Rychlost komunikace počítačových strojů napříč historií

Zpočátku pomalé propustnosti v řádu jednotlivých bitů se za několik desítek let dostaly až na nepředstavitelnou úroveň gigabitů. Jak si vedeme my, lidstvo?

Stroje jsme začali stavět proto, abychom mohli snadněji či rychleji udělat různé úkoly, které jsme do té doby museli řešit pomocí vlastního těla či mozku. Pokud v mentální oblasti přeskočíme Abacus (2 400 let před naším letopočtem), asi nejstarším a zároveň poměrně pokročilým strojem bylo pravděpodobně římské zařízení z Antikythéry, které dle předpokladů pochází z časů přibližně 100 let před naším letopočtem. Stroj měl sofistikovaný mechanismus, který díky přesně určeným 37 ozubeným kolečkům dokázal napodobovat pohyby vesmírných těles, včetně budoucích pozic.

Takových strojů bylo samozřejmě jistě více, v dobách Archiméda a dalších průkopníků v oblasti různých vědních oborů to však není žádným překvapením. Průřez všemi známými stroji z dob historie až do současnosti si můžete prohlédnout například zde. Na videu si můžet prohlédnout mechanický Curta kalkulátor:

Výrazný posun vpřed se však objevil až v první polovině minulého století, s příchodem prvních mechanických a elektromechanických programovatelných počítačů.

Základem je informace

Stroj, nebo spíše v moderním pojetí počítač, dělá relativně jednoduchou věc, která se týká takřka všeho dění kolem nás - zpracovává informace. Jak to v případě počítače vypadá, si můžete prohlédnout v tomto diagramu. Na počátku je vstupní informace, kterou je nutné přijmout, logicky zpracovat (s nutnou pamětí pro ukládání jednotlivých částí výpočtů) a nakonec předat informaci na výstup.

Klepněte pro větší obrázek

V tomto článku se ale nebudeme zabývat výkonem v oblasti výpočtu, který si můžete přečíst například v článku „Výpočetní výkon: od mozku až k superpočítačům“, ale právě schopností přijímat či posílat informace dále, například dalšímu stroji.

Nejdříve se tak podíváme na zajímavé srovnání, jak je vlastně na tom samotný člověk, respektive jakou rychlostí je schopen předávat informace druhému jedinci. Hodnoty berte s mírnou rezervou, jsou pouze přibližné pro ukázku rozdílu:

Klepněte pro větší obrázek 

Jak je vidět, pokud budeme vycházet z průměrných hodnot a s jedním slovem budeme v průměru počítat jako se šesti znaky, jsou rychlosti přenosu informace u člověka extrémně malé, v oblasti maximálně několika desítek bitů za sekundu.

To nás samozřejmě obrovským způsobem limituje, a i když jsme v tomto ohledu jistě nejpokročilejší druh na naší planetě, už se zkrátka v tomto ohledu nedokážeme zlepšit, a když, tak maximálně v řádu dalších několika desítek bitů.

Rozdílnost těchto hodnot je vidět například i na velikosti našeho DNA, která v případě jediného člověka a jeho kompletního kódu všech buněk má velikost v nekomprimované podobě kolem 750 MB.

Stroje už v gigabitové sféře

Počítače jsou dnes složené z mnoha propojených částí, i když s postupnou miniaturizací vše směřuje do velké integrace. Právě integrace totiž umožňuje zbavit se problému propojení s omezující propustností.

Zde je přehled některých vnitřních sběrnic, které slouží pro propojení jednotlivých komponentů. Pro srovnání dalších oblastí přenosu informací, nejen uvnitř počítače, ale i mezi dalšími počítači v oblasti bezdrátových sítích, lokálních sítí, internetu i třeba s externími zařízeními.

Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek Klepněte pro větší obrázek
 

Jednotlivé hodnoty nemusí odrážet aktuální stav, mnohdy se jedná o teoretické rychlosti, různé druhy specifikací, standardů a podobně. Důležité je především získat náhled konkrétních technologií. Například u VDSL2 je rozsah profilů 50 až 200 Mb/s, teoreticky dosáhne až 250 Mb/s a navíc záleží i na vzdálenosti. V reálných podmínkách se ale nabízí rychlost v rozmezí desítek megabitů za sekundu. Pokud chcete jednotlivé technologie prozkoumat detailněji a získat přesná čísla, stačí použít internet.

Terabity za sekundu se blíží

Vědci už si samozřejmě hrají s mnohem vyššími rychlostmi, obvykle o řád vyššími. Z tabulek je ale vidět, že ve většině oblastí se rychlost přenosu informace dostala do řádu gigabitů za sekundu, což je v porovnání s komunikací člověka s druhým člověkem miliardkrát rychlejší.

Nutno podotknout, že v tomto směru jsme extrémně omezený hardware, s čímž souvisí i pomalé učení, které trvá stále stejných dvacet či více let. Přitom se nedá říci, že mozek je nějak výpočetně zaostalý, vždyť například z jednoho oka zvládá zpracovat datový tok přibližně 72 GB/s.

IBM tvrdí, že bude mít v roce 2020 superpočítač tak výkonný jako mozek. Na tom je dobře vidět, že i když je mozek poměrně výkonný, jeho schopnost přijímat nové informace a stejně tak jejich předávání dál je extrémně pomalé a neúměrné vnitřnímu výkonu. Řeč je zkrátka poměrně novou a komplikovanou záležitostí a zpracování poměrně náročné. Nelze ale očekávat, že se tato schopnost zlepší, to bychom potřebovali zcela jiný mozek, zcela jinou architekturu, zcela jiný systém přijímání informací.

S řešením tohoto problému nám pomáhají počítače, které však již nejsou jednoduchými kalkulačkami. Díky simulovaným neuronovým sítím získávají naše vlastnosti a jsou schopné nás porazit i v takových oblastech, kde bychom to nikdy v životě nečekali.

Na rozdíl od nás se umělé neuronové sítě, základ umělé inteligence, učí nesrovnatelně rychleji. Rozpoznávání a porozumění hlasu? To co člověku trvá několik let, lze „naučit“ za pár hodin či dní, a i když to zatím není dokonalé, jednou tomu tak jistě bude.

Vysoké přenosové rychlosti externího rozhraní umožňují, aby se obrovské množství informací dostalo od jednoho počítače ke druhému. S našimi „bity za sekundu“ ale už takovému pokroku nemůžeme konkurovat.

Témata článku: Hardware, Technologie, Malé těleso, Obrovské překvapení, Blízké setkání, Počítačová historie, Různé druhy, Budoucí superpočítač, Stroj, TomTom, Jednotlivá buňka, Vědní obor, English, Pomalá doba, Výrazný posun

Určitě si přečtěte

Velká podzimní aktualizace Windows 10 je tady: Co přináší Fall Creators Update

Velká podzimní aktualizace Windows 10 je tady: Co přináší Fall Creators Update

** Po půl roce je tu další aktualizace Windows ** A opět přináší hlavně hromadu drobných kosmetických vylepšení ** Podívali jsme se na ty nejzajímavější

Včera | Jakub Čížek | 144

Budoucností Windows 10 je Fluent Design. Takto bude jednou vypadat celý systém

Budoucností Windows 10 je Fluent Design. Takto bude jednou vypadat celý systém

** Fluent Design je vzhled, do kterého postupně Microsoft převleče celý systém ** Staví na průhlednosti a velkých plochách ** Do Windows 10 se z části dostane už zítra při vydání podzimní aktualizace

16.  10.  2017 | Stanislav Janů | 154


Aktuální číslo časopisu Computer

Nový seriál o programování elektroniky

Otestovali jsme 17 bezdrátových sluchátek

Jak na nákup vánočních dárků ze zahraničí

4 tankové tiskárny v přímém souboji