Универсальное применение все более и более мощных микропроцессоров в сочетании с все более емкими устройствами памяти оказало воздействие на все сектора современного производства, транспорта, сферы услуг и коммуникации. Впечатляющий рост возможностей сопровождался постоянно падающими затратами и растущей надежностью (Williams 1997; Ceruzzi 2003; Smil 2013с; Intel 2015). Микрочипы стали наиболее широко распространенными комплексными артефактами современной цивилизации. Больше 200 миллиардов производится каждый год, и найти их можно в чем угодно, от повседневно используемых домашних предметов (термостаты, печи, духовки, любой электронный гаджет) до автоматизированных средств производства, в том числе и тех, которые сами делают микропроцессоры. Они управляют временем воспламенения топлива в двигателях автомобилей, оптимизируют работу турбин реактивного самолета, ведут ракеты, которые выносят спутники на заданную орбиту.
Но наиболее персонализированное влияние микропроцессоры оказали посредством массового распространения переносных электронных устройств, в первую очередь – сотовых телефонов. Этому шагу предшествовал прогресс персональных компьютеров, удивительно медленное развитие Интернета и период сравнительно неспешного распространения мобильных телефонов. Xerox Palo Alto Research Center (PARC) изобрел персональные компьютеры в 1970-х годах, скомбинировав вычислительную мощность микрочипов с мышью, графическим пользовательским интерфейсом, иконками, выпадающими меню, лазерной печатью, редактированием текстов, проверкой орфографии и доступом к принтерам и файлам на сервере по принципу «наведи и щелкни» (Smil 2006; рис. 6.16). Без этих достижений Стивен Возняк и Стивен Джобс не смогли бы создать первую коммерчески успешную модель компьютера Apple II с цветной графикой (1977 год) (Moritz 1984). IBM выпустила свою машину в 1981-м, и количество собственников ПК в США выросло с двух миллионов в 1983 году до почти 54 миллионов в 1990-м (Stross 1996). Более легкие переносные машины, ноутбуки и планшеты, появились в конце 1990-х, a iPad от Apple – в 2010-м.
Коммуникация с помощью компьютеров была впервые предложена в 1962 году Джозефом Ликлайдером, первым директором Управления перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США. Началась же она на практике в 1969-м в рамках ARPANET, каковая сеть сводилась всего к четырем сайтам: Стэнд-фордского исследовательского института, университета Калифорнии в Лос-Анджелесе, Калифорнийского университета в Санта-Барбаре и университета Юты. В 1972 году Рэй Томлинсон из BBN Technologies разработал программу для отправки сообщений на другие компьютеры и выбрал символ @ в качестве локализующего для адресов электронной почты (Tomlinson 2002). В 1982 году ARPANET конвертировала протокол, который сделал возможной коммуникацию через систему сетей, и к 1989 году, когда закончилось его действие, он содержал более 100 тысяч хостов. Годом позже Тим Бернерс-Ли создал основанный на гипертексте World Wide Web в женевском ЦЕРН, чтобы упорядочить обмен научной информацией онлайн (Abbate 1999). Ранняя версия Web не была простой для навигации, но положение быстро улучшилось с появлением эффективных браузеров, первым из которых стал Netscape в 1993 году.
Рисунок 6.16. Утилитарно, но революционно: настольный компьютер PARC, выпущенный в 1973 году. Был первым практически полным воплощением всех базовых характеристик более поздних персональных компьютеров (фотография из Wikimedia)
Первым важным электронным достижением в телефонии стала возможность недорогих межконтинентальных звонков, появившаяся благодаря автоматическому вызову через геостационарные спутники. Эта инновация стала результатом комбинации прогресса в микроэлектронике и появления мощных ракетных двигателей в 1960-х годах, и по мере того, как затраты падали, звонки становились дешевле. Но радикальное изменение в телефонии пришло только с мобильными телефонами: впервые они были продемонстрированы в 1973 году, дорогой сервис с использованием громоздкой модели «Моторолы» стал доступен в США в 1983-м, но количество пользователей начало быстро расти (Япония и ЕС обошли тут США) только в конце 1990-х годов. Глобальные продажи сотовых превзошли 100 миллионов штук в 1997-м, и в этот же год «Эриксон» представил первый смартфон.
Продажи достигли отметки в миллиард к 2009 году, и к концу 2015-го около 7,9 миллиарда устройств находилось в использовании, а общие годовые поставки мобильных гаджетов, включая планшеты, ноутбуки и нетбуки, увеличились до почти 2,2 миллиарда единиц, среди них 1,88 миллиарда сотовых телефонов (Gartner 2015; mobiForge 2015). Это впечатляющее и быстрое изменение системы коммуникации, развлечений и контроля информации, а также необходимого для нее ПО потребовало значительного количества энергии, воплощенного в высокоэнергоемких электронных устройствах, и на сто процентов зависело (и зависит) от постоянного, очень надежного поступления электричества в соответствующие инфраструктуры, от центров обработки данных до вышек сотовой связи (примечание 6.9).
Примечание 6.9. Энергия, воплощенная в мобильных телефонах и автомобилях
Даже компактная легковая машина весит в 10 тысяч раз больше, чем смартфон (1,4 т против 140 г), и поэтому в ней воплощено гораздо больше энергии. Но различие в воплощенной энергии намного меньше, чем расхождение в массе, и сводный подсчет позволяет сделать сравнение. В мобильном телефоне воплощено около 1 ГДж энергии, в то время как на производство типичного легкового автомобиля требуется около 100 ГДж, всего в сто раз больше. В 2015 году продажи сотовых по всему миру приблизились к 2 миллиардам единиц, и следовательно, на их производство ушло около 2 ЭДж (эквивалент около 48 миллионов метрических тонн сырой нефти). Около 72 миллионов автомобилей были проданы по миру в 2015 году, в их производство было вложено, грубо, 7,2 ЭДж, то есть всего почти в четыре раза больше, чем на производство мобильных.
Мобильные телефоны имеют очень краткий срок жизни, в среднем два года, и их производство сейчас воплощает глобально около 1 ЭДж на средний год использования. Легковые автомобили могут служить десятилетиями, их производство воплощает глобально около 0,72 ЭДж на средний год использования – на 30 % меньше, чем изготовление сотовых! Что означает, даже если в этом приближении агрегатные показатели отклоняются в противоположных направлениях (в реальности автомобили воплощают больше, а мобильные – меньше энергии), то общие показатели будут не только одного порядка, но и не так уж далеки друг от друга. Операционные энергетические затраты, конечно, различаются очень сильно. Смартфон потребляет в год всего 4 КВт электричества, менее 30 МДж за два годы службы, то есть 3 % от воплощенных энергетических затрат. По контрасту, небольшому автомобилю за время жизни потребуется в 4–5 раз больше энергии (в виде бензина или дизеля), чем воплощено в нем самом. Но издержки на электрификацию мировых сетей информации и коммуникации растут: они потребили почти 5 % мировой генерации электричества в 2012 году и могут достигнуть 10 % к 2020-му (Lannoo 2013).
Специального упоминания заслуживает колоссальный прогресс, достигнутый с 1960-х годов в области диагностических, измеряющих технологий и средств дистанционного зондирования. Этот прогресс принес невообразимое ранее количество информации. Рентгеновские лучи, открытые В. Рентгеном (1845–1923) в 1895 году, оставались единственным способом бесконтактной диагностики с 1900-го. К 2015 году спектр методов расширился невероятно, от ультразвуковых устройств (используемых как в медицине, так и в инженерном деле) до технологий создания изображений высокой четкости (МРТ, компьютерная томография), от радара (разработанного накануне Второй мировой войны и ныне ставшего незаменимым инструментом в области транспорта и предсказания погоды) до большого набора размещаемых на спутниках сенсоров, получающих данные в различных участках электромагнитного спектра и позволяющих куда лучше предсказывать погоду и управлять природными ресурсами.
