Op uitnodiging van het Leiden Institute of Computer Science was Gordon Bell, de vader van de minicomputer en de grondlegger van de Vax, een dagje in Nederland. Een kenner geeft zijn visie over de ontwikkeling van de computer. "Alles wat kan worden gedigitaliseerd, zal straks in cyberspace beschikbaar komen."
Als elektrotechnisch ingenieur trad Gordon Bell in 1960 in dienst bij Digital Equipment Corporation, dat net een prototype van de PDP-1 had gebouwd. Hij was de tweede computerman die in dienst kwam en bleef er 23 jaar. Bell was onder andere de architect van de fameuze PDP-5 en PDP-8 en leidde het team dat daarna de Vax-en bouwde. Na 23 jaar Digital begon hij voor zichzelf. Hij hield zich bezig met supercomputers en advisering, en stond aan de wieg van veel noviteiten in Silicon Valley. Nu is hij ook verbonden aan het Bay Area Research Center (Barc van Microsoft), het pendant van Parc (van Xerox) met slechts acht medewerkers. Hij werkt echter het liefst thuis want zijn nieuwe favoriete onderwerp is telepresence (ergens aanwezig zijn zonder daar werkelijk te zijn). Bell: "Nog een aantal jaren, maar dan kan ik met anderen samenwerken alsof ik echt aanwezig ben."
Waarom computers zijn zoals ze zijn en waarom ze zo’n enorme snelle ontwikkeling hebben doorgemaakt, zo betoogt Bell, komt door twee grote uitvindingen, beide uit 1946. De eerste is het concept van de computer waarvan het programma in het geheugen zit (tot dan was dat opgeslagen op een schakelbord, band of trommel) en de tweede uitvinding was die van de transistor (die leidde tot geïntegreerde schakelingen). Vooral de plaatsing van het programma in het geheugen maakte het mogelijk onderdelen van het programma dynamisch te veranderen, wat de mogelijkheden van de computer snel vergrootte. Het stelde de ontwerpers in staat nieuwe computers met behulp van oude te ontwerpen en programma’s te bouwen die door omkeerbare bewerkingen uitgebreid werden – gelijk een beschaving voortbouwt op eerdere ontdekkingen en ervaringen. Processoren, geheugens en schakelingen zijn elementen die ongelimiteerd hergebruikt kunnen worden om steeds meer complexe vormen te creëren. Bell: "Het is eigenlijk alleen eenvoudiger om intelligentie in te bouwen in mensen dan in computers."
Alles in cyberspace
Bell barst vervolgens los: "Alles wat kan worden gedigitaliseerd, zal straks in cyberspace beschikbaar komen en bewerkt worden door een hiërarchie van computers. Cyberspace is fractaal, dat wil zeggen een oneindig uitbreidbaar netwerk van netwerken van platforms. De hiërarchische opbouw en 128-bit adressering zal het straks mogelijk maken om ook een elektronische halsband van uw hond aan te spreken via Internet." Digitale bits zijn universeel adresseerbaar en bewerkbaar. De visie is in 1945, een jaar vóór de twee genoemde basisuitvindingen, reeds beschreven door ziener Vannevar Bush; vrijwel al zijn voorspellingen zijn inmiddels uitgekomen.
Bell tracht te leven in een elektronische wereld en onderzoekt wat wel en niet mogelijk is. Zijn boeken en documentatie worden gescand en elektronisch bewaard. Hij doet graag mee aan het recyclen van papier, daarom wenst hij ‘alles’ in elektronische vorm te ontvangen. Dag- en weekbladen komen reeds in elektronische vorm binnen, maar niet alles kan al in cyberspace! Tot zijn grote ellende accepteert Microsoft zijn declaraties alleen op papier! Hij heeft ze nog niet ervan kunnen overtuigen dat dit ook elektronisch kan.
Wet van Moore
Na deze blik in de toekomst, terug naar de werkelijkheid. De wet van G. Moore, de oprichter van Intel, is nog steeds het fundament voor de exponentiële groei van computers, de fundamentele reden waarom computers steeds krachtiger worden. Deze wet stelt dat de dichtheid van transistoren in een geïntegreerde schakeling elke achttien maanden verdubbelt. Zolang er behoefte aan blijft bestaan, zal die groei exponentieel blijven. Het is duidelijk dat ook de snelheid toeneemt, hoewel niet zo sterk als de dichtheid van transistoren. De wet van Moore maakt steeds grotere geheugens en steeds snellere netwerken mogelijk. De enige serieuze en deprimerende flessenhals vormen de voorzieningen van telecommunicatiebedrijven, waar de groei in snelheid (slechts 14 procent per jaar) sterk achterblijft bij die van computers.
De wet van Moore heeft het ontstaan van nieuwe computerklassen mogelijk gemaakt. De vernieuwingen doen zich ongeveer elke tien jaar voor. De evolutiepaden worden gekenmerkt door gelijke snelheid maar lager wordende kosten of door gelijke kosten maar grotere snelheid. Op een goed moment waren minicomputers geschikt voor commerciële toepassing; een decennium later konden de werkstations hiervan worden afgeleid. De mini’s werden servers, maar inmiddels zijn PC’s zo krachtig dat de servers het moeilijk krijgen.
Van de PC zijn inmiddels ook diverse afsplitsingen in gang gezet, maar Bell durft niet te voorspellen welke daarvan echt succes zal hebben. Hij is wel erg gecharmeerd van WebTV, een ontwikkeling die Microsoft onlangs heeft aangekocht: "De enige computer waar letterlijk iedereen mee kan omgaan, iets wat zeker niet van een videorecorder gezegd kan worden."
Gevraagd of er een natuurlijke reden is voor de periode van achttien maanden in de wet van Moore, moet Bell diep nadenken. Hij denkt dat die periode waarschijnlijk planmatig ontstaan is en volgehouden wordt door Intel en anderen. "Je stelt jezelf een doel en vraagt je vervolgens af wat je moet doen om dat doel te verwezenlijken. Kennelijk zijn de investeringen gedaan en de mogelijkheden aanwezig geweest." Het lijkt een fraai staaltje van een geplande economie in een kapitalistische wereld.
Economische redenen
Natuurlijk moeten er ook afnemers zijn voor de exponentiële groei. Bell formuleerde de volgende marktwetten voor computers. De vraag verdubbelt als de prijs 20 procent zakt (1). Door ervaring zakt de prijs 10 tot 15 procent als er tweemaal zoveel eenheden gefabriceerd worden (2). Door het maken van software voor de massa’s, kan de prijs sterk zakken (de wet van Bill Gates) (3). Door innovatie ontstaat meerwaarde die de aantallen vergroot en de concurrentie versterkt, waardoor er meer innovatie komt, enzovoort, enzovoort (4). De waarde van een netwerk neemt kwadratisch toe met het aantal aangesloten gebruikers (R.M. Metcalf, een van de pioniers van Ethernet) (5).
Mede door de komst van Internet maken deze economische wetten dat de computer exponentieel blijft groeien, maar het blijft deprimerend dat de telecommunicatiebedrijven zo weinig van computers begrijpen, stelt Bell. Alle grafieken die hij toont, laten rechte lijnen zien op een logaritmische schaal.
De kosten van software zijn medebepalend geworden voor het succes van een platform. Ook hier zijn de grote aantallen de sleutel naar succes. De versnippering en verschillende normen in de Unix-wereld zijn er debet aan dat Unix het zal afleggen tegen Windows NT, zo leert een eenvoudige rekensom: het kost ongeveer 150 miljoen dollar per jaar om een besturingssysteem te ontwikkelen en te onderhouden. Bell: "Als je tien of honderd keer zoveel systemen kunt verkopen, is je software goedkoper, zijn je marges groter en kun je meer geld in onderzoek stoppen." Bell vertelde dat hij door zijn overgang naar Microsoft overgestapt was van Macintosh naar Windows, maar wel Windows NT, voegde hij daar direct aan toe.
De eenentwintigste eeuw
Gordon wenste wel wat voorspellingen te doen, uitgaande van de rechte lijn op een logaritmische schaal. De bovenbeschreven mechanismen voor de exponentiële groei van computers blijven bestaan en technische beperkingen zijn nog niet bereikt. Zitten we nu met Pentium nog op 200 mops (million operations per second), in het jaar 2045 zal dat een tera-ops (1012) bij een groei van de snelheid met 20 procent per jaar, peta-ops (1015) bij een groei van 40 procent, of exa-ops (1018) bij een groei van 60 procent per jaar zijn. Volgens het Accelerated Strategic Computing Initiative zal een supercomputer sneller dan een petaflop (1015 floating-point operations per second) rond 2010 reeds tot de mogelijkheden behoren.
Tot nu toe hebben besturingssystemen, toepassingen en gebruikers de groei kunnen bijbenen. Op de vraag hoe lang dat nog zal doorgaan, antwoordde Bell: "Dat lijkt me het minste probleem, voor de toepassing van multimedia zullen zulke snelheden best nodig zijn. In 1975 ontwikkelden we een planningsmodel voor de prijsontwikkeling van Vax-en. Volgens dat model zou een systeem met meerdere gebruikers, dat 250.000 dollar kostte, in 1997 ongeveer 10.000 dollar kosten. We vroegen ons af waar dat heen moest. Dat kon toch niet! Welnu, vandaag de dag zou dat systeem circa 6000 dollar kosten…"
Hele reeks nieuwe netwerken
Op de korte termijn is de zaak wat overzichtelijker, zegt Bell. Chips krijgen dus meer transistoren, waardoor 256 Mbit geheugenchips standaard worden en gehele ingebedde systemen op een chip kunnen worden geïntegreerd, bijvoorbeeld ten behoeve van camera’s, telefoons en andere draagbare apparaten. Telecommunicatiebedrijven zullen eindelijk over de hele linie megabit-bandbreedte beschikbaar stellen, zoals Isdn2 nu. En er zal een hele reeks nieuwe netwerken ontstaan, bijvoorbeeld voor in huis, op kantoor of buiten. Hij voorziet dat, helaas, faxen zullen blijven bestaan; hoewel veel faxen door computers elektronisch worden verwerkt, blijft het papier dus.
En alles loopt straks via IP (Internet Protocol), daarover bestaat geen twijfel nu er 128-bit adressering komt. De reden is het aantal gebruikers dat daaraan gekoppeld is en de groei van dit aantal, zie marktwet (5). Op korte termijn zal multimedia doorbreken, voorspelt Bell. Niet zoals men dat vorig jaar in gedachten had bij experimenten in Orlando via grote computers en directe verbindingen, maar met behulp van nieuwe opslag- en compressietechnieken. De CD-Rom mogen we vergeten want die heeft veel te weinig capaciteit en de informatie ligt vast. Nieuwe opslagtechnieken en -apparaten zullen lezen en schrijven mogelijk maken, zodat de informatie ’s nachts via de verbindingslijn kan worden overgepompt: video-op-aanvraag, die weliswaar de dag tevoren moet worden aangevraagd. In 1998 zullen 4 GB magnetische schijven de norm zijn en de kosten van opslag zullen 50 tot 100 dollar per GB bedragen; herschrijfbare magneto-optische schijven zullen een capaciteit van 40 tot 80 GB hebben.
Betere compressiemethoden
Deze ontwikkelingen moeten gezien worden in het kader van de verbeterde compressiemethoden die straks in de hardware ingebouwd zullen worden. Dankzij compressie wordt het binnenkort mogelijk om 10 tot 250 duizend pagina’s op te slaan in 1 GB; of 10.000 foto’s; of 40 tot 400 boeken. Hierdoor zullen de kosten voor de opslag van deze materialen drastisch verlaagd worden (waarschijnlijk levert dit een trendbreuk op in de exponentiële groei – HvS). Dankzij de nieuwe compressiemethoden zal 250 uur spraak in 1 GB opgeslagen kunnen worden, evenals een uur analoge televisie of een half uur digitale video (DVD, Hdtv). Bell: "In feite kan binnen enkele decennia alles wat je in je leven meemaakt in een computer worden vastgelegd. Dat kost de nodige terabytes, maar die komen er wel. Het probleem is natuurlijk om weer terug te vinden wat je zoekt."
Over de te verwachten ontwikkelingen meent Bell: "Er ontstaan veel verschillende computerklassen, afhankelijk van hun prijs. Voor het gemak heb ik ze ingedeeld op een logaritmische schaal van 10 dollar (in een horloge of portemonnee), 100 dollar (zakcomputer), 1000 dollar (laptop), 10.000 dollar (werkstation), 100.000 dollar (projectsysteem), 1.000.000 dollar (mainframe) tot 10.000.000 dollar (‘gekoppelde’ supercomputer). Er komen dus vooral nieuwe apparaten aan de onderkant bij. Voor de film Toy Story, enkele jaren geleden, hebben 200 supermini’s een tweetal jaren moeten werken omdat elk frame zeven uur computertijd vergde – dat zou nu veel sneller gaan!" Maar er is ook nog een tweede wet van Moore, die stelt dat de investeringen in de fabricagelijnen elke drie jaar verdubbelen. Binnen twaalf jaar moeten we van 0,25 micron naar 0,05 micron afmetingen en dat is niet eenvoudig. Onlangs annonceerde Intel een verdubbeling van de geheugencapaciteit door vierwaardige ladingen te gebruiken in plaats van tweewaardige ladingen nu. IBM kondigde het gebruik aan van koperen verbindingen op de chip in plaats van het gebruikelijke aluminium. Hierdoor kan de dichtheid van transistoren vergroot worden. De nieuwe ontwikkelingen zijn er wel, maar de investeringen lopen aardig op en steeds grotere bedragen moeten worden terugverdiend, vooral door steeds weer grotere aantallen chips.
Ondersteuning telewerk
Het klinkt allemaal verbazingwekkend en moeilijk voor te stellen, ook voor Gordon Bell, die heilig gelooft in zijn logaritmische modellen. Zijn werk rond tele-aanwezigheid en telewerken wordt uiteraard gestuurd door zijn passie voor computers, die zich exponentieel uitbreiden en waarvoor nieuwe toepassingen gezocht moeten worden. De techniek – gebruikmaken van multimedia en snelle netwerken – komt binnen enkele jaren beschikbaar. Maar het is een bekend feit dat het introduceren van nieuwe techniek vrijwel altijd veel meer problemen creëert dan oplost. Vandaar dat Bell de situatie tracht na te bootsen door thuis te werken en lering te trekken uit ervaring.
Bell: "Het grootste probleem is dat we niet goed begrijpen hoe mensen samenwerken. Als je zou weten wat wezenlijk is, kun je daarvoor oplossingen bedenken. Het belang van spraak is duidelijk, maar dat alleen is onvoldoende. Een videocamera is ook belangrijk, niet zozeer voor het communiceren van informatie want je werkt toch meestal met tekenbord, schema of tekst, maar voor de signalering en om iedereen bij de les te houden. Je ziet het onmiddellijk als iemand iets anders gaat doen of met een pen aan het spelen is. Maar verder is het nauwelijks duidelijk wat voor technologie je moet gebruiken om intensief samen te werken. Dat zal ook erg afhangen van de aard van het werk."
Het is ook onduidelijk of veel mensen voor telewerken zouden kiezen: mensen hebben behoefte aan directe sociale contacten. Wel duidelijk is dat er goede ondersteuning voor de telewerkers moet zijn, anders zullen zij veel tijd spenderen aan computer- en netwerkproblemen. Voor eenvoudig kantoorwerk en specialistisch werk is het wellicht wel geschikt.
Telepresenteren
Een toepassing van tele-aanwezigheid waar Bell wel veel in ziet, is telepresenteren. De conferentie ACM 1997 (Association for Computing Machinery) was de eerste die direct via Internet werd uitgezonden; veel meer mensen waren daardoor in staat de conferentie bij te wonen, zij het dat ze niet interactief konden meedoen en hun stem niet konden laten horen. De grote vraag is of deze technologie ook gebruikt kan worden voor teleleren.
(In de VS en vooral in Canada wordt veel onderwijs via de televisie of satellieten uitgezonden ten behoeve van leerlingen in afgelegen gebieden. Al sinds het eind van de jaren vijftig zijn er pogingen in het werk gesteld om computers te gebruiken bij het onderwijs, bijvoorbeeld cbt: computer-based training. Bij de introductie van vrijwel elke nieuwe technologie worden de mogelijkheden voor het onderwijs breed uitgemeten, tot nu toe echter met minimaal effect – HvSt).
Het goede nieuws, eindigt Gordon Bell, is dat de nodige bandbreedte nu echt op komst is en dat er met compressie grote vorderingen worden gemaakt. Binnen vijf jaar zullen alle PC’s zonder extra kosten van een videotelefoon voorzien zijn, zodat telepresentaties live of op aanvraag vertoond kunnen worden. En de computerrevolutie zet lineair door op logaritmische schaal!
Hein van Steenis, freelance medewerker van Computable
Gordon Bell – een dagje op bezoek in Leiden – formuleerde een aantal marktwetten voor de computerindustrie. "Mede door de komst van Internet", stelt de vader van de minicomputer, "maken economische wetten dat de computer exponentieel blijft groeien, maar het blijft deprimerend dat de telecommunicatiebedrijven zo weinig van computers begrijpen."
