Несмотря на кажущуюся простоту, это заявление носит революционный характер. То, что в 1965 году, когда Гордон Мур сделал свое наблюдение, равнялось 1, сейчас составляет около 100 миллиардов, а к 2025 году достигнет 1 триллиона. Это взрыв сверхновой. Закон Мура – это динамо-машина невероятной мощности, стоящая на протяжении более 50 лет за каждым витком развития компьютеров, в том числе и Цифрового Света.

Цифровое кино – тоже часть Цифрового Света – происходит от классического кинематографа. В главе под названием «Фильмы и анимация: время отсчетов» рассматривается эта доцифровая технология создания движущихся изображений. Это также помогает проиллюстрировать саму идею дискретной выборки: знакомые нам «кадры» на дрожащей кинопленке на самом деле являются набором отсчетов.

Глаголы брать и создавать применимы и к фильмам. Классический фильм снимается камерой на реальных съемочных площадках. Классический анимационный фильм создается из рисунков нереального, несуществующего мира. Главная загадка обоих видов киноискусства – как и почему они вообще работают? Как последовательность неподвижных кадров передает одновременно движение и эмоции? Теорема отсчетов помогает по крайней мере объяснить, как устроено движение. Первые цифровые фильмы, такие как «История игрушек», – прямые наследники классических анимационных фильмов.

Восход и сияние Цифрового Света

История Цифрового Света слишком обширна, чтобы охватить ее в одной книге, поэтому нужно выбрать, на чем конкретно сосредоточиться. В этой книге я расскажу о Цифровом Свете от первых пикселей в середине ХХ века до первых цифровых фильмов в начале нового тысячелетия. Неудивительно, что я решил написать о конкретных технологиях, людях и событиях, знакомых мне по личному опыту. Я родился до появления компьютеров – и пикселей, – и моя карьера в основном связана с созданием первых цифровых фильмов. Пройденный мною путь поможет объяснить, как Цифровой Свет стал универсальным явлением нашей жизни, поскольку компьютерные игры и виртуальная реальность не так уж далеки от цифрового кино.

В трех главах третьей части рассказывается, что происходило с Цифровым Светом после его восхода (который описан в главе 4) и появления первых пикселей в середине ХХ века. Закон Мура 1965 года четко разделяет историю Цифрового Света на две эпохи: Эпоху 1, до закона Мура, и Эпоху 2 – после. Глава под названием «Образы грядущего» посвящена Эпохе 1. Две другие главы, «Оттенки смысла» и «Миллениум и кино», повествуют о масштабных изменениях, вызванных законом Мура в Эпоху 2.

Первая Эпоха была временем огромных, но ужасно медленных компьютеров. Немногие счастливчики имели доступ к этим дорогостоящим монстрам. Этот период установил Центральную Догму компьютерной графики: воображаемый мир внутри компьютера описывается с помощью трехмерной евклидовой геометрии и ньютоновой физики. За ним наблюдает виртуальная камера, создающая проекцию своей точки обзора при помощи линейной перспективы Ренессанса для отображения на экране.

События Эпохи 2 я опишу примерно до 2000 года. Ее кульминацией стало появление на границе тысячелетий трех великих цифровых киностудий: Pixar, DreamWorks и Blue Sky. Их истории тесно переплетаются.

Я не думаю, что, прочитав эту книгу, вы сможете самостоятельно создать цифровое кино, но надеюсь, что поймете, как оно делается. Это примерно как уроки музыки в школе: освоив полный курс, вы вряд ли сочините сюиту для виолончели в духе Баха, но научитесь понимать, как устроена музыка, и еще сильнее полюбите творчество Баха. Понимание, как создается современный цифровой фильм, например «История игрушек», может иметь тот же эффект.

Как говорить о высоких технологиях

Исследуя историю технологий в ходе работы над этой книгой, я наметил три глобальные темы.

Тема 1. Условия для прогресса: идея, хаос и тиран. Для прогресса новой технологии необходимы свежая идея, разрушительный хаос, который создает потребность в идее и подстегивает ее развитие, и тиран или тирания, которые – часто неосознанно – защищают ее создателя или создателей, пока они воплощают идею.

Приведу один пример: у Жозефа Фурье возникла великолепная идея, что непрерывность – это музыка, то есть просто сумма волн разной амплитуды и разной длины. Хаос Французской революции привел его в Париж, а возвышение Наполеона обеспечило возможность заниматься наукой. Тиран Наполеон отправил Фурье в сельскую местность подальше от Парижа. В безопасном месте на протяжении долгих лет Фурье развил свою идею в волновую теорию, которая в итоге вернула его в Париж. Его идея повлияла на дальнейшее развитие науки и технологий, в том числе и Цифрового Света.

Тема 2. «Высокие» в выражении «высокие технологии» гарантирует, что их история не сводится к примитивному нарративу. Я неоднократно с ужасом обнаруживал, что почти всегда общепринятая история технологий полна ошибок. Дело не в отсутствии свидетельств того, как все обстояло на самом деле. Проблема, как мне кажется, заключается в нашей любви к простым историям, основанным на окончательном триумфе гениального творца после многочисленных испытаний и невзгод. Во многих университетах есть кафедры истории науки, но история технологий редко становится предметом научных исследований. В результате это направление захватывают страны, компании или частные лица, извлекающие выгоду из самовозвеличивания. Тираны склонны приписывать себе все достижения. В этой книге будет много таких примеров.

Чтобы не попасть в ловушку упрощенного повествования, я полагаюсь на генеалогию. Для истории каждой технологии я разработал семейное древо – графическую блок-схему для учета всех задействованных людей, мест, идей и машин. На ней сразу видно, кто, что и от кого получил (всеми правдами и неправдами) и как взаимодействовали участники процесса. Вряд ли при таком подходе найдется схема, где все происходит от одного человека. Ответвления одного древа переходят к другому, а затем к третьему. Мы наблюдаем, как они переплетаются, по-разному воздействуя на следующие поколения. Таким образом, каждая глава книги становится чем-то вроде расширенной подписи к блок-схеме, дополненной подробными биографиями вовлеченных людей и доступным изложением их идей.

Тема 3. Технологии возникают в результате взаимодействия различных видов творчества. Две классические ошибки, которые допускают, излагая историю высоких технологий, заключаются в противопоставлении ученых и инженеров, а также технической изобретательности искусства. Я называю первое противопоставление битвой между башней (из слоновой кости) и (химической) вонью. Теория отличается от практики, но в первой творчества не больше, чем во второй. Это просто разные виды творчества. Цифровой Свет был бы невозможен без математической концепции – идеи компьютера с хранимой в памяти программой – и инженерного чуда – физического воплощения закона Мура. Столь же пагубно убеждение, что деятели искусства занимаются творчеством, а технические специалисты – нет, или наоборот. В истории технологий мы постоянно обнаруживаем, что к настоящим прорывам приводит именно взаимодействие между одинаково творческими учеными инженерами и художниками.

Давайте начнем наше почти двухвековое путешествие примерно с того момента, когда была написана знаменитая картина Жака-Луи Давида – но портрет Наполеона нам встретится гораздо менее лестный.

Основы: три великие идеи

1. Частоты Фурье: музыка мира

В Академии наук восседал знаменитый Фурье, теперь уже давно забытый потомством.

– Виктор Гюго. «Отверженные»

Вы знаете, кто такой Фурье?

Ответ разделит нас на две категории. Те, кто скажут «да», вероятно работают в сфере науки или технологий. Вполне возможно, что они на практике используют его великую идею прямо сейчас. Те, кто занимается искусством или гуманитарными науками, скорее всего, никогда не слышали о нем. И все же его идея прекрасна, элегантна и всеобъемлюща. И она изменила наш мир.

Но даже те, кто ответил утвердительно, вероятно, ничего не знают о нем как о человеке. Так что Виктор Гюго был прав. Потомки действительно забыли Фурье.

Мало кто знает, например, что Жозеф Фурье чуть не лишился головы во время Французской революции. Или что Наполеон Бонапарт взял его с собой в Египетский поход для участия в экспедиции, обнаружившей Розеттский камень. Или что он был наставником Жана-Франсуа Шампольона, который расшифровал древнеегипетскую письменность. Или что он первым начал изучение парникового эффекта. Или что он защищал одну из первых женщин-математиков Софи Жермен, когда считалось, что женщинам не пристало заниматься науками.

Как я упоминал во введении, технологические прорывы часто происходят, когда в той или иной степени присутствуют следующие ингредиенты: великая научная идея, своеобразный хаос и один или два тирана.

Фурье сформулировал свою великую идею, находясь в полном хаосе. Его тираном был Наполеон, который сначала возвысил его, а затем отправил в провинцию. Возвышение подтолкнуло Фурье задуматься над великой идеей. Изгнание дало ему время, чтобы ее проработать.

Его идея зародилась из крошечного научного зерна, из размышлений о теории теплопроводности. За два последующих столетия наработки Фурье расцвели тысячами технологических решений. Его идея лежит и в основе концепции пикселя.

Всё на свете музыка

Великая идея Фурье заключается в следующем: весь мир – это музыка, все состоит из волн.

Это музыкальное озарение привело к появлению радио, что, пожалуй, неудивительно. Оно же привело и к появлению телевидения. Фактически среди его многочисленных потомков – все медиатехнологии, все различные медиа, которые слились во время Великой цифровой конвергенции. Короче говоря, великая идея Фурье завоевала мир и породила все громы и молнии современных средств массовой информации.

Вообще, эта идея распространена гораздо шире и выходит далеко за пределы медиа. Едва ли найдется какая-либо отрасль науки и техники, не затронутая ею. Электричество и магнетизм, оптика, дифракция рентгеновских лучей, теория вероятностей, анализ землетрясений и квантовая механика… Список можно продолжать и продолжать. Не будет преувеличением сказать, что Фурье изменил наше понимание мира.

Имена Исаака Ньютона и Альберта Эйнштейна хорошо известны даже гуманитариям. Закон всемирного тяготения первого и теория относительности второго получили международное признание еще при их жизни. Но памяти о Фурье на протяжении последних 200 лет не давали угаснуть только физики и инженеры. Они знали о его заслугах и чествовали Фурье как отца-основателя почти всех современных технологий. Их достижения в различных отраслях демонстрировали величие и универсальность идеи Фурье о волновой природе мира.

Самому Фурье принадлежит только первый, но крайне важный шаг. Он первым сформулировал эту идею математически и проверил ее экспериментально. Хотя он посадил лишь семя теории, из которого взойдут тысячи решений во многих отраслях науки, сам же он взрастил только первый такой цветок – описание теплового потока в твердых телах.

Столь неромантичная специализация – веская причина для запоздалого признания. Он стал «знаменитым Фурье» из Академии наук благодаря своей теории теплопроводности. Звучит менее поэтично, чем идея Эйнштейна о том, что гравитация – это искривление пространства-времени.

И все же великая идея Фурье гораздо более фундаментальна для современного опыта, чем теории Эйнштейна. Она, констатирующая музыкальную природу мира, так же прекрасна, как и концепция искривления пространства-времени, а еще – более доступна для понимания. У нее нет причин прятаться под непроницаемым покровом высшей математики.