Od superpočítačů k decentralizaci: Evoluce představ o budoucnosti výpočetní techniky

Centralizace versus distribuce – OBSAH

1. Předpovědi se mýlily
2. Tranzistor pomohl vytvořit kompaktnější počítače
3. Síla komunity poráží zavedené firmy
4. Koordinovaná, ne centralizovaná
5. Téměř vše dnes běží na cloudu

Předpovědi se mýlily

Většina představ o počítačích budoucnosti, které se objevovaly ve sci-fi do šedesátých let, předpokládala vždy centralizované řízení. Ať už šlo o protiválečnou povídku Raye Bradburyho „There Will Come Soft Rains“ (1950), která popisovala nesmyslnou činnost autonomního domu po jaderné válce, kdy všichni jeho obyvatelé už byli mrtví – nebo „Příběhy pilota Pirxe“ (1968) od Stanislava Lema, kde kosmickou loď řídí centrální počítač, předpokládalo se, že se výpočetní výkon bude agregovat. Ostatně i v československém televizním seriálu „Návštěvníci“ (1983) se setkáváme s Centrálním mozkem lidstva a ve sci-fi komiksu Vzpoura mozků (1977) opět vede revoltu proti lidstvu centrální robot.

Idea, že řízení a velení bude centralizované, se opakuje u autorů sci-fi opakovaně – a nejenom u nich, i počítačový vizionář Douglas Engelbart předpokládal, že v budoucnosti se lidé budou moci připojovat k neomezenému výkonu obrovských počítačů pomocí bezdrátových terminálů s neomezenou výdrží. Idea centralizace je pro lidi přirozená, i když také přináší jasná rizika – pokud centrální systém vypadne anebo se připojení k němu zhroutí, zhroutí se i systém, který je na něj navázaný.

Tranzistor pomohl vytvořit kompaktnější počítače

Během vývoje počítačových technologií došlo k zajímavému jevu, že se výpočty začaly centralizovat i distribuovat najednou. Tento zvláštní jev souvisel s miniaturizací, kdy se rozměrné mechanické a později elektronkové obvody začaly nahrazovat kompaktnějšími tranzistory, a nakonec integrovanými obvody. Přelomem pak byl příchod integrovaného obvodu, který jako idea vznikl už v padesátých letech minulého století, ale patentován byl až v roce 1961 Robertem Noycem, přičemž v téže době na něm nezávisle pracoval i Jack Kilby.

Integrace obvodů pokračovala podle dnes proslulého Moorova zákona. Gordon Moore, spoluzakladatel firmy Fairchild Semiconductor, v roce 1965 publikoval tezi, která říká, že počet komponent na integrovaných obvodech se každým rokem zdvojnásobí. V roce 1975 již své pozorování upravil tak, že se zdvojnásobí každé dva roky, což je ale stále exponenciální růst.

Tento nárůst komplexity integrovaných obvodů způsobil dvě věci najednou: Za prvé začaly být čipy podstatně složitější, ale zároveň při zachování stejné složitosti mohly být podstatně menší. To vedlo ke vzniku superpočítačů, ale také domácích počítačů, přičemž přelomem byl vznik prvního mikroprocesoru Intel 4004 v roce 1971. Přestože Intel 4004 patřil spíš mezi kontroléry, už jeho nástupce, Intel 8080 (1974), se stal základem mnoha osmibitových počítačů zvláště v zemích socialistického tábora, kde se tento procesor podařilo úspěšně klonovat.

Síla komunity poráží zavedené firmy

Na Západě vedl vznik mikroprocesorů ke vzniku domácích počítačů, které vznikaly hlavně kolem sdružení Homebrew Computer Club v kalifornském Menlo Parku. Zde došlo k zajímavému jevu, kdy volné sdružení nadšenců v podstatě obešlo plánování velkých firem – a začalo vytvářet rudimentární ale funkční počítače, ze kterých vznikla mikropočítačová revoluce. Ta vedla k vzestupu firem jako Commodore a Atari, ale hlavně Apple, který v podstatě vzešel z této komunity – a IBM, jako největší výrobce komerčního počítačů na světě, musel toto dění pracně dohánět.

Najednou se ukázalo, že komunita nadšenců může být stejně tvořivá a stejně disruptivní jako ti největší výrobci – a nejen to, oni dokážou přinést inovace, které otřesou celým trhem. Právě komunity nadšenců vedly k vzestupu Linuxu, k internetové revoluci 90. let, ke vzniku Open Source iniciativy a také ke vzniku kryptoměn, které přišly s bitcoinem v roce 2009.

Koordinovaná, ne centralizovaná

S tím, jak přicházely jednotlivé vlny technologické disrupce a otřásaly trhem, přišla i otázka: Nemýlili se vizionáři minulosti? Síť miniaturních počítačů dokáže představovat flexibilnější a racionálnější řešení než centrální výkonný systém. Moderní koncept internetu věcí (IoT, Internet of Things) je založen na představě, že každé jednotlivé zařízení má svoji vlastní inteligenci – a i když má koordinátora, ten není až tak podstatný, protože schopnosti tohoto řešení souvisí hlavně se schopnostmi jeho prvků.

Každý prvek inteligentní domácnosti má vlastní mikrokontrolér, který mu dovoluje řídit svoje vlastní chování, ale také komunikovat s ostatními prvky, a to i v situaci, kdy nějaký z nich selže. Podobný koncept přišel s internetem, který také jako celek dovoluje funkci i při výpadcích – a objevil se například i v moderních autech, kde v moderním autě najdeme padesát až sto mikrokontrolérů. Právě tam se ukazuje masivní výhoda proti centralizaci: Zatímco centrální řízení by vyžadovalo obrovské množství sběrnic pro senzory a motory, u distribuovaného návrhu stačí rozvést sběrnici, po které proudí komunikace mezi jednotlivými inteligentními prvky.

Téměř vše dnes běží na cloudu

V současnosti se technologie stále rozvíjí oběma směry: Zároveň roste výkon komponent, ale služby jsou založené na cloudu a dalších distribuovaných technologiích. Cloud je založený na distribuci a redundanci služeb, bez kterých by nedokázal nabízet služby zákazníkům po celém světě a dynamicky škálovat potřebný výkon, kdy musí pokrýt jak neobvyklé požadavky, jako je přehrání téměř zapomenutého videa, tak i vlnu zájmu o nové filmy po jejich vydání.

Obecně se zdá, že distribuované technologie jsou dnes důležitější a jejich význam poroste i nadále, protože většina současných implementací umělé inteligence, video služeb i distribuce softwaru je založena právě na distribuovaných technologiích. Tím se v podstatě plní vize Douglase Engelbarta, který předvídal, že se jednou budeme připojovat k počítačové síti, která nám nabídne prakticky neomezený výkon. Velkou výjimkou z tohoto trendu jsou hry – i když se stále experimentuje se streamovaným hraním, herní počítače a konzole patří mezi nejvýkonnější hardware, který si kupujeme do osobního vlastnictví.

Navíc i když trend pozvolna směřuje k vyšší míře distribuovaných služeb, jejich řízení je v podstatě centralizované. Serverovny po celém světě mohou nabízet služby fakticky distribuovaně, ale o tom, jaké služby budou k dispozici, rozhoduje centrální správa. Ta také rozhoduje o dostupnosti služeb pro jednotlivé regiony, může zablokovat služby a obsah na základě geolokace.

Původní představy o centralizovaném řízení se sice naplnily v některých oblastech, ale zároveň došlo k silnému rozvoji distribuovaných systémů, které se v mnoha ohledech ukazují jako efektivnější a robustnější. Dnešní svět je tedy charakterizován koexistencí obou přístupů: masivní centralizované infrastruktury, jako jsou datová centra a cloudové služby, a decentralizovaných řešení, která se uplatňují v oblastech, jako jsou IoT, domácí automatizace nebo blockchain.

Michal Rybka

Michal Rybka je publicista a nadšenec s 20 lety zkušeností v IT a gamingu. Je kurátorem AlzaMuzea a YouTube kanálu AlzaTech. Napsal několik fantasy a sci-fi povídek, které vyšly v knižní podobě, a pravidelně pokrývá páteční obsah na internetovém magazínu PCTuning.