Två av Internets "pappor" diskuterar dess födelse

Läs också min intervju med Kahn.

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

USA: ”Total informationsmedvetenhet” (2002)

(Krönika för Sydsvenska Dagbladets nyhetsbrev Snällposten, nov 2002)

Kongressen har tagit och Bush har signerat Homeland Security Act (HSA,) vilken av 22 myndigheter ska skapa en superbyråkrati med 170.000 anställda, Department of Homeland Security (DHS.) USA står inför en en radikal (i begreppets ursprungliga mening) konsolidering av den federala statsmakten, liksom ett ökat hot mot medborgarnas personliga integritet – deras ”privacy.”

DHS drevs igenom av republikanerna, men det var senator Joseph Liebermann – Al Gore Jr:s vice-presidentkandidat i valet 2000 – som lanserade idén och demokrater lär ha skrivit 95 procent av lagtexten. Bakom denna paradox ligger förstås ”11 september” som ännu kastar sin skugga över amerikansk politik. Rädslan för nya terrorattacker och krigspropagandan mot förtryckarregimen i Irak gör det lättare att motivera nya och utvidgade frihetsinskränkningar.

Men kriget mot terrorismen kan ta decennier och frågan är när undantagen måste betraktas som regel.

Den nya lagen om inrikes säkerhet innehåller skrivningar som öppnar för digitala övervakningssystem av ett slag som för tankarna till George Orwells mardrömsvision från 1948 - ”1984.” Det gäller bl a den nya forskningsbyrån HSARPA (Homeland Security Research Projects Agency,) som får 500 miljoner dollar för att främja ”revolutionära förändringar” när det gäller ”tekniker som gynnar den inrikes säkerheten.” Vad som exakt avses är svårt att säga, men många kritiker ser en länk till ett kontroversiellt nytt kontor vid Pentagons forskningsgren DARPA - ”the Office of Information Awareness” (OIA) som i sin tur ligger bakom ett projekt som har det orwellianskt klingande namnet ”Total Information Awareness” (TIA.)

”Medvetandebyrån” OIA leds av ingen mindre än vice-amiral John M. Poindexter; som en gång dömdes till sex månaders fängelse för att han ljugit för kongressen i samband med Reagans Iran-Contra-skandal (USA-vapen till Khomeini i utbyte mot att de sänder pengar till högergerillan i Nicaragua,) men slapp sitta av straffet.

TIA går ut på att bygga en gigantisk datadammsugare som ska samla in information av alla slag i det hedervärda syftet att förebygga terrorattacker. Det rör sig inte bara om samkörning mellan federala register, utan om ett totalsvep, från epost och kreditkortsdata, till tullverkets rapporter, körkortsregistret, brottsregister, data från elektroniska vägtullar, övervakningskameror, transaktionsdata från banker, finansbolag, videobutiker, internetsajter och så vidare.

New York Times datareporter John Markoff berättar 9 november att Poindexter sagt, att regeringen måste kunna ”bryta ner de skorstenar” som idag separerar privata och offentliga databaser, allt för att underrättelsetjänstens analytiker ska kunna spåra möjliga missdådares misstänkta mönster.

Det är otroliga mängder data att gå igenom, varför TIA vill utveckla nya kraftfulla superdatorsystem, plus en rad radikalt nya redskap för att bearbeta och analysera dataflöden: dynamiska superdatabaser, biometriska system för ansiktsigenkänning på stora avstånd, program för automatisk rösttolkning och översättning, sofistikerade program för att upptäcka mönster och händelser i dataflöden, verktyg för att analysera mänskliga resonemang, algoritmer för att förutse händelser, avslöja lögner och så vidare.

Så här motiverar TIA behovet av nya övervakningstekniker:

“Terroristerna kan för närvarande röra sig fritt i världen, gömma sig när det är nödvändigt, hitta sponsorer och stöd ostraffat, arbeta i små, oberoende celler och slå till oregelbundet, utnyttjande vapen med masseffekt och genomslagskraft i media vilket påverkar regeringarna. Detta lågintensiva och utspridda krig har en informationssignatur, men inte någon som vår underrättelsetjänsts infrastruktur och andra myndigheter optimerats för att upptäcka. Terroristerna har i alla fall lämnat ledtrådar som man i allmänhet hittar efter attacken. För att kunna bekämpa terrorismen måste vi skapa en ny infrastruktur och en ny informationsteknik som siktar på att avslöja utländska terrorister och deras aktiviteter och stödsystem. Det är ett fruktansvärt svårt problem, därför att terroristerna förstår hur sårbara de är och försöker därför dölja sina planer och sin kapacitet.... Information är nyckeln till att bekämpa terrorism. En del av lösningen innefattar att samla in data på en mycket bredare front än vi gör idag....” (BAA 02-08: Information Awareness, Proposer Information Pamphlet, 23 mars 2002, Darpa.)

Poindexters spionprogram har vuxit fram i det tysta och blev inte allmänt känt förrän några veckor innan kongressen röstade om lagen. Ett trettiotal medborgarrättsgrupper protesterade via Internet och konservativa krönikörer som William Saffire gisslade i New York Times TIA under rubriken ”Du är misstänkt.” Han skrev att ”Poindexter nu har förverkligat sin 20 år gamla dröm: att med hjälp av kraftfull ’data-mining’ snoka i varje amerikans varje offentliga eller privata handling.” (14 nov)

New York Times, Washington Post och andra tidningar skrev kritiska ledare, men det var för sent. Ett försök från republikanen Robert Barr att blockera spionprogrammet misslyckades också. Lagens försvarare – däribland Dick Armey, republikanernas ledare i representanthuset, och senator Joseph Lieberman – avvisar kritiken eftersom det finns skrivningar om skydd för privatlivets helgd och att en ombudsman inom DHS ska rapportera om privacyfrågor till kongressen.

Skeptiker frukar att hjulen satts i rullning och att det nu blir svårt att stoppa tilläggslagar som ytterligare luckrar upp skyddet för privatlivets helgd. Det faktum att designen av det nya övervakningsmaskineriet lagts i händerna på en man som inte dragit sig för att ljuga för kongressen gör knappast saken bättre.

Det är svårt att inte vara paranoid i dagens värld, men betyder det att vi - för säkerhets skull – bör offra demokratin? Maktens män och kvinnor kan alltid hitta argument för att snoka i vad medborgarna har för sig, för att inte tala om hotfulla främlingar. Det ligger i myndighetandets natur. Men det ligger i demokratins natur att försvåra den totala översikt och insikt Poindexter drömmer om (”Kunskap är makt” är hans motto, men någon folk /demos/ makt /kratein/ är det knappast frågan om.)
Ännu en risk med övervakningssystem som Poindexters är att de invaggar oss i en falsk säkerhet. Det politiska nettot kan då bli att vi offrat en del av våra friheter utan att ha vunnit särskilt mycket trygghet.

Hans Sandberg

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 

Superdator i Princeton skapar framtidens TV

(Datornytt sommaren 1990).

Herb Taylor, Curtis Carlson och Stanley Knight.

"Om Cray skulle arbeta med video skulle den behöva vara 100 gånger så snabb," säger Curtis R. Carlson, chef för forskningen om informationssystem vid David Sarnoff Research Center. Alltså byggde man videosuperdatorn Princeton Engine.

Här på Sarnoff Center i Princeton, New Jersey har en stor del av allas vår vardag uppfunnits: Färgteven, videobandspelaren, MOS och CMOS-tekniken för halvledare, LCD-tekniken, CCD-sensorn i din videokamera är några exempel. Sarnoff fick sitt namn efter David Sarnoff, den fattige immigrantpojken från Ukraina som blev chef för Radio Corporation of America (RCA).

Sarnoff Center övergick i General Electrics ägo när RCA sålde sin division för konsumentelektronik 1986. GE behövde inte två centrala forskningscentra och skänkte därför labbet till SRI-International i Kalifornien.

Nuvarande chefen James J. Tietjen försöker återskapa något av den anda som rådde under general Sarnoffs tid och som gjorde labbet världsberömt. Det är ett måste nu när man är ett privatägt kontraktslabb, som snart måste stå på egna ben när GEs subsidier tar slut.
Det var i arbetet med nästa generations TV-system som forskarna på Sarnoff Center skapade Princeton Engine. För att förstå varför, behöver vi förstå något om hur datorer behandlar den information som ryms i rörliga bilder. Det som för människan är enkelt och omedelbart - att titta - kräver en enorm ansträngning även för den mest kraftfulla dator. Datorn "ser" genom att dela upp bilden i ett stort antal bildpunkter, som var för sig avläses och analyseras.

En HDTV-bild (High-Definition TV) består av ungefär 1000 rader med vardera 1000 punkter (pixels). En dator använder ungefär en "byte" (en sekvens av nollor och ettor, 8 i en 8-bitars, 32 i en 32-bitars dator) information per pixel. TV-bilden "förnyas" 30 gånger per sekund, vilket betyder att det krävs minst 30 megabyte (MB) per sekund för att databehandla rörliga bilder i videoformat. Svenskättlingen Curtis Carlson säger att det för en seriell superdator tar åtskilliga timmar att bearbeta några få sekunder video.
-Vi brukade sitta här med våra datautskrifter fyllda av siffror och försöka avgöra vilka som var viktiga, säger han.

För sex år sedan började en grupp inom Sarnoff på egen hand - och utan att tala om det för någon - söka efter ett nytt redskap för databehandling av TV/video. Det var Herb Taylor, Danny Chin, Joe Passe, Frank Bernard och Stanley Knight.
-De hade en dröm om en ny maskin, men ingen av de tekniker de behövde fanns tillgänglig då, säger Curtis Carlsson.

De förutsåg emellertid att de snart skulle finnas och en efter en dök de upp: CAD-stationer, nätverksteknik, datorstödd VLSI-design osv. Snart kunde de rita sina egna integrerade ASIC-kretsar (ASIC=Application Specific Integrated Circuits) och snabbt få dem skräddarsydda. Innan ASIC-tekniken kunde detta ta flera år.

Joe Passe utnyttjade framsteg inom tekniken för kretskort till att designa kort med upp till 26 lager kretsar ovanpå varandra. Frank Bernard ledde utvecklingen av ett grafiskt programmeringsspråk, utgående från Mentor Graphics CAD-program för VLSI-design. Det gav en Macintosh-känsla åt den färdiga maskinen.
-Vi byggde aldrig någon prototyp för Princeton Engine, säger Curtis Carlson. Vi födde idén, designade chipsen och kretskorten. När de vara klara pluggade vi in dem och maskinen fungerade vid första försöket.

Det var i början på 1989. Idag har man två maskiner (den andra finns hos RCA i Indianapolis) och arbetar på att utveckla en 100 gånger snabbare, maskin, kallad the Sarnoff Engine.

Princeton Engine är en massivt parallell superdator. Det är en SIMD-maskin (Single Instruction Multiple Data). Enligt Curtis Carlson finns det när det gäller TV- och video inget alternativ till att använda mängder av processorer parallellt.

Den luftkylda datorn består av tre kabinett. Två rymmer vardera 512 processorer och det tredje rymmer kontrollenheten. De 1024 processorerna kan tillsammans uträtta 30 miljarder instruktioner per sekund. Hastigheten med vilken data kan forslas in och ut (I/O, Input/Output-rate) är också mycket hög, hela två miljarder databitar per sekund (Gigabits).

Det är på inputsidan Princeton Engine har sin unika styrka grundad i Sarnoffs gedigna kunnande inom TV-teknik. Många andra superdatorer (seriella och parallella) kan spotta ur sig gigabits av data, men få klarar att kontinuerligt plocka upp TV- och videosignaler, pumpa in dem i datorn, analysera dem och omedelbart visa resultatet.
-Detta är den enda dator som kan bearbeta rörliga bilder i realtid, säger Curtis Carlson. Cray klarar det inte och det gör inte heller Thinking Machines parallelldator Connection Machine.

De datamängder som ryms i en HDTV-bild eller en bild från bildskärmen hos en grafisk arbetsstation skulle, om man ville sända alla, snabbt överbelasta de sändningskanaler vi idag har.

TV-kanalerna i USA hand en bandbredd på 6 megahertz (MHz). Det räcker inte för HDTV. Därför måste man antingen hitta extra frekvenser att sända på (vilket är grunden för Zeniths HDTV-modell), komprimera signalerna och/eller rensa bort onödiga signaler.

Sarnoff fokuserar sig på de två senare lösningarna. Man försöker ta reda på hur man kan manipulera HDTV-signalerna, med bibehållen bildkvalitet. Det är då man behöver Princeton Engine.

Vi går en trappa upp till ett studioliknande rum med en avancerad arbetsstation och ett antal TV-skärmar, inklusive en stor HDTV-apparat från japanska Sony.

Herb Taylor ansluter sig och inleder en demonstration. På arbetsstationens bildskärm ser vi små lådor sammanbundna av linjer. Det är designen till en TV:s avkodare, eller rättare sagt, det är en avkodare, fast simulerad. Hur den skulle fungera om den byggts ser vi på en eller flera av TV-skärmarna bredvid.

Saken är den att vi vet alltför lite om den mänskliga synen för att i teorin kunna räkna ut hur man kan skapa en bra bild. Därför är det så viktigt att kunna sitta och pragmatiskt pröva sig fram till olika lösningar.

Herb Taylor arbetar med sina fönstermenyer. Han klyver en av TV-apparaternas bild i två identiska halva bilder av Phil Donahue, vars "talkshow" just har startat. Herb mixtrar med olika filter i den simulerade avkodaren och i nästa ögonblick kan vi se hur ena halvan av bilden ändras.

I en annan övning delar han upp bilden i ett rutnät med ett dussin små TV-bilder. Den i övre vänstra hörnet ser normal ut; de övriga tonar bort tills ju längre från det hörnet vi befinner oss tills de inte kan tydas alls. Alla rutor innehåller tillsammans den information som ryms originalbilden, men de har skiktats upp efter olika egenskaper. Genom att lägga pussel kan vi få fram hur mycket information vi verkligen behöver för att få en bra bild.

Redan efter att ha lagt samman de närmaste tre rutorna i vänstra hörnet ser bilden riktigt bra ut. Kan vi slänga ut resten av bildens information när vi sänder den? Det beror bl a på vad som visas. En match amerikansk fotboll ställer helt andra krav än en studiodebatt. Det grafiska programmerings- språket innehåller alla tänkbara moduler representerande en teves elektronik och det är bara att klicka med musen och möblera om så byggs nya lösningar. En gång i tiden fick man bygga en ny TV varje gång man seriöst ville testa en ny ide. Senare skrev man tusentals och åter tusentals rader program i Fortran som man körde i en dator. Så gör man fortfarande på många håll. Curtis Carlson säger att vi under en timmas arbete med Princeton Engine förmodligen bearbetar mer video/TV än alla andra superdatorer hittills gjort tillsammans.

Trots att man satsar hårt på att utveckla framtidens TV, är detta bara en del i ett större mål - sammansmältningen av data- och TV-tekniken. Ytterst handlar det om 90-talets datorer, som inte bara ska hjälpa oss producera data utan också ta till sig den exponentiellt växande informationsfloden.
-Det är därför vi alltmer behöver kunna visa data i form av bilder, säger Curtis Carlson. Det är genom att visualisera data du kommer att sortera dem. Textfilernas värld kommer att försvinna. Bilder är inte bara det bästa sättet att titta på data, utan ofta det enda sättet. Om du försöker förutsäga vädret med hjälp av en superdator, så vill du inte titta på en massa siffror, utan bilder av hur vädret utvecklar sig över planeten.
-Det råder ingen tvekan om att man i superdatorernas värld mer och mer kommer att betrakta video som en grundläggande datastruktur, säger Herb Taylor.

Princeton Engine är idag ett utvecklingsredskap för TV/videoteknik. Men den är ett mycket flexibelt redskap och Sarnoffgruppen har redan börjat använda den för att simulera neuronnät och designa chips åt sina kunder. Andra områden som ligger nära till hands är radar, multispektralanalys, datakompression och ljudteknik (t ex för röstförståelse).

William Schreiber, chef för MITs forskning om avancerad TV-teknik, säger när jag intervjuar honom några dagar efter mitt besök på Sarnoff Center att han inte känner till någon annan dator som kan bearbeta video i realtid. Vid hans labb använder man en minidator försedd med 320 MB minne plus specialutvecklad hårdvara för att studera video. Det tar en dag att få fram resultaten.

Det är också möjligt att Princeton Engine är föregångare till en ny typ av datorer. Sarnoff Center fick nyligen ett kontrakt från Pentagons forskningsarm, DARPA, för att tillsammans med Sun Microsystems och Texas Instruments ta fram en bantad version av Princeton Engine.

Denna "Video Workstation" som ska vara klar 1992, ska ha en bildskärm på vilken man kan öppna flera TV-fönster vid sidan om allt man idag kan göra på en dators bildskärm. I ett fönster kan vi ta emot text och grafik som sänds via modem; i nästa ta emot en direktsänd TV-rapport från andra sidan jordklotet.

Stanley Knight säger att det redan är möjligt att krympa Princeton Engine så att den inte tar mer än en kubikfot!

På Sarnoff Center drömmer man om att en gång tränga in i och vända upp och ner på våra kontor och vardagsrum. Man hoppas kunna kommersialisera både Princeton Engine och dess speciella programmeringsspråk.
-Intresset är stort, säger Curtis Carlson - i USA, såväl som i Japan.

Hans Sandberg