Дэниэл Деннет - Насосы интуиции и другие инструменты мышления [litres]

Концепция виртуальной машины – один из лучших стимуляторов воображения, которые пришли к нам из компьютерной науки. Она успела доказать свою состоятельность в сфере информатики, и теперь ее пора применять в других сферах. Я использую этот термин в более широком смысле (и в свое время я объясню почему), поэтому не лишним будет узнать, каково его изначальное – как скажут некоторые, истинное – значение. Термин предложили специалисты по теории вычислительных систем Джеральд Попек и Роберт Голдберг (1974). Изначально он означал “эффективный, изолированный дубликат реальной машины” – дубликат, состоящий из… инструкций. Реальная машина – назовем ее А – это настоящий аппарат, сконструированный из кремниевых чипов, проводов и тому подобного, а виртуальная машина – это компьютерная программа (выполняющаяся на другой реальной машине, машине Б), которая полностью имитирует аппаратное обеспечение машины А: она может работать немного медленнее, потому что ей приходится составлять все базовые операции машины А из базовых операций, доступных на ее собственном аппаратном обеспечении, машине Б, но при этом выполняет те же самые программы. Программа, написанная для выполнения на аппаратном обеспечении А, должна без проблем выполняться и на аппаратном обеспечении Б, если на аппаратном обеспечении Б работает виртуальная машина, имитирующая машину А.

Этот фокус удивительно полезен – и не только из-за явной экономии, которую он предполагает: скажем, у вас нет компьютера на Mac OS , но есть дорогое программное обеспечение, работающее только на Mac OS . В таком случае вы можете написать виртуальную машину (ВМ), имитирующую Mac OS на вашем компьютере на Windows , и тогда программы для Mac OS будут работать на вашем компьютере при запущенной ВМ Mac OS . Ваш компьютер на Windows будет “притворяться” компьютером на Mac OS , но программы ничего не поймут! Представьте человека, который сломал руку. Ему наложили гипс, который сильно ограничивает подвижность руки, а его вес и форма также требуют корректировки остальных движений тела. Теперь представьте мима (скажем, Марселя Марсо), который изображает человека с загипсованной рукой. Если мим хорош в своем деле, движения его тела будут ограничиваться ровно так же: у него на руке виртуальный гипс – и он “практически виден”. Компьютер на Windows , имитирующий компьютер на Mac OS с применением ВМ Mac OS , должен быть неотличим – для программного обеспечения, работающего на нем, и для стороннего наблюдателя – от настоящего компьютера на Mac OS .

В реальности все обычно наоборот. Хотя и есть сконструированные ВМ Mac OS , работающие на Windows , насколько мне известно, это скорее баловство, чем настоящее, практичное программное обеспечение. Напротив, для Mac OS созданы надежные, удобные в использовании ВМ Windows , которые позволяют владельцам компьютеров на Mac OS запускать любые программы, написанные для Windows . Большинство программ сегодня создается без привязки к конкретному аппаратному обеспечению , но с привязкой к конкретным операционным системам (которые, в свою очередь, работают на разном аппаратном обеспечении). Первая причина расширить определение виртуальной машины – необходимость включить в него виртуальные имитации операционных систем. Операционная система тоже представляет собой своеобразную виртуальную машину, позволяя немного разному аппаратному обеспечению выполнять одни и те же программы, но операционная система – это исключительно программное обеспечение; она не имитирует настоящее аппаратное обеспечение, но создает – фактически задавая конкретные условия – воображаемую машину, которая подчиняется определенным правилам, принимает определенные данные и так далее.

Другая причина расширить определение заключается в том, что одной из самых популярных и широко распространенных виртуальных машин сегодня является виртуальная машина Java , или JVM, которая, подобно операционной системе, не имитирует никакую аппаратно-реализованную машину, а существует только в форме программно-реализованной машины. Именно изобретению Java интернет в основном обязан своей универсальностью: Java позволяет скачивать с сайтов маленькие программы – Java -апплеты, – которые дают возможность разгадывать кроссворды, играть в судоку, изучать карты, увеличивать фотографии, играть в игры с людьми с другого конца света, а также решать множество “серьезных” вычислительных задач. Создавая программы на языке программировании Java , веб-дизайнер не должен знать, кто именно придет к нему на сайт – пользователи Mac OS, Windows (или Linux ), – поскольку Java -апплет всегда запускается на JVM, сконструированной специально для работы на компьютере на Mac OS, Windows или Linux . Соответствующая JVM автоматически скачивается и за несколько секунд устанавливается на ваш компьютер, а затем Java -апплет, как по волшебству, выполняется на этой JVM. (Возможно, вы замечаете, как на ваш компьютер скачиваются обновления Java , а возможно, и не замечаете этого! В идеале вы можете забыть о том, какая JVM установлена у вас на компьютере, и ожидать, что каждый посещаемый вами сайт либо будет использовать Java -апплеты, которые уже работают на вашей JVM, либо соответствующим образом обновит Java для корректной работы.)

Таким образом, в соответствии с моим расширенным определением термина, виртуальной машиной можно считать практически любую компьютерную программу, поскольку она представляет собой программное обеспечение – систематический список инструкций, – при запуске превращающее универсальный компьютер в машину конкретного назначения, которую можно было бы сконструировать и подключить в качестве аппаратного обеспечения. Алан Тьюринг сделал блестящий вклад в науку – и оказал огромную услугу человеческой цивилизации второй половины двадцатого века, – предложив идею “универсального” компьютера (сегодня мы называем его универсальной машиной Тьюринга), который можно превратить в любой другой компьютер, созданный для конкретной цели, просто установив и запустив соответствующую программу! (Если вы решили пропустить главу 24, то имейте в виду: в ней об этом говорится подробнее.) Не нужно создавать все возможные конфигурации аппаратного обеспечения – хватит и одной, ведь все остальное сделает программное обеспечение. Со времен Тьюринга нам известно, что можно взять сложную штуковину – аппаратное обеспечение, – обладающую большой пластичностью – регулируемыми ячейками “памяти” или регистрами, – и поместить в эти ячейки памяти набор инструкций, при выполнении которых эта штуковина превратится в любой компьютер, какой нам под силу ясно вообразить.