O naukowcach - technikach


11-12-2020 13:18:58

Patrząc na rolę, jaką odgrywają twórcy techniki w cywilizacyjnym rozwoju społeczeństwa – jako informatyk – skupię się na zjawisku zwanym transformacją cyfrową.

Jesteśmy świadkami bezprecedensowego przyspieszenia rozwoju cywilizacyjnego w bardzo wielu dziedzinach życia, a rozwój ten jest powiązany z rozwojem technologicznym.

Cyfryzacja informacji polega na numerycznym kodowaniu (zero-jedynkowym) informacji w celu jej transformacji algorytmicznych (obliczeń) i przesyłania na odległość (telekomunikacji). Choć u jej zarania był model matematyczny, to nie abstrahował on od technologicznej rzeczywistości, gdyż model ten zakładał przetwarzanie tak kodowanej informacji za pomocą komputera wyposażonego w pamięć i jednostkę arytmetyczno-logiczną zbudowaną z prostych tranzystorowych układów przełączających realizujących funkcje logiczne: sumy (alternatywy), iloczynu (koniunkcji) i negacji.

Od zaproponowania pierwszej architektury komputera przez Johna von Neumanna i współpracowników w 1945 r., obserwujemy niezwykły postęp w technice obliczeń cyfrowych. Fizycznie rzecz ujmując, jest to postęp wykładniczy, gdyż liczba tranzystorów, jakie można umieścić w pojedynczym układzie scalonym – a co za tym idzie, moc obliczeniowa komputerów – podwajała się co 18 miesięcy. Ewolucja układów scalonych przeszła od jednego tranzystora na płytce do 100 milionów w przeciągu zaledwie 40 lat. Z kolei szybkość komunikacji – przewodowej i bezprzewodowej – podwajała się co 12 miesięcy, a szybkość obliczeń wzrosła od 5000 operacji dodawania na sekundę w pierwszym komputerze ogólnego zastosowania ENIAC, do 1018 operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę, czyli exaFLOPS, w najnowszych superkomputerach.

Postęp ten dowodzi, że informatyka jest nauką ściśle powiązaną z technologią, czyli nauką inżynierską, a nie działem matematyki, jak się niektórym wydaje.

Wiadomo, że algorytmy przetwarzania informacji są uwarunkowane architekturą systemu komputerowego, czyli twórcy algorytmów nie mogą abstrahować od sprzętu, zatem to postęp technologiczny dyktuje tempo rozwoju transformacji cyfrowej w naszym życiu.

Transformacja cyfrowa nie jest oczywiście obojętna ani dla życia społecznego, ani dla nauki i jej przestrzennej organizacji. Stworzenie światowej sieci komputerowej, zwanej internetem, sprawiło, że świat stał się „globalną wioską”, w której wszyscy mogą się komunikować ze wszystkimi, oczywiście pod warunkiem posiadania dostępu do sieci. Ponadto, do sieci włączają się nie tylko komputery, ale liczne urządzenia typu telefony, pojazdy, kamery, a nawet lodówki, tworząc tzw. Internet Rzeczy (Internet of Things – IoT).

Z punktu widzenia nauki, sieć komputerowa dokonała rewolucji nie tylko w komunikacji między uczonymi, ale także w podejściu do odkryć naukowych, tworząc wirtualne środowisko zasobowe (laboratoria wirtualne) i infrastrukturę dla usług obliczeniowych „na żądanie” w trybie przetwarzania sieciowego (grid) lub w chmurze (cloud).

Przykładem niezwykłego postępu nauki dzięki sieci internet jest teleskopowa obserwacja nieba. Od kiedy Galileusz skierował po raz pierwszy teleskop optyczny na Saturna minęło zaledwie 400 lat. W tym czasie konstruktorzy teleskopów prześcigali się w powiększaniu ich rozdzielczości, aby dotrzeć do jak najdalszych krańców kosmosu. Zwycięzcą w tym wyścigu został radioteleskop. Radioteleskopy dostrajają się do długości fal radiowych, które wysyłają gwiazdy. W odróżnieniu od teleskopu optycznego, który pozwala na badanie wyłącznie światła docierającego do Ziemi, radioteleskop umożliwia odbiór szerszego zakresu sygnałów. Wiele obiektów astronomicznych przesłania pył, który jednak nie pochłania fal radiowych. Konstrukcja radioteleskopu składa się z parabolicznej czaszy, czyli reflektora skupiającego fale radiowe w ognisku, w którym umieszczony jest odbiornik radiowy. O ile czułość radioteleskopu zależy od powierzchni czaszy, o tyle na jego rozdzielczość główny wpływ ma rozstaw tzw. bazy, czyli odległość pomiędzy najdalszymi elementami rejestrującymi – w przypadku pojedynczego radioteleskopu jest to średnica czaszy reflektora. Największy radioteleskop znajduje się obecnie w Guizhou w Chinach – jego nieruchomy reflektor ma średnicę 500 m. Najciekawsze jest jednak to, że dzięki współpracy radioteleskopów zlokalizowanych w odległych miejscach i łączeniu wyników ich obserwacji rejestruje się obraz, jaki można by uzyskać z hipotetycznego radioteleskopu o średnicy reflektora (bazy) równej odległości między współpracującymi radioteleskopami. Dzięki szybkiemu internetowi szerokopasmowemu, który może połączyć radioteleskopy w czasie rzeczywistym, powstał wirtualny radioteleskop o nazwie e-VLBI (ang. e-Very Long Baseline Interferometry).

Taki wirtualny radioteleskop jest w stanie wykryć źródła promieniowania, które istniały we wczesnym wszechświecie. Polska bierze udział w projekcie e-VLBI za pośrednictwem sieci PIONIER. Maksymalna separacja anten, równa 8200 km, daje rozdzielczość wirtualnego teleskopu ok. 5 razy lepszą niż teleskop kosmiczny Hubble'a. W ubiegłym roku, za pomocą nowej wersji e-VLBI zwanej EHT (ang. Event Horizon Telescope), udało się po raz pierwszy uwiecznić na zdjęciu czarną dziurę w centrum galaktyki M87.

Transformacja cyfrowa, której jesteśmy świadkami, dokonuje się za sprawą połączonych sił naukowców-teoretyków i naukowców-techników. O tych ostatnich społeczeństwo słyszy zwykle mniej, gdyż technicy wykonując swoją robotę nie tworzą wokół niej tyle medialnego szumu co teoretycy, a szczególnie filozofowie i socjolodzy zajmujący się futurologią. Widzimy to dziś na przykładzie sztucznej inteligencji, którą inżynierowie informatycy rozwijają dla wyręczania człowieka z uciążliwych zadań intelektualnych, a futurolodzy budują na niej medialną ideologię transhumanizmu, która postuluje wyprzedzenie biologicznej ewolucji człowieka za pomocą superinteligencji.

Jest zatem ważne, aby inżynierowie nie stronili od wypowiedzi na temat celu i specyfiki ich pracy, abyśmy lepiej rozumieli wpływ ich dokonań na rozwój cywilizacyjny społeczeństwa. W tym dziele rola organizacji technicznych w typie Naczelnej Organizacji Technicznej jest trudna do przecenienia.

Roman Słowiński

Wiceprezes Polskiej Akademii Nauk

Komentuje Waldemar Rukść

eNOT.pl - Portal Naczelnej Organizacji Technicznej | eNOT.pl