Ед Фредкін – пілот, програміст, інженер, розробник апаратного забезпечення та підприємець, чия робота в академічних колах і за їх межами вплинула на основні розробки в інформатиці та в основах теоретичної фізики. Далі на i-los-angeles.
Покинув університет на другому курсі
Ед Фредкін народився у Лос-Анджелесі у 1934 році у родині іммігрантів. Його дитинство було нелегким. Мати померла від раку, коли йому було одинадцять років, і батько не підтримував хлопця та був байдужим до його досягнень. Попри це, Фредкін був впевненою у собі дитиною. Отримавши найвищий бал у Каліфорнії за іспит у дев’ятому класі, він мав сильне бажання стати фізиком. Очевидним вибором був Каліфорнійський технологічний інститут, куди пішли деякі його однолітки з найменшої на той час середньої школи у Лос-Анджелесі. Каліфорнійський технологічний інститут справді був єдиним коледжем, куди Фредкін подав документи, і йому вдалося закінчити середню школу на семестр раніше, щоб навчатись у коледжі, працюючи повний робочий день клерком і неповний робочий день у кінотеатрі.
Його перший рік навчання пройшов без пригод, але наприкінці першого триместру другого курсу Фредкін влаштувався на будівництво, щоб мати можливість підтримувати себе фінансово, і поступово почав пропускати заняття. Він склав випускний іспит з фізики і отримав найкращий бал на другому курсі. Однак він отримав незадовільні результати з інших предметів через погану відвідуваність, невиконання домашнього завдання та відсутність лабораторних звітів. А детальніше про особливості здобування вищої освіти у Лос-Анджелесі можна дізнатись тут.
У той момент він вирішив залишити Каліфорнійський технологічний інститут, принаймні на деякий час, щоб приєднатися до військово-повітряних сил як курсант авіації. Корейська війна закінчувалася, але людей все ще мобілізували. Фредкін отримав відмінні результати у льотній підготовці військово-повітряних сил та закінчив її навесні 1955 року. Потім він три роки служив пілотом реактивного винищувача та офіцером. Він відмовився підписати додаткове однорічне зобовʼязання навчатися в артилерійській школі і був призначений диспетчером перехоплення на авіабазі у Флориді.
Початок наукової карʼєри
Чиста вдача привела його разом із 35 іншими авіаторами до лабораторій Лінкольна на базі військово-повітряних сил у Бедфорді, штат Массачусетс, де розроблялася “SAGE” (інтегрована комп’ютеризована система протиповітряної оборони). Група “Eglin” мала бути залучена до тестування “SAGE”, але після прибуття льотчикам сказали, що програмне забезпечення ще не готове і що мине ще рік, перш ніж “SAGE” можна буде протестувати. За словами військово-повітряних сил, цей рік мав бути витрачений на те, щоб ознайомити їх із новою комп’ютерною технологією, і саме тут Ед Фредкін розпочав свою кар’єру розробника обладнання та програміста світового рівня.
На початку проєкту “SAGE” у світі було лише близько пʼятисот програмістів. Сам комп’ютер був нещодавнім винаходом, а мови програмування, такі як “Fortran”, ще не з’явилися. Через тиждень усі його колеги покинули ці заняття, які були спеціально розроблені для новоприйнятих співробітників “SAGE”. Не минуло багато часу, перш ніж Фредкін зарекомендував себе як найшвидший і найефективніший програміст у “Lincoln Labs”. Він заслужив цю репутацію, працюючи з найновішим, найпотужнішим комп’ютером у світі “IBM XD-1”. В інтерв’ю з Річардом Райтом він описав цей період як той, коли його пристрасть до фізики та відкриття комп’ютерної машини привели його до цифрової фізики, яка є ідеєю про те, що природа в основі своїй обчислювальна.
У 1958 році Фредкін залишив військово-повітряні сили та був прийнятий на роботу у консалтингову фірму “Bolt, Beranek and Newman (BBN)”, яка відома своєю роботою зі штучним інтелектом та комп’ютерними мережами. На той час Фредкін був єдиною людиною у компанії, яка мала комп’ютерні знання та досвід.
У 34 роки став мільйонером
Фредкін залишив “BBN” у 1962 році та заснував приватну компанію IT-компанію “International Information Incorporated”. Через шість років його компанія стала публічною, і Фредкін, якому тоді було тридцять чотири роки, раптово став мільйонером. Поєднання його здібностей і випадковості опинитися у потрібному місці у потрібний час привели його до того, щоб стати професором Массачусетського технологічного інституту та директором найважливішої комп’ютерної лабораторії цього інституту.
На кошти компанії науковець придбав Карибський острів у складі Британських Віргінських островів, куди прилетів на своєму гідролітаку “Cessna 206”. На острові не вистачало питної води, тому професор Фредкін розробив технологію зворотного осмосу для опріснення морської води, яку він перетворив на інший бізнес.
Зрештою він продав нерухомість британському мільярдеру Річарду Бренсону за 25 мільйонів доларів.
Фредкін брав участь у програмі Пентагону
Аби продовжити свою освіту в області інформатики, військово-повітряні сили відправили науковця у лабораторію Лінкольна – джерело технологічних інновацій, що фінансується Пентагоном. Це був початок тривалого перебування у лабораторії, де у 1960-х роках він допомагав розробляти ранні версії комп’ютерів із множинним доступом у рамках програми. У ній також вивчали автоматизоване пізнання та здійснювали раннє дослідження штучного інтелекту. Професор Фредкін був обраний керівником проєкту у 1971 році, і невдовзі після цього став штатним викладачем.
Теорія про нескінченність природи
Фредкін перевів у фізику позицію філософії математики, відому як фінітизм, згідно з якою фізичний світ розглядається як “велика, але кінцева система, яка обмежена у кількості інформації у будь-якому обсязі простору і часу”. З цього погляду простір і час лише скінченно протяжні та подільні, усі фізичні величини є дискретними, а усі фізичні процеси лише скінченно складними.
За словами Марвіна Мінського, Фредкін думав про таку гіпотезу ще у 1961 році. Під час своєї першої зустрічі з Фейнманом вони обговорювали можливість мініатюризації автоматів. Це питання, яке цікавило Фейнмана протягом досить тривалого часу. За словами Фредкіна, саме тут він уперше висловив ідею про те, що фізичні закони слід розглядати як обчислення. Отже, фізичний світ має бути остаточно кінцевим і дискретним.
Попри те, що початкове поняття обчислення було узагальнено моделями, які можуть обробляти дійсні числа та функції безперервного часу, залишається питання, чи такі математичні тонкощі можна застосовувати до реального фізичного світу.
Ідеальна модель обчислень
Можливо, найбільш очевидний внесок Фредкіна у фізику інформації — це ідея оборотних обчислень. З 1961 року, коли Рольф Ландауер опублікував свою статтю про неминуче розсіювання енергії, яке супроводжує незворотні логічні операції, панівною думкою серед фізиків було те, що обчислення обов’язково незворотні. Фредкін знайшов спосіб обчислення без утилізації інформації. Мотивацією цього відкриття було переконання, що хоча термодинаміка може описувати макроскопічні фізичні системи, вона не є фундаментальною теорією, і тому на мікроскопічному масштабі обчислення не повинні бути незворотними.
Щоб продемонструвати свою ідею, Фредкін винайшов ідеальну модель обчислень, яка стала джерелом натхнення для багатьох поколінь інформаційних вчених. Її називають комп’ютером з більярдною кулею. Модель складається з більярдних куль, які рикошетять у лабіринті “дзеркал”, відскакують від дзеркал під кутом 45 градусів, періодично вдаряються об інші рухомі кулі під кутом 90 градусів і час від часу виходять через дверні отвори. Така машина могла б кваліфікуватися як універсальний компʼютер. Він міг робити все, що роблять звичайні комп’ютери. Але на відміну від інших комп’ютерів, він був би ідеально оборотним, щоб відновити його історію, усе, що потрібно зробити, це зупинити його та запустити назад.
Фредкін не опублікував свою роботу відразу, і йому знадобилося кілька років, щоб правильно сформулювати свої знання. Тож тепер якщо шукати бібліографію з оборотних обчислень, крім Фредкіна з’являються інші імена: Чарлі Беннетт, Томассо Тоффолі та Норман Марголус. Останні двоє працювали з Фредкіним у Массачусетському технологічному інституті наприкінці 1970-х років і на початку 1980-х років під його керівництвом розробили оборотні обчислення. Перший фактично опублікував статтю про можливість оборотних обчислень ще у 1973 році і зробив це незалежно від Фредкіна, але навіть він визнає, що більярдний комп’ютер Фредкіна є у деяких аспектах більш елегантним розвʼязанням проблеми, ніж його власний.