Кілобайти шестеренок: життя без комп'ютерів

Творці механічних, електромеханічних і гідравлічних лічильних машин минулого, зрозуміло, навіть не здогадувалися, що всі їхні найсміливіші мрії одного разу вмістяться в мікроскопічній точці на кремнієвій пластині. Ці люди просто робили свою справу і зрештою пройшли чималу частину шляху, що відокремлює епоху канцелярських рахунків від ери супер- і мікрокомп'ютерів.

Чим би не виявився загадковий пристрій, з'їдені водою і сіллю останки якого були виявлені більше ста років тому на дні моря біля грецького острова Антикіфера, - стародавнім арифмометром або календарем для обчислення олімпіад, - очевидно одне: повна, без пробілів, рання історія обчислювальних механізмів ніколи не буде написана. Адже цілком ймовірно, цілі глави цієї історії приховані від нас пісками часу або товщею морської води. Достеменно відомо, що певну схему рахункового пристрою на зубчастих колесах малював геніальний Леонардо, а вже в XVII столітті свої працюючі моделі арифмометрів створили Вільгельм Шикард, а також видатні вчені і філософи того часу - Блез Паскаль і Готфрід Лейбніц. Всі ці машини, однак, були ще вельми примітивними пристроями, і їх можливості не виходили за рамки чотирьох арифметичних дій. При складних розрахунках калькулятори Паскаля і Лейбніца виконували лише допоміжну функцію, а вихідний результат багато в чому залежав від людини - її уважності та акуратності. Неминучі були і помилки, які накопичувалися в навігаційних таблицях і астрономічних довідниках, що вело за собою катастрофи на морі і численні людські жертви. Час все наполегливіше вимагав створення більш досконалих обчислювальних пристроїв, які могли б виконувати складні розрахунки в автоматичному режимі. Однак у розпорядженні конструкторів ранньої індустріальної епохи була все та ж стара добра механіка - зубчасті колеса і циліндри.

Машини Чарльза Беббіджа

Втіленню в життя ідей Чарльза Беббіджа завадили не тільки особливості характеру генія, але і якість механіки Вікторіанської епохи. 1. Різнісна машина. Машина проектувалася як калькулятор для автоматичних обчислень шляхом апроксимації функцій багаточленами і обчислення кінцевих різниць. Робота над «різностною машиною» почалася в 1821 році, але після того, як в 1833 році дослідний зразок так і не запрацював, Беббідж позбувся урядових субсидій і закинув проект. У 1847-1849 роках вчений створив ескіз другої версії «різностної машини». До втілення в метал справа не дійшла, проте вдосконалена модель могла б бути цілком працездатною, що і було доведено в 1991 році, коли «різнісну машину-2» побудували і випробували. 2. Аналітична машина. її проектування Беббідж приступив у 1834 році, і робота над механічним комп'ютером тривала до самої смерті винахідника в 1871-му. Якби проект втілився в життя, «аналітична машина» являла б собою механічного монстра довжиною 30 м і шириною 10 м. Введення даних для обробки і програм проводилося б за допомогою перфокарт. Як виводний пристрій використовувалися б принтер, самописець, а також пристрій для набивання перфокарт. Мова програмування для «аналітичної машини» нагадувала сучасний асемблер. 3. Суперпам'ять. В «аналітичній машині» використовувалася десяткова система, а елементом пам'яті було зубчасте колесо, що знаходилося в одному з десяти положень. Пристрій пам'яті міг би зберігати до тисячі 50-значних чисел, що відповідає обсягу понад 20 кілобайт - більше, ніж у перших комп'ютерів!

Першим вручити машині розрахунки навігаційних таблиць, заснованих на тригонометричних функціях, зважився син лондонського банкіра Чарльз Беббідж (1791 − 1871). Ледь не обравши кар'єру священика, він все ж звернув свій погляд у бік раціонального знання і став одним з найбільш багатосторонніх вчених-новаторів своєї епохи.

14 червня 1822 року на засіданні Аналітичного товариства Беббідж прочитав доповідь «Спостереження про застосування машин у розрахунках математичних таблиць», в якій описав проект «різнісної машини». На думку вченого, цей пристрій мав позбавити людину від «стомливої монотонності» розрахунків, залишивши їй лише функції контролера і спостерігача. Можливість розрахувати нові точні таблиці для навігаційних потреб і артилерійської стрільби здалася британському уряду привабливою, і Беббідж отримав під свій проект солідне фінансування. Для створення «різнобічної машини» вчений запросив одного з кращих англійських механіків Джозефа Клемента. Однак все пішло не так швидко, як хотів Беббідж, і, можливо, головною причиною був він сам. «Різностна машина» являла собою складну систему вузлів, що складаються з зубчастих коліс і важелів, які повинні були приводитися в дію паровою машиною. Поки в майстерні Клемента виготовляли в металі якийсь елемент майбутнього пристрою, Беббідж вже встигав удосконалити його на папері, і механікам доводилося все починати спочатку. Прагнення до абсолютної досконалості зіграло з винахідником злий жарт.

Вдала копія

Побудований в 1991 році працюючий екземпляр «різнісної машини» знаходиться в експозиції лондонського Музею науки. Відтворенням цієї пам'ятки інженерної думки було відзначено 200-річчя з дня народження Беббіджа.

Драматична історія конструкторських шукань Беббіджа добре відома: ні дві версії «різностної машини», ні ще більш амбітний і революційний проект «аналітичної машини» так і не були доведені до кінця.

Але не можна сказати, що ідеї Беббіджа зовсім не стали в нагоді XIX сторіччю: у 40-50-ті роки два шведи - Пер Георг Шойц і Мартін Вібер - створили цілком працездатні рахункові пристрої, надихнувшись проектом «різностної машини», яка все ж була складним калькулятором, але не комп'ютером у сучасному розумінні. А ось ідея «аналітичної машини» явно випередила свій час років на 70 − 80. Цей проект Беббіджа став єдиною у своєму роді спробою створити універсальний комп'ютер з пристроями введення-виведення, процесором і пам'яттю на технологічній базі Вікторіанської епохи - ери механічних автоматів і парових машин.

Останній і перший

Цікавий факт, в якому можна угледіти якусь іронію долі: двоє людей, які залишили слід в історії Третього рейху, в юності намагалися почати кар'єру художника. Одним з них був Адольф Гітлер, від спогадів про «досягнення» якого досі здригається світ. Інший же співвітчизник і молодший сучасник фюрера - Конрад Цузе (1910 ‑ 1995) - навпаки, заслужив подяку людства і лаври першовідкривача.

Стрілки на дисплеї