He estado pensando en este concepto durante un tiempo y no he podido descifrar cuál podría ser una respuesta plausible. Parecía apropiado para mi primera pregunta en este sitio web.
Imagine un experimento en el que se deja a un grupo de aproximadamente 20 humanos en una isla bastante pequeña (~1000 km²) que contiene todos los recursos necesarios, tal como aparecerían en un entorno natural. Luego, el grupo recibiría el desafío de , comenzando completamente desde cero, construir un sistema informático en pleno funcionamiento capaz de ejecutar al menos Windows 1.0 con una velocidad utilizable y luego ejecutarlo con éxito lo más rápido posible. Comenzarían sin herramientas ni recursos. Estas son las reglas y condiciones que estarían presentes:
A medida que comencé a pensar más en este concepto, comencé a esperar que el tiempo mínimo necesario para lograr tal objetivo probablemente fuera de al menos 5 años ( Edición: muy por encima ). Sin embargo, probablemente estoy subestimando el tiempo que llevaría obtener algunos de los materiales necesarios y construir toda la maquinaria avanzada que se utiliza para ensamblar un sistema informático completamente funcional.
¿Alguien podría sugerir una estimación de tiempo razonable para completar una tarea/desafío tan extremo? ¿Cuáles serían los mayores obstáculos en el camino?
Como esta es la primera vez que publico en un sitio web de StackExchange, siéntase libre de señalar cualquier cosa que debería estar haciendo de manera diferente.
Editar: el desafío no requiere construir una versión del hardware que realmente se estaba utilizando para ejecutar e interactuar con el sistema operativo. Siempre que haga el trabajo y el sistema pueda funcionar a velocidades utilizables, podría construirse con cualquier material y puede ser tan grande como sea necesario.
Editar: acepté la respuesta de Karl, ya que representa la secuencia de pasos más factual que debería tomarse para que el equipo alcance el nivel de tecnología necesario para construir la máquina.
Esto exige una industria química completa desarrollada. (Supongamos que pueden obtener mineral de hierro y carbón de alguna manera, y material adecuado para hacer hornos, y para empezar, usó algunas hachas, sierras y palas. No puedo adivinar cuánto tiempo podría llevar arrancarlas).
Fábricas que necesitan construir en orden cronológico.
¡Ahora estás en ~1890!
20 pasos, digamos que olvidé otros cinco. Probablemente pueda hacer todas las tareas en un año o dos, si tiene 20 personas para ello y sabe exactamente cómo hacerlo, pero se quedará sin personal muy rápido. Todas las fábricas anteriores deben seguir funcionando mientras construye otras nuevas, y necesitará cada vez más personas para mantener y actualizar todo. Las fábricas tienen que crecer todo el tiempo para producir materia prima para todas las cosas nuevas que "inventas". Y necesita cada vez más personas para hacer la logística y la infraestructura y desenterrar los materiales básicos. Mi suposición sería 35 años y 20000 personas, dependiendo de cómo superes los primeros pasos. Tal vez medio millón de años-hombre. No tienes oportunidad con 20 personas. ;-)
Una pregunta abierta sería cómo potenciar todo esto. La energía hidroeléctrica y el carbón podrían funcionar, pero se necesitaría una estimación de la cantidad de energía eléctrica y de calefacción necesaria. En algún momento, la energía solar podría entrar en juego.
PD: Pensamiento posterior: los requisitos de personal tal vez podrían reducirse a la mitad si está realmente loco y hace que este sistema colapse con el objetivo alcanzado, es decir, no quedan recursos, fábricas e infraestructura arruinadas por la vejez, etc.
PPS, podría agregar que pensé que las personas que construyen todo todavía necesitan dimensionar todo, es decir, conocen las reglas generales, fórmulas, constantes físicas, pero no tienen un dibujo listo para cada máquina. Darles una enorme pila de planos prefabricados me pareció una trampa y poco práctico, porque sería difícil saber, por ejemplo, las propiedades mecánicas exactas de las cosas que producen, antes de hacerlo allí. Serían otros 20 años de ciencia e ingeniería hoy, para preparar planes para todas las contingencias. ;-)
PPPS ¿Por qué todas las fábricas? El 8086 está en la cima de 20 años de desarrollo de circuitos integrados, y ya se necesita mucha electrónica para construir y probar las máquinas que se usan para hacer un 8086. Los últimos pasos probablemente sean más de fabricación que de fábrica, pero yo Estoy seguro de que tendrá que hacer docenas de circuitos integrados cada vez antes de obtener uno que funcione (¿cómo sabría que las especificaciones de sus obleas son suficientes, sin construir análisis aún más sofisticados?).
PPPPS ¿Por qué circuitos integrados? Es imposible construir un CISC de propósito general a partir de transistores discretos y dejarlo funcionar a varios MHz. Una supercomputadora RISC paralelizada (como la CDC 6600 mencionada en el disco), no hay problema, pero estamos hablando de compatibilidad binaria con la PC de IBM. Además, millones de transistores para la SRAM serían una molestia para construir y ensamblar a mano, y las latencias en el cableado largo (sin hablar de la capacitancia y la inductividad) harían que no funcionara en un 8086 .
Solo hay unos pocos objetivos que son requisitos reales y tienen algunos frutos al alcance de la mano:
Si tiene materias primas en lugar de minerales y una fuente de carbón, todo puede desarrollarse. Se puede usar cera, papel y galvanoplastia para construir una placa de circuito si lo considera necesario. Se podría hacer un soldador a partir de una varilla de hierro envuelta en cuero con soldadura casera (¿aleación de plomo y estaño?). Puede trabajar en frío para obtener las herramientas y las formas de material que necesita después de moldear su cabeza de martillo y yunque inicial de hierro.
Si pasó alrededor de una semana cada uno en:
...y unos meses montando las piezas creadas;
Todavía parece bastante razonable lograrlo en un año dado el conocimiento perfecto, las materias primas adecuadas y un conjunto decente de cuerpos capacitados.
Supongo que tienen todo el conocimiento necesario fácilmente accesible, en forma de libros o una tableta mágica que no se queda sin batería.
Su estimación es muy baja. Llevaría mucho tiempo llegar a un punto para generar electricidad. Necesita maquinaria electrónica para construir dispositivos electrónicos más pequeños. Demonios, incluso construir un soldador llevaría mucho tiempo. Imagine fundir y moldear cobre en piedra para crear cables. También es posible que deba extraer petróleo para fabricar plásticos, ya que algunos cables definitivamente requerirán aislamiento. Antes de llegar a nada de esto, necesitará herramientas para cavar el suelo. Probablemente tendrás que trabajar con herramientas de piedra hasta que llegues a un punto para hacer herramientas de hierro.
En resumen, pasará por toda la revolución industrial y algo más, donde miles de ingenieros trabajaron durante ese período para avanzar en el campo. No estoy incluyendo a los científicos ya que su gente tiene el conocimiento. En total, supongo que tomaría alrededor de 50 años, probablemente más.
En lugar de reinventar la mayor parte de la civilización industrial desde cero, creo que será mejor que sus ingenieros piensen en "grande" y desarrollen una máquina accionada mecánicamente a partir de materiales simples, como madera y fibras. Continuaré con la tendencia de sus suposiciones generosas y asumiré que sus operadores operarán el sistema perfectamente, para que no rompa ninguno de los componentes. También supondré que tallan y colocan todo perfectamente para que no tenga que preocuparse por los problemas de desgaste inevitables con las piezas de madera móviles/deslizantes.
Será dolorosamente lento recolectar todos esos recursos con tecnología de la edad de piedra, pero aun así será un poco más rápido que reinventar toda la minería y la metalurgia, y mucho menos todo lo que necesita para fabricar tecnología de semiconductores.
Estoy imaginando una máquina enorme con:
Un 'monitor' compuesto por parches de hojas de plantas oscuras/pálidas giradas mecánicamente como 'píxeles'. Querrás miniaturizar esto al menos un poco para que sea utilizable, por lo que probablemente sea una de las partes más delicadas del mecanismo. Probablemente también querrás conformarte con una resolución relativamente baja. Estoy imaginando una gran variedad de postes rectos horizontales deslizantes que se adaptan a los postes verticales para rotar sus píxeles correspondientes. Probablemente necesite colocarlos superpuestos en 3 dimensiones para obtener suficiente densidad.
Interruptores mecánicos que transforman la traslación de un polo en acoplamiento o desacoplamiento de otros dos polos (por lo que 'transmiten' solo cuando se activa el polo 'base'). Básicamente, tiene un sistema lógico compuesto por relés de enganche, con señales accionadas por traslación ( y probablemente adaptado/enrutado mediante rotación en varios lugares).
El tiempo y la energía son proporcionados por personas que pedalean ruedas de madera, con un control mecánico inteligente para transformarse en un ciclo de reloj. Aquí es donde dudo que 20 personas puedan proporcionar suficiente potencia/velocidad para ejecutar 'lo suficientemente rápido' para sus propósitos. Si no es suficiente para ejecutarlo 'en vivo', puede almacenar energía utilizando pesos elevados o volantes, por lo que opera los pedales durante, digamos, un día, luego obtiene unos minutos de tiempo de ejecución. Escalar como se desee.
Para los bits de memoria, puede aprovechar la energía potencial de la gravedad para almacenar estados de bits (literalmente elevados), con una lógica de lectura y actualización.
Este sigue siendo un proyecto de ingeniería ridículamente masivo, incluso si es de "baja tecnología" desde el punto de vista de los materiales. Aún así, los componentes básicos están todos allí para ejecutar circuitos lógicos y, por lo tanto, construir una computadora bastante poderosa. Es difícil estimar la mano de obra involucrada, pero yo diría que probablemente todavía esté considerando una década o más, solo por la gran cantidad de elementos necesarios. Y eso suponiendo que todo salga a la perfección, sin cometer errores al fabricar todas estas piezas ideales a mano con herramientas de piedra.
Consulte los enlaces para construir el "MPX-16" desde cero en 1983. Esto es obtener los circuitos integrados que estaban disponibles cuando IBM construyó tales máquinas. Puede ver la complejidad general y la escala del diseño.
Ahora solo necesita construir una oblea de silicio "fabulosa" y crear las obleas de cristal perfectas ... bueno, incluso si supusiera que la fabricación de chips podría reducirse a un cuarto oscuro doméstico, la industria necesaria para producir obleas está mucho más allá de su pequeña banda. .
Eso será cierto incluso para los transistores semiconductores más toscos; por ejemplo, el material que utilizó la misión Apolo.
Cualquier tecnología anterior no sería capaz de funcionar lo suficientemente rápido (como se especifica). Ah, ¿y quieres una pantalla CRT que vaya con eso? Nuevamente, necesitamos industrias , no un pequeño grupo de individuos.
Esta respuesta se centra en el objetivo de la computadora, en lugar del proceso para crear la computadora.
"Mientras haga el trabajo y el sistema pueda funcionar a velocidades utilizables, podría construirse con cualquier material y puede ser tan grande como sea necesario".
Si elimina el requisito de "velocidad utilizable", se podría realizar una simulación utilizando cualquier cosa como marcadores de memoria. Diseñe una cuadrícula enorme en el suelo para representar la memoria y llénela con algún tipo de marcadores que signifiquen 1 o 0, o use rasguños en el suelo.
Resultado: No se requiere industria más allá de la alimentación, la vivienda y el cuidado de los trabajadores.
Desventaja: tiempo: la computadora funcionará de cientos a millones de segundos por ciclo, en lugar de millones de ciclos por segundo.
Si saben qué hacer, probablemente se les ocurran dos problemas importantes
Transportar recursos y recolectarlos es un problema.
El segundo problema es el bajo número de esos pueblos.
primero es un problema porque la isla es realmente grande, y si los recursos están dispersos, significa distancias bastante grandes. Obtener recursos mineros, incluso si son ricos en cantidades, no es una tarea fácil, y no se vuelve más fácil con el tiempo, ya que la demanda probablemente aumentará. Solo mover 1 tonelada a una distancia de 10 km con ruedas, etc. sin carreteras podría ocuparlos todos durante un día o más. Pero tienes que excavar esa tonelada primero, y no es pura, por lo que significa obtener 1 tonelada de producto, han transportado más de 1 tonelada de mineral. Entonces, donde los recursos están, en la forma en que están, en la superficie de esa isla, las distancias pueden ser factores de cuello de botella. Mover esos recursos a través del complejo de producción también es un problema, la gravedad es un... no conozco la palabra, pesado podría ser.
En cuanto al segundo problema, el número de personas, no solo han replicado y acelerado la electricidad de vapor de piedra como se hizo y escalado para 20 personas, sino que debe hacerse de la manera especialmente diseñada para esa cantidad de personas. , las necesidades nunca deben superar las 20 personas haciendo algo en el momento. Sin automatización - en la era del vapor, tienes que tener personas casi para todo, deben trabajar, vigilar, controlar, engrasar cosas, verificar que el agua entre en la caldera (no todos los sistemas que se usan para eso son confiables, y tendían para romper o hacer que nuestro régimen funcione), así que básicamente para una máquina de vapor de tamaño moderado se necesitan 2 personas: una la alimenta, una mira que no explote y que aún gire (más o menos).
Esto nos lleva al problema de la energía: cuánta energía pueden producir 20 humanos con herramientas. En cualquier punto de ese camino piedra-vapor-electricidad, habrá un límite superior de cuánta energía podrían producir, en términos de potencia.
Entonces, todo el proceso no debe exceder sus capacidades de producción de energía, sus capacidades de control. La fabricación de vidrio puede necesitar vigilancia las 24 horas del día, los 7 días de la semana, los 365 días del año, por lo que 2 personas de todo el proceso, y si hay más de 9 procesos de este tipo a la vez, se quedarán sin personas.
Y los candidatos para múltiples puntos son los procesos químicos, hay mucha química involucrada en la producción de chips, no solo para la química utilizada en la producción, sino también para producir los productos químicos que se producen. La pureza de los productos químicos puede depender de la producción a granel, simplemente porque en el frasco grande, las impurezas del frasco mismo son menos porcentuales que en la producción de volumen pequeño. Algunos productos químicos no se almacenan tan bien debido a su inestabilidad, las impurezas crecerán con el tiempo, por lo que podría ser imposible producir todo lo necesario y hacer marcas de verificación, o produce 10 de ellos a la vez en poco tiempo o no produce ninguno. ellos - sólo un poco exaduración, pero quién sabe.
Hacer que el proceso que conduce al resultado final para esos 20 pueblos sea más desafiante que simplemente replicar lo que hemos hecho. Estoy muy interesado en mirar su modelo solo por un breve momento, muy emocionante.
Lo siento, pero no estoy listo para estimar el tiempo, ya que casi no tengo pegamento sobre qué hacer, entonces era Steam Era. Y no estoy seguro de que necesiten columnas de refinación de 20 m de altura para productos químicos; si es el caso, necesitan producir solo una pieza de ese equipo que funciona con Linux.
Era de Steam, probablemente podrían lograrlo bastante rápido, menos de un año, si no tienen problemas para saber qué hacer y las habilidades necesarias para hacerlo. Para una situación real con personas (no robots), diría que de ninguna manera durante 5 años, pero las personas con estilo de robot, pueden ser, lo considero posible. Pero este número es tan bueno para mí como 10 años, 15 años o 2 años.
50 años? no lo creo, o lo pueden hacer en menos tiempo, o simplemente no pueden.
Antes que nada, veamos los requisitos para Windows 1, es una computadora de 8 bits con 385k de memoria RAM.
Entonces, si tienes espacio, es posible. Las computadoras de bricolaje realmente no son algo difícil de hacer.
Aquí se muestra una placa con transistores, que juntos forman un procesador informático de 4 bits.
En términos simplificados, esto es básicamente todo, el desafío es hacer veces más eficiente y más pequeño, el oscilador (frecuencia del cristal) se puede aumentar y es tan pequeño que cabe dentro del área de una moneda. Pero ese no era uno de los requisitos.
Ahora el problema es hacerlo de algo que se vea así:
Tomaría mucho espacio.
Una búsqueda rápida en Google de la memoria RAM DIY muestra que se podría hacer algo similar, bastante fácil, donde el verdadero desafío es hacerlo pequeño y modular. Pero dados los medios para extraer los recursos del área para construirlo (me refiero a edificios del tamaño de producción de Boeing), podría hacerse.
Con respecto a la velocidad de funcionamiento, me temo que no tengo suficiente experiencia en esa área para saber a qué velocidad se ejecutaría, pero en gran medida estaría controlado por las capacidades de conmutación del transistor, pero no pude encontrar la hoja de datos del "primer transistor", pero un transistor de uso general tiene una capacidad de conmutación de unos 300 MHz.
Poner las cosas juntas es información. La disposición del metal que distingue una pila de carbón y hierro oxidado del acero templado es información.
La forma en que generalmente hacemos esto es a través de procesos crudos que generan gradientes que reorganizan las ubicaciones de los átomos de manera favorable, y nos movemos iterativamente hacia la disposición de la materia que queremos.
Esto implica la aplicación de energía para generar un gradiente entrópico de la forma correcta, que es la única forma que conocemos de reorganizar en masa los átomos en una nueva forma.
Pero es solo información. Se necesita agregar algo de energía para obtener algunos estados de otros, pero la diferencia de energía neta después del procesamiento tiende a ser mucho menor que la energía utilizada: la mayor parte de la energía se filtra en forma de calor, no se captura.
Este calor filtrado es entropía, información suelta. La energía ordenada que usamos para inducir los cambios introduce parte de la información en la nueva estructura, y la gran mayoría se filtra en forma de calor.
Si todo lo que los humanos conocen son nuestros métodos toscos actuales para infundir cosas con la estructura que queremos, entonces básicamente tendrían que reinventar la civilización industrial. El tiempo se mediría en generaciones, no en años, ya que tendrían que criar una población suficiente para gestionar la civilización industrial necesaria.
Si, en cambio, tuvieran toda la información que necesitan para hacerlo de manera eficiente y la capacidad de usar exactamente esa información, literalmente podrían caminar y golpear cosas perfectamente con martillos y hacer que se vuelvan a ensamblar en la forma que necesitan.
Recuerde, todo lo que se requiere para romper un huevo que se cayó de una mesa es el conjunto exacto de toques, impactos y sonidos. Es la falta de información y la dificultad para hacer las acciones exactamente (baja energía, extrema precisión) lo que hace que esto sea imposible. La forma más fácil para que un humano descascare un huevo es alimentar a una gallina con el huevo partido, o convertirlo en abono y alimentar a la gallina con la comida que cultivas.
Este nivel de conocimiento y precisión en la acción está mucho más allá de lo que cualquier ser humano podría hacer, pero dijiste que tenía el conocimiento exacto sobre cómo hacerlo. Y los simples mortales tienen problemas sociales. Claramente no estás hablando de simples mortales, ya que no tienen problemas sociales.
Entonces, si cada mujer produce 6 hijos por generación, 3 de los cuales son mujeres, y la población es la mitad de hombres, después de 10 generaciones tienes ~120,000 personas. Después de 20 generaciones tienes ~7 mil millones de personas. Esperaría que estuviera en algún lugar de ese intervalo sin información perfecta.
Con información perfecta , caminan golpeando cosas y esas cosas se reforman en los ingredientes exactos que necesitan. Los tocan, los golpean y se unen. Sus acciones se parecen más a la magia que a la industria.
Pueden hacerlo en segundos.
"El grupo sabría exactamente cómo encontrar y ensamblar cualquier elemento involucrado en el proceso de creación de la máquina".
Si su cerebro está programado con cualquier conocimiento que necesiten para hacer cualquier cosa. Simplemente haga que 1 de las 20 personas sea la computadora. Lo único real que se requerirá será un lenguaje para interactuar con la "computadora" para que cualquiera de las otras 19 personas que la usen pueda descubrir qué está sucediendo, y dado que ya saben todo lo que necesitan hacer, simplemente pueden hacerlo. . La "computadora" puede codificar cualquier información que desee en sonido y las 19 personas pueden decodificar el sonido en su cabeza en la interfaz de usuario de Windows 1.0. Una persona debe ser capaz de procesar cualquier comando de nivel de interfaz de usuario de alto nivel en un tiempo razonable con capacitación, y dado que estas personas saben todo lo que necesitan, deberían poder hacerlo.
Si lo anterior no es válido porque no crearon la máquina. Luego les tomaría 9 meses a 2 de ellos crear biológicamente una nueva máquina y luego un par de años de entrenamiento para programar la máquina correctamente.
En aras de la exhaustividad, permítanme darles la perspectiva de un ingeniero eléctrico que una vez diseñó circuitos integrados y sabe un poco sobre la historia de la informática.
Dadas las limitaciones propuestas por el OP, es IMPOSIBLE desarrollar la tecnología necesaria para construir una computadora con Windows 1.0. NO HAY DURACIÓN DE TIEMPO que cambie eso. La montaña de tecnología es tan grande, los fundamentos del desarrollo tan grandes y el conocimiento tan especializado en miles de puntos a lo largo del camino del desarrollo, que es imposible.
Lo siento
(Voté a favor de la respuesta de Karl porque estaba bien pensada, aunque él no está familiarizado con algunas de las tecnologías principales... pero por mucho que me gustara la respuesta, esta debía proporcionarse).
Cualquier pieza de tecnología que se desarrolle recientemente es, en su momento, el pináculo, o la suma de todo y todos los que pasaron antes, dentro del "cono de luz" de las personas involucradas o procesos logísticos.
En la edad de piedra, presumiblemente, este tipo de "cono de luz" era relativamente delgado: las tribus individuales probablemente reinventaron la misma tecnología (piedras afiladas fijadas a un palo) con relativa independencia de los primeros principios. Con el tiempo, los viajeros o asaltantes pusieron en circulación ideas; la cultura se desarrolló. En la época de, digamos, los antiguos griegos (Alejandro), los chinos, el Imperio Romano, etc., el cono de luz era, para las partes más avanzadas de su tiempo, probablemente su ciudad-estado central (y luego brillaba hacia el exterior). regiones "bárbaras" que ocuparon).
Avance rápido hoy: el "cono de luz" que se incluye en nuestros productos actuales (computadoras, etc., incluso en la década de 1980) es posiblemente increíblemente grande. Es tan grande que somos incapaces de, por ejemplo, determinar la verdadera huella económica de la mayoría de nuestros productos; ni siquiera podemos medir/documentar las cadenas logísticas y de productos que van a las camisetas, sin importar la electrónica.
Claro, gran parte de nuestra complejidad proviene del hecho de que no solo producimos una pieza de todo, sino que producimos en masa; así que a primera vista puede parecer que puedes afeitarte mucho si no lo necesitas. Pero este argumento no funciona para su pregunta. Necesita producción en masa para mucho de lo que está haciendo; por ejemplo, incluso su única máquina compatible con Windows 1 necesita muchas piezas repetidas (resistencias, lo que sea). Entonces, incluso para un componente que solo se eliminó uno o varios pasos de su producto final, ya necesita averiguar los requisitos previos para fabricar cosas en masa. Seguramente no en la escala que tenemos en la Tierra.
Podría argumentar que el conocimiento de la meta y todos los principios a lo largo del camino cambiarían significativamente la línea de tiempo; y en el mundo ideal (nada se olvida, etc.) probablemente lo haría. Aún así, siempre que tenga humanos en el circuito, aún necesita muchos de ellos, ya que cada uno es simplemente incapaz de acumular arbitrariamente mucho conocimiento aplicado en su cabeza.
Finalmente, no es que nuestra tecnología se haya creado de una manera completamente planificada: hemos demostrado que esto sale terriblemente mal. El hecho de que tengamos (muchos) millones de personas trabajando en la ciencia y la industria también permitió el enfoque evolutivo que tenemos hoy: estamos intentando y fallando mucho, y esto es inherentemente importante en el sistema. Este tipo de prueba y error es una característica , no un error. Podría decirse que necesitaría replicarlo en su isla, es decir, para temas no triviales, necesitaría varios equipos tratando de lograr el mismo objetivo al mismo tiempo.
Y luego llegamos al quid: toda esa gente necesita nacer, crecer, ser educada, alimentarse, vestirse... y listo, está toda nuestra economía de la Tierra como un requisito previo no opcional.
Entonces, como está limitando su escala de tiempo dentro de una sola generación, no es posible por razones sistémicas (no solo de escala).
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