Bob Metcalfe luôn là một người tin tưởng vào sức mạnh của mạng lưới. Trong những năm 1980 và 1990, ông đã giúp phổ biến ý tưởng rằng giá trị của mạng tăng nhanh theo số lượng người dùng, một nguyên tắc hiện được gọi là định luật Metcalfe. Ngày nay, với sự phổ biến của internet, anh ấy nghĩ ở quy mô lớn hơn. Ông nói: “Thực tế mới quan trọng nhất về tình trạng con người là chúng ta đột nhiên được kết nối với nhau.

Hôm nay Metcalfe được vinh danh là người chiến thắng trong cuộc thi Giải thưởng AM Turing, một giải thưởng hàng năm được coi là vinh dự cao nhất trong khoa học máy tính, vì đã góp phần mở ra thời đại siêu kết nối của chúng ta. Năm mươi năm trước, Metcalfe đã giúp phát minh ra Ethernet, công nghệ mạng cục bộ liên kết các máy tính cá nhân trên khắp thế giới với Internet toàn cầu. Ông cũng đóng vai trò trung tâm trong việc tiêu chuẩn hóa và thương mại hóa phát minh của mình.

“Bob là một trong những người sống ở cả hai phía. Anh ấy có thể nhìn thấy bức tranh toàn cảnh,” nói Steve Crocker, một nhà tiên phong về mạng máy tính đã làm việc với Metcalfe về tiền thân của Internet được gọi là Arpanet.

Sự nghiệp của Metcalfe đã phát triển song song với khả năng kết nối mạng của chúng tôi. Ông sinh ra ở Brooklyn năm 1946 và theo học ngành kỹ thuật điện và quản lý công nghiệp tại Học viện Công nghệ Massachusetts. Khi anh chuyển đến Đại học Harvard để học cao học, Bộ Quốc phòng Hoa Kỳ vừa mới tăng cường đầu tư vào Arpanet. Metcalfe đề xuất xây dựng một giao diện kết nối mạng với máy tính lớn của Harvard, nhưng trường đại học đã từ chối ông. Anh ấy quay lại và đưa ra đề xuất tương tự tại MIT, nơi anh ấy được thuê làm nhà nghiên cứu khi vẫn còn là sinh viên tốt nghiệp Harvard. Khi ông trình bày một luận án mô tả công việc trước ủy ban luận án của mình vào năm 1972, ông đã không bảo vệ được - chủ đề không đủ lý thuyết, họ nói.

Lúc đó Metcalfe đã nhận một công việc tại Trung tâm Nghiên cứu Palo Alto của Xerox Corporation, hay PARC, ở California. Giám đốc phòng thí nghiệm, Bob Taylor, đã bảo anh ấy hãy đến và hoàn thành luận án của mình từ Palo Alto. Khi đó, Metcalfe bắt đầu xây dựng một giao diện Arpanet khác cho một máy tính PARC mới, đồng thời tìm kiếm một chủ đề lý thuyết để làm hài lòng Harvard.

Vào thời điểm đó, mạng máy tính là một thách thức lý thuyết cũng như kỹ thuật. Vấn đề cơ bản là làm thế nào để chia sẻ quyền truy cập vào mạng giữa nhiều người dùng. Các mạng điện thoại giải quyết vấn đề này theo cách đơn giản nhất có thể: kết nối giữa hai bên đã khóa kênh liên lạc trong suốt thời gian của cuộc gọi, khiến người dùng khác không thể truy cập kênh đó ngay cả khi nó không được sử dụng hết công suất. Sự kém hiệu quả này không phải là vấn đề lớn đối với các cuộc trò chuyện qua điện thoại, vốn hiếm khi chìm vào im lặng lâu. Nhưng các máy tính giao tiếp trong các đợt ngắn, thường được phân tách bằng các khoảng thời gian chết kéo dài.

Vào đầu những năm 1960, nhà khoa học máy tính Leonard Kleinrock cho thấy lý thuyết xếp hàng đó — nhánh toán học mô hình hóa tình trạng kẹt xe và những thứ khác có thể xảy ra khi chúng ta đang xếp hàng — cũng có thể mô tả luồng dữ liệu qua mạng. Mô hình đó đã chỉ cho các kỹ sư cách giảm đáng kể thời gian chết và Arpanet đã chứng minh rằng nó hoạt động trong thực tế. Nhưng điều phối luồng lưu lượng qua mạng không phải là nhiệm vụ dễ dàng.

Năm 1971, giáo sư Norm Abramson của Đại học Hawai'i đã chứng minh một giải pháp thay thế triệt để cho việc điều phối giao thông có thể khiến bất kỳ nhà quy hoạch đô thị nào cũng phải khiếp sợ. Anh ấy đã xây dựng một mạng vô tuyến gọi là ALOHAnet, giống như Arpanet, truyền dữ liệu trong các gói nhỏ. Nhưng không giống như Arpanet, ALOHAnet không cố gắng tránh xung đột giữa các gói. Thay vào đó, bất kỳ người dùng nào có tin nhắn bị mất hoặc bị cắt xén do va chạm sẽ chỉ cần thử lại sau một khoảng thời gian ngẫu nhiên. Việc “truyền lại ngẫu nhiên” này tương tự như nghi thức trò chuyện trong bữa tiệc tối: Khi hai người bắt đầu nói đồng thời, cả hai đều dừng lại và thử lại một lúc sau. Tính ngẫu nhiên của thời gian chờ đảm bảo rằng tình huống sẽ tự giải quyết chỉ sau một vài lần thử. Chiến lược này hoạt động tốt trong các tình huống lưu lượng truy cập thấp, nhưng khi mạng đủ đông đúc, xung đột trở nên thường xuyên đến mức không có thông báo nào có thể vượt qua được.

Metcalfe xảy ra vào một giấy của Abramson mô tả lý thuyết xếp hàng đằng sau ALOHAnet và nghĩ ra một cách giải quyết vấn đề logjam. Trong mô hình của Metcalfe, người dùng sẽ điều chỉnh độc lập thời gian chờ trung bình giữa các lần thử truyền, có tính đến tần suất xung đột: Họ sẽ thử lại nhanh hơn nếu hiếm khi xảy ra xung đột và họ sẽ dừng lại nếu mạng đông đúc, khiến việc liên lạc trở nên khó khăn hơn. tổng thể hiệu quả hơn nhiều. Mô hình đó đã mang lại cho luận án của Metcalfe đủ sức thuyết phục để vượt qua vòng tuyển chọn tại Harvard, và anh ấy nhanh chóng nhận ra rằng mình có thể áp dụng nó vào thực tiễn trong công việc mới của mình.

Đó là bởi vì phòng thí nghiệm đang theo đuổi một cách tiếp cận khác thường đối với mạng máy tính vào thời điểm đó. Arpanet đã được hình thành như một cách cho phép các nhà nghiên cứu chia sẻ các máy tính lớn - những cỗ máy mạnh mẽ nhưng đắt tiền. ALOHAnet cũng vậy, đã kết nối nhiều điểm truy cập với một trung tâm trung tâm. Tại PARC, Taylor đã tưởng tượng ra một mạng cục bộ gồm nhiều máy tính trong cùng một tòa nhà, và nhân viên mới của anh ấy là Metcalfe đã sớm bắt tay vào thiết kế nó.

Metcalfe đã trình bày tầm nhìn của mình về mạng cục bộ trong một bản ghi nhớ tháng 1973 năm XNUMX. Đề xuất kết hợp hệ thống truyền lại ngẫu nhiên của Abramson, các điều chỉnh của Metcalfe đối với thời gian và các cải tiến khác đối với mô hình ALOHAnet giúp giảm thiểu tác động của các vụ va chạm. Một số đổi mới lý thuyết này đã được phát triển bởi các nhà nghiên cứu khác, nhưng Metcalfe là người đầu tiên tích hợp chúng vào một thiết kế mạng cục bộ thực tế.

Kế hoạch của Metcalfe cũng được phân phối với trung tâm của ALOHAnet. Thay vào đó, các máy tính sẽ kết nối thông qua một số phương tiện thụ động. Anh ấy đã nghĩ đến một loại cáp cụ thể với các đặc tính hấp dẫn để triển khai thực tế. Nhưng ông lưu ý rằng các loại cáp hoặc mạng không dây khác sẽ hoạt động tốt trên lý thuyết và có thể hoạt động tốt hơn trên thực tế khi công nghệ được cải thiện.

Để tránh nhấn mạnh vào phần cứng cụ thể, Metcalfe đã đặt tên cho đứa con tinh thần của mình là Mạng Ether, sau này được rút ngắn thành Ethernet. Ông lấy cảm hứng từ môi trường giả thuyết mà các nhà vật lý thế kỷ 19 (sai lầm) cho rằng sóng điện từ truyền qua. Metcalfe nói: “Thời hạn đã sẵn sàng, vì vậy chúng tôi đã nắm lấy nó.

Đến tháng 1973 năm XNUMX, Metcalfe và đồng nghiệp của ông đã mạng đầu tiên của họ lên và chạy. Ông tiếp tục phát triển thiết kế hơn nữa, hy vọng mở rộng nó ra ngoài Xerox, nhưng các giám đốc điều hành đã chậm thương mại hóa công nghệ mới. Đến năm 1979, Metcalfe đã có đủ. Ông rời PARC và thành lập công ty riêng của mình, 3Com, để làm những gì mà Xerox không làm. “Khiêm tốn không phải là một từ mà bạn liên kết với Bob,” nói Vint Cerf, người tiên phong về internet hiện đang làm việc tại Google. “Anh ấy lấy ý tưởng này và chạy theo nó.”

Không lâu sau khi tự mình thành công, Metcalfe đã thuyết phục được các đại diện của Xerox, Intel và Tập đoàn Thiết bị Kỹ thuật số hiện đã không còn tồn tại chấp nhận Ethernet như một tiêu chuẩn công nghiệp mở cho mạng cục bộ. Các công ty khác đã thúc đẩy các công nghệ của riêng họ, nhưng Ethernet cuối cùng đã chiến thắng, phần lớn là do tính đơn giản của nó và việc Metcalfe sớm thúc đẩy tiêu chuẩn hóa.

Năm 1990, Metcalfe rời 3Com và trở thành chuyên gia và chuyên mục công nghệ. Đây là lần thứ hai anh ấy trở nên bồn chồn sau khoảng một thập kỷ trong một sự nghiệp, và đó sẽ không phải là lần cuối cùng - anh ấy tiếp tục làm việc với tư cách là một nhà đầu tư mạo hiểm và sau đó là giáo sư tại Đại học Texas, Austin. Metcalfe có một lý thuyết về động lực thúc đẩy ông tạo ra những thay đổi mạnh mẽ như vậy. “Bạn bắt đầu không biết gì cả, sau đó bạn đi lên trên đường cong học tập, và sau đó bạn biết mọi thứ,” anh ấy nói, dùng ngón tay vạch ra một đường cong. Anh ấy chỉ vào giữa khúc cua và nói thêm, “Qua kinh nghiệm, tôi đã phát hiện ra rằng phần thú vị nhất để tham gia là ngay tại đây.”

Ethernet cũng đã thích nghi qua nhiều năm và một số chi tiết kỹ thuật ban đầu vẫn còn. Nhưng nó vẫn tiếp tục đóng một vai trò không thể thiếu với tư cách là hệ thống ống nước trong nhà cho các mạng máy tính cá nhân mà chúng ta hiện nay coi là đương nhiên. “Chính Ethernet đã biến điều đó thành hiện thực,” Cerf nói. “Đó thực sự là một công nghệ cực kỳ hữu dụng.”

Chưa đầy một năm trước, Metcalfe đã thực hiện một sự thay đổi nghề nghiệp khác ở tuổi 76. Hiện ông là một chi nhánh nghiên cứu tại MIT, nghiên cứu ứng dụng của siêu máy tính cho các vấn đề phức tạp về năng lượng và các lĩnh vực khác. “Tôi vẫn đang ở giai đoạn đầu của quá trình học hỏi,” anh nói. “Tôi không biết nhiều, nhưng tôi đang làm việc để khắc phục điều đó.”