Основы информационных технологий для неспециалистов: что происходит внутри машин

Президент вы или нет, вам нужно знать об устройстве мира применительно к компьютерам, поскольку это касается лично вас. Не важно, насколько ваша жизнь и профессия связаны с техникой – вы все равно будете взаимодействовать с технологиями и техническими специалистами. Хоть какое-то знание о работе устройств и систем – это большое преимущество, даже в простых ситуациях. Например, оно поможет понять, что продавец, политик или служба поддержки не говорят вам всей правды.

Мало того, невежество в этой сфере может напрямую повредить вам. Если вы не разбираетесь в вирусах, фишинге и подобных угрозах, то становитесь уязвимыми для них. Если вы не знаете, как социальные сети сливают или даже открыто передают информацию, которую вы считаете конфиденциальной, то вы раскрываете о себе гораздо больше сведений, чем предполагали. Если вы не осознаете, как безудержно коммерческие компании стремятся использовать все, что они узнали о вашей жизни, то вы отказываетесь от конфиденциальности без особой пользы для себя. Если вы не знаете, почему опасно пользоваться банковскими услугами, сидя в кафе или аэропорту, то возникает риск, что ваши деньги и личные данные похитят. Если вы не знаете, как легко другие люди манипулируют данными, то, скорее всего, попадетесь на удочку заведомо ложных новостей, фальсифицированных изображений и теорий заговора.

Предполагается, что вы прочтете эту книгу от начала до конца, но, возможно, вам захочется перейти к интересующим вас темам, а потом возобновить чтение по порядку. Например, вы можете начать с главы 8, где рассматриваются сети, сотовые телефоны, интернет, Всемирная паутина и вопросы конфиденциальности. Возможно, вам придется заглянуть в предыдущие главы, чтобы разобраться в каких-либо тонкостях, но в целом материал будет вам понятен. Также вы можете пропустить места, где много математики, – например, главу 2 о сути двоичных чисел или подробности о языках программирования в паре других глав.

В конце вы найдете список книг, которые я рекомендую, и ссылки на полезные ресурсы с дополнительными сведениями. В глоссарии приведены краткие определения и объяснения важных технических терминов и сокращений.

Любая книга об IT может быстро устареть, и эта не исключение. Предыдущее издание вышло задолго до того, как мы увидели, в каких масштабах враждебные силы способны влиять на общественное мнение и выборы в разных странах. Я дополнил книгу новыми важными историями, многие из которых касаются личной неприкосновенности и безопасности, поскольку за последние годы эти вопросы стали более актуальными. Появилась новая глава об искусственном интеллекте, машинном обучении и о том, как «большие данные»[3 - Большие данные (англ. Big Data) – социально-экономический феномен, связанный с появлением технологических возможностей анализировать огромные массивы данных и вытекающих из этого трансформационных последствий. – Здесь и далее примеч. науч, ред., если не указано иное.] сделали их такими эффективными, а в некоторых случаях – опасными. Я также попытался упростить сложные объяснения, а устаревший материал удалил или заменил. Тем не менее некоторые фрагменты уже устареют или станут неверными, когда вы будете читать эту книгу. Но я приложил все усилия, чтобы четко выделить знания, наделенные непреходящей ценностью.

Моя цель при работе над книгой состояла в том, чтобы вы по достоинству оценили удивительные технологии и по-настоящему поняли, как они работают, откуда появились и куда могут привести в будущем. На этом пути вы, возможно, приобретете полезную манеру мышления о мире в целом. Я надеюсь на это.

Благодарности

Я снова в большом долгу перед друзьями и коллегами, которые помогали мне улучшить эту книгу. Как и прежде, Джон Бентли с особым вниманием вычитывал многочисленные черновики, а его поддержка в форме организационных предложений, проверки фактов и сбора новых примеров просто неоценима. Аль Ахо, Свати Бхатт, Джованни де Феррари, Пол Керниган, Джон Линдерман, Мадлен Планейкс-Крокер, Арнольд Роббинс, Ян Сон, Говард Трики и Джон Уэйт дали подробные комментарии ко всей рукописи. Я также благодарен Фабрицио д’Аморе, Питеру Грабовски, Эбигейл Гупте, Майе Хамин, Джерарду Хольцманну, Кену Ламберту, Даниэлю Лопрести, Теодору Марку, Джоан Ордилле, Аюши Синхе, Уильяму Угетте, Питеру Вайнбергеру и Франциске Вейрих-Фрейберг за ценные предложения. Корейский перевод предыдущего издания, сделанный Сончан Ха, заметно улучшил и эту английскую версию. Гарри Льюис, Джон Маккормик, Брайан Респасс и Эрик Шмидт не скупились на похвалы для предыдущего издания. Как всегда, было приятно работать с производственной группой издательства Принстонского университета: Марком Беллисом, Лоррейн Донекер, Кристен Хоп, Дмитрием Каретниковым и Хэлли Стеббинс. В свою очередь, Мэри-Эллен Оливер исключительно тщательно вычитала текст и проверила факты.

Спустя двадцать лет мои студенты начнут управлять миром или, по крайней мере, не дадут ему развалиться. Они станут журналистами, врачами, юристами, учителями всех уровней, чиновниками, учредителями компаний, творческими людьми, актерами и просто глубоко неравнодушными гражданами. Я очень горжусь ими.

Мы все в долгу перед многими людьми, которые трудились, не жалея себя, во время пандемии COVID-19, чтобы мы могли работать дома с относительным удобством, зная, что даже во время карантина будут действовать ключевые службы, а система здравоохранения не перестанет заботиться о нас. Никакими словами не выразить, как сильно мы обязаны им.

Благодарность за второе издание книги «Цифровой мир»

Я снова в большом долгу перед друзьями и коллегами за их щедрую помощь и советы. Как и в случае с первым изданием, Джон Бентли внимательно прочитал несколько черновиков, оставил полезные комментарии на каждой странице, и эта книга стала намного лучше благодаря его вкладу. Ценные предложения, критику и правки я получил также от Свати Бхатт, Джованни Де Феррари, Питера Грабовски, Джерарда Хольцманна, Вики Керн, Пола Кернигана, Эрена Курсуна, Дэвида Малана, Дэвида Маускопа, Дипы Муралидхар, Мадлен Планейкс-Крокер, Арнольда Роббинса, Говарда Трики, Джанет Вертези и Джона Уэйта. Кроме того, я воспользовался полезными советами Дэвида Добкина, Алана Донована, Эндрю Джадкиса, Марка Кернигана, Элизабет Линдер, Жаклин Мислоу, Арвинда Нараянана, Джона Синовица, Питера Вайнбергера и Тони Вирт. Было приятно работать с производственной группой издательства Принстонского университета – Марком Беллисом, Лоррейн Донекер, Дмитрием Каретниковым и Вики Керн. Моя благодарность им всем.

Я также благодарен Принстонскому центру политики в области информационных технологий за хорошую компанию, беседы и еженедельные бесплатные обеды, и прекрасным студентам курса COS 109, чей талант и энтузиазм по-прежнему удивляют и вдохновляют меня. Спасибо вам.

Благодарности за книгу «D значит Digital»[4 - Kernighan, Brian W., D is for Digital: What a well-informed person should know about computers and communications, CreateSpace Independent Publishing Platform, 2011.]

Я в большом долгу перед друзьями и коллегами за щедрую помощь и советы. В частности, Джону Бентли – за подробные комментарии почти к каждой странице нескольких черновиков. Клей Бейвор, Дэн Бентли, Хильдо Бирсма, Стю Фельдман, Джерард Хольцманн, Джошуа Кац, Марк Керниган, Мэг Керниган, Пол Керниган, Дэвид Малан, Тали Мо-решет, Джон Рике, Майк Ши, Бьярне Страуструп, Говард Трики и Джон Уэйт внимательно прочитали полные черновики, внесли много полезных предложений и спасли меня от нескольких серьезных оплошностей. Я также благодарю Дженнифер Чен, Дуга Кларка, Стива Элгерсму, Ави Флам-хольца, Генри Лейтнера, Майкла Ли, Хью Линча, Патрика Маккормика, Жаклин Мислоу, Джонатана Рошелла, Кори Томпсона и Криса Ван Вика за ценные комментарии. Я надеюсь, они увидят, что во многих местах я воспользовался их советами, и не заметят, что где-то я этого не сделал.

Дэвид Брэйлсфорд дал очень полезные советы по самостоятельной публикации и форматированию текста, полагаясь на личный опыт, приобретенный тяжким трудом. Грег Доенч и Грег Уилсон щедро делились советами по вопросам публикации. За фотографии я в долгу перед Джерардом Хольцманном и Джоном Уэйтом.

Гарри Льюис принимал меня в Гарварде в 2010/2011 учебном году, когда я написал первые несколько черновиков. Советы Гарри и его опыт преподавания аналогичного курса очень пригодились мне, как и его комментарии к многочисленным черновикам. Гарвардская школа инженерных и прикладных наук и Беркмановский центр интернета и общества создали для меня дружественную и вдохновляющую атмосферу, предоставили офис, оборудование и (да, такое бывает!) регулярные бесплатные обеды.

Я особенно благодарен многим сотням студентов, которые прошли курс COS 109 «Компьютеры в нашем мире». Их интерес, энтузиазм и дружелюбие стали неисчерпаемым источником вдохновения. Я надеюсь, что, когда несколько лет спустя они будут руководить миром, окажется, что этот курс пошел им на пользу.

Введение

Это было лучшее из всех времен, это было худшее из всех времен…[5 - Пер. Е. Г. Бекетовой. – Прим. пер.]

    Чарльз Диккенс.
    Повесть о двух городах, 1859

Мы с женой планировали провести летний отпуск 2020 года в Англии. Мы забронировали номер, внесли предоплату, купили билеты, договорились с друзьями, чтобы они присмотрели за нашим домом и котом… а потом мир изменился.

В начале марта стало понятно, что COVID-19 станет серьезным мировым кризисом в области здравоохранения. Принстонский университет отменил занятия и в срочном порядке отправил студентов домой. Им дали неделю, чтобы собрать вещи и уехать. Быстро последовало решение, что в этом семестре они уже не вернутся.

Занятия перенесли в онлайн. Студенты смотрели лекции, писали работы, сдавали экзамены и получали оценки – все происходило удаленно. Я начал познавать Zoom – систему для видеоконференций – и стал пусть не экспертом, но, во всяком случае, опытным пользователем-любителем. К счастью, я преподавал два коротких семинара, примерно по десятку студентов в каждом, поэтому одновременно видел всю группу и поддерживал нормальное общение. У коллег, которые вели большие лекционные занятия, дела обстояли не так хорошо – и, конечно, это негативно отразилось на учениках по другую сторону всех этих виртуальных кафедр.

Большинство студентов вернулись в свои уютные дома с надежным электроснабжением и устойчивым интернет-соединением, где их поддерживали родные и они не столкнулись с нехваткой еды или еще чего-либо жизненно важного. Естественно, отношения между людьми страдали из-за вынужденного разделения или процветали из-за вынужденного объединения (а иногда – наоборот). Но это были несерьезные проблемы.

Часть студентов попала в гораздо более бедственное положение. У одних интернет-соединение прерывалось или вообще отсутствовало, из-за чего они не могли пользоваться видеосвязью и электронной почтой. Другие долго болели или находились на длительном карантине. У третьих заразились родственники, и о них приходилось заботиться, а у кого-то даже умерли близкие.

Повседневная административная работа в университете также перешла в онлайн-режим, случайные разговоры в коридоре превратились в ежедневные виртуальные встречи, а вся бумажная работа в основном велась по электронной почте. Я быстро устал от Zoom, но пока что хотя бы не сталкивался с выходками хакеров, вторгающихся в онлайн-пространство.

Во многих частях мира нашлись везучие люди, профессия которых позволяла трудиться удаленно, и компании быстро перешли в режим работы из дома. Люди улучшали фон для видеосвязи: демонстрировали книжные полки или аккуратно расставленные цветы и картины, учились добиваться (почти полной) тишины от своих детей, домашних животных и близких, а также не показывать их в кадре.

Стриминговые сервисы вроде Netflix, и так уже популярные, расширили аудиторию. Полный запрет на спортивные мероприятия поспособствовал ускорению развития онлайн-игр и фэнтези-спорта[6 - Фэнтези-спорт — онлайн-игра, в которой участники подбирают себе команды из действующих спортсменов в том или ином виде спорта или конкретном турнире, а победитель определяется на основании фактических результатов, показанных этими спортсменами в реальном мире. – Прим. пер.].

Мы постоянно смотрели новостные сводки о том, как быстро распространяется вирус COVID-19 и как удручающе медленно и непоследовательно его сдерживают, что сопровождалось чрезмерным изобилием несуразных идей и откровенной лжи политиков. Честных и компетентных руководителей среди них нашлось мало. Еще мы немного узнали о том, как стремительно развиваются экспоненциальные процессы.

Адаптироваться к новому способу ведения дел оказалось на удивление легко. Счастливчики продолжали работать, поддерживали виртуальный контакт с друзьями и родственниками, заказывали еду и все необходимое, почти как и прежде. Интернет и вся инфраструктура поддерживали связь между нами. Ситуация была на удивление устойчивой: системы передачи информации никогда не отключались, как и (к счастью) электричество, тепло и вода.

Технологические системы настолько хорошо работали во время этого глобального кризиса, что мы почти не вспоминали о них, – если не считать нескольких тревожных моментов, – хотя без них нам пришел бы конец. То же самое относится и ко множеству незаметных героев, которым не уделяли внимания, но они не допускали поломок, зачастую серьезно рискуя здоровьем и даже жизнью. Кроме того, мы по-настоящему не задумывались о миллионах людей, которые потеряли работу, потому что не могли выполнять свои задачи через интернет и их источник дохода исчез в одночасье.

Я буквально никогда не слышал о Zoom перед тем, как начал использовать его в марте. Эта программа, выпущенная в 2013 году, предоставляла систему для видеоконференций, конкурируя с более крупными игроками вроде Microsoft Teams и Meet от Google (этот проект часто переименовывали). Zoom вышла на фондовую биржу в 2019 году, а сейчас, поздней осенью 2020 года, когда я пишу это, она оценивается в более чем 125 миллиардов долларов

, что намного выше стоимости таких старых и хорошо известных компаний, как General Motors (61 млрд) и General Electric (85 млрд), и значительно дороже IBM (116 млрд).

Работать удаленно получалось у тех, кто обладал быстрым надежным интернетом, а также компьютером с камерой и микрофоном. Интернет-провайдеры и поставщики облачных сервисов располагали достаточными мощностями, чтобы справиться с растущим трафиком. Службы видеосвязи оказались настолько доступными и совершенными, чтобы большинство людей пользовались ими безо всяких неудобств. А ведь еще десять лет назад эти сервисы работали совсем не так хорошо, если вообще существовали.

Короче говоря, вездесущие современные технологии дали возможность счастливчикам жить в обстановке, вполне похожей на нормальную. Эти события напомнили нам, как разнообразны технологии, насколько глубоко они вошли в нашу жизнь и как улучшили ее во всех отношениях.

Но у этой истории есть оборотная сторона, не такая радостная.

Ситуация с интернетом, который уже стал рассадником паранойи, ненависти и безумных теорий, еще ухудшилась. Социальные сети позволили политикам и чиновникам распространять ложь, все заметнее разделять нас и избегать ответственности, получая поддержку от «новостных» агентств, не интересующихся фактами. Такие сайты, как Twitter и Facebook[7 - Принадлежит компании Meta, признанной экстремистской и запрещенной на территории РФ.], безуспешно пытались найти золотую середину – остаться нейтральной платформой для свободного выражения идей, но сдержать шквал провокационных постов и откровенной лжи.

Слежка вышла на новый уровень: во многих странах применялись технологии для ограничения прав людей, мониторинга их поведения и контроля над ним. Например, в Китае, помимо прочего, использовалась технология распознавания лиц для надзора за национальными меньшинствами. Во время пандемии COVID-19 китайское правительство обязало граждан установить приложение, которое работает как своего рода паспорт иммунитета, но также сообщает полиции о местонахождении пользователей

. В США и Великобритании местные правоохранительные органы приглядывают за людьми, полагаясь на систему распознавания лиц, считыватели номерных знаков и тому подобное.

Наши мобильные телефоны постоянно фиксируют местоположение, и различные субъекты могут агрегировать эти данные. Приложения для отслеживания смартфонов – отличный пример двойственности технологий. Кто станет возражать против системы отслеживания контактов с COVID-19, которая уведомляет вас, общались ли вы с потенциально заразным человеком? Но любая технология, позволяющая правительству узнать, где вы были и с кем разговаривали, в том числе помогает ему более эффективно вести мониторинг и контроль. Это короткий и скользкий путь от отслеживания заболеваемости к выявлению мирных протестующих, инакомыслящих, политических оппонентов, изобличителей и всех остальных, кого власти воспринимают как угрозу. (Неясно, работает ли вообще отслеживание контактов на основе приложений, поскольку оно очень часто выдает ложноположительные и ложноотрицательные результаты

.)

Почти все наши взаимодействия с онлайн-миром, а часто и в офлайне, отслеживают бесчисленные компьютерные системы. Они запоминают, с кем мы имели дело, сколько заплатили и где находились в то или иное время. Основную часть этих данных накапливают в коммерческих целях, поскольку чем больше компании знают о нас, тем точнее могут настроить целенаправленную рекламу. Многие читатели уже знают, что эти данные собираются, но, полагаю, не подозревают, в каких объемах и насколько подробно.

Наблюдением занимаются не только компании, но и правительство. То, что обнародовал Эдвард Сноуден, – электронные письма АНБ, внутренние отчеты, презентации PowerPoint, – многое поведало о шпионаже в цифровую эпоху

. Суть в том, что АНБ следит за всеми в грандиозных масштабах.

Разоблачения Сноудена ошеломляли. Многие подозревали, что АНБ шпионит за людьми активнее, чем признаётся, но истинный размах превзошел воображение. Сотрудники АНБ регулярно собирали метаданные обо всех телефонных разговорах в США – кто и кого вызывал, когда и как долго они беседовали – и могли даже записывать сами звонки. Они сохраняли мои разговоры по Skype, контакты по электронной почте, а также, возможно, содержимое моих писем. (И ваших, конечно, тоже.) Они прослушивали телефонные разговоры мировых лидеров. Они перехватывали громадные объемы интернет-трафика, установив записывающие устройства на оборудование в тех местах, где подводные кабели входят на территорию США или покидают ее. Они склоняли и принуждали крупные телекоммуникационные и интернет-компании собирать и передавать информацию о своих пользователях. Они длительное время хранили громадное количество данных, делясь некоторыми из них со шпионскими агентствами других стран

.

Возвращаясь к сфере бизнеса, отметим, что мы чуть ли не каждый день узнаём об очередном нарушении безопасности в каких-либо компаниях или структурах, когда загадочные хакеры крадут информацию: имена, адреса, номера кредитных карт и другие персональные данные миллионов людей. Обычно этим промышляют преступники, разбирающиеся в высоких технологиях, но иногда причина – в шпионских действиях других стран, которые ищут ценные сведения. Время от времени персональные данные раскрывают случайно, из-за некомпетентности или небрежности компаний, хранящих такую информацию. Впрочем, причина утечек не имеет значения. Важно, что собранные о нас данные слишком часто раскрывают или крадут, а затем, возможно, используют против нас.

Цель этой книги – рассказать о технологии, которая скрыта за всеми упомянутыми системами, чтобы вы разобрались, как они работают. Как фотографии, музыка, фильмы и подробности вашей личной жизни могут мгновенно передаваться по миру? Как работают электронная почта и мессенджеры? Насколько они конфиденциальны? Почему спам так легко отправлять и так трудно заблокировать? Постоянно ли сотовые телефоны передают данные о вашем местоположении? Кто отслеживает вас онлайн и по смартфону и почему это важно? Могут ли распознать ваше лицо в толпе? Кто определяет, что это именно вы? Способны ли хакеры завладеть вашей машиной? А как насчет самоуправляемых автомобилей? Можем ли мы обеспечить себе безопасность и неприкосновенность частной жизни или незачем даже пробовать

?