第十一章 男孩和他的计算机
希利斯在考虑了计算机里的电子组件和人脑神经原(神经细胞)的区别之后,决定连接几万个处理器,每个处理器比电子游戏机的微芯片弱。神经原要慢100万倍,而人脑做一些简单的事,如区别一个男人和一个女人,认读手写的字母,或说出一个4个字母的花名与hose押韵,则比任何计算机快得多。人脑怎样做这些事,人们知道很少,但它那眩目的速度,无疑来源于它有比计算机更多的基本组件,大约有几千亿神经原,其数目可上下波动10倍。而且希利斯还说:“人脑的结构,就我们能看到的,是完全不同于传统计算机的,原因在于它用很多东西并行工作。所以那就是在连接机内制造许多并行结构的直觉原因。”
希利斯是第一个承认人脑和连接机比较类似的人。首先,神经原的连接关系可能有100兆个,这意味着画出线路图是不可能的。确实,连接关系是那样多并缠绕在一起,神经生物学家还未曾成功地绘制过单一神经原的图,更不用说所有的神经原了。因此,人脑不能为连接机提供一个如何把处理机连在一起的模式。然而,大规模的并行性是人脑基本的特征,看来那就值得试制一个与人脑相似的计算机结构,即使是相差很远和不精确也问题不大。
此外,希利斯认识到,大规模并行性可能会使计算机做许多事,例如图像的分析及识别,这些人们容易做的事,单一处理机计算机,却根本不能开始做。举个例子,还没有一个计算机能区别一只狗和一只猫。传统计算机遇到障碍,因为它必须一点一点地分析一个图像。所有的点都储存在计算机的存储器中,而每次只能通过连接存储器和处理机的单一狭窄通道——“诺伊曼瓶口”,取出一个点,希利斯说,它像是通过一个窥视孔在画面上移动,细看画面,而不像人的视觉那样,马上可以处理整个形象。连接机有指望做得更好,因为每个处理器实际上是分配到形象的一个点,65,536个处理器一起工作,就能分析整体形象。
希利斯在麻省理工学院写博士论文时开始研究连接机。明斯基回忆说:“在设计问题上,丹尼应该认真一点,我对他说:‘我希望你不要犯伊利阿克Ⅳ型计算机的错误。’他说:‘哦,什么是伊利阿克Ⅳ型计算机错误?’我告诉了他。”
伊利阿克Ⅳ型计算机是70年代伊利诺斯大学制造的一个庞大计算机。它有64个处理机,每个像个直立的钢琴那样大,因为是提前制成的。事实上,他们要用叉车插入部件。它花了七八年才制成,制成时却已经过时了。该大学把它送给了国家航空和航天管理局,该局答应使用它,但用起来非常困难。
在现有的技术条件下,那项工程过于雄心勃勃,并非明斯基所谓的伊利阿克Ⅳ型错误。他告诉希利斯,其概念本身就有缺陷。他说,限定所有64个处理机在同一时间里做完全同样的工作,是个错误,是个扩大的奥林匹克配乐游泳表演用的电子计算机翻版。明斯基告诉希利斯,处理机应该能独立工作。
“大约一个月后,”明斯基回忆说,“丹尼回来对我说:‘喂,我已决定犯伊利阿克Ⅳ型的错误了。’”希利斯告诉明斯基,问题不在于处理器做什么,而在于它们如何交换信息。他说,处理器间的信号在业务繁忙时阻塞了,这主要是由于连接线路限于二维。希利斯认识到,需要有个更充分的连接方案,尤其是他要连接的处理机不是64个,而是65,536个。信号交换将会像为65,536个客户服务的电话网络,这些客户每秒钟要打2.5亿次电话。那就是希利斯在设计连接机时所面临的主要技术难题。
最后,希利斯和电子计算机公司的同事们,决定搞三维结构,把结构内的处理机连接起来,如同形成一个16维的立方体。这意味着,每个处理机虽然只同其他16个处理机直接连接,它离其他65