Компьютерра (№255) - Журнал «Компьютерра» №25-26 от 12 июля 2005 года

Напротив, президент и COO компании Джонатан Шварц всячески превозносил продленное «после некоторого взаимного охлаждения» лицензионное соглашение с IBM относительно Java, а также решение IBM портировать DB2, WebSphere, Tivoli и другой софт на десятую версию Solaris. В феврале прошлого года IBM призвала Sun открыть исходные тексты Java, на что Sun тогда не согласилась. О сотрудничестве между Sun и IBM с большого экрана говорил также старший вице-президент и глава IBM Software Group Стив Миллз. Однако живьем представителей IBM на JavaOne увидеть не удалось — ни на сцене, ни на выставке партнеров. А вот Microsoft — была. О сотрудничестве с Microsoft (в частности, о взаимодействии Java с .Net и о совместимости с Java c будущей версией Windows Longhorn) говорил вице-президент Sun Грэхем Гамильтон — под жидкие аплодисменты аудитории. Он также рассказал, в каком направлении будет совершенствоваться следующая версия Java с кодовым названием Mustang. В число приоритетов входит интеграция с XML и веб-сервисами, расширенные средства мониторинга и управления, а также облегчение процессов разработки ПО. На JavaOne можно было не раз услышать, что платформа для создания серверных приложений J2EE, при всех ее широких возможностях, слишком сложна для освоения и использования. В ответ на жалобы Sun выпустила среду визуальной разработки приложений Java Studio Creator, «по интерфейсу похожую на другие присутствующие на рынке RAD-системы».

В отличие от прочих руководителей Sun Microsystems, вечно окруженных распорядителями и организаторами, создатель языка Java и вице-президент компании Джеймс Гослинг ходил по конференции и улицам Сан-Франциско один или в компании нескольких пристающих с вопросами разработчиков. На выступлениях и круглых столах народ хотел от него откровений и прозрений, однако в ожидаемых объемах их не последовало. Гослинг поведал, что лично он в настоящее время занимается ПО реального времени на Java, а также сенсорными сетями. Что до общих перспектив, то в будущем, по его мнению, на Интернет и жизнь вообще самым серьезным образом повлияют блоги, и не только текстовые. Наверное, это непросто — делиться с большой аудиторией тем, над чем работаешь, что тебя действительно волнует в профессиональном плане. На том уровне, на который погружаешься в проблему сам, — не поймут. А что до общих слов — умение красиво говорить и способность двигать мир вперед часто лежат совсем в разных плоскостях.

ROSSтки оптимизма-2005

Выходя утром из поезда в славном городе Санкт-Петербурге, я почувствовал дыхание Европы: в отличие от Ленинградского вокзала Москвы там приятно пахло моющими средствами и свежим влажным воздухом. Где же, как не в Петербурге, лучше всего проводить конференции, посвященные сотрудничеству российских и западных IT-фирм?!

На юбилейную пятую ежегодную конференцию ROSS-2005 (Russian Outsourcing and Software Summit), проходившую с 15 по 18 июня в гостинице «Пулковская», собрались не только работники известных отечественных и зарубежных «софтверных» фирм, но также госчиновники и представители «железных» IT-компаний, заинтересованных в нашем рынке outsource-программирования (Siemens, Motorola, Alcatel, IBM и др.)

В первую очередь хотелось бы отметить выступление Олега Бяхова [Директор Департамента стратегии построения информационного общества Министерства ИТ и связи, куратор программы «Электронная Россия»], рассказавшего о масштабном исследовании российского рынка аутсорсинга, выявившем немало любопытных фактов. Во-первых, за 2004 год его оборот достиг 7,5 млрд. долларов и продолжает расти. Во-вторых, рост мирового рынка IT (8% в год) превышает рост нефтяного (2%), так что нашим хайтек-компаниям там всегда найдется место. Были сформулированы и проблемы российских предприятий-разработчиков ПО: утечка мозгов к более богатым иностранным компаниям, перенос базы российских предприятий за рубеж, непрозрачность и использование серых схем, что затрудняет получение западных инвестиций и размещение акций, а также склонность к повторению зарубежных разработок. Под конец выступления Олег Владимирович пообещал всяческую поддержку со своей стороны и заверил, что его департамент приложит все усилия, чтобы готовящиеся законы о выделении информации в специальный объект гражданского правооборота были приняты как можно быстрее. Это позволит не только с выгодой экспортировать ПО, но и устранит необходимость в серых зарплатных схемах. В кулуарах, в ответ на замечание о слишком малом масштабе проектов наших компаний, что не позволяет выходить на западный рынок с уже готовым продуктом, Олег Владимирович отметил, что у нас есть один крупный платежеспособный заказчик (государство. — К.К.), которому очень нужны сложные и дорогие решения. С ними, сказал он, не будет стыдно выйти и на мировой рынок.

Когда речь зашла о технопарках, любопытные соображения высказал Валерий Митрофанов[Генеральный директор Научно-исследовательского центра электронно-вычислительной техники — НИИЦЭВТ, г. Москва. Этот институт известен своим зданием, простирающимся вдоль шоссе на целый километр]: в Москве, практически в центре, есть немало бывших, ныне простаивающих научных предприятий, оснащенных всеми необходимыми коммуникациями. И нет необходимости заново строить целый городок где-то на отшибе, вынуждая людей с трудом добираться на работу или вообще переезжать с привычных мест жительства. В пример он привел свой институт, на базе которого уже работают больше сорока компаний, разрабатывающих ПО и элементную базу для электронных устройств.

Многие выступающие назвали в качестве главного препятствия развитию нашего рынка ПО тяготы налогового бремени. Дело в том, что компании-разработчики имеют очень специфическую структуру расходов, у них почти нет активов и недвижимости, а при экспорте они не могут вернуть НДС. Именно для решения этих проблем и планируется принять закон о технопарках, снижающий многие налоги. С другой стороны, государственные чиновники справедливо беспокоятся, как бы у нас не расплодились «нефтедобывающие фирмы по разработке ПО»…

Напоследок два слова о пресс-конференции, на которой выступили представители нескольких небольших российских компаний. Рассказав о своих проектах и достижениях, они поделились и заботами: очень трудно найти хороших программистов в коммуникационной сфере, всех уже «высосали» с нашего рынка западные концерны. Ощущается и дефицит младшего менеджмента — нет учебных заведений, где готовили бы хороших IT-менеджеров, знающих не только основы управления, но и разбирающихся в предметной сфере.

Общее впечатление от конференции осталось радужным. Бизнесмены, как и полагается, по-западному источали оптимизм и благодушие, госчиновники — уверенность в завтрашнем дне, а гости из-за рубежа возлагали большие надежды на российский рынок аутсорсинга. И все же многие говорили о разобщенности внутри отрасли, отмечали, что компании не очень склонны идти на сотрудничество в лоббировании общих интересов в органах власти. Также немало было жалоб на отсутствие статистики: трудно планировать бюджеты и готовить бизнес-планы под инвестиции, когда неизвестно, сколько реально получает программист в России…

Кстати, в приватных беседах некоторые руководители сетовали на большое количество незакрытых вакансий в их компаниях, так что я рекомендую читателям разослать свое резюме в десяток-другой фирм — возможно, новая высокооплачиваемая работа уже заждалась вас!

Взгляд из космоса

Через много-много лет неведомые нам обитатели кометы Темпеля, которых не придавило американской космической болванкой, сложат красивые легенды. О том, как к ним прилетали инопланетяне, но высадиться не смогли: и сами разбились, и полкометы снесли. А может, наши земные динозавры как раз и вымерли оттого, что кто-то очень хотел посмотреть, из каких элементов состоит третья планета солнечной системы?

В то время, когда ИТ-обозреватели увлеченно обсуждали подстроенную аварию с кометой, обозреватели таблоидов пытались пересказать содержание статьи из PNAS, которую на редкость двусмысленно анонсировала PR-служба Корнельского университета: «Оказывается, наше сознание работает не так, как компьютер». С одной стороны, кто бы сомневался. С другой — не очень понятно, что такое сознание. А что такое компьютер? В статье идет речь о том, что человеческий мозг оперирует аналоговыми, а не дискретными сигналами. Но ведь и компьютеры бывают аналоговыми! Да взять хотя бы и дискретные — мой мобильный телефон исправно посылает аналоговый сигнал в уши, и поди догадайся, что внутри он весь цифровой. Вот что получается из попыток популярно изложить содержание статьи «Непрерывная реакция на фонологические конкурентные сигналы». Все-таки мозги — сложная штука, не говоря уже о сознании. Лучше вернемся к компьютерам.

Случилось так, что впервые за несколько лет я заказал рабочую станцию на платформе Intel — до этого в семи или восьми компьютерах подряд, купленных с моей подачи, жужжали процессоры AMD. Через день после заказа я почувствовал глубокое удовлетворение от содеянного, наткнувшись на квадратный баннер AMD «Хотите узнать, почему мы подали иск против Intel?». Я узнал — AMD жаловалась в федеральный окружной суд на неправедную практику Intel, которая, утверждает AMD, грозила санкциями своим партнерам, заставляла производителей ПК игнорировать анонсы новых процессоров AMD и т. д. Можно понять компанию, подающую на своего конкурента в суд. Но зачем делать из этого публичную акцию и кричать «гоп» задолго до приземления? Вдвойне непонятно — почему сейчас? Когда компанию AMD горячо поддерживает и продвигает IBM, не говоря уже о Sun Microsystems (сделавшей AMD своей единственной официальной платформой x86). Когда Hewlett-Packard рисует в презентациях табличку сравнения серверов на Xeon и Opteron, где все плюсы — на стороне процессора AMD, и только в графе «надежность» сохраняется паритет (потому что надежность обеспечивает HP). Неужели AMD захотела заработать себе имидж SCO, вместо того чтобы пользоваться преимуществами, которые дает ей благоприятный рыночный момент и отличные продукты? Даже если AMD выиграет процесс — рекламной кампанией она уже украла победу у самой себя. А если проиграет?..

Возможно, отправляясь на юридическую войну, AMD вдохновилась примером IBM, судившей Microsoft за нарушения антимонопольного законодательства. И выгадавшей-таки 775 млн. долларов плюс ваучер в 75 млн. на Windows XP в придачу. Но IBM не кричала об этом на каждом шагу аршинными баннерами и PR-кампаниями в прессе. Кстати, одним из краеугольных камней иска IBM было удушение редмондцами операционной системы OS/2. Вокруг этого продукта к середине 90-х годов сложилось очень лояльное пользовательское сообщество, а мой приятель в знак поддержки даже купил на последние 140 долларов лицензионную русифицированную OS/2 Warp 4.0. Интересно, куда ему сегодня лучше обратиться с вопросом о компенсации утраченных надежд: в Microsoft или в IBM — отчего бы последней не поделиться контрибуцией?

Из Microsoft тем временем доходят вести о новых продуктах и новых сражениях с партизанами отряда open source. На конференции «Tech Ed», состоявшейся в Амстердаме, компания представила третью версию своей системы CRM, замечательно автоматизирующей процесс вождения клиентов за нос. Ударное преимущество пакета — интеграция с Office и Outlook, оно же главный недостаток для тех, кого не устраивают эти системы. Целевая аудитория Microsoft — малые и средние предприятия (все, кто побольше, своими CRM-системами обзавелись уже давно). Обоюдоострым инструментом являются входящие в пакет «средства автоматизации маркетинга». Учитывая уровень творческих порывов в нашем маркетинге… даже трудно представить, что начнется, если это еще и автоматизировать.

И все у Microsoft было бы хорошо, кабы не коварный open source. «Это первый наш конкурент, первоначальные цены которого ниже наших цен, — заметил CEO Microsoft Стив Балмер. — Обычно мы говорили: мы дешевле и лучше, теперь приходится говорить — у нас более низкая стоимость владения, и мы лучше». Компания также обнаружила, что превозносимое у себя качество интеграции продуктов присутствует и в мире свободного софта — большой популярностью пользуется связка LAMP (Linux, Apache, MySQL и какой-нибудь "P" — Perl, Python или PHP). И бороться надо не с отдельно взятым Linux, а гасить сразу всю LAMP, выкатывая недорогие платформные предложения с веб-сервером, СУБД и так далее. Что Microsoft и собирается сделать в ноябре.

Без происков open source, в лице Foundation for Free Information Infrastructure (FFII) из альянса EuroLinux, не обошлось и в неприятном для Microsoft решении Европарламента. Совет Европы и Еврокомиссия одобрили директиву, существенно расширяющую возможность патентовать софт, после чего решающее слово в ее принятии осталось за парламентом, и парламент, надо сказать, произнес его весьма категорично. Подавляющим большинством, 648 против 14, депутаты проголосовали против. На улице свободного софта настал праздник, а HP и IBM, которые вместе с Microsoft активно поддерживали директиву (одновременно заявляя о горячей любви к свободному софту), должны подумать над повышением КПД своих лоббирующих усилий.

Сверхновые процессоры: Сверхновые процессоры

По-настоящему новая техника создается лишь на иных физических принципах, нежели те, что использовались ранее.

В 50-х годах было построено множество ламповых ЭВМ — кровная заинтересованность военных и ученых давала возможность быстро совершенствовать эти устройства, но все они были очень похожи друг на друга. Внушительные габариты, колоссальная стоимость, низкая надежность… Жара машинных залов. Гул вентиляторов.

Когда благодаря пионерским разработкам Физического института Академии наук СССР (ФИАН) появились газоразрядные тиратроны с холодным катодом — хоть и лампы, но уже не электронно-вакуумные, — для мирового инженерного сообщества это, разумеется, было потрясением. Новые — ионные — приборы позволяли значительно упростить схемные решения за счет использования существенно нелинейных характеристик низкотемпературной плазмы. «Неонки» были в 5—10 раз компактнее радиоламп, гораздо дешевле, токи потребления и тепловыделение — мизерные. В 1952 году ФИАН посетил знаменитый француз — академик Пьер Оже. Когда ему рассказали о переносном вычислителе-анализаторе ядерных и космических излучений на полторы тысячи счетчиков, он трижды переспросил, чтобы убедиться, что не ослышался. В европейских лабораториях в те годы большими считались стационарные ламповые анализаторы максимум на сотню счетчиков. Именно на базе ионной технологии в 50-х годах были созданы первые ЭВМ размером с гардероб — «Океан», разработанная в Вычислительном центре АН СССР, и управляющие машины «Эра-800» и «Никель», пригодные для эксплуатации в жестких условиях металлургических заводов. Многие инженеры, с которыми я беседовал о тех временах, вспоминали, что были буквально влюблены в плазменную электронику.

Ну-с, а потом пришла физика твердого тела. Какое-то время, конечно, потребовалось исследователям и технологам, но в один прекрасный момент появился микропроцессор… Для меня «этот момент» выглядел так: отец принес с работы журнал «Электроника» и молча, но многозначительно постучал пальцем по анонсу на обложке. Там была нарисована микросхема, и что-то говорилось о «микропроцессоре». Что такое «просто» процессор я к тому времени представлял себе очень хорошо, поэтому слово «микропроцессор» и изображенную микросхему я поначалу никак между собой не связал. Но когда трижды (как академик Оже!) перечитал статью о том, что вот эта самая микросхема и есть микропроцессор, все и произошло. Я влюбился в этот прибор!

Так вот, вопрос. Каким должно стать вычислительное устройство, чтобы оно поразило ваше воображение? Каким он будет — сверхновый процессор? Об этом я спрашивал всех авторов темы номера.

Профессор О. А. Волков (интервью с ним — на стр. 26) ответил так: «До сих пор мы интегрируем элементную базу… Мы научились делать микросхемы и с тех пор просто наращиваем количество интегрированных компонентов. Вот когда мы начнем интегрировать физические процессы, когда от локальных „деталюшек“ перейдем к распределенным функциям обработки информации, закодированной в переменных физических процессов… вот тогда — то, что получится в результате, наверняка будет поражать воображение».

Другой точки зрения придерживается Вадим Омельянчик, руководитель лаборатории, занимающейся перспективными алгоритмами обработки сигналов. Процессор будущего, говорит он, это не столько «невиданное железо», сколько «невиданный софт». Внешне прибор будет как сегодняшний, но процессы внутри все будут другими. Красивее и намного глубже.

Руководитель постоянно действующего изобретательского семинара А. А. Калиновский считает, что интегрированию физических явлений и процессов еще предстоит научиться. Он считает, что принципы конструирования инженерных систем из отдельных узлов (элементов) необходимо распространить на процессы создания физических систем, где роль «элементной базы» будут играть сотни и тысячи открытых учеными физических явлений и эффектов. Но чтобы это осуществить, потребуется глубокая перестройка сознания разработчиков, в частности отказ от понятий «узел» или «элемент» в пользу понятий «явление», «процесс».

Дмитрий Лежаков — специалист в области математического моделирования процессов аэро— и гидродинамики — подметил любопытную особенность технического прогресса: «Мы берем новый физический принцип и — р-раз! Видим, что наше устройство стало конструктивно проще. Там стало меньше деталей. Потом начинаются усовершенствования, доработки… Конструкция усложняется, опять становится много деталей… И в какой-то момент надо брать новый принцип, который вновь приведет к тому, что половину деталей можно будет выбросить без ущерба для функциональности.»

Еще один мой собеседник высказал следующую мысль: «Если бы мы вложили столько денег в разработку полупроводниковых технологий, сколько Intel, если бы наработали хотя бы десятую часть того ПО, которое сегодня обслуживает платформу РС… Короче говоря, нам было бы не до новых физических принципов — „отбить“ бы вложения. И буржуи в нас никаких особенных денег не вложили. Мы вообще свободны! Мы можем позволить себе рисковать и делать что-то новое. Хуже не будет! Куда ж хуже-то?!»

А название темы номера навеяли результаты исследований вычислительных возможностей материи окружающего мира, проведенных профессором Массачусетского технологического института Сетом Ллойдом (Seth Lloyd). Сверхновые звезды и черные дыры — оказывается, именно эти объекты являются самыми мощными «устройствами» обработки информации в нашей Вселенной. Исключая, конечно, саму Вселенную, которая, по Ллойду, Хокингу и др., тоже представляет собой могучий процессор[Подробнее см. во врезках к статье Олега Волкова и www.xxx.lanl.gov/quant-ph/0110141]. И функционируют эти вычислители совсем иначе, нежели те, которые мы используем сегодня.

Оценка по физподготовке

Олег Андреевич Волков — доктор физ.-мат. наук, специалист в области физики полупроводников. Он согласился поделиться мыслями о перспективах и возможных направлениях прогресса вычислительной техники.

Нет ли у вас ощущения некоторого «застоя» в развитии вычислительных устройств? Налицо явная нехватка новых идей…

— Мы просто переживаем такой этап — этап освоения возможностей традиционной электроники, которые, с одной стороны, далеко не исчерпаны, а с другой — с успехом «закрывают» наши нынешние потребности в вычислениях. Вся современная компьютерная техника[Речь идет, конечно же, о цифровой технике] лишь продолжает «технологические традиции» абака и конторских счетов. Разница только в природе объектов, которые служат для представления единиц разрядов обрабатываемых чисел: в одном случае это камешек или деревянная «косточка», в другом — электрический заряд в полевом транзисторе.

Как вы считаете, сверхмощные процессоры завтрашнего дня появятся благодаря усилиям инженеров или ученых-физиков?

— Думаю, физиков. По крайней мере, на первых этапах разработки. Хотя сегодняшнее участие физической науки в прогрессе вычислительной техники можно оценить «на троечку». Тысячи физиков создают и совершенствуют элементную базу и технологические процессы производства электронных компонентов, но проблемами использования главного, фундаментального свойства материи — свойства непосредственно обрабатывать информацию, занимаются единицы.

Возможно также, что ученым не хватает инженерного прагматизма, а инженерам — «физической подготовки», знания фундаментальных принципов и базового математического инструментария современной физики. Кроме того, у них разное, если можно так выразиться, мировоззрение.

То есть инженер будет конструировать из предметов, а физик, обладающий, как вы говорите, «инженерным прагматизмом», — из процессов?

— Вот именно! И, кстати, любой процесс неизбежно сопровождается закономерным изменением связанной с ним информации (следовательно — ее обработкой!).

Еще в позапрошлом веке, когда в термодинамику было введено понятие энтропии, ученым стало ясно, что описание сложных физических систем лишь с позиций закона сохранения энергии не дает возможности понять их поведение в динамике[Первые серьезные трудности возникли еще в XIX веке при попытках решить известную задачу «трех тел». Физики тогда считали, что все динамические системы являются интегрируемыми. Этот термин, введенный Пуанкаре, означает принципиальную возможность исключить из описания системы взаимодействия между ее элементами (частицами, телами и т. п.). То есть система может быть описана гамильтонианом, зависящим только от импульсов. Было принято считать, что все динамические системы интегрируемы в смысле Пуанкаре, однако в 1889 году он доказал, что в общем случае невозможно найти преобразование, исключающее взаимодействия элементов системы, в которой их число больше двух! Иными словами, абсолютное большинство реальных физических систем принципиально неинтегрируемы и не поддаются анализу с позиций классической динамики] и требует привлечения каких-то новых понятий. Позднее была показана глубокая связь энтропии (считавшейся ранее лишь величиной, характеризующей способность физической системы производить работу) и количества информации, необходимой для описания движения["Движение" здесь нужно понимать максимально широко. Это не только механическое движение, но любое изменение параметров физической системы во времени или в пространстве] физической системы.

Информационная инженерия?..

— Если хотите. Зная, что физические процессы обрабатывают информацию, можно поставить вопрос о «конструировании» процессов, специально организованных для осуществления необходимых нам вычислений. Уже из самой постановки задачи ясно, что строить мы будем не обычный вычислитель с локально хранимыми «ноликами» и «единицами». Более того, мы вообще можем не привязываться к двоичной форме кодирования информации.

Не может быть, чтобы эти мысли не приходили в голову инженерам. Все-таки они очень изобретательный народ… Неужели никто не пытался конструировать вычислительные машины «из процессов»?

— Такие работы проводились. Вероятно, первыми процессами, позволившими построить пригодные для практического использования вычислители, явились процессы интерференции оптических и акустических волн. На их базе в нашей стране и за рубежом в 80-е годы были изготовлены и испытаны многочисленные устройства, реализующие довольно сложные алгоритмы фильтрации изображений, обработки радиолокационных сигналов, распознавания образов и даже операций линейной алгебры. Эти устройства уже тогда демонстрировали чрезвычайно высокие показатели, зачастую и сегодня еще не достигнутые цифровыми вычислителями сопоставимых габаритов и массы.

Например, в акустооптических анализаторах спектра удалось реализовать алгоритм быстрого вычисления преобразования Фурье, что позволило создать беспоисковые спектроанализаторы и перехватчики моноимпульсных излучений систем скрытой связи[Гусев О.Б., Кулаков С.В. и др., «Оптическая обработка радиосигналов в реальном времени». — М.: Радио и связь, 1989]. При этом вычислители работали с частотами входного сигнала до 10 ГГц. А специализированные акустооптические процессоры для перемножения матриц, вектора и матрицы, тройного перемножения матриц[Так называемые оптические матричные систолические процессоры] еще двадцать лет назад имели производительность порядка 5х1010 парных операций умножения и сложения в секунду[Кейсесент Д., «Акустооптические процессоры для операций линейной алгебры: архитектура, алгоритмы, применение»//ТИИЭР, Т. 72, 1984].

Почему же они не стали массовым инструментом вычислений?

— Потому что на основе только интерференционных процессов и классической линейной оптики (в том числе и акустооптики) не удалось создать устройства, способные запоминать и использовать результаты предыдущих вычислений. Анализ причин неудачи позволил понять чрезвычайно важное обстоятельство: оптический тракт вычислителя, будучи линейной системой без диссипации энергии, принципиально не способен реализовать функции динамического запоминания. Для реализации этих функций необходимы нелинейные оптические среды с подводом энергии[Пастушенко В.Ф., Маркин В.С., Чизмаджаев Ю.А., «Теория возбудимых сред». — М.: Наука, 1981].

Вот так «в жизнь» конструкторов вычислительной техники вошла нелинейная динамика…

— Я бы не сказал, что конструкторы сильно этому обрадовались и сразу ухватились за эту возможность. Они же не физики, а инженеры…

А вот физики за сравнительно короткое время нашли множество разнообразных физических сред, которые при определенных условиях порождают и поддерживают существование устойчивых неоднородностей — своего рода «объектов», способных перемещаться в пределах среды, взаимодействовать друг с другом и структурно эволюционировать.

Разновидностями этих динамических неоднородностей, в частности, являются устойчивые образования, напоминающие стоячие волны, но имеющие другую физику, — солитоны и автосолитоны. Так, например, в оптических резонаторах Фабри-Перо, построенных на основе ряда нелинейных сред, при условии их возбуждения внешним источником энергии, удалось получить так называемые дифракционные автосолитоны — устойчивые пространственные области высокой плотности электромагнитного поля[См. например: Розанов Н.Н., Ходова Г.В., Письмо в журнал «Оптика и спектроскопия», 1988, Т. 65]. Нелинейность среды «отвечает» за изменение коэффициента поглощения или показателя преломления в местах дифракционных максимумов поля, после чего возникающие периодически расположенные области с измененными оптическими свойствами начинают выполнять роль распределенного резонатора, выделяя и усиливая те пространственные компоненты поля, которые порождают автосолитон.

Успех этих экспериментов открыл принципиальную возможность строить оптические вычислители на основе динамических дифракционных структур (тех же автосолитонов!), обладающих способностью хранить в своей структуре как информацию о входных воздействиях, так и о своих предыдущих состояниях. Еще раз подчеркну: такой вычислитель «конструктивно» представляет собой не устройство, а процесс — динамически поддерживаемую суперпозицию явлений возбуждения и затухания в нелинейной оптической среде. Физики знают обо всех этих вещах еще с середины прошлого века, но они же физики, а не инженеры…

Много ли сегодня мы знаем физических процессов, на основе которых можно пытаться сконструировать принципиально новые устройства обработки данных?

— Очень много: это плазма высокочастотного газового разряда[Кадомцев Б.Б., «Коллективные явления в плазме». — М.:, Наука, 1976] (порождает статические или подвижные области ионизации и излучения — страты); в сверхпроводниках[Гуревич А.В., Минц Р.Г., «Тепловые автоволны в нормальных металлах и сверхпроводниках». — М.: изд. ИВТ АН СССР, 1987] наблюдаются автосолитоны, представляющие собой области с активным сопротивлением, окруженные сверхпроводящими «оболочками»; в магнитных материалах обнаружены бегущие магнитные домены и вихревые структуры (линии Блоха и ряд других).

В полупроводниках и полупроводниковых гетероструктурах[Белецкий Н.Н., Светличный В.М. и др. «Электромагнитные явления СВЧ-диапазона в неоднородных полупроводниковых структурах». — Киев: Наукова думка, 1991] исследованы эффекты возбуждения незатухающих диссипативных неустойчивостей в электронно-дырочной плазме, эффекты взаимовлияния многочисленных коллективных возбуждений — так называемых квазичастиц, распространяющихся в кристаллической решетке (акустических и оптических фононов, экситонов, магнонов и др.). Были получены удивительные результаты, касающиеся динамики магнитоплазменных волн и возбуждений в полупроводниках.

Богатейший «улов» на всевозможные нелинейности приносят в последние годы исследования многокомпонентных полупроводников типа «твердые растворы» (например, теллурида кадмия в теллуриде ртути). Особенность этих веществ в том, что ширину запрещенной зоны в них можно в широких пределах и плавно регулировать, изменяя соотношение компонентов «раствора». Управляя распределением состава в объеме образца на стадии изготовления, мы можем получать так называемые сверхрешетки и варизонные структуры[В варизонных структурах молярный состав материала плавно, по заранее рассчитанному закону меняется вдоль заданного направления. Это приводит, в частности, к тому, что такие фундаментальные параметры, как ширина запрещенной зоны, эффективные массы и время жизни носителей тока, начинают зависеть от пространственных координат], в которых начинают проявляться принципиально новые физические эффекты.

Этот список чрезвычайно велик. Он означает, что в нашем распоряжении находится обширный выбор явлений, позволяющих синтезировать не только оптические, но и акустические, электродинамические, тепловые, электронные, ионные, фононные и много других типов вычислительных сред — буквально «на все случаи жизни». Но тут имеется серьезная трудность…

Догадываюсь: конструкторов нужно учить физике?

— Это было бы полдела… Трудность связана с необходимостью управлять протеканием в среде тех процессов, которые должны осуществить требуемую обработку подводимой информации. По существу, перед нами стоит задача — научиться «программировать» для столь необычных компьютеров, каковыми являются неравновесные процессы в нелинейных средах.