(Denna artikel publicerades i
DataTeknik Nr 14, 1992.)
Robert E. Kahn, Mr. Gigabit:USA behöver en nationell datasatsning
Dr. Robert E. Kahn
är en av USA:s ledande experter på datanät. Han var en av hjärnorna bakom
Arpanet, som lade grunden för det internationella forskningsnätet Internet. Han är också en
nyckelfigur i skapandet av ett nationellt gigabit-nät, dvs ett datanät som klarar
över en miljard binära siffror per sekund. Hans Sandberg träffade honom i
Reston, Virginia.
 |
| Robert E. Kahn var med och skapade Internetprotokollet TCP/IP. Foto: Hans Sandberg |
Kahn kan konsten att tala med bönder på
bönders vis och kanske är det därför han blivit en av USA:s effektivaste
nätpredikanter. När jag ber honom definiera vad han menar med en nationell
infrastruktur för information börjar han lexikaliskt:
-En infrastruktur är den underliggande
grundvalen, själva basen för en organisation eller ett system, säger han och
pekar på exempel som våra nät av vägar, elektricitet, vatten och avlopp, samt
telenätet.
Produkter som kan produceras och säljas bit för
bit, säljs på marknaden. Vi köper eller hyr våra bilar, telefoner och
elektriska apparater, men de skulle vara av ytterst begränsat värde om vi inte
också hade ett vägnät, ett telenät, ett elnät osv.
Dessa infrastrukturer tar vi för givna när vi
köper våra bilar och TV-apparater, men de kom inte dit av sig själva. Eftersom
det ofta rör sig om mycket stora investeringar och det är svårt att dela upp
notan för dem finansieras de vanligen skattevägen.
Egendomligt nog kan vi inte ta för givet att
det ska finnas en infrastruktur när vi köper ett datorsystem. Trots
PC-revolutionen och explosionen av företags- och organisationsvisa datanät, är
de flesta datorer och nätverk bara isolerade öar och ögrupper i
informationshavet. Och datatrafiken är -- trots fiberoptiken -- ett mischmasch
av ibland gammalmodiga och ofta inkompatibla tekniker. Om du ringer upp en
databas med din PC har du förmodligen ett modem som klarar 1200, 2400 eller
9600 binära siffror per sekund (bps). Det finns avancerade modem som klarar
19,2 eller 38,4 kilobits (Kbps) och den grundläggande ISDN-standarden tillåter
64 Kbps. Lokala datanät klarar kring 10 miljoner bits (Mbps) över koaxialkabel.
Fiberoptiska lokala nät (FDDI) kan nå upp till 100 Mbps. Avancerade
forskningsnät som NSFnet, vilket ingår i Internet, klarar 1,5 Mbps och håller
på att uppgraderas till 45 Mbps. På sikt ska dessa forskningsnät ingå i ett
nationellt utbildnings- och forskningsnät av gigabitklass kallat NREN.
Flera olika aktörer och trender strålar samman
i frågan om gigabitnät. Telefonnätet uppgraderas successivt till fiberoptik,
ffa då det gäller långdistans trunklinjer och linjer till företag och
organisationer. AT&T:s nationella trunklinjer är t ex ett gigabitnät (1,7
Gbits) sedan tio år tillbaka. IBM har nyligen börjat samarbeta med Time-Warner
och det största kabeltevebolaget TCI, för att driva upp kabelnätets
koaxialkablar till gigabitnivå. En del regionala telebolag har program för att
under de närmaste decennierna dra fiberoptik till hemmen. Om och när de får
klartecken att börja sälja informationstjänster kan vi få en explosion av
investeringar i optiska fibersystem.
Men det krävs samordning om det hela inte ska
stanna på halva vägen, eller urarta till en fiberoptisk spaghetti. Bara den
federala regeringen har tillräckliga ekonomiska och organisatoriska resurser
för detta.
-Du behöver en arkitekt, eller en grupp av
arkitekter som övervakar bygget av systemet, säger Kahn, som också
efterlyser en ny framtidsvision.
-När vi först föreslog ett gigabitnät fanns det
inga maskiner som kunde sända eller ta emot data i den hastigheten. Ingen
trodde att slutanvändarna skulle vara intresserad av detta. Möjligen skulle man
kunna använda tekniken för att multiplexa data när man sänder dem över
trunklinjerna, men iså fall behövde man inte göra någonting, för utvecklingen
gick åt det hållet ändå.
Detta är en viktig distinktion, för kärnan i
Kahns vision är inte att packa om (multiplexa) dagens datatrafik och skeppa den
i expressfart mellan samma gamla datorer, eller att öka utbudet av
kabelteveprogram.
Gigabitnäten öppnar dörren för nya typer av
databehandling. Vi kan få virtuella forskningslabb där en serie superdatorer
från kust till kust tacklar olika aspekter av samma problem, som om de vore en
enda maskin. I sådana metadatorer blir varje superdator en processor i ett
heterogent system.
-Vår idé var att engagera dataföretagen och
sedan få kommunikationsföretagen att ta fram nya breda datanät (WAN=Wide Area
Nets) och sedan se vad forskningsvärlden kan göra med denna kapacitet, säger
Kahn.
Här hamnar vi dock inför det klassiska
problemet om hönan och ägget:
-Skulle du, om du var i
kommunikationsbranschen, bygga ett nationellt gigabitnät utan att ha någon idé
om vad man kan göra med det? I synnerhet som kostnaden för denna investering
kan komma att ligga på många, kanske hundratals miljarder dollar.
Sak samma för databranschen: Varför ska
företagen investera i gigabitprocessorer och bussar om det inte finns vare sig
datanät eller applikationer för dem?
De fem pilotprojekt, eller testbäddar för
gigabit-teknik som CNRI anlägger på uppdrag NSF och Darpa, är ett försök att
komma runt detta dilemma.
-Genom att bygga dessa experimentella nät kan
vi få databranschen att bygga experimentella datorer med avancerade gränssnitt.
Det kan i sin tur leda till experimentella applikationer som ingen kunnat
föreställa sig tidigare, säger Kahn.
-Det är för tidigt att säga så mycket mer än
att vi hoppas lära oss vad folk ska kunna göra med sådana nät, hur
arkitekturerna kan komma att se ut; både nätens, datorernas och programvarans.
Det kommer att ge oss ett stort försteg när vi drar upp arkitekturen för en
nationell infrastruktur.
CNRI:s betoning av applikationer med
superdatorer betyder inte att gigabitnätet är en exklusiv angelägenhet för
superdatoranvändare.
-Grunden för en nationell infrastruktur blir ett
nät med en glidande skala av hastighet. En del kommer att nöja sig med låga
hastigheter, andra kommer att kräva mycket mer.
IBM:s, Time-Warners och kabeljätten TCI:s
avslöjade i våras att de arbetar på att göra kabeltevenätet till ett
gigabitnät.
-Det kan bli ett sätt att sprida
gigabit-tjänster, kommenterar Kahn, men deras experiment i Kanada gäller
ett lokalt kabeltevesystem. Om du ska jämföra det med ett nationellt nät, måste
du diskutera hur man knyter samman alla lokala kabeltevesystem och om du
verkligen vill direktsända data till alla tittare.Med tanke på presidentvalet frågar jag om han ser några större skillnader mellan partierna i frågan om bygget av en ny infrastruktur. Svaret blir mycket diplomatiskt.
-Regeringen har hittills uttalat sitt stöd, men
vi har inte sett av något omfattande ekonomiskt stöd. Både demokraterna och
republikanerna har sagt, att det behövs investeringar i forskning och
infrastruktur. Frågan är inte vem som kommer att ge mest stöd, utan vem som
verkligen kan se till att det händer saker.
-Al Gore Jr. har varit mycket explicit. Den
republikanska plattformen säger å andra sidan att regeringen nästan inte ska
göra någonting, utom att investera i
sådana saker.
-Det är svårt för mig att säga vilken ansats
som kommer att vara mest fruktbar. Det beror på så många saker som ligger
utanför regeringens kontroll. Det är inte säkert att du lyckas även om den
federala regeringen ställer upp med pengar. De måste se till att rätt
myndigheter får pengarna, att rätt beslut fattas, att det privata näringslivet
dras med. Det är fullt möjligt att regeringen satsar, utan att vi för den skull
får en infrastruktur.
-Om det blir näringslivet som står för
satsningen kan det för all del bli en infrastruktur, men kanske inte den landet
vill ha, utan den som näringslivet kortsiktigt tjänar på.
-Oavsett parti tror jag vi går mot en
kompromiss, där regeringen och näringslivet samarbetar, men där regeringen
spelar en ledande roll.
Kahn efterlyser en federal satsning, men han
vill inte att regeringen dominerar projektet, vare sig administrativt eller
ekonomiskt.
-Regeringen måste åtminstone välsigna vad som
görs, annars blir det inget av. Det är mycket svårt att göra något som har så
vittgående effekter på samhället om man har regeringen mot sig. Ibland räcker
det om de bara tittar åt andra hållet, ibland behöver de vara en aktiv
drivkraft, ibland behöver de ställa upp med pengar.
Han liknar dess bidrag vid ett utsäde, som
stimulerar intresset i den privata sektorn genom att visa att det går.
-Det är avgörande att få med det privata
näringslivet. Där finns mycket större ekonomiska resurser än inom regeringen.
Problemet är att ingen har det unika ansvaret för infrastrukturen, utom
möjligen den federala regeringen. Det är svårt för den privata sektorn att
själv ta ett sådant steg.
-För att vi verkligen ska kunna tala om en
infrastruktur för information måste vi nå utanför forskningens och
utbildningens världar, in i småföretagen, skolorna och hemmen. Det kommer att
kräva en nationell satsning av stora mått, säger Kahn.
Det betyder inte att han önskar ta efter
Europas och Japans centralistiska modeller för hur man bygger en infrastruktur.
Den amerikanska modellen har enligt Kahn
"fungerat extremt bra" och han ser Internet som ett exempel på denna.
Internet länkar idag 5.000 datanät i ca 40 länder och trafiken på nätet har
vuxit med runt 20 procent per månad (!) under de senaste åren.
-De flesta av dagens standarder har skapats
uppifrån och ner, av kommittéer som diskuterat och definierat dem, men Internet
skapades på ett annat sätt. Folk drog igång verksamheter som med tiden
blev de facto standarder därför att de svarade mot verkliga behov. Så småningom
kom någon kommitté och bekräftade den existerande standarden.
-Jag tror inte vi ska hänga upp oss för mycket
på de initiala standarderna, för de måste ändå ändras med tiden. Det finns
inget sätt att veta vad som är rätt utan att ha prövat det i praktiken, säger
han.
Gigabitnätet ställer oss inför en rad stora
tekniska utmaningar: Hur bygger man digitala växlar för ett fiberoptiskt nät
som transporterar en eller ett par miljarder binära siffror per sekund? Hur
dirigerar man trafiken på ett sådant nät? Hur kan man på ett billigt sätt
koppla in datorer på ett sådant supernät? Hur eliminerar man den tidsödande
"handskakning" (för att kolla att bägge partner "talar samma
språk" kommunikationsmässigt sett) som används vid kommunikation över
analoga datanät? Hur ska datorernas operativsystem se ut om de ska kunna arbeta
med data som kommer och går i gigabit-fart? Hur ska datorerna hantera den
tidsfördröjning som uppstår när data färdas över långa geografiska avstånd? Hur
skyddar man sig från massiva förluster av data vid avbrott i
gigabittrafik?
-Det är svårare än vi trodde att få datorer att
kommunicera vid sådana hastigheter, säger Kahn, men han ser trots det
inte några avgörande tekniska hinder för ett gigabitnät i USA.
I så fall ligger bollen hos politikerna och
företagsledarna. Och om de spelar väl kan vi vänta oss nya dramatiska
genombrott inom USA:s forskningsvärld under 90-talets andra hälft.
Hur länge det ska ta innan den nya
infrastrukturen för information når ut i stugorna är ännu oklart. Det beror
inte minst på om lagstiftarna i Washington lyckas lösa upp den trafikknut som
blockerar de lokala telefonbolagens investeringsvilja i ny teknik. Det beror
också på om näringslivet lyckas fylla dessa nya superkanaler med produkter som
folk vill ha.
-Det kommer att ta lång tid innan folk i
allmänhet vet vad de ska göra med en gigabit i hemmen. De första
applikationerna blir nog video, säger Kahn.
Kanske blir det rent av möjligheten att välja
mellan ett obegränsat antal TV-program och kameravinklar som kommer att ge var
medborgare dess rättmätiga gigabit?  |
| Bob Kahn grundade CNRI som han hoppades skulle bli en civil motsvarighet till Pentagons Darpa. Intresset från det privata näringslivet var dock ljummet. Såsmåningom lyckades han få regeringen att stöda sitt Gigabitprojekt. Foto: Hans Sandberg |
Robert E. Kahn kommer från stadsdelen Brooklyn
i New York, där han 1960 tog sin examen i elektronisk ingenjörskonst. Han
doktorerade i samma ämne vid Princeton University 1964 och blev därefter lärare
på Massachusetts berömda Institute of Technology (MIT). Det var där han blev
intresserad av informationsteknik och inte minst områden som artificiell
intelligens och datanätverk. 1966 började han jobba på Bolt, Baranek
&Newman (BBN) i Cambridge, Massachusetts.
När Pentagons forskningsgren, Darpa (tidigare
Arpa) beslöt att bygga ett forskningsnät baserat på den nyligen utvecklade
tekniken för paketförmedling, lät man uppdraget gå till BBN. Kahn fick
ansvaret för det nya nätets systemdesign. 1972 gick han över till Darpa
och blev året därpå chef för kontoret för informationsbehandling (IPTO). Kahn
och hans kollega Vinton G. Cerf (som senare skulle bli chefsarkitekt för
TCP/IP och skapa telebolaget MCI:s elektroniska postsystem MCI Mail) skrev 1973
en artikel där de lade den teoretiska grunden till tekniken för paketförmedling
av data. "A Protocol for Packet Network Intercommunication."
Kahn var idégivaren till Darpas
"Strategic Computing Inititative" (SCI), som var ett svar på Japans
för att bygga "Femte generationens datorer" med hjälp av artificiell
intelligens.
SCI startades 1983 och blev ett av USA:s
största federala forskningsprogram på dataområdet.
Han lämnade Darpa 1985 för att tillsammans med
Cerf starta en allmännyttig FoU-organisation, Corporation for National Research Initiatives (CNRI). Tanken var
att skapa ett civilt Darpa.
Kahn och Cerf var oroliga för att USA skulle
förlora sin ledande roll på informationsteknikens område till Europa och Japan,
som visserligen låg och ligger långt efter USA då det gäller avancerade
datanät, men vars vilja att satsa var och är desto större.
Det är inte alls lika lätt att trumma ihop stöd
för nationella program i USA, dels pga den traditionella skepsisen mot statliga
myndigheter och dels pga budgetunderskotten. Kahn hoppades ursprungligen
att det privata näringslivetet skulle ställa upp med en miljard dollar, men det
var optimistiskt i överkant.
-Det har gått mycket långsammare än jag väntade
mig, säger han. Vi trodde att näringslivet skulle kasta sig över detta projekt,
men så skedde inte vilket gjorde att vi tvingades söka stöd hos regeringen. Vi
lyckades få några företag att ställa upp med pengar, men det finns inte så
många företag med både vision och resurser för denna typ av projekt, säger
han. Företagen var AT&T, DEC, IBM, MCI, Xerox och de sju regionala telefonbolagen. Startbidraget som inte är offentligt rörde sig troligen bara om ett par miljoner dollar.
Efter fler års lobbyverksamhet lyckades Kahn 1990 få regeringen att via NSF och Darpa satsa 15,8 miljoner dollar över
tre år för gigabitforskning i CNRI:s regi. Det var en blygsam summa, men ett
officiellt erkännande som gjorde det lättare att få fram pengar från industrin.
CNRI:s industriella partner ska bidra med 100 miljoner dollar, plus stora resurser
i form av forskare och utrustning.
-Medvetenheten om behovet av en infrastruktur
för information är mycket större idag än när jag drog igång CNRI, säger
Kahn. Det hålls många konferenser om ämnet, kongressen har
tagit en lag och åtminstone en av kandidaterna till vicepresident (Al Gore, Jr.) har aktivt drivit denna
fråga. Regeringen har också blivit mycket mer intresserad och även om den inte
ingår i det existerande superdatorprogrammet (HPCC), kan det mycket väl komma
att ingå i ett uppföljningsprogram.Aurora, Blanca, Casa, Nectar och Vistanet ska visa att det går
AURORA: Design av växlar och kommunikationsprotokoll för gigabitnät, baserade
på ATM-teknik (Asynchornous Transfer Mode) respektive PTM-teknik (Packet
Transfer Mode). Studera distribuerade system och applikationer på gigabitnät.
Partners: Bell Atlantic, Bellcore, IBM, MIT, MCI, Nynex, University of
Pennsylvania.
BLANCA: Design och kontroll av gigabit-växlar. Nätverksbaserade applikationer
som t ex bildbehandling inom medicin och radioastronomi, samt digitala
multimedia-bibliotek. Partners: AT&T,
Ameritech, Astronautics, Bell Atlantic, Cray Research, Lawrence Berkley Laboratory,
National Center for Supercomputer Applications, University of California at
Berkeley, samt universiteten i Illinois och Wisconsin.
CASA: Studera distribuerad superdatabehandling på höghastighetsnät över
stora geografiska avstånd. Studera nya operativsystem som kan tackla problem
med "latency," dvs de fördröjningar som uppstår när man arbetar med vitt
utspridda processorer i ett system. Utveckla en metadator (meta computer)
bestående av en Cray Y-MP, massivt parallella superdatorer, som Intels Touchstone,
Thinking Machines CM-2, samt superdatorer av hyperkub-modell. CASA:s nät
använder både en ANSI-baserad standard kallad HIPPI och SONET-standarden.
Applikationer inom kemi, geofysik och klimatlära.
Partners: Caltech, Jet Propulsion Laboratory, Los Alamos National Laboratory,
MCI, Pacific Bell, San Diego Supercomputer Center, UCLA, US West.
NECTAR: Utveckla höghastighetsnät i heterogena superdatormiljöer. Pröva nya
protokoll och operativsystem/gränssnitt för sådana nät. En applikation är att
utveckla system för ekonomisk styrning, design- och flödeskontroll i stora
kemiska industrier. En annan är att försöka lösa "den resande handelsmannens
problem" (ett synnerligen beräkningsintensivt problem inom teorin för
optimering). Målet är "ett paradigmskifte" i hur man löser stora
problem med hjälp av datorer som samverkar över gigabitnät.
Partners: Bell
Atlantic/Bell of Pennsylvania, Bellcore, Carnegie-Mellon University, Pittsburgh
Supercomputer Center.
VISTANET: Studera hur forskning och medicinsk diagnos kan förbättras med
interaktiva datorsystem över ett gigabitnät. Studera protokoll och
växelteknologi, samt system för att övervaka trafiken på höghastighetsnät. Bildbehandling
inom röntgenbehandling. Partners: Bell
South, GTE, Microelectronics Center of North Carolina, University of North
Carolina at Chapel Hill och North Carolina State University.
