2022年のチューリング賞は76歳のイーサリアムの父に授与される！失敗した博士論文がインターネット時代を現実にした

昨夜、ACM は、イーサネットの発明、標準化、商用化を評価して、2022 年チューリング賞の受賞者、イーサネット発明者のボブ・メトカーフ氏を発表しました。

ACM AM チューリング賞は「コンピューティング分野のノーベル賞」として知られており、受賞者には賞金が贈られます。 Googleから賞金100万ドル。

#人類にとってのイーサネットの発明の重要性は明らかに自明です。 50 年前に開発されたこのテクノロジーはインターネットの基礎であり、コンピューターやその他の何十億ものデバイスがインターネットに接続し、相互接続できるようになります。

Google 人工知能担当副社長のジェフ ディーン氏は、ACM の公式発表の中で次のように述べています。「現在、世界には約 70 億のポートがあり、イーサネットはどこにでもあり、私たち全員が「それは当然のことだと思っています。しかし、ボブ・メトカーフの発明と、すべてのコンピューターがインターネットに接続されなければならないという彼の永続的なビジョンがなければ、私たちの接続された世界は大きく変わっていただろうということは忘れがちです。」

はい、イーサネットが発明される前、世界は平坦ではありませんでした。 50年後、ChatGPTというロボットがこのネットワークを通じて世界を征服することになるとは当時は想像もしていませんでした。 #失敗した論文

全人類に影響を与えたこの発明は、大学院生の失敗した論文から生まれました。

メトカーフは 1946 年生まれで、学部生として MIT で電気工学と産業管理を学びました。

卒業後、メトカーフ氏はハーバード大学の大学院に進学し、MIT の研究員としても採用されました。これは、米国国防総省が Arpanet (Arpanet の前身) への注力を強化する時期と一致していました。インターネット) に投資します。

彼はハーバード大学に、Arpanet をハーバード大学のメインフレーム コンピューターに接続するためのインターフェイスを確立する必要があると提案しましたが、ハーバード大学は彼を拒否しました。彼は MIT に相談し、同じ提案をしました。

Metcalfe はまだ大学院生でしたが、MIT のメインフレーム コンピューターを現代のインターネットの前身である Arpanet に接続するためのこのインターフェイスを構築しました。

1972 年、彼は自分のアイデアを説明した論文をハーバード大学の論文委員会に提出しましたが、弁護側を通過できませんでした。委員会は、このテーマは十分に理論的ではないと感じた。

先人たちの肩の上に立つ

幸いなことに、天才には常に自分の才能を発揮できる場所があります。

その時までに、メトカーフ氏はカリフォルニアにあるゼロックス社のパロアルト研究センター (PARC) での仕事を内定していました。

研究室所長のボブ・テイラーは、何としても論文を完成させるためにパロアルトに来なければならないと彼に言いました。

そこに到着すると、Metcalfe は、ハーバード大学の論文委員会を満足させるのに十分な「理論的」トピックを見つけようとしながら、新しい PARC コンピュータ用の別の Arpanet インターフェイスの構築を開始しました。

ゼロックスの PARC 実験では、最初の最新のパーソナル コンピューターを作成し、すべての机に 1 台を置くことを望んでいました。

Metcalfe 氏は、「それで、彼らは私にこのためのネットワークを設計するように頼んだのです。私は 60 個のチップを搭載したネットワーク カードを手に入れました。それは私の人生で 2 番目に良いことでした。一つは、私が両親の家族に生まれるためでした。」

テキサス州オースティンの自宅のメットカーフ、 1973 年の博士論文を手にする

#当時、コンピュータ ネットワークは工学的な課題であると同時に理論的な課題でもありました。根本的な問題は、多くのユーザー間でネットワークへのアクセスを共有することにあります。

電話ネットワークは、この問題を最も簡単な方法で解決します。通話中、2 者間の接続は通信チャネルをロックし、たとえチャネルが完全に利用されていない場合でも、他のユーザーがそのチャネルにアクセスできないようにします。

ただし、この非効率性は電話ネットワークにとっては大きな問題ではありません。電話をかけるときは常に 1 人が話しているので、通話が長い沈黙に陥ることはありません。

しかし、コンピュータは異なります。コンピュータの通信は短いパルスに依存しており、これらのパルスは通常、長いデッドタイムによって区切られています。

ネットワーク内のデータ フローをどのように記述するか?

1960 年代初頭、コンピューター科学者のレナード クラインロックは、キュー理論を使用してこの問題を解決できることを示しました。この理論は、人々が列に並んで待っているときに発生する可能性のある交通渋滞やその他の事象をモデル化する数学の一分野です。

#紙のアドレス: https://dspace.mit.edu/handle/1721.1/11562

このモデルはエンジニアにデッドタイムを大幅に削減する方法を示し、Arpanet はこのアプローチが実際に機能することを証明することができました。ただし、ネットワーク内のトラフィックをどのように調整するかは簡単な作業ではありません。

1971 年、ハワイ大学教授のノーム アブラムソンは、輸送調整に代わる抜本的な代替案を実証しました。都市計画担当者はショックを受けたでしょう。

彼は、Arpanet と同様に小さなパケットでデータを送信する、ALOHAnet と呼ばれる無線ネットワークを構築しました。

しかし、Arpanet とは異なり、ALOHAnet はパケット間の衝突を回避しようとはしません。代わりに、競合によりメッセージが失われたり文字化けしたりしたユーザーは、ランダムな間隔の後に再試行するだけで済みます。

この「ランダム再送信」は、人々の会話におけるエチケットに似ています。つまり、2 人が同時に話し始めた場合、双方とも話を止めて、後でもう一度話し直します。数回試行すると、問題は自動的に解決されます。

ただし、この戦略にはバグもあります。トラフィックが少ない状況では送信はスムーズですが、ネットワークが混雑すると衝突が頻繁になり、メッセージが送信できなくなります。入ってくる。

Metcalfe は、ALOHAnet キュー理論のデッドロックを回避する方法を考案した Abramson の論文に出会いました。

論文のアドレス: https://www.clear.rice.edu/comp551/papers/Abramson-Aloha.pdf

#これに触発されて、Metcalfe は、競合の頻度も考慮しながら、ユーザーが送信試行間の平均待機時間を個別に調整するモデルを構築しました。衝突の数がまれな場合は、より速く再試行されますが、ネットワークが混雑している場合は、全体的な通信効率を維持するためにドロップアウトされます。

アブラムソンの論文の図解

これはモデルは最終的に、メトカーフの論文をハーバード大学での弁護に合格するのに十分な「理論的」なものにした。同時に、メトカーフ氏は、このモデルを職場で実践できることにも気づきました。

当時、Arpanet では研究者が大型コンピューターを共有できるようにしていましたが、高価でした。 ALOHAnet は、多くのアクセス ポイントを中央ハブに接続します。そして、PARC 研究所は、コンピュータ ネットワーキングへの特別なアプローチを追求しています。

アブラムソンの論文イラスト

PARC Taylor同じ建物内にある多数のコンピュータで構成されるローカル ネットワークというアイデアを思いつき、新入社員の Metcalfe はすぐにこのネットワークの設計を始めました。

歴史に永遠に記憶されるイーサネットの誕生

1973 年 5 月の有名なメモの中で、メトカーフ氏は自身のビジョンについて詳しく説明しました。

1973 年 5 月のメモの最初のページで、メトカーフ氏はイーサネットに関するビジョンを説明しました

彼は、最初のパーソナル コンピューターである PARC の Altos を建物内で接続し、デバイスが相互に通信し、ローカル エリア ネットワークで情報を共有する道を開くことを提案しました。道路を平らにしました。

最初のイーサネットは 2.94 メガビット/秒で動作し、元の端末ネットワークよりも約 10,000 倍高速でした。

覚書では、ネットワークが光ファイバー、ツイストペア、Wi-Fi、電力網などの新技術に適応し、元の同軸ケーブルを主要な通信手段として置き換えることを推奨しています。 「イーサネット」ネットワークを使用します。

この貢献は、後に Metcalfe らによる 1976 年の ACM Communications の記事「イーサネット: ローカル コンピュータ ネットワークのための分散パケット スイッチング」で不滅のものとなりました。

#論文アドレス: https://dl.acm.org/doi/pdf/10.1145/360248.360253

#左がボブ・メトカーフ、右がデイビッド・ボッグス

メモの中で、彼のアイデアは、Abramson のランダム再送信システム、Metcalfe のタイミング調整、および衝突の影響を軽減する ALOHAnet モデルのその他の改善を組み合わせたものでした。

これらの理論的革新の一部は他の研究者によってもたらされましたが、それらを実際のローカル ネットワーク設計に統合したのは Metcalfe が最初でした。

彼のアイデアでは、ALOHAnet の中央ハブも削除されました。代わりに、コンピュータは何らかの受動的な媒体を介して接続されます。

Metcalfe は、非常に実用的なケーブルを考え出しました。しかし、理論的には、他の有線または無線ネットワークも同様に機能する可能性があると同氏は指摘しました。

特定のハードウェアの強調を避けるために、メトカーフ氏は自分のアイデアをイーサネットと呼び、現在はイーサネットとして知られています。

「エーテル」は、19 世紀の物理学者が電磁波を通過させる媒体であると仮説を立てましたが、この考えは後に誤りであることが証明されました。しかし、この言葉は歴史を通じて生き続けてきました。

Metcalfe のプロトタイプのイーサネット アダプタの 1 つで、初期のパーソナル コンピュータと、彼が 1973 年に作成を手伝ったコンピュータを接続しました。最初のローカル ネットワークで #

1973 年 11 月、メトカーフと彼の同僚は最初のネットワークを構築しました。

彼はネットワークをさらに発展させ、ネットワークをさらに拡大したいと考えていました。テクノロジーの商業化のペースは非常に遅いです。

永遠に若く、常に努力する

1979 年までに、メトカーフはついに十分なものを手に入れました。彼はゼロックスではできなかったことをするために PARC を辞め、自分の会社 3Com を設立しました。

インターネットの父として知られるヴィントン・サーフは、メトカーフを次のように評しました - 「彼を表現するのに謙虚な言葉は決して使わないでしょう。彼は一度アイデアを思いつくと、すぐにそれを実行に移すでしょう。」

メトカーフ氏はビジネスを始めてすぐに、業界全体を震撼させました。これにより、元の企業であるゼロックス、インテル、そして現在は消滅した多くのデジタル機器企業がローカル ネットワークのオープン業界標準としてイーサネットを採用するよう説得されました。

他の技術との競争において、最終的にイーサネットが勝利を収めたのは、その暗示性と初期の Metcalfe が推進した標準化によるものであると言えます。

3Com は、小型コンピュータやワークステーション用のネットワーク ソフトウェア、イーサネット トランシーバ、イーサネット カードを販売することで、イーサネットの商業的可能性を大幅に高めました。 IBM がパーソナル コンピュータを導入したとき、3Com は IBM PC とそのクローン用に最初のイーサネット インターフェイスを導入しました。

1990 年に、メトカーフは 3Com を退職し、評論家およびテクノロジー コラムニストになりました。ベンチャーキャピタリストとして働き続けながら、後にテキサス大学オースティン校の教授を務めた。

キャリアにこれほど大きな変化があったのはなぜですか?メトカーフはこれについて次の理論を持っています:「最初は何も知りませんが、その後学習曲線を上っていき、その後すべてを知っています。」そして、最も興味深い部分は学習の途中にあると彼は指摘しました。曲線。

長年にわたり、イーサネットは多くの調整を受けてきましたが、元の技術的な詳細はほとんど残されていません。しかし、今日のパーソナル コンピュータ ネットワークの家庭内導管として重要な役割を果たし続けています。

すべてを可能にするのはイーサネットです。

さて、76歳のメトカーフはまだトスをやめていない。彼は昨年再びキャリアを変更し、現在はMITの研究者としてエネルギーやその他の分野でのスーパーコンピューターの応用を研究しています。

23 年間のチューリング賞受賞者は次のように述べています。 "

今日、イーサネットは世界中の有線ネットワーク通信の主要チャネルであり、800 Gbps および 1.6 Tbps テクノロジーの出現により、10 Mbps から 400 Gbps のデータ レートを処理します。

イーサネットも巨大な市場となり、インターナショナル データ コーポレーションによると、イーサネット スイッチからの収益だけでも 2021 年には 300 億ドルを超えています。

そして、昔からの理由から、Metcalfe は Wi-Fi を呼ぶのに元の名前「ワイヤレス イーサネット」を使用することを主張しています。

CSAIL の所長であり、MIT 電気工学およびコンピューターサイエンス学部の教授であるダニエラ・ラス教授は次のように述べています。「イーサネットの発明のおかげで、彼はシームレスな通信と情報共有を実現しました。インターネットからオンライン ビデオ ストリーミングに至るまで、イーサネットは現代のテクノロジーの基礎を形成し、私たちの接続方法を変革しました。イーサネットの接続がなければ、

そしてボブ・メトカーフ自身もこう言いました、「今、すべての人類は突然一つにつながっています。これが生命の状態に関する最も重要な事実です」全人類。」

以上が2022年のチューリング賞は76歳のイーサリアムの父に授与される！失敗した博士論文がインターネット時代を現実にしたの詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。