О сколько нам открытий чудных...

Эта тема была навеяна недавней поездкой в Соединенные Штаты на ежегодный так называемый Intel @ Research Day.

Эта тема была навеяна недавней поездкой в Соединенные Штаты на ежегодный так называемый Intel @ Research Day. Откровенно говоря, затрудняюсь коротко и точно перевести это название на русский (наиболее удачные переводы, на мой взгляд, "День исследований Intel" или "День НИОКР Intel"), поэтому давайте придерживаться оригинального англоязычного названия.

Компания Intel - это не только производитель процессоров, как до сих пор думают многие пользователи компьютеров. Это одно из крупнейших предприятий не только американской, но и мировой экономики, работающее во многих областях, на первый взгляд, не имеющих никакого отношения к информационным технологиям, а также одно из крупнейших предприятий в мире, выделяющее огромные средства на различные технологические (и не только) исследования. Так, согласно данным компании, на протяжении последних лет в различные исследования Intel инвестировала ежегодно более 4 млрд. долларов - сумма, сопоставимая с бюджетом небольшого государства. И выделяемые ежегодно 500 грантов на исследования лишь дополняют картину.

Фундаментальная наука в последние несколько лет переживает нелёгкие времена. Фундаментальные исследования, не дающие возможности тут же воспользоваться результатами и, соответственно, не приносящие сиюминутной выгоды, обычно финансируются из государственных фондов. И это в целом правильно. Однако в последние годы урезается государственное финансирование таких исследований. Особенно это видно на примере российской фундаментальной науки, находящейся в совершенно плачевном состоянии. И это не только мое личное мнение. В своё время об этом достаточно определенно высказались такие светила советской и российской науки, как, например, Сергей Петрович Капица и Евгений Павлович Велихов. Однако тема данной статьи - не фундаментальные (теоретические), а прикладные (практические) исследования, т. е. исследования, результатами которых можно воспользоваться прямо сейчас или в ближайшем будущем.

Утром в газете - вечером в куплете

Именно так пел куплетист Велюров из популярного кинофильма "Покровские ворота". И именно на эту тему в свое время было снято немало сюжетов популярного советского сатирического журнала "Фитиль», возрождённого на российском телевиде нии буквально пару лет назад. Зачастую героями (вернее, антигероями) сюжетов "Фитиля" становились нерадивые директора заводов, по одним им ведомым причинам не желавшие внедрять в производство рационализаторские предложения.

Таковы были реалии социалистической плановой модели производства. "Загнивающий" капитализм в этом отношении куда более гибко и прагматично подходит к любым инновациям. Для того чтобы изобретение было внедрено в реальное производство, достаточно показать, что оно приведет к увеличению производительности труда, снижению расходов или увеличению сбыта продукции.

И за примерами далеко ходить не надо. Достаточно посмотреть на линейку процессоров компании Intel - вчерашние исследования сегодня воплощены в совершенно конкретные продукты, продающиеся в любом компьютерном салоне.

Когда инженеры поняли, что увеличение тактовой частоты фактически не приводит к дальнейшему увеличению производительности без преодоления ряда трудноразрешимых проблем (в частности проблемы тепловыделения), выход был найден в распараллеливании вычислительных процессов. Тот, кто читал отчёт о последнем весеннем IDF, помнит, что исследования в области процессорной микроархитектуры показали - оверклокинг на 20% приводит к увеличению производительности на 13%, а энергопотребление (и, соответственно, нагрев) увеличивается на целых 73%, что никак не могло устроить ни производителя, ни тем более потребителей. Сначала были созданы процессоры с поддержкой Hyper-Threading, a потом появились многоядерные (в настоящий момент двуядерные) процессоры. Четырехъядерные процессо¬ры появятся в продаже совсем скоро, а вот дальнейшего увеличения количества ядер пока не планируется. И дело вовсе не в сложности производства, а в том, что современные средства программирования не слишком приспособлены для многопоточных вычислений. При четырёх ядрах с поддержкой Hyper-Threading можно организовать до 8 вычислительных потоков, управлять которыми создатели программных продуктов пока не научились. Однако работы в этой области ведутся, так что появление процессоров с большим количеством ядер в перспективе вовсе не исключено.

Исследования, проведённые вне лабораторий, показали, что современные потребители компьютеров (особенно в корпоративном сегменте) ценят в первую очередь не просто производительность, а показатель "производительность на единицу потребляемой энергии" (performance per watt). Поэтому дальнейшие приоритеты исследователей Intel - десятикратное увеличение производительности при десятикратном уменьшении энергопотребления.

Немало внимания уделяется и развитию широкополосного доступа в интернет вообще и беспроводного доступа в частности. Так, уже в 2009 году, по мнению инженеров компании Intel, мобильная платформа, во-первых, сильно уменьшится в размерах (при этом, как минимум, сохранив уровень производительности), во-вторых, будут по умолчанию поддерживаться такие технологии, как GPS, DVB (Digital Video Broadcasting), 3G, WiMAX, Wi-Fi, UWB (Ultra Wide Band) и Bluetooth. Через каких-нибудь три года мы воочию сможем убедиться, насколько сбудется этот прогноз.

А пока полным ходом идет работа по совершенствованию технологии Wi-Fi и внедрению WiMAX. И если с WiMAX ситуация пока до конца не ясна (во многих странах уже запущены в тестовую эксплуатацию так называемые preWiMAX-сети), то сейчас в мире новый хот-спот открывается в среднем каждые 2 секунды. По данным Yankee Group, к 2008 году число пользователей широкополосного доступа в мире достигнет 325 млн. человек, количество хот-спотов, по данным Gartner, достигнет 167 тысяч, а пользоваться ими будут порядка 75 миллионов человек.Думаю, эти прогнозы сбудутся. Ещё каких-то пару-тройку лет назад ноутбук с беспроводными средствами доступа был диковинкой, чуть ли не изыском. Сейчас же ноутбук без встроенного Wi-Fi кажется почти анахронизмом.

Wi-Fi для окулиста, WISP для "особиста"

Исследования в области увеличения радиуса покрытия Wi-Fi привели в конечном итоге к появлению направленных антенн, которые, свою очередь, сделали возможным внедрение услуг телемедицины даже в такой не слишком развитой с точки зрения информационных технологий страны, как Индия. В настоящий момент в Индии при помощи разработок команды TIER (Technology and Infrastructure for Emerging Regions) Калифорнийского университета Беркли создается сеть удалённых глазных кабинетов, в которых даже самое малоимущее население сельских районов (с доходом не более 2 долларов в день) имеет возможность всего за четверть доллара проверить свое зрение и получить консультации квалифицированного специалиста, физически находящегося очень далеко от приёмного кабинета.

Ежедневно такой телекабинет может принимать до 60 пациентов. Конечно, оборот 15 долларов в день, или порядка 350 долларов в месяц, - не бог весть какой бизнес по меркам развитых стран. Однако для Индии, где средний доход биржевого маклера порядка 10 долларов, это вполне ощутимые деньги, позволяющие развиваться малому бизнесу.

Ещё одна очень интересная область, исследования в которой ведутся в лаборатории Intel в Сиэттле, это WISP (Wireless Identification and Sensing Platform) - энергонезависимая сенсорная вычислительная платформа, способная не только обнаруживаться считывающими RFID-устройствами, но и получать от них питание. В качестве очевидных и основных сфер применения этой платформы можно назвать объекты торговли (склады, торговые и выставочные залы), библиотеки. Однако есть подозрение, что одними из основных потребителей WISP станут спецслужбы - ведь и порох, изобретённый китайцами для проведения праздничных фейерверков, на протяжении столетий в основном применяется совсем не для увеселительных целей.

Днём с огнём

Глубокие исследования ведутся в области поиска среди графических файлов. Как известно, проблема поиска текстовой информации на компьютере фактически решена со времени появления Windows. Конечно, и в DOS'овские времена существовали всевозможные системы, но именно в эпоху "оконного" интерфейса они получили наибольшее распространение и достигли приемлемого уровня. Одна из самых простых систем поиска встроена непосредственно в операционную систему Windows. Но в данном случае, пожалуй, максимально верна поговорка "простота хуже воровства". Крайняя неторопливость и неудобство использования послужили хорошим толчком к тому, что множество сторонних команд и программистов-одиночек с различной степенью успеха разрабатывали альтернативные программы.

Одним из самых последних и наиболее удачных проектов, реализующий поиск текстовой информации на компьютере, стала система "Google Desktop". Простота реализации, множество дополнительных функций и приложений, реализованных и реализуемых программистами-энтузиастами (система открыта для подключения внешних модулей, так что все желающие могут реализовать и интегрировать недостающую, по их мнению, функцию) и громкое имя компании-производителя обусловили огромную популярность "Google Desktop". Однако и эта система не идеальна - огромный (просто гигантский!) индексный файл и не слишком шустрый процесс его индексирования позволяют надеяться (по крайней мере мне), что она будет дорабатываться. Или же появятся другие, более простые, удобные и быстрые системы поиска.

Но всё это касается текстовой информации. Можно найти файл по названию (или части названия) или же по фрагменту содержимого. С графикой дела до сих пор обстоят из рук вон плохо. Попробуйте в несистематизированном каталоге иллюстраций найти, например, все фото, где изображены башни московского Кремля или Собор Парижской Богоматери. Задача на нынешнем этапе развития компьютерной техники пока еще непосильная.

Однако уже ведутся исследования в этой сфере. Во время Intel @ Research Day были представлены две, на мой взгляд, очень перспективные разработки в области поиска по графическим файлам. Первая разработка, осуществляющая поиск среди неиндексированных графических данных, получила название "Diamond". Пример, продемонстрированный исследователями Питтсбургского центра Intel, показал, как с помощью системы "Diamond" можно отыскать среди массива графики все фотографии определённого лица. Незаменимая система для тех, кто работает с большим количеством фотографий. Особенно оценят разработку бильд-редакторы и вообще работники средств массовой информации, в настоящее время система может отыскать только человеческие лица, поскольку алгоритм описания человеческого лица известен. Однако, по словам разработчика, если им дать корректный алгоритм поиска, например, собаки, то система в будущем будет способна справляться и с более сложными запросами.

Другая система, не имеющая пока собственного названия (работоспособный продемонстрированный программный продукт в настоящий момент носит название PiroGUI), но уже достаточно работоспособная, позволяет искать среди неиндексированной базы фотографий объекты, похожие на выбранный. Алгоритм поиска очень простой. Окно поисковой оболочки разделено на три части: в верхнюю левую "зеленую" часть методом drag-and-drop переносится предмет. В левую верхнюю "красную" часть также методом drag-and-drop переносятся объекты, не соответствующие заданным мысленно критериям. В нижней части выводятся отсортированные результаты поиска.

В качестве примера работоспособности системы было продемонстрировано, как среди личной коллекции, насчитывающей несколько тысяч фотографий, отыскать знаменитую Стеклянную пирамиду в Лувре. Поиск производится в несколько этапов (итераций). На первом этапе выбирается наиболее простой образ, соответствующий форме пирамиды, - треугольник (крыша дома). После первой итерации в "красную" зону отбрасываются фотографии автомобилей (заднее окно - треугольной формы) и зданий (скос крыши также имеет треугольную форму). Среди огромного количества фотографий, удовлетворяющих условию "треугольник", нашлись и фотографии искомой пирамиды. Заменяем крышу в "зеленой" области на любую из фотографий пирамиды и продолжаем поиск. На третьем шаге отбрасываем (перетаскиваем в "красную" область) попавших в кадр людей, в результате всего за три итерации мы среди многотысячной массы фотографий отыскали нужные нам виды Стеклянной пирамиды.

Представьте себе, насколько удобной может отказаться эта система в домашнем использовании. В моей персональной домашней фотобиблиотеке (на самом деле практически свалке, поскольку навести порядок и отсортировать фотографии не хватает ни времени, ни желания) в настоящий момент насчитывается более 17 тысяч цифровых фотографий. И это, поверьте, не очень большой объём, поскольку настоящие фотографы-любители, к каковым я себя не отношу, с каждой фотосессии (семейного торжества, вечеринки, отпуска, командировки или просто выезда на шашлыки) привозят тысячи фотографий. Обнаружить в этой массе нужную фотографию удаётся далеко не сразу даже самому автору, не говоря уже о постороннем человеке.

Таковы наиболее интересные, на мой взгляд, исследования, которые были представлены во время последнего Intel @ Research Day. Некоторые из них проводятся самостоятельно, другие - совместно с ведущими научно-исследовательскими институтами (такими, например, как Массачусетский технологический институт или Стенфордский университет), третьи - с компаниями-партнёрами (как, например, Street Smart Spaces совместно с Nokia).

Нам, потребителям, на самом деле, всё равно, кто и с кем проводит исследования. Нас интересуют конечные продукты. А за ними, как говорится, дело не станет.