Дмитрий Шуклин

2003-02-24

Для определения того, чем является виртуальная машина, стоит рассмотреть принципы работы современной вычислительной системы. Ее ядро – транзисторы – электронные аналоговые устройства, способные обрабатывать непрерывные электрические сигналы в определенном диапазоне значений. Важно понимать, что транзистор в состоянии работать только с непрерывным аналоговым сигналом. Чтобы описать работу цифровой вычислительной системы, следует описать интересный инженерный трюк: по технологическим соображениям выбирается диапазон изменения аналогового сигнала, а затем, в этом диапазоне – два непересекающихся, называются логическими значениями: “Ложь” и “Истина”. Словом, благодаря “произволу” конструктора, аналоговый по своей природе сигнал считается цифровым.

Следующим уровнем в построении вычислительных систем идут транзисторные схемы, реализующие операции конъюнкции (операция “И”), дизъюнкции (операция “Или”) и инверсии (операция “НЕТ”). Можно сказать, что когда разработчик получает возможность оперировать не транзисторами и аналоговыми сигналами, а более высокоуровневой абстракцией – цифровыми сигналами и логическими схемами – тогда и возникает первая виртуальная реальность. Становится не важно, из какого материала и по какой технологии создан транзистор. Изменяется реальность с которой привык работать конструктор: на уровне логических схем ею становятся понятия “Ложь”, “Истина”, “Конъюнкция”, “Дизъюнкция” и “Инверсия”. В данном примере виртуальная машина, это то, что преобразовало транзистор в логические операции.

Реальность в вычислительных системах может зависеть от уровня абстракции. В связи с этим, реальность, порожденную вычислительной системой, принято называть виртуальной реальностью. Следовательно, виртуальная машина – это система, создающая уровни виртуальной реальности. Функции виртуальной машины заключаются в том, чтобы преобразовать соглашения из более высокого уровня в соглашения более низкого и наоборот. Здесь понятие реальности рассматривается с точки зрения развивающегося процесса, использующего одну или несколько виртуальных машин, развернутых на более глубоких уровнях абстракции. Реальностью для ведомого процесса являются иллюзии, создаваемые виртуальной машиной для этого процесса, а ?еальностью ведущего процесса являются иллюзии создаваемые этим процессом для ведомых процессов. Как это ни странно, аналогичные по сути определения реальности можно найти в работах известного мистика Л. Рона Хаббарда, известного основанием псевдорелигии “саентология”. В одной из своих книг он пишет: “Реальность – это видимый порядок вещей…” или “Реальность – это то, с реальностью чего мы согласились”.

Очевидно, что процессы, протекающие внутри виртуальной реальности, просто обязаны считать реальностью все иллюзии, созданные виртуальной машиной. Несоблюдение этого правила приведет развивающийся процесс к неминуемому краху. По отношению к вычислительной системе программист может играть роль виртуальной машины. Во-первых, это значит, что любая иллюзия может быть навязана системе как реальность, и, во-вторых, что любая ее подсистема будет воспринимать в этом же качестве всякую иллюзию, подготовленную, согласно воле программиста. Следовательно, супервизор в такой системе – Бог, создающий фундаментальные законы природы. При необходимости их можно даже нарушать. Возможность производить все новые реальности, исходя из поставленных целей, позволяет синтезировать решения буквально на лету. Для того чтобы решить какую либо задачу, достаточно просто иметь ее решение в одной из многих виртуальных реальностях. При этом ее даже не обязательно искать, нужную виртуальную реальность можно сконструировать!

Когда виртуальная машина не полностью скрывает реализацию предыдущего уровня абстракции от следующего, возникают интересные эффекты пересечения уровней. Примером могут служить химические реакции: два разных вещества отдельно друг от друга ведут себя согласно физическим законам, а, будучи соединены друг с другом, вступают в химическое взаимодействие. Oак как виртуальная машина существует только в виде абстрактного соглашения в сознании субъекта, то пересечение ее уровней воспринимается как осознанное или не осознанное нарушение в ее работе. Существование виртуальной машины как абстракции в сознании субъекта, позволяет ему реализовать новую машину, оптимизированную под конкретные цели. Намеренное ограничение экспериментальной ситуации позволяет либо полностью изолировать один уровень абстракции от другого, либо пользоваться преимуществами от пересечения уровней.

Отрицательным моментом при воспроизводстве разнообразных уровней виртуальных реальностей является чрезмерная нагрузка на вычислительную систему, которая вынуждена выполнять возросшее число вложенных друг в друга эмулирующих процессов. Несомненно, увеличатся объемы программного обеспечения, поскольку потребуется не один миллион строк машинного кода, чтобы описать не только варианты выполнения поставленных задач, но и все виртуальные машины, которые понадобятся для их реализации. Следует заметить, что такой подход будет оправдан в случае необходимости разработки действующих концептуальных моделей вычислительной системы, когда еще не достаточно ясны все пути решения. Для промышленных систем оптимальным представляется трансляция всех виртуальных машин в одну, способную выполнять функции, эквивалентные функциям всех машин, существующих в концептуальной модели.

В качестве примера промышленной виртуальной реальности предлагаю рассмотреть систему виртуальной памяти, которая способна предоставить программному приложению больше памяти, чем ему было выделено вычислительной машиной. Ее идея заключается в вытеснении на другие носители той информации, которая в данный момент не используется приложением. При этом операционная система обманывает приложение, и оно начинает считать оперативной всю используемую память. Одновременно система виртуальной памяти обеспечивает защиту процессов друг от друга – для них выделяются изолированные адресные пространства. Благодаря этому ошибочный или злонамеренный процесс не в состоянии повредить другому, развивающемуся в соседнем операционном окружении.

Рассмотрим ситуацию, в которой некоторый процесс перестанет функционировать в пределах реальности, организованной для него системой виртуальной памяти, и попытается опереться на характеристики вычислительной системы. Во-первых, он может проиграть в быстродействии (т.к. вытеснение неиспользуемых блоков ведется виртуальной памятью на основе статистических данных, собранных обо всех развивающихся процессах), а, во-вторых, обязательно проиграет в быстродействии, если ему придется реализовать виртуальную память собственными программными средствами. Когда такой процесс начнет игнорировать защиту областей памяти, то это, в лучшем случае, приведет к краху самого процесса, а в худшем – полностью выведет систему из строя.

Рассмотрим сознание человека как большую вычислительную систему и примем за основу, что все изображения по зрительному нерву попадают в мозг, после чего мозг получает представление об окружающем мире. Оставим в стороне вопрос, насколько это на самом деле соответствует действительности. Просто договоримся: то, что видит группа психически нормальных людей, не находящихся в состоянии наркотического или психотропного возбуждения, является абсолютной реальностью. Теперь изменим ситуацию, предположим, что человек спит. Его глаза не различают света, но он действительно видит сон. Следовательно, его мозг сам для себя эмулирует зрительное восприятие. Может, конечно, возникнуть вопрос: а не является ли сон наведенным свыше? Сейчас для нас важно, что иногда некоторые люди могут видеть сны, созданные их же воображением.

Если хотя бы один человек когда-либо видел управляемый сон, следовательно, и для всех остальных это потенциально возможно. Если вам случалось спать и осознавать, что вы спите, то вы поймете, что я хочу сказать. В таком сне вы больше чем Бог, под вашим контролем находятся не только все события, которые происходят во сне, но и мысли всех персонажей, участвующих в этом спектакле. Я ощущал подобное, поэтому в достаточной степени уверен, что мой мозг иногда создает для себя виртуальную реальность.

Давайте отвлечемся от сказанного и рассмотрим такой раздел современной медицины, как биоадаптивное управление. Обычно во время сеанса пациент садится в удобное кресло, расслабляется и успокаивается. К нему подсоединяются датчики физиологических параметров: давления, частоты сердечных сокращений, ритмов головного мозга. Данные поступают в компьютер, и после обработки выдаются на дисплей. При этом информация на дисплее отображается не только в виде чисел, но и при помощи символов, например, геометрических фигур. Форма или размер фигуры зависят от измеряемых параметров. Если проводится лечение пациента, и полученные данные разняться с теми, которые свойственны здоровому человеку, то форма или размер геометрической фигуры будут отличны от заданной нормы. Перед пациентом ставится задача: силой воли привести параметры в соответствие, и, если ему это удастся, то он – победитель.

На практике для биоадаптивного управления может применяться не только экран дисплея, но и шлем виртуальной реальности. В этом случае пациент не просто наблюдает картинку, а ощущает всю мощь стереоскопического аудио-визуального воздействия. Компьютер уже не пассивно отображает физиологические параметры, а активно влияет на сознание и подсознание пациента, управляя его физиологией. Для всякого, кто читал соответствующую литературу, а тем более, лично участвовал в экспериментах, очевидно, что мозг человека способен влиять на функционирование любого органа, причем делать это сознательно. Суть моего утверждения такова: именно мозг управляет значительной частью ресурсов нашего тела, но благодаря виртуальной машине, сознание человека может быть изолировано от прямого управления этими ресурсами.

Вернемся к восприятию. Предположим, мы ищем смысл жизни или задаемся другими схожими вопросами. В своих поисках рано или поздно мы столкнемся с такими учениями, как парапсихология, оккультизм, восточные философии и т.д. Начав интересоваться подобными науками, постепенно привыкаем к мысли, что когда-то должны увидеть ауру. В конце концов, сознание не выдерживает таких пыток, и мозг создает соответствующую иллюзию во всех деталях: со всевозможными веревочками, уходящими в небо лестницами и прочей атрибутикой, описанной гуру. Конечно, я не утверждаю, что ауры в действительности не существует, но является ли настоящей та аура, которую мы видим, если того захотим? Я очень в этом сомневаюсь, но зато убежден, что орган чувств, предназначенный для улавливания светового излучения, не может фиксировать что-либо еще кроме света. И если человек все-таки способен воспринять настоящую ауру и хочет увидеть ее своими глазами, то, скорее всего, увидит некий ее образ, созданный виртуальной машиной и, возможно, имеющий корреляцию с настоящей аурой.

Для примера рассмотрим ситуацию, в которой адепт слегка поранил руку и стремится залечить рану силой воли. Я думаю, что результатом подобных практик может стать, как и реальное заживление раны в результате биоадаптивного управления, так и простая иллюзия выздоровления без реальных улучшений. Кстати, если окружающие разделяют взгляды нашего героя, то они тоже хотят видеть процесс излечения удавшимся и, возможно, им удается увидеть ту же иллюзию. Итак, предлагаю вывод: сам человек состоит из множества виртуальных машин, создающих виртуальную реальность на различных уровнях абстракции. Одни виртуальные машины изолируют сознание человека от управления физиологией, другие – от самого сознания. И это нельзя считать злом. Как бы выглядела наша жизнь, если бы нам приходилось контролировать все аспекты жизнедеятельности? Из выше сказанного может показаться, что человек построен по образу и подобию машины. Нет! Это машину мы создали и продолжаем совершенствовать по своему образу и подобию. Но о разработках вычислительных систем, обладающих искусственным интеллектом, в следующий раз… Хотя уже сейчас можно утверждать, что основная цель создания ИИ - это познать самих себя.