Möte med Bob Kahn, en av Internets grundare (1992)

(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

-Jag vet inte om du spelar golf, säger Kahn en bit in i vår diskussion om hur USA ska kunna bygga en ny nationell infrastruktur för information. Han fortsätter med att beskriva hur man skulle kunna sända en mängd parallella dataflöden från en golfturnering och låta tittaren välja mellan dem.

-Du skulle kunna ha 156 kameror, en för varje tävlare, eller kanske en för varje "fairway.” På så sätt skulle du kunna producera ditt egen bevakning av turneringen och följa din favoritspelare eller ditt favoritlag. Priset är att du binder upp en god bit av nätverket, men det skulle man kunna lösa genom att de tittare som vill ha denna tjänst delar på kostnaden.

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

"Vi trodde det privata näringslivet skulle kasta sig över vårt projekt" 

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

CNRI bygger tillsammans med forskare från industrin och universiteten upp fem anläggningar som ska testa olika aspekter av nätverksteknologi i gigabitklassen. Richard Bender på CNRI säger att han räknar med att de praktiska försöken ska inledas i januari 1993 och att resultaten ska vara klara mot slutet av samma år.

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.

Läs mer om Internets grundare:

Robert E. Kahn

Vinton G. Cerf