Bob Metcalfe heeft altijd geloofd in de kracht van netwerken. In de jaren tachtig en negentig hielp hij het idee populair te maken dat de waarde van een netwerk snel groeit met het aantal gebruikers, een voorschrift dat nu bekend staat als de wet van Metcalfe. Nu het internet alomtegenwoordig is, denkt hij op grotere schaal. "Het belangrijkste nieuwe feit over de menselijke conditie is dat we nu plotseling verbonden zijn", zei hij.

Vandaag werd Metcalfe uitgeroepen tot winnaar van de AM Turing-prijs, een jaarlijkse prijs die wordt beschouwd als de hoogste onderscheiding in de informatica, voor zijn aandeel in het inluiden van ons hyperverbonden tijdperk. Vijftig jaar geleden hielp Metcalfe bij de uitvinding van Ethernet, de lokale netwerktechnologie die pc's over de hele wereld verbindt met het wereldwijde internet. Hij speelde ook een centrale rol bij het standaardiseren en commercialiseren van zijn uitvinding.

“Bob is een van de mensen die aan beide kanten woonden. Hij kon het grote plaatje zien, 'zei Steve Krocker, een pionier op het gebied van computernetwerken die met Metcalfe werkte aan een voorloper van het internet, bekend als Arpanet.

De carrière van Metcalfe is parallel met onze netwerkcapaciteit gegroeid. Hij werd in 1946 in Brooklyn geboren en studeerde elektrotechniek en industrieel management aan het Massachusetts Institute of Technology. Toen hij naar de andere kant van de stad verhuisde naar Harvard University voor een graduate school, was het Amerikaanse ministerie van Defensie net bezig met het opvoeren van zijn investering in Arpanet. Metcalfe stelde voor om een ​​interface te bouwen die het netwerk verbindt met de mainframecomputer van Harvard, maar de universiteit wees hem af. Hij draaide zich om en deed hetzelfde voorstel aan het MIT, waar hij als onderzoeker werd aangenomen terwijl hij nog een afgestudeerde student van Harvard was. Toen hij in 1972 een proefschrift met een beschrijving van het werk aan zijn dissertatiecommissie presenteerde, faalde hij in zijn verdediging - het onderwerp was niet theoretisch genoeg, zeiden ze.

Tegen die tijd had Metcalfe al een baan aangenomen bij het Palo Alto Research Center, of PARC, van de Xerox Corporation in Californië. De directeur van het lab, Bob Taylor, zei hem hoe dan ook te komen en zijn dissertatie van Palo Alto af te maken. Eenmaal daar aangekomen, begon Metcalfe met het bouwen van een andere Arpanet-interface voor een nieuwe PARC-computer, terwijl hij op zoek was naar een theoretisch onderwerp om Harvard tevreden te stellen.

In die tijd was computernetwerken evenzeer een theoretische als een technische uitdaging. Het fundamentele probleem was hoe de toegang tot een netwerk onder veel gebruikers kon worden gedeeld. Telefoonnetwerken losten dit probleem op de eenvoudigst mogelijke manier op: een verbinding tussen twee partijen vergrendelde het communicatiekanaal voor de duur van een gesprek, waardoor dat kanaal ontoegankelijk werd voor andere gebruikers, zelfs als het niet volledig werd gebruikt. Deze inefficiëntie is geen groot probleem voor telefoongesprekken, die zelden lang stil blijven. Maar computers communiceren in korte uitbarstingen, die vaak worden gescheiden door lange dode tijd.

In de vroege jaren 1960, de computerwetenschapper Leonard Kleinrock vertoonde die wachtrijtheorie - de tak van de wiskunde die verkeersopstoppingen modelleert en andere dingen die kunnen gebeuren terwijl we in de rij staan ​​te wachten - zou ook de stroom van gegevens door een netwerk kunnen beschrijven. Dat model liet ingenieurs zien hoe ze de dode tijd aanzienlijk konden verminderen, en Arpanet toonde aan dat het in de praktijk werkte. Maar het coördineren van de verkeersstroom door het netwerk was geen gemakkelijke taak.

In 1971 demonstreerde professor Norm Abramson van de Universiteit van Hawaï een radicaal alternatief voor verkeerscoördinatie dat elke stedenbouwkundige met afschuw vervulde. Hij had een radionetwerk gebouwd met de naam ALOHAnet dat, net als Arpanet, gegevens in kleine pakketjes uitzond. Maar in tegenstelling tot Arpanet deed ALOHAnet geen poging om botsingen tussen pakketten te voorkomen. In plaats daarvan zou elke gebruiker wiens bericht verloren of onleesbaar was geworden door een botsing, het gewoon opnieuw proberen na een willekeurig tijdsinterval. Deze "willekeurige doorgifte" is vergelijkbaar met de conversatie-etiquette van een etentje: wanneer twee mensen tegelijkertijd beginnen te praten, stoppen beiden en proberen het even later opnieuw. De willekeur van de wachttijd zorgt ervoor dat de situatie zich na een paar pogingen vanzelf oplost. Deze strategie werkte goed in situaties met weinig verkeer, maar toen het netwerk druk genoeg werd, kwamen er zo vaak botsingen dat er geen berichten meer door konden komen.

Metcalfe gebeurde op een papier door Abramson die de wachtrijtheorie achter ALOHAnet beschrijft en een manier bedacht om de blokkade te omzeilen. In het model van Metcalfe pasten gebruikers zelfstandig de gemiddelde wachttijden tussen transmissiepogingen aan, rekening houdend met de frequentie van botsingen: ze zouden het sneller opnieuw proberen als botsingen zeldzaam waren, en ze zouden terugvallen als het netwerk overvol was, waardoor communicatie over het algemeen veel efficiënter. Dat model gaf Metcalfe's dissertatie genoeg theoretisch gewicht om op Harvard te slagen, en hij besefte al snel dat hij het in de praktijk kon brengen bij zijn nieuwe baan.

Dat kwam omdat het lab destijds een ongebruikelijke benadering van computernetwerken nastreefde. Arpanet was bedacht als een manier om onderzoekers in staat te stellen mainframecomputers te delen — krachtige maar dure machines. Ook ALOHAnet verbond veel access points met een centrale hub. Bij PARC stelde Taylor zich een lokaal netwerk voor van veel computers in hetzelfde gebouw, en zijn nieuwe aanwinst Metcalfe begon al snel met het ontwerpen ervan.

Metcalfe zette zijn visie voor een lokaal netwerk uiteen in een memo van mei 1973. Het voorstel combineerde het gerandomiseerde hertransmissiesysteem van Abramson, Metcalfe's aanpassingen aan de timing en andere verfijningen aan het ALOHAnet-model die de effecten van botsingen verzachtten. Sommige van deze theoretische innovaties waren ontwikkeld door andere onderzoekers, maar Metcalfe was de eerste die ze integreerde in een praktisch lokaal netwerkontwerp.

Metcalfe's plan zag ook af van de centrale hub van ALOHAnet. In plaats daarvan zouden computers verbinding maken via een passief medium. Hij had een specifiek soort kabel op het oog met aantrekkelijke eigenschappen voor een praktische toepassing. Maar hij merkte op dat andere kabels of draadloze netwerken in theorie net zo goed zouden werken, en in de praktijk wellicht beter zouden werken naarmate de technologie verbeterde.

Om te voorkomen dat hij de nadruk legt op specifieke hardware, noemde Metcalfe zijn geesteskind het Ether Network, later afgekort tot Ethernet. Hij werd geïnspireerd door het hypothetische medium waarvan 19e-eeuwse natuurkundigen (ten onrechte) aannamen dat elektromagnetische golven zich voortbewegen. "De term lag voor het oprapen, dus we hebben het gepakt", zei Metcalfe.

In november 1973 hadden Metcalfe en zijn collega's dat gedaan hun eerste netwerk aan de slag. Hij bleef het ontwerp verder ontwikkelen, in de hoop het buiten Xerox uit te breiden, maar leidinggevenden waren traag met het commercialiseren van de nieuwe technologie. In 1979 had Metcalfe er genoeg van. Hij verliet PARC en richtte zijn eigen bedrijf op, 3Com, om te doen wat Xerox niet zou doen. 'Bescheiden was geen woord dat je met Bob associeerde,' zei Vint Cerf, een internetpionier nu bij Google. "Hij nam dit idee en ging ermee aan de slag."

Niet lang nadat hij op eigen houtje had toegeslagen, overtuigde Metcalfe vertegenwoordigers van Xerox, Intel en de inmiddels ter ziele gegane Digital Equipment Corporation om Ethernet te adopteren als een open industriestandaard voor lokale netwerken. Andere bedrijven promootten hun eigen technologieën, maar Ethernet won uiteindelijk, grotendeels dankzij de eenvoud en Metcalfe's vroege drang naar standaardisatie.

In 1990 verliet Metcalfe 3Com en werd een expert en tech-columnist. Het was de tweede keer dat hij rusteloos werd na ongeveer tien jaar in één carrière, en het zou niet de laatste zijn - hij ging aan de slag als durfkapitalist en later als professor aan de Universiteit van Texas, Austin. Metcalfe heeft een theorie over wat hem drijft om zulke ingrijpende veranderingen door te voeren. "Je begint zonder iets te weten, en dan ga je de leercurve op, en dan weet je alles," zei hij, terwijl hij met zijn vinger een curve tekende. Hij wees naar het midden van de bocht en voegde eraan toe: "Ik heb door ervaring ontdekt dat het leuke deel om op te rijden hier is."

Ethernet is in de loop der jaren ook aangepast en er zijn nog maar weinig originele technische details over. Maar het is een onmisbare rol blijven spelen als huishoudelijk leidingwerk voor de netwerken van pc's die we nu als vanzelfsprekend beschouwen. "Het was Ethernet dat dat mogelijk maakte," zei Cerf. "Het was echt een enorm activerende technologie."

Minder dan een jaar geleden maakte Metcalfe opnieuw een carrièreswitch op 76-jarige leeftijd. Hij is nu een onderzoeksmedewerker aan het MIT, waar hij de toepassing van supercomputers op complexe problemen in energie en andere gebieden bestudeert. "Ik ben nog steeds aan het begin van de leercurve," zei hij. "Ik weet niet veel, maar ik werk eraan om dat op te lossen."