Vuonna 1989 LBL:n tutkija Bill Johnston kutsuttiin Washingtoniin Yhdysvaltain senaatin kuulemistilaisuuteen. Sen tarkoituksena oli tutkia kansallisen tiedon valtaväylän mahdollisuuksia.
Johnston ja hänen kollegansa näyttivät Washingtonille tulevaisuuden. Ensimmäisessä senaatin kuulemistilaisuudessa koskaan järjestetyssä elävässä tietokonedemonstraatiossa he esittelivät nopean, mannertenvälisen tietokoneverkon mahdollisuuksia. Tutkijat kytkivät tietokoneen ja näyttivät tietoja, joita tuhansia kilometrejä toisistaan etäällä olevat laitteet ja tutkijat käsittelivät, analysoivat ja kokosivat animoiduiksi tieteellisiksi ”elokuviksi”. He esittelivät, miten magneettikuvausyksikön, supertietokoneiden, tietojen tallennuslaitteiden ja tietokonetyöasemien kaltaiset laitteet voitaisiin yhdistää tilapäisesti toisiinsa ja yhdistää yksilöitä ja resursseja tavoilla, jotka eivät ole ennen olleet mahdollisia.
 |
KUVA INTERNET LIIKENTEESTÄ NSFNET T1 BACKBONE |
Neljä vuotta myöhemmin presidentti Bill Clinton ja varapresidentti Al Gore, joka senaattorina oli johtanut vuoden 1989 kuulemistilaisuutta, lensivät Kalifornian Piilaaksoon. He tapasivat Silicon Graphics Inc:ssä, ja heille kerrottiin syntymässä olevan tiedon valtaväylän tilanteesta, ja he puolestaan kertoivat näkemyksensä sen tulevaisuudesta. Gore on ajanut tätä hanketta sen alkuvaiheista lähtien.
Clintonin ja Goren vierailun aattona Silicon Graphicsin Andrew Cherenson lähetti hetken mielijohteesta viestin leviävästä, hämähäkinseittimäisestä tietokoneverkosta, joka nyt yhdistää monia akateemisia ja tutkimuslaitoksia ympäri maailmaa: Onko kukaan kiinnostunut Clinton/Gore-konferenssista? Myöhemmin hän kirjautui sisään ja tarkisti vastauksen. Seuraavana aamuna Cherenson kytki Sonyn minikameran ja seurasi Clintonin ja Goren aivoriihikokousta niiden suunnittelijoiden ja toimijoiden kanssa, jotka auttavat rakentamaan tiedon valtatietä. Ympäri maailmaa 200 innostunutta ”osallistujaa” istui työpöytänsä ääressä tietokonetyöasemiensa ääressä ja seurasi Silicon Graphicsin tapahtumia kommentoiden samalla keskenään. Cherensonin improvisoitu videokonferenssi, joka on esimerkki siitä, miten helposti voimme lähitulevaisuudessa keskustella, vierailla yhdessä ja jakaa tietoa, lähetettiin 11 maahan ja 22 aikavyöhykkeeseen.
Kymmenen vuotta sitten tällainen viestintä oli tavanomaista tieteiskirjallisuuden maailmassa, mutta uutta ja vierasta kansallisen politiikan tavoitteena. Vuodesta 1968 alkaen liittovaltion hallitus myönsi Defense Advanced Research Projects Agencyn (DARPA) kautta siemenrahaa ensin yhden ja sitten useiden kokeellisten verkkojen perustamiseen, jotka pystyivät siirtämään tietoja tutkimuslaitosten välillä suurella nopeudella. Nämä prototyyppiverkot ovat kehittyneet, lisääntyneet ja verkottuneet nopeasti. Nykyään yli 11 000 verkon yhdistetty infrastruktuuri, joka tunnetaan nimellä Internet tai vain ”verkko”, yhdistää yli 10 miljoonaa ihmistä ympäri maailmaa.
Lawrence Berkeleyn laboratorio on alusta alkaen ollut yksi verkkolaskennan pääarkkitehdeistä ja auttanut ”kasvattamaan verkkoa” vuodesta 1972 lähtien. LBL ”lähti ilmaan” vuonna 1975, ja siitä tuli yksi harvoista verkkoon liitetyistä laitoksista. Kun Internet ylikuormittui, jumiutui ja oli itsetuhon partaalla vuonna 1986, LBL:n tutkija Van Jacobson oli osa kahden miehen ryhmää, joka auttoi pelastamaan sen ja pelasti sen niiltä, jotka suosittelivat sen hylkäämistä. Viime aikoina Jacobson ja hänen tiiminsä ovat antaneet muitakin keskeisiä panoksia: he ovat suunnitelleet datan ja sähköpostin siirtoputken muuntamista verkoksi, jonka avulla monet ihmiset voivat nyt puhua ja olla vuorovaikutuksessa keskenään välittömästi audio- ja videoverkkokonferenssien välityksellä. Nykyään tämä aiemmin sähköpostin hallitsema kulttuuri kukoistaa, ja ihmiset ympäri maailmaa voivat olla rutiininomaisesti vuorovaikutuksessa keskenään, aivan kuten Clintonin ja Goren Silicon Graphics -vierailun aikana. LBL on myös edelläkävijä hajautetussa tieteellisessä tietojenkäsittelyssä ja luo uusia yhteyksiä, joiden ansiosta kalliiden tietojenkäsittelyresurssien sijainnilla ei ole merkitystä.
Katsoen sitä, mitä on saatu aikaan ja mitä on tekeillä, LBL:n informaatio- ja tietojenkäsittelytieteiden osaston johtaja Stu Loken sanoo, että olemme uuden informaatioajan kynnyksellä.
”Liittovaltiolla on pitkä historia investoinneissa maan infrastruktuuriin”, Loken toteaa. ”Se rakensi kanavia 1700-luvulla, rautateitä 1800-luvulla ja valtateiden välisiä moottoriteitä 1900-luvulla. Noin 10 vuotta sitten se aloitti nopeiden tietokoneverkkojen rakentamisen. Nämä verkot ovat informaatioajan valtateitä.”
Loken ja lähes kaikki muut alan tutkijat sanovat, että informaation valtaväylät johtavat siihen, että televisio-, puhelin-, kaapelitelevisio-, tietokone-, viihde-elektroniikka-, kustannus- ja informaatioyritykset sulautuvat väistämättä yhdeksi interaktiiviseksi informaatioteollisuudeksi. Varapresidentti Gore ennustaa, että tästä tulee ”2000-luvun tärkein ja tuottavin markkina-alue”. AT&T sanoo arvioivansa maailmanlaajuisten tietomarkkinoiden arvoksi 1,4 biljoonaa dollaria vuoteen 1996 mennessä; Apple Computer arvioi markkinoiden kasvavan 3,5 biljoonaan dollariin vuoteen 2001 mennessä.
Visio informaation supervaltateistä melkein kaatui vuonna 1986.
Tällöin Internet oli lähes kaksi vuosikymmentä vanha, ja sillä oli 10 000 käyttäjää. He olivat tulleet luottamaan verkkoon, sillä siitä oli jo tullut paljon muutakin kuin vain keino vaihtaa sähköistä postia ja siirtää tietoja. Verkko toimi virtuaalisena toimistokäytävänä, joka yhdisti läheisesti kaukana toisistaan olevat yhteistyökumppanit.
Lokakuussa 1986 Internet koki sen, mitä sen monet suunnittelijat kutsuivat ”ruuhkautumisen romahdukseksi”. Viestintä – digitaalinen tietovirta, joka koostui kaikesta kirjallisista viesteistä raakaan tieteelliseen dataan – oli virrannut järjestelmän läpi jopa 56 kilobitin sekuntinopeudella (56 000 bittiä eli noin kaksi kirjoitettua sivua sekunnissa). Eräänä päivänä tämä 2000-luvun tietojärjestelmä hidastui yhtäkkiä lennättimen tahtiin. Sinä päivänä Lawrence Berkeleyn laboratorion ja vain neljänneksen mailin päässä sijaitsevan Berkeleyn yliopiston välinen siirtonopeus hidastui 320 bittiin sekunnissa. Järjestelmän käyttäjät olivat hämmentyneitä ja tyrmistyneitä.
Internet-käyttäjät eri puolilla maata, jotka ovat yhtä riippuvaisia verkosta kuin useimmat meistä ovat riippuvaisia puhelimistaan, pohtivat, miten se voitaisiin elvyttää. LBL:n teknisen osaston Van Jacobson oli yksi niistä, jotka tulivat mukaan.
”Verkko oli hidastunut tuhatkertaisesti”, Jacobson muistelee. ”Posti, joka oli kulkenut muutamassa minuutissa, kesti nyt kokonaisen päivän. Ihmiset alkoivat luovuttaa. Koko verkkoviestinnän idea oli vaarassa.
”Työskentelin Mike Karelsin (Berkeleyn Unix-kehitysryhmästä Kalifornian yliopistossa Berkeleyssä) kanssa. Olimme kuuden kuukauden ajan kyselleet, miksi Internet ei toiminut, ja hakanneet päätämme tiiliseinään. Sitten eräänä iltana Berkeleyn kahvilassa koettiin valaistumisen hetki. Käänsimme kysymyksen ympäri. Oikea kysymys oli: ”Miten Internet oli koskaan toiminut?”.
”Ajattele asiaa”, Jacobson sanoo: Työasema voi lähettää dataa 10 megabitin sekuntinopeudella (10 miljoonaa bittiä), ja reititin siirtää sen Internetiin, jonka kapasiteetti on 56 kilobittiä sekunnissa. Tästä pullonkaulasta lähdetään liikkeelle, ja sitten joudutaan kamppailemaan tuhansien ihmisten kanssa, jotka käyttävät verkkoa samanaikaisesti. Näin ollen ruuhkautuminen Internetissä oli hänen mukaansa väistämätöntä.
Kun liikenne Internetissä oli kasvanut, järjestelmän monet käyttäjät olivat turvautuneet lähes itsetuhoiseen käyttäytymiseen yrittäessään murtautua verkon ruuhkasta läpi. Tietokone oli lähettänyt tietopaketteja verkkoon ja palauttanut ne myöhemmin lähettäjälle ruuhkan vuoksi. Tietokoneet oli ohjelmoitu selviytymään tästä yrittämällä välittömästi uudelleen ja lähettämällä viesti toistuvasti uudelleen, kunnes se meni läpi. Jacobson vertaa tilannetta bensiinin kaatamiseen tulipaloon.
|
POSTIN KAUTTA LÄHETETTÄVIEN PAKETTIEN TAPAAN VERKON KAUTTA LÄHETETYT VIESTIT PILKOTAAN PIENIIN PAKETTEIHIN JA KÄÄRITÄÄN LÄHETYS- JA KOKOAMISOHJEISIIN, KUTSUTUT PROTOKOLLAT |
Ratkaisu oli hänen mukaansa tehdä verkon käyttäjistä kohteliaampia.
”Jos liian monet ihmiset yrittävät kommunikoida kerralla”, Jacobson selittää, ”verkko ei pysty käsittelemään sitä, vaan hylkää paketit ja lähettää ne takaisin”. Kun työasema lähettää välittömästi uudelleen, tämä pahentaa tilannetta. Kirjoitimme kohteliaita protokollia, jotka vaativat pientä odottelua, ennen kuin paketti lähetetään uudelleen. Kaikkien on käytettävä näitä kohteliaita protokollia, tai Internet ei toimi kenenkään kannalta.”
Jacobsonin ja Karelsin protokollat, jotka ovat nykyään yleinen osa Internetiä, ovat nimeltään ”Slow Start”. Slow Start välttää ruuhkautumista tarkkailemalla verkkoa ja, kun ruuhkautuminen näyttää uhkaavalta, viivyttämällä pakettien lähettämistä millisekunnista sekuntiin. Slow Start viivästyttää lähetysnopeutta sellaisten tekijöiden perusteella, joihin kuuluvat verkon tämänhetkinen käytettävissä oleva kapasiteetti sekä lähettäjän ja valitun määränpään välisen edestakaisen siirtoajan (käytännössä etäisyyden) moninkertainen määrä. Kuusi vuotta sen käyttöönoton jälkeen Slow Start välttää edelleen verkon ruuhkautumista, vaikka sekä verkon nopeus että käyttäjien määrä ovat tuhatkertaistuneet.
Noin kaksi vuotta sitten Jacobson ja Xeroxin Palo Alto Research Centerin (PARC) tutkijat ryhtyivät projektiin, jonka tarkoituksena oli lisätä ääni- ja videoneuvottelut Internetiin. Kuten puhelinjärjestelmien kohdalla, myös tietokoneen välityksellä tapahtuva ääni- ja videoneuvottelu useiden osapuolten välillä oli vanha, mutta saavuttamaton visio.
Konferenssien osalta tietokoneverkolla on luontainen etu puhelinjärjestelmään verrattuna. Siinä missä puhelinlinja yhdistää kaksi pistettä ja välittää yhden keskustelun, Internet yhdistää jokaisen linjan osapuolen ja välittää useita samanaikaisia ”keskusteluja”. Tämän valtavan tietovirran tukemiseksi se pilkkoo viestinnän pieniksi paketeiksi, jotka sekoittuvat verkon läpi kulkevaan jatkuvaan pakettivirtaan. Jokaiseen pakettiin on liitetty lähetys- ja kokoonpano-ohjeet (joita kutsutaan protokolliksi), joissa ilmoitetaan määränpää, paluuosoite ja se, miten vastaanottava tietokone voi järjestää kaikki paketit takaisin alkuperäiseen viestintään.
Internetille ominaisten pienten viiveiden vuoksi useat tutkimusryhmät, joiden tehtävänä oli tuoda ääni- ja videoneuvottelut verkkoon, totesivat, että heille oli annettu mahdoton tehtävä. Ne suosittelivat uuden verkon rakentamista.
”Meistä tämä oli naurettavaa”, Jacobson muistelee. ”Internet tuki viestintää kahden Cray-supertietokoneen välillä, jotka välittävät yhden gigabitin sekuntinopeudella (miljardi bittiä). Se toimi myös jonkun näppäimistön ääressä istuvan henkilön kanssa, joka kirjoitti 20 bittiä sekunnissa. Tämä kestävyys ja dynaaminen vaihteluväli tuntui liian hyvältä hylättäväksi. Joten etsimme tarkkaan. Ei olisi pitänyt olla mitään syytä, miksi emme voisi tehdä ääntä ja videota.”
Viiveet itse asiassa häiritsevät enemmän ihmisten puhumista kuin videoneuvottelua. Neuvottelijat voivat sietää satunnaista liikkumatonta kuvaa videolähetyksen aikana, kun taas epätasaisina staccato-pätkinä kuullut äänet kuulostavat siansaksalta. Jacobson ja Steve Deering Xerox PARC:stä keskittyivät kehittämään järjestelmää, joka säilyttäisi Internetin globaalin yhteyden, mutta mahdollistaisi myös sujuvan ja nopean äänen kulun.
Jotta kuulija voisi kuulla jatkuvaa puhetta, Jacobson ja Deering lisäsivät ensin aikaleiman jokaiseen äänipakettiin. Vastaanotin lukee aikaleimat, järjestää paketit kronologisesti ja toistaa ne samalla, kun se vastaanottaa ja järjestää lisää saapuvia paketteja myöhempää toistoa varten. Näin vältytään sisäpuolelta ulospäin suuntautuvalta sikolatinankieliseltä puheelta, mutta siinä ei käsitellä verkon pakettivirran epätasaista luonnetta ja siitä johtuvia äänipätkiä.
Tämän korjaamiseksi tutkijat käyttivät hyväkseen eroa sen uskomattoman nopeuden välillä, jolla verkko siirtää paketteja, ja sen suhteellisen pitkän, kahdesta kymmenesosasta puoleen sekuntiin kestävän viiveen välillä, jota ihmiset voivat käsitellä ilman, että keskustelu keskeytyy. He loivat algoritmin, joka laskee, kuinka kauan pakettien saapuminen kestää, ja hidastaa sitten äänentoistoa niin paljon, että hitaimmillakin paketeilla on riittävästi aikaa saapua perille. Algoritmin aiheuttamat toiston viiveet ovat itse asiassa hyvin lyhyitä, tyypillisesti alle sekunnin kymmenesosan. Jacobsonin ja Deeringin käyttöön ottamien huomaamattomien, ohjattujen viivytysten ansiosta mikrofoneilla ja tietokonekaiuttimilla varustettujen Internet-käyttäjien väliset äänikokoukset ovat nyt arkipäivää.
LBL:ssä sijaitsevassa toimistossaan Jacobson esitteli, miten hän on yhteydessä verkostoitujiin ympäri maailmaa. Kirjautumalla Internetiin hän kutsui esiin Lightweight Sessions -ikkunakäyttöliittymän, jossa on yksinkertainen lomake ääni- tai videokonferenssin ilmoittamista tai siihen ilmoittautumista varten. Verkon käyttäjät käyttävät Lightweight Sessionsia rutiininomaisesti saadakseen ilmoituksia tulevista konferensseista ja ilmoittautuakseen kiinnostaviin konferensseihin. Joissakin konferensseissa käytetään vain ääntä, kun taas toisissa konferensseissa on mukana Xerox PARC:n tutkijoiden kehittämä video. Ääni-/videokonferenssin aikana pienet, edulliset kamerat, jotka on yleensä liitetty osallistujan tietokoneen kylkeen, lähettävät suoraa kuvaa jokaisesta konferenssin osanottajasta. Jacobsonin näyttö oli jaettu useisiin ikkunoihin, joista yhdessä näkyi kuva puhujasta. Toinen ikkuna näytti keskustelun kohteena olevia tietoja. Kolmannen ikkunan on tarkoitus ilmestyä Internetiin lähitulevaisuudessa.
Jacobson kutsuu tätä uutta graafista näyttöikkunaa ”valkotauluksi”. Ihmiset voivat käyttää sitä aivan kuten perinteistä tietokoneen piirustusohjelmaa jakaakseen tietoa tai tehdäkseen yhteistyötä suunnitteluprojektissa. Kuka tahansa konferenssin osallistuja voi nähdä ja vuorostaan muokata sitä, mitä valkotaululla kuvataan, tai palata kuvan aiempaan versioon. Valkotauluikkunaan voidaan myös tuoda mitä tahansa kuvia – esimerkiksi tietokoneavusteisia piirustuksia tai röntgenkuvia.
Valkotaulu on osoitus visuaalisen tiedon kasvavasta merkityksestä tieteessä.
Stu Loken sanoo, että still-kuvat ja videot tulevat olemaan olennainen osa suurinta osaa LBL:ssä tehtävästä tutkimuksesta. ”Tiede kokee visuaalisen datan yleistymisen, kaikenlaista varhaisen maailmankaikkeuden rakennetta kartoittavista skymapeista Alzheimer-potilaiden neurokemiaa kuvaaviin lääketieteellisiin kuviin ja ihmisen genomin kuviin”, hän sanoo.
Loken myöntää, että kuvat luovat sekä mahdollisuuksia että ongelmia. Kuvien luomiseen tarvitaan valtavia määriä digitaalista tietoa: Videokamera tuottaa 30 kuvaa sekunnissa, mikä vastaa yli 2000 sanasivua. Tietokoneet ovat kuitenkin nykyään riittävän nopeita ja tallennuslaitteet riittävän massiivisia, joten tutkijat alkavat käyttää videokameroita, jotka tallentavat tietoja tietokoneen analysoitavaksi. Tämä kehittyvä kapasiteetti aiheuttaa muutoksia tutkijoiden kokeilusuunnittelussa ja avaa uusia ikkunoita siihen, mitä voidaan oppia.
Voidakseen mahdollistaa tutkijoiden tiedon luomisen videon avulla LBL:n informaatio- ja tietojenkäsittelytieteiden osaston tutkijat ovat ottaneet monitahoisen tehtävän. Bill Johnston johtaa ryhmää, joka luo uutta laitteistoa ja ohjelmistoa nopeiden verkkojen kautta kulkevan visuaalisen tietovirran käsittelyyn ja analysointiin. Ajatuksena on, että tutkija voisi ottaa esimerkiksi elektronimikroskoopin tuotoksen ja liittää videovirran verkkoon yhtä rutiininomaisesti kuin työaseman voi nykyään liittää verkkoon.
Verkkoon liittäminen on vasta ensimmäinen askel. Johnstonin ryhmä on omistautunut hajautetun tieteellisen laskennan kehittämiselle. Tähän asti resurssien sijainti on sanellut tieteen kulun. Projektit etenevät paikoissa, joissa voidaan koota yhteen oikeat ihmiset, kokeelliset ja laskentaresurssit. LBL:ssä nyt kehitettävissä hajautetuissa tieteellisissä laskentaympäristöissä eri puolille maailmaa hajallaan olevat koneet, tietokannat ja ihmiset voidaan yhdistää nopeasti ja väliaikaisesti. Esimerkiksi meneillään olevan kokeen videovirta voidaan ohjata supertietokoneelle käsiteltäväksi, ja välitöntä analyysia voidaan käyttää koelaitteen interaktiiviseen ohjaukseen. Tai tietovirtaa voidaan käsitellä, analysoida ja käyttää sitten syöttötietona liitännäiskokeessa.
Johnston toteaa, että verkkovideokonferensseja on jo saatavilla, mutta varoittaa, että tätä ei pidä sekoittaa tieteellisen videodatan nopeaan verkkolähetykseen. Ero on kuvan laadussa.
Voidakseen esimerkiksi puristaa videokonferenssilähetykset yhä kapean Internet-putken läpi, tavanomainen lähetysnopeus 30 kuvaa sekunnissa on pienennetty kuuteen tai 12 kuvaan sekunnissa. Lisäksi sen sijaan, että lähetettäisiin peräkkäisiä kokonaisia ruutuja, käytetään pakkausalgoritmeja, jotka lähettävät vain sen osan kuvasta, joka on muuttunut edellisestä kuvasta. Nämä osittaiset kuvat kootaan sitten vastaanottavassa päässä olevilla ohjelmistoilla kokonaisiksi kuviksi. Nettovaikutus on se, että ihmiset näkevät toisistaan kunnon kuvia puhuessaan, vaikka digitaalinen virtausnopeus on tuhansia kertoja pienempi kuin tavallisessa videolähetyksessä.
Vaikka tämä toimii videoneuvotteluissa – läsnäolon tunne syntyy, joskaan ei Ansel Adamsin laatuista kuvaa – tieteellistä dataa ei voi keskittää tällä tavalla ja selviytyä.
Kerrotaan Johnstonista: ”Videodata koostuu tyypillisesti kuvista, jotka on tuotettu sensoreilla, jotka ylittävät teknologian rajat. Usein meillä on paljon epätarkkoja, matalakontrastisia kuvia, joissa on piirteitä, joita on vaikea erottaa taustakohinasta. Jotta voimme analysoida ja poimia tietoa, meillä ei ole varaa menettää yhtään alkuperäisen videon yksityiskohtia. Internetissä lähetettävä video on pakattu 8-16 kilobittiin sekunnissa. Sitä vastakohtana on perinteinen yksivärinen instrumenttikamera, joka tuottaa 120 000 kilobittiä sekunnissa.”
Johnstonin ryhmä käyttää laboratoriotiedettä ajurina kehittäessään teknologiaa, joka on lopulta tarkoitettu massoille. Esimerkkinä mainittakoon LBL:n biokemisti Marcos Maestre, joka videokuvaa pieniä DNA-säikeitä, jotka värähtelevät mikroskooppisessa sähköverkossa tutkiakseen DNA:n fysikaalista kemiaa. Tällä hetkellä tutkijat värähtelevät DNA:ta, luovat videonauhan ja siirtävät nauhan sitten animaatiojärjestelmään, jossa jokaisesta kuvasta tuotetaan vaivalloisesti stillkuvia. Noin 200 ruudun eli seitsemän sekunnin datan poimimiseen kuluu tuntikausia. Sitten kuvat skannataan ruutu kerrallaan tietokoneeseen, joka seuraa ja mittaa DNA-juosteen muuttuvaa muotoa, jolloin saadaan uusia tietoja sen rakenteesta.
LBL:ssä kehitteillä olevassa hajautetussa järjestelmässä tutkijat voivat katsoa työaseman näyttöä ja nähdä suoralta videolta poimitut tiedot jopa kokeen ollessa käynnissä. Videokamera kytketään verkkoon, jossa tallennuslaite tallentaa kuvat ja lähettää ne samalla LBL:n uuteen supertietokoneeseen, MasPar-massiivisesti rinnakkaiseen prosessointijärjestelmään. MasPar pystyy käsittelemään ja analysoimaan 30 kuvaa sekunnissa sisältävää videokuvaa ja näyttämään tiedot välittömästi missä tahansa verkon teknisessä työasemassa.
Tämän toteuttaminen vaatii valitettavasti muutakin kuin järjestelmän komponenttien liittämistä toisiinsa. Kun digitaalinen virta virtaa kokeesta sen tallennukseen, analysointiin ja näyttöön, syntyy useita pullonkauloja. Ennen kuin yksivärikamerasta 120 000 kilobitin sekuntinopeudella lähtevä raakasignaali siirretään verkkoon, välitietokoneen on muunnettava tulos verkkoa varten konfiguroiduksi digitaaliseksi paketiksi. Digitaalinen liikenne alkaa ruuhkautua tässä vaiheessa.
”Kun tietokoneen ainoa syy on toimia välittäjänä verkon ja kameran välillä”, Johnston kommentoi, ”olet itse asiassa luonut byrokratian”. Tietokone tekee työnsä, mutta ei tehokkaasti. Tietokone on suunniteltu tekemään monia tehtäviä eikä tätä erikoistunutta tehtävää. Tarvitsemme ohjaimen, pelkistetyn tietokoneen, joka on tarkoitettu vain tähän yhteen tehtävään. Rakennamme nyt verkko-ohjainta videokameraa varten yhteistyössä kalifornialaisen Fountain Valleyn PsiTech Corp:n kanssa.”
Byrokraattien huijaaminen ja pullonkaulojen avaaminen — Johnston sanoo, että tämä on hänen hajautetun tietojenkäsittelyn ryhmänsä toistuva tehtävä. Esimerkiksi verkon kautta reititettävät tiedot on tallennettava digitaaliseen arkistoon ennen niiden analysointia. Videon kaltaisista lähteistä tulevien suurten tietomäärien tallentamiseen kehitettiin Berkeleyn kampuksella edullisten levyjen redundanttijoukko (Redundant Arrays of Inexpensive Disks, RAID). Ensimmäisessä RAID-sukupolvessa tarvittiin välitietokone, mikä hidasti tietovirtaa, joten on rakennettu verkko-ohjain ja kehitetty uusi sukupolvi, RAID II. RAID II on nyt liitetty HiPPI-verkkoon, 800 megabitin sekuntinopeudella toimivaan verkkoon, jota käytetään yleensä supertietokoneiden yhdistämiseen, ja LBL pyrkii liittämään sen Internetiin. Tämä työ on yhteistyötä useiden sähkötekniikan ja tietojenkäsittelytieteen ryhmien kanssa. Asiaan liittyvässä energiaministeriön rahoittamassa hankkeessa Johnstonin ryhmä on työskennellyt Berkeleyn professorien Domenico Ferrarin ja Randy Katzin sekä LBL:n Bob Finkin ja Ted Sopherin kanssa rakentaakseen LBL:n ja Berkeleyn kampuksen yhdistävän gigabitin (miljardin bitin) optisen kuituverkon. Kaikki LBL:n ja kampuksen nopeat laitteistot on liitetty tähän verkkoon, ja näin on luotu paikallinen yhteys kansalliseen tiedon valtatiehen.
LBL:ssä uusi MasPar-tietokone on keskeisessä asemassa laboratorion hajautetussa laskentaympäristössä, joka avaa oven visuaalisen datan aikakaudelle. Vaikka sen avulla voidaan luoda ja tallentaa suuria määriä kuvia, tutkijat kohtaavat pian suuren esteen. Vaikka sen 4 096 prosessoria tuottavat huippusuorituskykyä 17 000 miljoonaa ohjetta sekunnissa, kukaan ei vielä tiedä, miten supertietokonetta ohjataan etsimään tietty tallennettu kuva.
”Tekstitietokannasta etsitään sana tai merkkijono, ja videotietokannasta etsitään esine, mikä on hyvin erilainen ongelma”, Johnston sanoo. ”Tietokone voi helposti löytää tekstitietokannasta jokaisen viittauksen `kalaan’, mutta ei ole valmista tapaa katsoa arkistoituja videokuvia läpi ja löytää kaikki ne, joissa on kaloja. Teemme yhteistyötä MasPar Computer Corporationin kanssa kehittääksemme teknologiaa tähän tarkoitukseen.”
Tämän tehtävän symboliikkaa – kuvien sananlaskun heinäsuovasta etsimistä ja viimein neulan löytämistä – ei pidä unohtaa. LBL:n tietojenkäsittelytieteilijöille tämä on välittömien mahdollisuuksien aikaa.
Liikenne Internetissä kiihtyy, ja uudet kannukset kasvavat ja kytkeytyvät yhteen. Clintonin ja Goren virkaanastumisen jälkeen on ilmoitettu useiden miljardien dollareiden yritysinvestointien kaskadista verkkoinfrastruktuuriin. Puhelin-, kaapelitelevisio- ja matkapuhelinyhtiöt, kustantajat ja tietokonevalmistajat ovat kiirehtineet ottamaan osansa. Amerikkaa johdotetaan tulevaisuutta varten.
Kollegoidensa puolesta Johnston sanoo: ”Olemme kokemassa tässä maassa yhtä syvällisiä muutoksia kuin esi-isämme kokivat teollisen vallankumouksen alkaessa. Vuosikymmenen kuluessa tietokoneet, viestintä ja viihde sulautuvat yhteen. Tiedemiehet, lääkärit, liikemiehet ja koululaiset ovat yhteydessä paitsi kollegoihinsa myös kaikkiin muihin. Tapa, jolla opimme ja olemme vuorovaikutuksessa, on mullistumassa.”