Том Найт: Пионер компьютерной техники и синтетической биологии

Введение

Американский синтетический биолог

Том Найт – американский синтетический биолог и инженер-компьютерщик, ранее занимавший должность старшего научного сотрудника в Лаборатории компьютерных наук и искусственного интеллекта Массачусетского технологического института (MIT), входящей в состав инженерной школы MIT. В настоящее время он работает в компании Ginkgo Bioworks, занимающейся синтетической биологией, которую он соосновал в 2008 году.

Работа в области электротехники и информатики

Том Найт поступил в МТИ в четырнадцать лет. Хотя он начал обучение в бакалавриате в обычном возрасте – восемнадцать лет, во время учебы в средней школе он посещал курсы по компьютерному программированию и органической химии, благодаря близости университета. Он разрабатывал раннее оборудование, такое как интерфейсы ARPANET для хоста №6 в сети, одни из первых дисплеев с растровой графикой, систему разделения времени ITS, Lisp-машины (он также сыграл ключевую роль в выпуске версии операционной системы для Lisp-машины под лицензией BSD), Connection Machine и параллельные компьютерные системы символьной обработки. В 1967 году Найт написал исходное ядро операционной системы ITS, а также комбинацию командного процессора и отладчика, которая использовалась в качестве пользовательского интерфейса верхнего уровня. ITS была доминирующей операционной системой для проекта MAC, а затем для Лаборатории искусственного интеллекта МТИ и Лаборатории компьютерных наук МТИ. ITS работала на компьютерах PDP-6 и, позднее, PDP-10. В 1968 году Найт спроектировал и руководил строительством первых интерфейсов PDP-10 для сети ARPANET совместно с Бобом Меткалфом. Найт разработал систему, позволяющую использовать стандартные телевизоры в качестве терминального интерфейса для PDP-10. В 1972 году Найт разработал один из первых дисплеев на основе полупроводниковой памяти с растровой графикой. Позже эта разработка была коммерциализирована и напрямую привела к созданию системы верстки газет Bedford Computer Systems и оказала влияние на многие современные устройства с растровой графикой. В том же году, вместе с Джеффом Рубином, Найт разработал и внедрил сетевую файловую систему, обеспечившую первый прозрачный удаленный доступ к файлам через ARPANET. В 1974 году Найт разработал и реализовал прототип процессора MIT Lisp Machine, а в 1976 году была выпущена производственная версия. Lisp Machine представляла собой микропрограммируемую машину, оптимизированную для высокопроизводительной эмуляции других наборов инструкций. Конструкция Lisp Machine была непосредственно реализована компаниями Symbolics и LMI и стала основой для всех их компьютеров. Texas Instruments выпустила версии архитектуры с поверхностным монтажом и на одном чипе в 1983 и 1987 годах соответственно. Найт сотрудничал с Джеком Холлоуэем в разработке и внедрении Chaosnet – усовершенствованной версии Xerox 3 Мбит/с Ethernet. В 1975 году эта сеть стала первой локальной сетью на территории кампуса МТИ. Инновация Chaosnet, заключающаяся в использовании преамбулы для пакетов, в конечном итоге была включена в стандарт Ethernet 10 Мбит/с. В 1980 году Найт участвовал в разработке архитектуры Connection Machine и ее первоначальной реализации. Среди других заметных и разнообразных достижений 1980-х годов – создание первой кремниевой сетчатки в 1981 году, создание оптической мыши на одном чипе, разработка архитектуры межсоединений Cross Omega и архитектуры межсоединений Transit для многопроцессорных систем. В начале 1990-х годов Найт участвовал в создании компаний Permabit и Exa Corporation, а также в разработке архитектуры первоначальной версии компьютера FX/1 для параллельного моделирования потоков жидкости на основе решеточных газовых моделей. Достижения включали использование методов сверхрелаксации для десятикратного улучшения алгоритмической эффективности вычислений на основе решеточных газовых моделей, достижение передовых показателей точности в вычислительной гидродинамике (CFD) и исправление ошибочных представлений о происхождении турбулентности жидкости в простых двухмерных потоках. В Лаборатории искусственного интеллекта он руководил проектом Abacus SIMD, работал над микродисплеями на основе СБИС и добился успехов в области адиабатических (обратимых) вычислений.

Tom Knight arrived at MIT when he was fourteen. Even though he only started his undergraduate studies at the regular age of 18, he took classes in computer programming and organic chemistry during high school because he lived close to the university. He built early hardware such as ARPANET interfaces for host #6 on the network, some of the first bitmapped displays, the ITS time sharing system, Lisp machines (he was also instrumental in releasing a version of the operating system for the Lisp machine under a BSD license), the Connection Machine, and parallel symbolic processing computer systems. In 1967 Knight wrote the original kernel for the ITS operating system, as well as the combination of command processor and debugger that was used as its top level user interface. ITS was the dominant operating system for first Project MAC and later the MIT Artificial Intelligence Laboratory and MIT Laboratory for Computer Science. ITS ran on PDP 6 and, later, PDP 10 computers. In 1968, Knight designed and supervised the construction of the first PDP 10 ARPANET interfaces with Bob Metcalfe. Knight developed a system to use standard television sets as a terminal interface to the PDP 10. In 1972, Knight designed one of the first semiconductor memory based bitmap displays. This was later commercialized and led directly to the development of the Bedford Computer Systems newspaper layout system and influenced many of the bitmapped display devices available today. That same year, along with Jeff Rubin, Knight designed and implemented a network file system that provided the first transparent remote file access over the ARPANET. In 1974, Knight designed and implemented the prototype version of the MIT Lisp Machine processor, with the production version following in 1976. The Lisp Machine was a microprogrammed machine, tuned for high performance emulation of other instruction sets. The design of the Lisp Machine was directly implemented by both Symbolics and LMI and was the basis of all of their computers. Texas Instruments implemented surface mount and single chip versions of the architecture in 1983 and 1987, respectively. Knight collaborated with Jack Holloway in designing and implementing the Chaosnet, a re engineered version of the Xerox 3 Mbit/s Ethernet. In 1975 this network became the first local area network on MIT's campus. Chaosnet's innovation of a preamble bit string for packets was eventually incorporated into the 10 Mbit/s Ethernet standard. In 1980, Knight participated in the development of the Connection Machine architecture and its original implementation. Other notable and diverse accomplishments during the 1980s included the creation of the first silicon retina in 1981, the creation of a single chip optical mouse, the design of the Cross Omega interconnection network architecture, and the design of the Transit multiprocessor interconnection architecture. During the early 1990s, Knight was involved in the formation of Permabit and of Exa Corporation and the architecture of the latter's initial version of its FX/1 lattice gas parallel fluid flow computer. Advances included using over relaxation techniques to make 10x algorithmic improvements in lattice gas computations, landmark CFD accuracies, and correction of misconceptions about the origin of fluid turbulence in simple two dimensional flow situations. Within the Artificial Intelligence Laboratory, he led the Abacus SIMD project, worked on VLSI micro displays, and made advances in the field of adiabatic (reversible) computing.

Работа в области синтетической биологии

Также в этот период у Найта пробудился интерес к биологическим системам. Вдохновленный, в частности, работами Гарольда Дж. Моровица, физика и биолога из Йельского университета, Найт изучал биохимию, генетику и клеточную биологию и организовал биологическую лабораторию в лаборатории искусственного интеллекта MIT. В этой лаборатории он разработал концепцию ДНК-компонента BioBrick (плазмиды) и начал создавать библиотеку BioBricks, предназначенную для упрощения генетической инженерии клеток Escherichia coli. Сегодня BioBricks составляют основу масштабного ежегодного конкурса iGEM (International Genetically Engineered Machine). Найт стал сооснователем компании Ginkgo Bioworks, занимающейся синтетической биологией.