Прошло 50 лет, а мы до сих пор пожинаем плоды Xerox Alto

Alto преобразил компьютерную технику. И все эти перемены актуальны по сей день.

Я сижу за компьютером, рассматривая графический интерфейс, наложенные друг на друга окна. В этом мне помогает превосходный монитор. Я управляю компьютером, щелкая мышью и вводя текст на клавиатуре. На компьютере установлен текстовый процессор с базовыми возможностями и функциями Microsoft Word, Google Docs или LibreOffice's Writer, а также почтовый клиент, который можно спутать с упрощенной версией Apple Mail, Microsoft Outlook или Mozilla Thunderbird. На этом компьютере можно запускать и другое программное обеспечение, написанное с применением объектно-ориентированного программирования, вроде программ на Python, C++, C#, Java, JavaScript и R. Сетевые возможности компьютера позволяют мне подключаться к другим машинам или к высококачественным лазерным принтерам.

Вероятно, вы сейчас думаете: «Ну и что? У моего компьютера тоже все это есть». Но передо мной вовсе не современный MacBook, ThinkPad или Surface.

Вместо этого, перед нами компьютер полувековой давности с программным обеспечением того же времени, тщательно отреставрированный и хранящийся в архивном центре Музея компьютерной истории. Несмотря на возраст, пользоваться им настолько легко и естественно, что даже сложно представить, каким необычным, каким непохожим на все остальные он был, когда появился на свет.

Речь идет о Xerox Alto, дебют которого состоялся ранней весной 1973 года в только что основанной научно-исследовательской лаборатории гиганта фотокопировальной техники — Исследовательском центре Пало-Альто (PARC). В настоящее время он выглядит до боли знакомым лишь по одной простой причине: мы живем в мире технологий, которые заложил Alto.

Alto резко отличался от всех предшествовавших ему компьютеров. Он был рассчитан на размещение под столом, а монитор, клавиатура и мышь располагались сверху. Компьютер был полностью интерактивным, он отвечал на запросы своего единственного пользователя.

Центр истории программного обеспечения Музея компьютерной истории спонсировал проект по восстановлению оригинального компьютера Alto:

Для сравнения, мейнфреймы того времени — чрезвычайно популярная System 360 от IBM, широко используемая в крупных организациях, и PDP-10 от Digital Equipment Corp. Они были размером с комнату, почти всегда располагались где-то вдали от пользователя и находились под управлением другого человека. Множество пользователей одновременно работали на компьютере, деля систему как общий ресурс. Как правило, они подключались к компьютеру с помощью телетайпа, однако наиболее продвинутые пользователи прибегали к простым текстовым терминалам.

Люди, разработавшие Alto, пришли в Xerox PARC из университетов, промышленных лабораторий и коммерческих предприятий, принеся с собой разнообразный опыт и навыки. Но в большинстве своем все они разделяли одну общую точку зрения. Они задумали и создали Alto в удивительном творческом порыве, использовали его для разработки разнообразного и принципиально нового программного обеспечения, а затем покинули Xerox, унеся свои достижения, знания и опыт в большой мир.

Компьютеры и офисы будущего

В широком смысле, исследователи PARC поставили перед собой цель изучить технологии, которые можно было бы использовать в придуманном Xerox концепте «офис будущего». Они стремились разработать компьютерные устройства и программы, которые, на их взгляд, могли бы стать технологически и экономически доступными, востребованными и, в меньшей степени, прибыльными лет через 10-15.

Они представляли себе интерактивные персональные компьютеры, объединенные в сеть и имеющие полностью графический интерфейс — с экранами высокого разрешения и высококачественным принтером.

Подобное представление не было чем-то совершенно новым или присущим только Xerox PARC. Его элементы складывались в течение предыдущего десятилетия в сообществе исследователей вычислительной техники и искусственного интеллекта в нескольких университетах и компаниях. Агентство передовых исследовательских проектов Министерства обороны США (ARPA, сейчас DARPA), основной источник финансирования академических исследований в области вычислительной техники и искусственного интеллекта в США с 1961 по 1970 год (и на протяжении десятилетий после этого), привлекало ученых к работе по весьма щедрым контрактам. Вполне закономерно, что именно партнеры ARPA стали лидерами в области вычислительной техники в США. 

Поэтому широкое представление о будущем вычислительной техники уже было сформировано, когда в конце 1960-х годов Xerox решила создать новую лабораторию корпоративных исследований и разработок. Компания закрепила за собой патентное положение, дающее ей фактическую монополию в области фотокопирования, и контролировала 90% или даже больше американского рынка. Богатство позволило компании легко финансировать новую научно-исследовательскую лабораторию, сосредоточенную на перспективных проектах.

Странно, но в те времена новая дорогая лаборатория сразу же стала финансово привлекательной: расходы на исследования и разработки часто учитывались как активы, а не как коммерческие расходы, и все это с одобрения Уолл-стрит. Чем больше вы тратили, тем лучше выглядел баланс.

В новой лаборатории должны были быть отделы, предназначенные для расширения патентов Xerox, касающихся физического производства документов в офисах, то есть материалов, таких, как фотопроводники, становящиеся более электропроводными при воздействии света, а также тонеры и оптика — основные компоненты копировальной техники. Другие отделы должны были заниматься вычислительной техникой, включая Лабораторию компьютерных наук под руководством Джерри Элкинда и Боба Тейлора. Они были учениками Дж.К.Р. Ликлайдера, долгое время выступавшего за персональные, интерактивные, сетевые вычисления.

Xerox инвестирует в вычислительную технику

Это была не единственная крупная ставка Xerox на вычислительные системы. К концу 1960-х руководство компании начало замечать, как информационные технологии влияют на работу в офисе. Компьютеры создавали отчеты, акты инвентаризации и аналитические материалы для офисных работников. Компания IBM, которая была крупнейшим производителем квинтэссенции офисной техники, электрических пишущих машинок, превратилась в чрезвычайно прибыльного гиганта в области вычислительной техники. Поэтому в марте 1969 года компания Xerox приняла решение приобрести компанию-производителя компьютеров SDS за 900 миллионов долларов (более 7 миллиардов долларов сегодня). 

Спустя всего несколько месяцев руководство компании Xerox обсуждало, где разместить новую лабораторию. В служебной записке на имя генерального директора в июне 1969 года Джейкоб Голдман, главный ученый компании Xerox, ответственный за создание лаборатории, описал некоторые возможные места и проблемы, связанные с ними:

Нью-Хейвен? «Традиционный снобизм преподавателей Йельского университета». Принстон? «Не очень гостеприимное сообщество». Бостон? «Прыжки с места на место — это привычный уклад жизни». Южная Калифорния? «Привлекательные, свободные от смога жилые районы слишком далеки».

Покойный Чак Тэккер, возможно, ключевой разработчик аппаратного обеспечения Alto, сохранил фотокопию этой записки, которая теперь хранится среди его бумаг в Музее компьютерной истории.

Поначалу руководители посчитали Пало-Альто слишком удаленным от других мест присутствия компании, но вскоре они побороли сомнения, и на свет появился Исследовательский центр Xerox в Пало-Альто.

Чтобы наполнить отделы PARC, занимающиеся исследованиями в области вычислительной техники, Тейлор рекрутировал представителей сообщества ARPA, переманивая многообещающих молодых исследователей, предлагая им хорошее место для реализации их коллективного видения интерактивных, сетевых, графических, персональных вычислений. В PARC пришло много бывших подрядчиков ARPA, включая сотрудников Лаборатории искусственного интеллекта Стэнфорда, отдела компьютерной графики Университета Юты, группы Дага Энгельбарта в SRI и отдела искусственного интеллекта компании BBN. Тейлор также привлек к работе ученых из Berkeley Computer Corp. (BCC), прозябающего стартапа, возникшего в результате финансируемой ARPA попытки создания интерактивной среды программирования Project Genie на базе компьютера Калифорнийского университета.

Появление Dynabook

Алан Кей, известный в кругах ARPA сначала как аспирант Университета Юты, а затем как молодой ученый из Стэнфорда, пришел в PARC вскоре после того, как в 1970 году компания открыла свои двери. Там Кей основал исследовательскую группу по вопросам обучения, сосредоточенную вокруг концепции портативного, экранного, графического, сетевого персонального компьютера, который он назвал Dynabook. Если вам доводилось пользоваться iPad или другим планшетным компьютером, то сходство с идеей Dynabook Кея кажется поразительным.

Кей задумал разработать новую программную среду и язык программирования для Dynabook. В цифровом мире дети и взрослые могли бы создавать свои собственные инструменты, модели и симуляции, делиться ими и развивать результаты работы друг друга, а также обмениваться полученными знаниями. Ключом к достижению всего этого должен был стать новый подход к написанию кода, который стал известен как объектно-ориентированное программирование.

Вскоре после того, как Кей сформулировал свой замысел в служебной записке PARC и привлек к работе в этом направлении таких исследователей, как Дэн Ингаллс, а затем Адель Голдберг, к нему обратились Тэккер и Батлер Лэмпсон. Оба они также мечтали создать небольшой однопользовательский компьютер.

Бывшая сотрудница Xerox PARC Адель Голдберг рассказывает о Smalltalk, языке программирования, который она помогла разработать.

Лэмпсон и Тэккер перешли в PARC из «руин» BCC, чтобы поработать в лаборатории компьютерных наук. В BCC, а до этого в Project Genie, они внесли значительный вклад в развитие вычислений с разделением времени. Суть таймшеринга заключалась именно в том, как это звучит — разделение возможностей и ресурсов большого компьютера между несколькими одновременными пользователями. Лэмпсон и Тэккер начали подозревать, что будущее может оказаться не за таймшерингом, а за небольшими компьютерами, каждый из которых используется индивидуально и связан с другими в сеть для общения и обмена всевозможными файлами.

Лэмпсон и Тэккер предложили Кею выделить им значительную часть годового бюджета группы, чтобы быстро и относительно недорого построить один из таких персональных компьютеров. Компьютер планировалось создать всего за пару месяцев, при этом он имел бы ряд характерных особенностей Dynabook. Но вместо мобильности этот маленький компьютер должен был помещаться под письменным столом. А вместо возможности делать наброски на экране стилусом, как Кей представлял себе Dynabook, в этом компьютере будет использоваться мышь (более раннее изобретение лаборатории SRI Энгельбарта) в качестве указателя для перемещения курсора на графическом дисплее высокого разрешения.

Кей рискнул собственным бюджетом и решил вложиться в предложение Лэмпсона и Тэккера, назвав его «Временный Dynabook». Харизматичный Тейлор, руководитель Лаборатории компьютерных наук, быстро дал маленькому компьютеру официальное название — Alto.

Архитектура Alto и закон Мура

Ставка коллектива PARC на будущее интегральных схем определила подход Тэкера к проектированию Alto. Для отображения графики на экране компьютеру потребовался бы большой объем дорогой оперативной памяти, но исследователи PARC рассудили, что тенденция к увеличению сложности интегральных схем для снижения стоимости вычислений (вскоре получившая название «закон Мура») реальна и будет продолжаться. Поэтому, несмотря на то, что стоимость памяти Alto, использующей новые микросхемы 1103 DRAM от Intel, сначала будет огромной, через десять лет или около того, по расчетам исследователей, она станет экспоненциально меньше.

В декабре 1972 года Лэмпсон написал внутреннюю служебную записку «Почему Alto?», в которой приводились аргументы в пользу производства PARC большого количества компьютеров Alto. Безусловно, группе Кея понадобилась бы дюжина или около того для разработки новой программной среды и языка программирования (который вскоре станет известен как Smalltalk), а также для запланированных учебных экспериментов с детьми. Но, по мнению Лэмпсона, Alto также идеально подошел бы для гораздо более широких экспериментов в области персональных вычислений и сетевых технологий.

Несмотря на то, что Элкинд, второй руководитель Лаборатории компьютерных наук, воспринял это предложение не без скептицизма, увидев прототип Alto в апреле 1973 года, он стал его убежденным сторонником. К 1974 году, как отмечает историк Лесли Берлин, Элкинд самым решительным образом рекламировал Alto высшему руководству компании как путь Xerox в будущее вычислительной техники.

Он был не единственным новообращенным. Как только исследователи в PARC опробовали Alto, они захотели его приобрести. В течение нескольких лет были произведены сотни таких машин, которые распространялись по PARC, в Xerox в целом, и в конечном итоге вышли за пределы компании, поселившись в университетские лаборатории и даже в Белом доме.

От Alto к Ethernet и 3Com

22 мая 1973 года Боб Меткалф написал служебную записку с описанием разработанной им «сети ETHER». Его проект основывался на сетевой технологии знаменитой Arpanet, которая тогда только строилась, а также на экспериментальной цифровой радиосети, разработанной в Гавайском университете под названием ALOHAnet. К ноябрю 1973 года Меткалф и еще один исследователь PARC, Дэвид Боггс, уже развернули свою сеть, всерьез расшевелив сотрудников исследовательского центра.

Меткалф покинул PARC в 1979 году, чтобы основать компанию 3Com, которая, наряду с другими стартапами, коммерциализировала Ethernet. Ethernet вскоре стал основным стандартом локальных сетей и остается важной технологией, используемой по сей день.

Примечательно, что исследователям из PARC действительно удалось создать компьютер будущего. Объединенные в сеть машины Alto и поразительное множество программных разработок, которые благодаря ним удалось создать, сформировали ключевые принципы персональных компьютеров, которые окружают нас и по сей день.

Впоследствии членов команды PARC можно было заметить и в Apple, и в Adobe, и в десятке других проектов, так или иначе сформировавших нашу цифровую действительность. Талантливые разработчики или открывали собственные стартапы, становившиеся многомиллиардными корпорациями, или примыкали к другим крупным командам.

С высоты минувших лет кристально ясно, что история Alto — равно как и история формирования будущего компьютерных технологий, не принадлежит какому-то отдельному человеку. Это только принято считать, что историю творят единицы, личности с большой буквы. Однако новаторство — это плодотворная работа целых сообществ и групп. Именно они обеспечивают контекст и среду для раскрытия потенциала каждого отдельного человека. Лидерство — бессмысленная концепция вне группы.

Замечательная история Alto — это история таких вот групп и коллективов. Это история о том, как широкое исследовательское сообщество разработало общее видение, а затем сумела его воплотить, создав нечто прекрасное, опередившее свое время и заложившее основы целой индустрии – Xerox Alto.