июня 2024 года исполнилось 114 лет со дня рождения Конрада Цузе, пионера создания вычислительной техники, человека, которому сама судьба пыталась помешать двигать прогресс, но не помешала создать первый язык программирования высокого уровня, один из первых компьютеров и первую книгу по цифровой физике.
Хоть и есть поговорка, что рукописи не горят, Конрад Цузе потерял все разработки, чертежи и записи, посвящённые одному из своих первых компьютеров в военное время. Для того, что-бы эта рукопись никогда не сгорела, автор подготовил для вас, дорогие читатели, аудиоверсию статьи. Приятного прочтения или прослушивания.
Конрад жил в сложное время, он рос в окружении «потерянного поколения», людей, перемолотых Первой Мировой войной, молодость прошла в разрушенной Германии, а в зрелые годы «коричневая чума» поразила его родину, половину мира, а потом была уничтожена. И во всём этом хаосе, в изоляции, Конрад Цузе творил цифровое будущее. И это цифровое будущее предоставило нам доступ к его архиву, этот рассказ о жизни и деятельности Конрада мы проиллюстрируем изображениями, часть из которых ранее не публиковалась в русскоязычном пространстве. Мы будем говорить об изобретениях, компьютерах и языке программирования, не забывая о личности их автора, который достиг признания науки и общественности. Изображение на обложке лонга – монета в 10 евро, выпущенная к столетию со дня его рождения.
Конрад Цузе родился 22 июня 1910 года в Берлине в достаточно обеспеченной семье. Семейный достаток прямо повлияет на всю его жизнь. Он начнёт свои научные разработки в родительском доме и на деньги семьи, а позже будет прямо конвертировать науку в деньги, сделав компьютер инструментом производства.
Ещё в школе он начал заниматься техническими изобретениями, после школы поступил в Технический университет в Берлине. Это особое место в жизни Конрада. В университете царил дух свободы, и Конрад, убеждённый атеист, нередко вступал в конфликты со своими «традиционными» родителями. В университете он получил образование в сфере архитектуры, оттуда ушёл в гражданское строительство.
Приведём пример из практики работы Конрада в студенчестве.
Его задача была провести статические, повторяющиеся расчёты для мостов или определить нагрузки на материалы машин. Как это делалось?
У инженера есть специальная форма, в которой уже заранее напечатаны все необходимые формулы. Работник должен просто ввести свои данные и следовать по полностью разработанному вычислительному пути.
Цузе, во время работы над своим первым компьютером дома у родителей.
Именно эту однообразную задачу и хотел решить достаточно молодой Конрад, она легла в основу создания и его компьютера, и первого языка программирования. И эту работу он начал ещё будучи студентом. На дворе 1930-е гг., Конраду слегка за 20, он крайне увлекающаяся натура: рисует, изобретает, работает над социально значимыми проектами, но, из-за особенностей своего времени, определённой изоляции в Германии, он мало знаком с достижениями науки в США и, в частности, с работой Джона фон Неймана. Да и в целом, в кого ни плюнь (не нужно плевать в великих учёных): Джон Эккерт, Джон Мокли (Моучли), Говард Эйкен, Джон Атанасов — все находились «вне зоны доступа» Конрада Цузе.
Именно эту однообразную задачу и хотел решить достаточно молодой Конрад, она легла в основу создания и его компьютера, и первого языка программирования. И эту работу он начал ещё будучи студентом. На дворе 1930-е гг., Конраду слегка за 20, он крайне увлекающаяся натура: рисует, изобретает, работает над социально значимыми проектами, но, из-за особенностей своего времени, определённой изоляции в Германии, он мало знаком с достижениями науки в США и, в частности, с работой Джона фон Неймана. Да и в целом, в кого ни плюнь (не нужно плевать в великих учёных): Джон Эккерт, Джон Мокли (Моучли), Говард Эйкен, Джон Атанасов — все находились «вне зоны доступа» Конрада Цузе.
И это та ситуация, когда изоляция оказалась плюсом, а не минусом! Конрад самостоятельно создал то, над чем «бились» целые институты, с именитыми учёными, которых вы видите выше, причём создал по-своему.
Как у него это получилось?
После окончания института и недолгой работы на авиазаводе (именно эта работа, возможно, спасла ему жизнь в дальнейшем), Конрад решил заниматься бизнесом и создать собственный компьютер. Мастерская в родительском доме, финансовая и техническая помощь друзей позволяют приступить к созданию первого механического компьютера.
Первый компьютер изначально назывался «VersuchsModell 1» или просто «V-1», что означало «экспериментальная модель 1», но после Второй Мировой войны сменил название на «Z-1», немецкие ракеты были плохой рекламой для названия компьютеров. На фотографии ниже вы видите тот самый компьютер Z-1 в гостиной семьи Цузе, справа самого Цузе, а слева его друга, Хельмута Шрайера, без которого вся идея могла не выстрелить, но о нём мы вам расскажем чуть позже.
На фотографии справа Конрад Цузе, слева – Хельмут Шрайер, посредине – компьютер Z-1, оригинальный. Фото 1936 года.
❯ Что такое Z-1, и что он мог?
Если глобально – это механический калькулятор, работающий в двоичной системе счисления. У этого калькулятора был электрический привод с ограниченной программируемостью (он имел ограниченное количество исполняемых инструкций) и возможность считывать инструкции с перфоленты. Его вполне можно называть компьютером: он имел блок управления, устройство ввода-вывода, мог осуществлять вычисления с плавающей запятой. Он умел осуществлять сложные вычислительные действия: умножать (путём повторного сложения) и делить (путём повторного вычитания). Команды вводились с перфокарт и не хранились в самом компьютере. Кроме того, устройство ввода-вывода умело переводить двоичные числа в десятичные и осуществлять обратную операцию.
Импульсатор компьютера Z-1, крупно. Фото 1936 г.
Общий вид первой модели, 1936 г.
Объясним, как примерно это работало.
В основе вычислений лежат логические вентили – элементы, которые могут выполнять элементарные логические операции. В компьютере Цузе такими элементами выступили металлические пластинки, которые могли только сдвигаться линейно чисто механически. Для двоичной системы этого достаточно, чтобы записывать любое число. Для вычислений также используются логические вентили. Это тоже металлические пластинки, которые будут отвечать за более сложные логические операции (И; ИЛИ; НЕ). Эти пластинки должны физически отличаться друг от друга, т. к. они должны напрямую физически взаимодействовать.
Фотография с повреждениями после бомбёжки, 1944 г., тогда же были уничтожены все три машины Z-1, Z-2, Z-3. Выжила лишь четвёртая.
Колоссальной сложностью обладал механический монтаж этих компонентов, т. к. движение каждой металлической пластинки должно было быть связано с движением другой металлической пластинки, кроме того, для вычислений должны были быть задействованы многие слои таких пластин. Можно однозначно сказать: механическая конструкция этого калькулятора была значительно сложнее, чем его логическая структура.
Копия компьютера Z-1, которая хранится в настоящее время в Немецком техническом музе. Копия создана в 1989 году под руководством самого Конрада Цузе.
И представьте: и механическую конструкцию, и логическую структуру придумал и разработал один человек, Конрад Цузе! Этот механизм в итоге весил 500 килограммов, а полностью понимал его работу только сам Конрад. Его друзья, которые помогали и вырезали сотни пластин, суть работы до конца понять не смогли. Эксперимент оказался успешен, этот компьютер правильно посчитал для нескольких человек матрицы 3 на 3.
При этом из-за колоссальной механической сложности аппарат работал достаточно медленно, активно ломался, но смог доказать, что идея автора реализована! Задача создания этого аппарата выполнена!
Новая задача. Что делает исследователь после достижения цели? Правильно, ставит новую цель, берёт новый рубеж!
Так началась история Z-2, новой машины. Там использовалась всё та же механическая память, но за арифметику и логику управления элементами отвечали электромеханические реле. В отличие от предыдущей модели Z-2 использует 16-битную арифметику с фиксированной запятой, Z-1 использовал 22-битную арифметику с плавающей запятой.
Анимация оригинального реле, которое использовалось в Z-3, к сожалению, от Z-2 не сохранилось ничего:
Но Z-2 имел серьёзное практическое значение, в 1940 году он был представлен перед учёными Немецкой авиационной лаборатории в Берлине – Адлерсхофе (крупнейший научно-технический проект, который существует до сих пор). Во время презентации Z-2 прекрасно выполнил свои задачи, и Конрад получил финансирование на создание следующей машины от правительства Германии. Никаких чертежей, частей или фотографий Z-2 не сохранилось, всё было уничтожено во время войны.
Анимация оригинального шагового переключателя, который использовался в Z-3:
И вот тут стреляет, словно Чеховское ружьё, друг Конрада Хельмут Шрайер. Он предлагает заменить реле на электронные лампы и успешно показывает пример того, как это ускорит работу. Возможно, ситуация бы развивалась совершенно иначе, но власти Германии, к которым обратились за финансированием Цузе и Шрайер, отказались выделять колоссальные средства на создание компьютера на лампах, и Z-3 был создан в 1941 году вновь с использованием электромеханических реле. А в 1943 году компьютер ЭНИАК в США показал, что технология ламп действительно эффективна, но просто чудовищно дорога. Вернёмся в Германию. В компьютерах Цузе лампы тоже появятся, но только через несколько десятилетий.
Наступил 1941 год, Конрад Цузе завершил работу над Z-3. В нём использовалось около 2 000 реле, технически это была куда более совершенная машина. Так, тактовая частота была около 5–10 Гц (у первой версии – 1 Гц), плавающая запятая изменена, появилась возможность обработки исключений (минус/плюс бесконечность и неопределённое). Этот компьютер уже использовался на практике: там осуществлялись некоторые практические расчёты. Немецкий научно-исследовательский институт авиации использовал его для статистического анализа флаттера крыла. Флаттер – это специфические колебания крыльев во время полёта самолёта, которые даже могут его разрушить. Подробнее об этом явлении советую почитать тут.
Требования к пространству и источнику питания Zuse Z-3, фрагмент технической документации.
Фото 1942 г. Предположительно, специальная модель компьютера для вычислений в области авиации.
Об этой части работы Цузе информация несколько разнится, встречаются упоминания специальных машин для вычисления измерений крыльев. На фото, если верить интернет-архиву Цузе, специальная модель S1 для измерения крыльев.
И вот именно сейчас стоит сказать пару слов о личности Цузе.
Ниже можно увидеть рабочее удостоверение 1942 года, во время работы учёного на авиационном заводе. Символика на печатях закрыта ввиду современной ситуации с публикацией архивных документов.
Текст над фото — «Фотография владельца или законного представителя следующей компании». Текст под фото — «собственноручная подпись»; Текст под подписью — «Подтверждение того, что владелец удостоверения личности, идентифицированный по изображению выше, сам подписал документ.
Цузе не был членом партии, вместе с тем не сохранилось никаких сведений о его отношении к работе на нацистскую военную структуру, с учётом того, что его изобретения однозначно использовались в авиации и разработке прототипов ракет.
Автор этого текста считает, что стоит внимания его позднее, уже мемуарное воспоминание. Конрад писал, что «в наше время лучшим учёным и инженерам обычно приходится выбирать: или выполнять свою работу ради более или менее сомнительных деловых и военных интересов в рамках «сделки с дьяволом» или вообще не заниматься своей деятельностью». Это свободный перевод цитаты из его книги «Der Computer – Mein Lebenswerk» 1984 года. Эта мысль, как кажется автору текста, отражает общую дилемму учёных двадцатого века, когда изобретения, даже такие мирные, как большой и сложный калькулятор, могут использоваться для уничтожения людей.
В военное время Конрад работал над созданием следующего компьютера, Z-4, и успешно создал его практически в самом конце войны. Конрада и его технику эвакуировали из Берлина незадолго до конца войны, однако, к союзникам техника не попала, как не пошёл работать на союзников и сам учёный.
Технически компьютер Z-4 впечатлял. Память перешла на 32 бита. Появился специальный блок, который перфорировал ленты с программами (что очень сильно упростило программирование и корректировку программ). Появилась возможность использовать квадратный корень, функции МАКС и МИН. Использовались сменные перфоленты с программами и подпрограммами.
Сделаем небольшое отступление и познакомимся с женщиной, которая за Z-4 работала.
Сохранились уникальные воспоминания первой немецкой женщины-программиста, Урсулы Уолк, которая работала на Конрада Цузе в послевоенное время, про его личность и некоторые аспекты работы.
В 1948 году, когда Урсула, имея серьёзный технический опыт, работала на уборке территории (жизнь в послевоенной Германии тоже такой себе сахар), к ней подошёл сотрудник фирмы Цузе и предложил работу непосредственно за Z-4. При этом он предоставлял медицинскую страховку и небольшую зарплату*.
*Примечание от автора текста. В послевоенной Германии была карточная система, которую отменили в ГДР с 1948 года, а в ФРГ – с 1950-го. Сам факт наличия зарплаты от частной фирмы был однозначным плюсом, как и возможность заниматься в соответствии со своей квалификацией, а не уборкой территории.
Урсула вспоминала, что компьютер стоял в подвале склада муки деревенского пекаря. Условия труда в этом подвале были довольно… временными. Проточной воды не было, и сотрудникам пришлось пользоваться туалетом в соседнем ресторане. Было только одно окно, освещение исключительно электрическое. Местные жители считали компьютер «странной машиной», однако, Цузе смог добиться их расположения и уважения от местных, когда выиграл пари. Пари простое: кто быстрее рассчитает счёт за молоко — молочная ферма или Цузе и его компьютер? Цузе победил.
Сама Урсула выполняла простую работу: она вводила числа в калькулятор и производила их вычисления в соответствии с программой, кроме того, заполняла и чертила документацию самого Z-4, печатала диссертацию Конрада Цузе и отправляла её в университет для защиты. Защита не состоялась, т. к. Цузе не отправил 400 марок, работу просто не приняли в рассмотрение, о чём, если верить Урсуле, Цузе не переживал и периодически на эту тему шутил.
Вернёмся к истории нашего героя.
Компьютер Z-4 был полностью закончен в 1945 году и вывезен из Берлина. В 1946 году Цузе создаёт фирму, которая будет заниматься продажей компьютеров, но коммерческая жилка громко заговорила в 1949 году. Цузе встречает Эдуарда Штифеля, швейцарского математика, который только что вернулся из США, познакомившись с достижениями американской компьютерной техники. Он решил испытать Цузе и его Z-4 дифференциальным уравнением, программу для решения которого Цузе написал в его присутствии. Демонстрация была впечатляющая, и уже в следующему году Штифель покупает у Цузе его компьютер (сделанный на деньги вермахта, но принадлежащий фирме Цузе) для Швейцарского федерального технологического института Цюриха, где работал Штифель.
Эдуард Штифель
Наконец-то компьютер Цузе начал выполнять задачи мирного времени. Его купили специально для расчётов строительства плотины Клезон-Диксенс в Швейцарии. В ближайшие два года это будет единственный коммерческий (!) работающий компьютер в континентальной Европе, да и в целом второй работающий компьютер в мире. Он проиграет только американскому компьютеру BINAC, но тот на практике свои задачи и не выполнял, так что Z-4, с некоторой натяжкой, может считаться первым настоящим коммерческим компьютером. В 1954 году Z-4 снова был продан, в этот раз Франко-германскому исследовательскому институту во Франции, где активно работал до 1959 года, пока попросту не устарел. Сегодня оригинал этого компьютера – музейный экспонат, который находится в Немецком музее Мюнхена (Deutsches Museum von Meisterwerken der Naturwissenschaft und Technik).
Гидрокомплекс Клезон-Диксенс, Швейцария, наши дни.
Бизнес процветал, за Z-4 пошла целая серия компьютеров. На компьютере Z-22 впервые использовались электронные лампы (а ведь эту идею Цузе предложил ещё в 1938 году), а уже Z-23 перешёл на транзисторы, на которых и создавались все остальные компьютеры. Компьютеры продолжали производиться до 1960-х гг., и только тогда Zuse KG (так называлась фирма к этому периоду) просто проиграла конкурентную борьбу. В 1962 году фирма была продана компании Brown, Boveri & Cie., а затем компании Siemens, которая и остановила производство компьютеров серии «Zuse» к концу 1960-х гг. При этом сам Конрад Цузе в фирме остался в должности научного консультанта и не прекращал заниматься наукой до конца своей жизни.
❯ Plankalkül — первый высокоуровневый язык программирования
Наш герой не только «герой» железа, но и создатель первого высокоуровневого языка программирования. Про это нужно рассказывать отдельно, уже когда вы будете знакомы с его железом. Возможно, вы скажете, что первый язык — это FORTRAN, но он первый широко известный и практически применимый. Фортран создавался с 1953 года, а Plankalkül был создан Конрадом Цузе лично ещё в 1942 году (работа над языком продолжалась до 1945 г. и далее), непосредственно во время войны, но… это был теоретический язык.
Сам Конрад не верил, что его язык действительно найдёт применение на практике:
Plankalkül родился исключительно как результат теоретической работы, без всякой связи с тем, появятся или нет в обозримом будущем машины, подходящие к программам на Plankalkül». Слишком он опережал своё время, да и уровень международного сотрудничества в 1942 году для гражданина Германии был… не самый располагающий к распространению языков программирования.
Само название языка Plankalkül – это два слова немецкого языка со значением «план» и «исчисление». Этот язык был планом счислений для вычислительной системы Z-4. Именно при создании языка Конрад чётко выделил в работе своего устройства аппаратное и программное обеспечение, поставив между ними черту.
Исторический указатель на доме, где Цузе работал над Plankalkül.
Гений Цузе заключался в том, что его язык не был привязан к конкретной вычислительной машине, её архитектуре или набору команд. Это был первый в мире символический язык, привычного понятия «алгоритмичный язык» ещё просто не существовало. В сам язык он ввёл понятие «объект», который мог быть «примитивным», основанным на двоичных числах разной длины, или «составным», т. е. включать структуры, рекурсивно определяемые массивы произвольной размерности и т. д. В этом языке появилась возможность записывать сложные синтаксические конструкции, и, соответственно, осуществлять сложные задачи. Для решения сложных задач Конрад разработал собственный синтаксис. Была реализована возможность работы с массивами и подмассивами, а также использование подпрограмм. Подробнее для специалистов в области программирования советую научную статью про данный язык по QR-коду выше или по первой ссылке из пункта литературы. Мы же продолжим информировать «рядового» читателя.
Казакова, И. А. Plankalkül – первый высокоуровневый язык программирования / И. А. Казакова // Прикладная информатика. – 2012. – № 5(41). – С. 128–131. Текст в открытом доступе на Елайбрари, в нём также есть примеры программы на этом языке.
Конрад Цузе в 1957 году очень красиво и образно выразился о своём языке, что желает, чтобы он «спустя время вернулся к жизни, словно спящая красавица», и оказался прав. Его язык ожил, когда в 2000 году, уже после смерти учёного, написали интерпретатор для языка (на Хабре есть подробный рассказ про интерпретатор) и на практике испробовали его.
Язык не получил распространения и известности в первую очередь из-за того, что руководство по языку было опубликовано только в 1972 году, он просто оставался неизвестным для учёных всего мира. Без сомнений, коммерческая деятельность Конрада оказала на это своё влияние, если он на диссертацию «компьютерную мышь» положил, что ему мешало также положить и на публикацию «теоретического» языка?
Этот язык мог «перевернуть» всю современную ему информатику, ведь пока нигде не были представлены условные конструкции, циклы, массивы, возможность описывать и вызывать подпрограммы, но условия, в которых этот язык был создан, не позволили ему стать всемирно известным, к моменту публикации документации язык уже сильно устарел. Устарел безнадёжно.
Жизнь Конрада Цузе не была простой. Он в одиночку выиграл технологическую гонку у огромных корпораций и групп учёных, однако ни он сам, ни другие учёные об этой гонке не знали. Невероятная тяга к прогрессу, к облегчению монотонного труда позволила создать компьютер, обогнавший своё время. Позже, когда достижения Цузе были признаны европейской научной общественностью, учёные с печалью говорили: «Узнай о них весь мир в своё время, прогресс мог бы сделать несколько шагов намного быстрее». Учёный получил множество почётных степеней, развивал ряд идей теоретического понимания Вселенной, но в итоге наглядно показал, что в современном мире один человек, даже самый гениальный, больше не может соревноваться с целыми научными институтами. Однако чуть больше восьмидесяти лет назад один человек всё ещё мог на равных соревноваться с системой.
Список литературы и источников по теме:
Raúl Rojas — «Konrad Zuse’s Legacy: The Architecture of the Z1 and Z3», IEEE Annals of the History of Computing, Vol. 19, No. 2, 1997 (переведена на русский);
Казакова, И. А. Plankalkül — первый высокоуровневый язык программирования / И. А. Казакова // Прикладная информатика. – 2012. – № 5(41). – С. 128-131;
Козырев, А. Н. Параллели — Анатолий Китов и Конрад Цузе / А. Н. Козырев // Цифровая экономика. – 2020. – № 3(11). – С. 60-72. – DOI 10.34706/DE-2020-03-07;
Впервые о том, как будут развиваться технологии в будущем, заговорили ещё во 2 веке нашей эры. И этим человеком считается сирийско-греческий писатель Лукиан Самосатский, написавший роман “Правдивая история”. В романе были описаны путешествие в открытый космос на корабле и межпланетная война за колонизацию Утренней звезды (Венеры).
Вот и как тебе такое, Илон Маск?
И вот уже потом подхватили научную фантастику, как жанр, писатели Жюль Верн, Рэй Брэдбери, Дуглас Адамс и другие. Потом подключились и режиссеры: Дени Вильнев, Ридли Скотт, Джей-Джей Абрамс… Перечислять имена других создателей и восхищаться их произведениями можно долго.
Вот и сегодня мы вспомним, появление каких из современных технологий писатели, режиссеры, исследователи предсказывали чаще всего и что из этого сбылось.
Умный Дом
Как представляли раньше:
Как выглядит сейчас:
В 1980-х годах люди начали говорить о том, что дом может стать "умным" — то есть использовать компьютеры и технологии для автоматизации задач и управления. Один из первых концептов умного дома был представлен в статье Джима Систэнда в журнале "Компьютеры и графика" в 1984 году. На тот момент идея осталась просто концепцией, потому что нужные технологии ещё не были разработаны.
С появлением интернета вещей (IoT) и развитием беспроводных технологий, умные дома стали реальностью в 21 веке. Теперь умный дом — это дом, который использует сенсоры, умные устройства и интернет для автоматизации и контроля. Вы можете управлять освещением, температурой, безопасностью и другими системами в вашем доме с помощью смартфона или голосовых команд.
Такие системы обеспечивают комфорт, безопасность и разумное энергопотребление в доме, делая жизнь более удобной и качественной. Сегодня умные дома становятся всё более доступными и распространёнными, и мы видим, как они интегрируются в повседневную жизнь людей по всему миру.
Летающие автомобили
Как представляли раньше:
Как выглядит сейчас:
Идея создания авто, способных летать, была представлена в научной фантастике ещё в середине 20 века. С развитием технологий авиации и электромобилей в наше время стали разрабатываться прототипы летающих автомобилей, хотя коммерческое использование этой технологии пока остается ограниченным.
Первый прототип летающего автомобиля был разработан компанией "Terrafugia", основанной в 2006 году американским инженером Карлом Дайкстра. Их модель под названием Transition была представлена в 2009 году и была первым автомобилем, способным превращаться из автомобиля в самолёт и обратно. Этот прототип предназначался для личного использования и имел возможность взлетать и приземляться на небольших аэродромах.
Сейчас китайская компания X-Peng Motors готовит к выходу новую модель электромобиля — стильный спорткар, который сможет не только ездить по дорогам, но и летать в воздухе. Предполагаемая стоимость составит около 1 миллиона юаней, что в пересчете по текущему курсу составляет примерно 11,1 миллиона рублей.
3D-принтеры
Как представляли раньше:
Как выглядит сейчас:
История 3D-принтеров началась в 1980-х годах. Одним из первых пионеров в этой области была компания 3D Systems, основанная Чаком Халлом. Они создали первый коммерчески доступный 3D-принтер под названием "Аппарат для производства трехмерных объектов методом стереолитографии" (SLA) в 1986 году. Затем в 1992 году компания Stratasys выпустила первый прототип фьюзорной депозиционной моделировочной (FDM) технологии 3D-печати.
Сейчас 3D-принтеры применяются везде: прототипирование, производство, медицина, архитектура и даже космическая индустрия! Они позволяют создавать сложные детали, индивидуальные изделия и прототипы быстро и сравнительно недорого.
Технология 3D-печати продолжает развиваться, и с каждым годом появляются новые материалы, методы и применения, что делает ее одной из наиболее захватывающих и перспективных областей в мире инженерии и дизайна.
Нейросети и Машинное Обучение
Как представляли раньше:
Как выглядит сейчас:
Истоки нейросетей и технологий ML восходят к 1943 году, когда Уоррен Маккаллок и Уолтер Питтс представили модель искусственного нейрона, которая послужила основой для развития нейронных сетей. В 1957 году Фрэнк Розенблатт создал перцептрон, одну из первых моделей нейронной сети, способную обучаться на основе обратной связи.
Сегодня нейросети и ML находятся в центре внимания в IT-индустрии. С развитием вычислительных мощностей и больших объемов данных они стали доступны для решения широкого спектра задач: от распознавания образов и обработки естественного языка до управления автономными системами и принятия решений в реальном времени. ML-инженеры, специализирующиеся на разработке и применении алгоритмов машинного обучения, в настоящее время являются одними из самых востребованных специалистов в IT-сфере. Их работа позволяет создавать инновационные продукты и решения, которые изменят нашу жизнь и бизнес-процессы в любой отрасли.
Virtual Reality (VR)
Как представляли раньше:
Как выглядит сейчас:
Идея виртуальной реальности (VR) зародилась еще в середине 20 века. Разработки были, но самого термина не существовало. Наиболее значительный вклад в ее развитие внес Джарон Ланье в начале 1980-х годов. Он создал термин "виртуальная реальность" и разработал первые системы виртуальной реальности, такие как манипулятор DataGlove и первый коммерческий VR-шлем EyePhone. Эти устройства позволяли пользователям взаимодействовать с виртуальным миром через сенсорные и визуальные интерфейсы.
Сегодня VR-технология является актуальной благодаря своему потенциалу в различных областях. В играх это открывает новые возможности для иммерсивного гейминга и виртуального туризма. В образовании VR может быть использована для создания интерактивных учебных сред, позволяющих студентам исследовать сложные концепции в более увлекательной форме. В медицине — для тренировки хирургов, реабилитации пациентов и даже лечения фобий.
Также VR используется в архитектуре, дизайне, военной симуляции и многих других областях. Перспективы развития связаны с улучшением технологий визуализации, созданием более доступных и удобных устройств виртуальной реальности, а также расширением ее применения в новые сферы, где она может значительно улучшить опыт человека.
AI-дроны
Как представляли раньше:
Как выглядит сейчас:
Идея дронов с искусственным интеллектом присутствовала в научной фантастике и концепциях инженерии уже давно. Хотя 100 лет назад конкретно о такой технологии, как AI-дроны, не говорили, но в истории аэрокосмической индустрии существовали предпосылки для развития этой идеи. К примеру, в работах пионеров авиации, таких как Никола Тесла и Леонардо да Винчи, можно найти прототипы беспилотных летательных аппаратов.
Зато сейчас ИИ-дроны становятся все более актуальными и развитыми. Искусственный интеллект позволяет дронам принимать решения на основе анализа данных с датчиков и камер, обучаться на ходу, улучшать свою производительность и даже взаимодействовать с окружающей средой и другими дронами. Это делает их более автономными и эффективными в выполнении различных задач, таких как доставка грузов, наблюдение и патрулирование, аэрофотосъемка и даже поиск и спасение людей.
Роботы-хирурги
Как представляли раньше:
Как выглядит сейчас:
Идея использования роботов в хирургии впервые пришла в начале 20-го века, когда были разработаны первые прототипы медицинских роботов. Но их реальное внедрение началось лишь в конце 20-го — начале 21-го века благодаря совершенствованию технологий робототехники и искусственного интеллекта.
Один из первых успешных примеров роботизированной хирургии — это система Da Vinci, разработанная компанией Intuitive Surgical в начале 2000-х годов.
В 2024 году NASA планирует отправить робота-хирурга MIRA на МКС. MIRA — робот для внутренних операций, созданный в Virtual Incision совместно с Университетом Небраски. Под руководством профессора Фарритора его разрабатывали более 20 лет. В 2023 году он использовался при операции на толстой кишке через один разрез.
В ходе предстоящего полёта на орбиту инженеры хотят изучить особенности работы машины в условиях невесомости. В перспективе — через 50 или 100 лет — роботы вроде MIRA должны войти в стандартную комплектацию космического корабля на тот случай, если, к примеру, у одного из членов экипажа начнётся аппендицит.
Нейрокомпьютерные интерфейсы
Как представляли раньше:
Как выглядит сейчас:
В научной фантастике часто рассказывали о технологиях, позволяющих управлять компьютером только силой мысли. Сегодня такие интерфейсы уже существуют и используются, в основном, в медицине и исследованиях.
В 2024 году Neuralink впервые вживила в мозг человека специальное устройство, позволяющее управлять компьютером с помощью мыслей. Операция прошла успешна, ведь на данный момент первый испытуемый чувствует себя отлично, играя в игры действительно силой мысли.
В ходе исследования Neuralink применяет робота, который хирургическим путем вводит устройство интерфейса "мозг-компьютер" в участок мозга, ответственный за движения.
Домашние роботы
Как представляли раньше:
Как выглядит сейчас:
В 1960-е годы в фильмах можно было увидеть различные идеи роботов и автоматизации, но роботы-помощники в домашнем хозяйстве не были столь распространены. Некоторые фильмы того времени, такие как "Метрополис" (1927) Фрица Ланга или "Запретная планета" (1956) Фреда М. Уилкокса, изображали роботов. Правда, в ином контексте: они выполняли другие функции, не связанные с помощью в бытовых делах.
Первым коммерчески доступным роботом-помощником по дому был Unimate, созданный компанией Unimation в 1961 году. Этот робот был предназначен для выполнения задач на производстве, таких как поднятие и перемещение тяжелых предметов. Он не был таким, как современные роботы-помощники по дому, но его появление заложило основу для развития этой технологии в дальнейшем.
История развития компьютеров является важной частью нашей технологической эры. В этой статье мы представляем вам некоторые интересные факты о развитии компьютеров, которые могут оказаться новыми и удивительными для вас.
Первый электронный компьютер: В 1946 году в США был создан ENIAC - первый электронный компьютер. Он занимал площадь около 167 квадратных метров и весил около 27 тонн. В то время он использовался для решения сложных математических задач и расчетов.
2. Программируемость в железе: Ранние компьютеры не имели операционных систем, как мы их знаем сегодня. Программы для них записывались непосредственно на перфокарты или проволочные панели, что требовало физической реорганизации проводов или перфокарт для изменения программы.
3. Первые магнитные диски: В 1956 году был разработан первый жесткий диск для компьютеров IBM RAMAC 305. Он имел объем хранения около 5 мегабайт, что было огромным прорывом в тех временах.
4. Биткоин и добыча: Биткоин, первая криптовалюта, была создана в 2009 году. Однако мало кто знает, что первые биткоины могли быть добыты с помощью обычного персонального компьютера. Сейчас добыча биткоинов требует специализированного оборудования и больших вычислительных мощностей.
5. Микропроцессор и персональные компьютеры: В 1971 году был изобретен первый микропроцессор Intel 4004, который считается предшественником современных персональных компьютеров. Он имел всего 2 300 транзисторов и работал на частоте 740 кГц.
6. Мышь и графический интерфейс: В 1968 году была представлена первая мышь, разработанная в Xerox PARC. В сочетании с разработкой графического интерфейса пользователя (GUI), которое позже использовали Apple и Microsoft, мышь стала важным инструментом для работы с компьютером.
7. Интернет и World Wide Web: Интернет был создан в 1969 году в США и изначально использовался для связи университетов и ведомственных исследовательских центров. Однако World Wide Web (WWW) - система гипертекстовой связи, которая позволяет нам получать доступ к информации через браузеры, была разработана только в 1989 году Тимом Бернерс-Ли.
8. Эволюция размеров: Современные компьютеры стали намного меньше и более мощными, чем их ранние предшественники. Например, суперкомпьютер Cray-1, запущенный в 1976 году, занимал целую комнату, тогда как современные смартфоны могут быть гораздо мощнее.
9. Квантовые компьютеры: Квантовые компьютеры - это новое поколение компьютеров, работающих на основе принципов квантовой механики. Они могут обрабатывать огромные объемы информации и решать сложные задачи в различных областях, таких как криптография и разработка новых материалов.
10. Искусственный интеллект: Развитие компьютеров также привело к развитию искусственного интеллекта (ИИ). Сегодня ИИ используется во многих областях, от медицины до автономных транспортных средств.
Надеемся, что эти интересные факты о развитии компьютеров позволят вам узнать что-то новое и удивительное о важной части нашей технологической истории.
Команда ученых из Массачусетского университета в Амхерсте под руководством Эмери Бергера разработала профилировщик Python с открытым исходным кодом под названием Scalene. Этот инструмент помогает значительно ускорить работу программ, написанных на языке Python, который известен своей медлительностью. Scalene эффективно определяет узкие места в коде Python и предлагает программистам способы оптимизации для повышения производительности.
Python является одним из самых популярных языков программирования в наши дни, благодаря своей простоте и удобству использования. Однако он также известен своей неэффективностью, работая в 100-1000 раз медленнее других языков программирования, а некоторые задачи в Python могут выполняться в 60 000 раз дольше. Для борьбы с этой проблемой программисты могут использовать профилировщики, которые помогают определить узкие места в коде.
Однако существующие профилировщики часто неэффективны и мало помогают программистам Python. Scalene же является первым профилировщиком, который не только точно выявляет неэффективность кода Python, но и использует искусственный интеллект для предложения способов оптимизации. Scalene фокусируется на трех ключевых областях - процессоре, графическом процессоре и использовании памяти - которые ответственны за большую часть низкой скорости Python.
С момента своего публичного представления на GitHub, Scalene уже был загружен более 750 000 раз и получил награду за лучшую статью на конференции USENIX по проектированию и внедрению операционных систем. Бергер говорит: «Компьютеры больше не становятся быстрее. Будущие улучшения скорости будут происходить не за счет лучшего оборудования, а за счет более быстрого и эффективного программирования».
