总有一天,分担智能、反应环境条件变化的基本控制器集成电路芯片可以在汽车、办公室、工厂和家庭里起控制作用,直至冰箱供给不足时定购牛奶。
在1962年前后,波士顿附近的麻省理工学院(MIT)的一组计算机科学家对驾驶产生了强烈的厌恶。他们为什么厌恶?当这些专家顺利地操作计算机肘,波士顿的交通延误似乎是任意的和不必要的,只要他们能随意重新设置交通灯开关或重新布置单向指示牌。这样不是能为人们的生命安全提供更多保证吗?
这种哲理在MIT内是很活跃的。这些专家认为世界应该是可编程的。人们应能攫取任何机器——家用器具或娱乐系统,汽车仪表板,交通信号灯,电话,甚至城市电网。
现在,30年前设想的事情似乎更接近于现实。在加州,波洛-阿尔托只有6年历史的埃切朗公司(Echelon Corp.)已推出能使世界像MIT小组对交通信号灯所要求的那样反应灵敏的以微处理机为基础的技术。埃切朗公司董事长兼总经理肯 · 奥施曼(Ken Oshman)把其公司的系统说成是“从头开始给世界安装电线的新途径。”大部分控制系统都有一部中心计算机。奥施曼说,另一方面埃切朗系统有若干台能把智能分配给产品或系统的微处理机。
这些被埃切朗公司称为神经元集成电路芯片的微处理机能监控传感器,报时,控制开关和继电器,以及对其他集成电路芯片报告的情况发生反应。神经元集成电路片能在一切事物中工作,从信号灯开关,洗碟机到汽车;大群集成电路片能管理工厂或时髦大楼和住宅——而每个集成电路芯片的成本还不足10美元。包括美国电话电报公司(AT&T)、国际商用机器公司(IBM)和伊斯曼-柯达公司(Eastman-Kodak)在内的200多家公司都在研制以神经元为基础的产品。迄今为止,这些被采用的产品都是酒吧间自动化饮料混合系统和查明火灾位置的建筑物火警系统。
埃切朗系统,尤其是家用系统仍面临竞争对手。各种各样的建筑物和工厂自动化标准也在发展中。就美国家庭自动化而言,埃切朗集成电路芯片将同全国家庭建设者协会抛出的时髦住宅系统〔“世界最时髦的住宅”,1990年12月〕展开竞争。另一个受到更广泛支持的家庭标准是电子行业协会提出的消费者电子传送总线(见三种家庭控制系统)。
埃切朗系统不是特殊装置,更不是时髦住宅那一套电缆和控制器,如同消费者电子传送总线那样,是一种电子标准,一套能使许多不同公司制造的装置能够互相控制的规范。但和目前只在理论上详细说明的消费者电子传送总线不同,埃切朗系统已经存在,并蚀刻在每个神经元集成电路片上。集成电路片中的永久存储器贮存能使神经元互相通讯的计算机语言——从理论上说,在世界任何地方都能通讯。
集成电路芯片连接在被埃切朗公司称为局部工作网(LOM)的系统中。网络的每个装置——例如信号灯开关及其控制的每一只灯——必须有一个神经元。就大多数应用而言,也需要小型收发两用线路来通过各种通讯途径(例如交流供电线路、无线电波、电报、电话线和红外线波束)收发数字神经元信号,2月份,埃切朗公司推出了神经元-收发组件,大批量购买时价格低于35美元。
埃切朗公司的支持者,创办销售畅销的1-2-3电子数据表程序的罗塔斯开发公司(Lotus Development Corp.)米切尔?卡波(Mitchell Kapor)说,“引起埃切朗公司兴趣的问题是分配智能的潜在概念。”卡波说:“每台处理机都是单独运行的,但它们都不断地互相通讯,所以整个环境可能变得像我们生活在其中的一部巨型计算机。但它意味着一种完全不同于过去的计算方式、”操作巨型计算机并不意味回到计算机时代的计算机僧侣生活,而是意味着程序编制少又便于应用的计算机群将参与世界活动和互换指令。
埃切朗公司的创始人A · C · “迈克”马克库拉(A. C. “Mike”Markkula)同苹果计算机公司(Apple Computer)总经理约翰 · 斯卡利(John Sculley)谈话后,在本世纪80年代中期初步考虑了这种系统。他编制了斯卡利指出的处于特级能力的计算机发展图表:它们从100,000美元的大型计算机(60年代)发展到10,000美元的微型计算机,直到1,000美元的台式计算机和100美元的家庭游戏机。每种计算机都比前一种计算机便宜10倍。
有人问在10美元范围内会发生什么,马克库拉回答说:“它可能是使某人能赚大钱的某种巧妙发明。”
后来,他在家里安装早期设备控制系统X-10(当时遭到挫败)之后,马克库拉想起了同斯卡利的谈话,于是他离开了Apple公司,建立了这家新公司。
参观者在埃切朗公司的硅谷办公室里常可看到这种简化程序编制的表演。调整墙板上神经元装备的调光器开关,就会使板上的灯泡一明一暗。然后推动开关下方的小按钮输入代码。这导致两只灯一明一暗,就像开关手柄在转动一样,其次,为控制一只灯泡的两个开关编制程序。最后,这些调光器的开关之一(用一个压力夹固定)被扯出板子,放到一码远以外。该开关通过无线电发送其指令仍控制着灯泡,而另一个开关——用电线连接——也做同样的事情。
在埃切朗系统中,灯怎样“知道”服从哪个开关呢?答案在于工厂里嵌入每个神经元集成电路片中的48位识别代码。许多代码信息单位大约有300万亿个可能的数目,可保证为每个集成电路芯片提供唯一的代码或地址。当调整与埃切朗系统连接的调光器开关时,神经元发送数字信息,其编址只针对适当灯中的神经元序号。
为了保密和安全,采取其他寻址和安全预防措施也是允许的。马克库拉问道,“我允许任何人都能打开我的废物处理系统吗?我不认为如此。在那点上我可以有我的手段。”
为了预防这种不幸事件的发生,埃切朗公司在其系统中建立了核准指令。有些简化集成电路芯片可从任何人那里取得指令。其他集成电路片则需要不同类型的证书——或由你和你家属掌握的电子“钥匙”或密码口令,核准越严格,不便之处就越多——尤其是当你丢失钥匙或需要改变口令时,但改变这一点则更糟:有一种带无线电发报机的计算机译码器会关闭窃贼警报器,打开神经元自动化家庭的门。
其他一些带较贵定制线路的神经元具体应用也是可行的。神经元集成电路芯片和无线电收发两用机被缝在学走路小孩的衣袋里,父母的皮夹子里也携带类似装置。如果小孩走得太远,用无线电连接的两部计算机就会使音响装置工作,类似的,与声合成器连接的小孩衣袋里的无线电收发两用机能利用家庭发出的信号来提供指导:天气暖了……天气冷了。在另一个被推荐的应用中,埃切朗公司的一位研制者提出了在赛车的传感器上安装神经元:当汽车驶进修理站时,性能数据就会自动向下输入诊断计算机,马克库拉甚至推究了捆扎式神经元集成电路芯片和他农场膨胀病牛身上的重量传感器,把数据输入记录重量变化的个人计算机。
神经元集成电路芯片也可用于公共场所,设在佐治亚州科尼尔斯的利托尼亚照明设备公司(Lithonia Lighting)正在研制供停车场使用的埃切朗网络。停车场保持一片漆黑,直到有人走向停放的汽车,这时出现一条被照亮的道路。闯入者在停车场的任何地方都会自动引发保持集中照射他的灯光,而且埃切朗集成电路芯片通常都能隐瞒视力,例如,接在神经元上的单股线可以代替汽车、影印机或机车的粗大多股线电缆。
埃切朗系统也在为更传统的自动化作业作准备。去年秋天一些公司聚会制定了以神经元为基础的家庭自动化方案,每家公司要解决一个难题。翟尼韦尔公司(Honeywell)将其可编程的加热、通风和空调控制系统以及其家庭保密系统连接在论证中的神经元上。另一家制造公司,利维顿公司正在制造不配备埃切朗集成电路芯片的控制装置智能多输出口。气体研究所(Gas Research Institute)打算研制一种能把食物烹调进展详情从烤肉架传递到你家中的“灵敏”烤架。
另一个面向家庭的控制系统可能证明是花钱不多的。而且,在家庭娱乐行业中扎根的消费者电子传送总线系统,包括传输音乐和视频图像的电缆都是埃切朗系统所不足的。
正当埃切朗公司遵循个人计算机的风格,即由一家公司宣布一个“平台”:其他一些公司则制造适合于它的产品时,一些工业公司倾向于更惬意的消费者电子传送总线传统标准委员会的方法,这些公司不定期地聚会已有几年,并在开始制造产品前在委员会中摸清技术细节。家庭市场分析人员特里西亚 · 帕克斯(Tricia Parks)认为这些因素将为一些家庭提供消费者电子总线的好处。埃切朗公司的奥施曼承认该公司的一批一流系统将在某些工厂和工业产品中出现,尽管许多公司正在研制家用神经元集成电路片。
按照Apple公司的“开放系统”传统,埃切朗技术将是对制造商开放的。正如Apple公司奠基人,在该公司并肩工作的史蒂夫 · 沃兹赖克(Steve Wozniak)和史蒂夫 · 乔布斯(Steve Jobs)曾经对第一个电子数据表程序能刺激几千部苹果计算机的销路一无所知那样,埃切朗公司的高级职员们也希望一种尚属朱知的工具将迫使人们使用其网络。
神经元网络使用一些被完全公认的通讯技术。使用一个名叫以太网(Ethernet)的系统,该系统类似于被用来传送办公室设备数据的系统,每个数据程序包可传送多次,专用数据处理线路可把同一数据线路上正在传送其他神经元数据的“冲突”减至最少。
例如,电力线信号能一直传送到最近的变压器箱,这就是说你的家用食物搅拌器信号不仅通过你的家庭,而且通过几个邻居的住宅或房间,当信号沿电力线传播时,其经过的每个神经元集成电路芯片就会检查信号的地址。某个集成电路片能识别自己的序号,也能捕捉信号,并利用一种嵌入式“鉴定”过程确定准许发送的那个特定指令的来源。这样就可以防止邻居为集成电路芯片编制程序来打开你的汽车库门。
马克库拉说,实际上所谓宽工作网是可能存在的,在其中,在匹兹堡一幢大楼中的一个神经元可与同在加利福尼亚或日本家庭中的另一芯片通讯。马克库拉说,“在编制程序上,我们可以用现有的一切技术工具来解决这个问题,但我们以前从未做过。因此,存在一些尚未发现的问题。如果我们打算解决它,我们就应查明行不通的原因。”
可编程世界的生物也许需要抱几分无忧无虑的态度 · 有一种在计算机方面的胆量,它们总是驱使你去解决某些问题、设置新指令或重新考虑你的工作。现在你的住宅,甚或你住宅外的世界也会做这类事情,毫无疑问,某些人能用控制装置,或许带有与现在许多盒式磁带录像机相同的电视显示装置和红外线指示器的结合体进行调整。其他的人情绪受到冲击时就会带着以计算机为基础的手持式万能钥匙在自己的家周围散步,把钥匙塞进去,比如塞入灯开关,并把要做的事告诉它,此后它就会开亮前门灯,而不开亮厨房灯。有些宅主在买进和安装每个装置时都让它做自己的工作,无疑有些宅主会雇请外单位——或12岁小孩——来为他们编制程序。
但早期迹象提示可编程住宅可能以反社会规范的方式改变编程者的旧框框。利托尼亚照明设备公司查尔斯 · 达内尔(Charless Darnell)他在亚特兰大郊区自己的住宅里安装了典型的可编程家庭自动化系统一说:“使我惊奇的是怎么如此迅速地使我全家理解了程序编制,我妻子不断重新编制住宅程序。如果她坐在书桌旁,并要控制汽车库的信号灯,她认为马上改变这个程序是轻而易举的事。”
可编程世界在很多方面都有不确定的职责。它能奋勇打开朋友住宅未加标记的灯开关——毫不夸张地说,任何事情都可能发生。世界就像童话故事那样充满栩栩如生的物体,冰箱能辨识其内容物的条形码,从超级市场定购牛奶;收费亭能根据汽车挡风玻璃上的神经元集成电路芯片读出的里程按比例分配你的费用——于是从你的银行往来账中减去这笔数。你的洗衣机可以拒绝转动,直到你的多用途神经元集成电路芯片通知它已到非高峰时间为止。
而且物体也会开始有记忆力:衣袋中的神经元集成电路片能保存一天之中你所到的每一个地方、你与之谈话的每一个人、你花的每一分钱的文字记录。
建造一所住宅将意味着对广泛的电子结构选择进行研究。近似于现在计算机杂志的家庭控制杂志,例如《电子住宅》可能问世。但同时我们大多数人从前不可能靠我们自己完成的工作——如给新房装电线——可能变得更易完成。在家里可以设置机器人装置,它们可以互相通讯,在夏天自己走到室外(也许沿着神经元集成电路芯片在地面上标明的道路),在冬天自己回到室内。
分析家特里西亚 · 帕克斯说:“你的家庭终将自动提前完成你要做的事,机器人能记住你的习惯和偏爱,甚至程序编制也未必需要。”此外,如果要实现埃切朗公司或泽罗克斯随偶计算方案(Xerox Ubiguitous Computing Project)的使命(见塔布、帕德和博德计算机——泽罗克斯公司的随偶计算),那么公众本身就应起包括其目的在于促进人们关系的新型机器在内的庞大可编程环境的作用。
太平洋贝尔公司(Pacific Bell)计划人兼埃切朗公司联络的莫里斯 · 威尔什(Maurice Welsh)说:“我愿为这样的服务付出代价,如果我母亲在一定时间内没有打电话或打开她的门,机器人就会按铃叫我,或我的兄弟和姊妹。如果夜人要来看我,而我又工作得很晚,我希望能给家里打电话,叫机器人给他们开门。在干旱季节,我希望我的喷水设备知道我的耗水量,如果我在超越费用,它就会自动关闭。那些都是适合可编程世界的那类事物,而且经济学决定这种系统的范围必然是一个广大的社会。”
有些事物永远是不可编程的。例如,许多程序包会让你“消除”你上次所犯的错误。真正的生物是不可能做到这点的。但埃切朗可编程世界与实际的现实思想形成了鲜明的对比,它创造了前所未有的现实主义人工立体环境。这种可编程世界使我们深入到真正的环境之中,而这种环境充满丁人工智能——每个灵敏的集成电路芯片本身是有限的,但在联合体中作用就很强大了。在某些方面,这种环境可能是精力充沛的世界。在其他方面,这种环境也许是令人扫兴的。最后充满生气而又令人满意的事也许就是知道怎样把幻想译成我们周围的计算机都能理解的语言。
〔Popular Science,1992年5月〕