Читать онлайн Леонид Черняк - НЕэлектронные компьютеры и их создатели
Благодарности
Автор безмерно благодарен трем людям, компенсировавшим его ошибки и недоработки, и еще больше за их благожелательное отношение: редактору Татьяне Грачевой и коллегам Владиславу Боярову и Юрию Сизову.
Введение
Электронные компьютеры родились всего 75 лет назад, когда возникли необходимость в больших расчетах возможность ее удовлетворить средствами появившихся технологий. Но потребности в средствах, упрощающих счет, возникли гораздо раньше и удовлетворить их можно было только с помощью разного рода механических вычислительных устройств. В их долгую историю мы и погрузимся.
В любой области человеческой деятельности, прогресс становился возможным, когда складывался необходимый баланс между новыми запросами пользователей и возможностями доступных на тот момент технологий. Эта парочка идет рука об руку, если же изобретатели ставили перед собой задачи с опережением реального спроса и доступных технологий, то по прошествии лет их труды представляются ничем иным, как созданием технических курьезов. Ими можно восхищаться, но их реальный вклад в копилку знаний ее велик.
Самый яркий и трагический пример – эпохальная битва Чарльза Бэббиджа на поле создания Разностной и Аналитической машин, в которой он изначально был обречен на поражение. Потомки его оценили, но, по сути, в памяти он остался создателем курьезов. Примерно то же можно сказать о Конраде Цузе, который стоял в одном шаге от цифрового компьютера, но в силу обстоятельств был вынужден сделать ставку не на электронику, а на электромеханические реле и проиграл. Работы этих гениев для современности не имеют никакого значения, но из этого не следует, что о них не нужно знать.
До Эпохи Возрождения скромные потребности человечества в счете удовлетворялись такими простыми устройствами как гномон, астролябия и абак. С созданием артиллерии и развитием мореплавания потребности в расчетах возросли и в ответ на них появились новые инструменты – палочки Непера, логарифмическая линейка, сектор, секстант квадрант и другие. Они с технологической точки зрения были ненамного сложнее предшественников. Плавный эволюционный процесс закончился в XVII веке, когда несколько человек, прежде всего Паскаль и Лейбниц, задумались о создании цифровых механических счетных машин в чем как минимум на полтораста лет опередили время – не было и не могло быть технологий для реализации их замыслов. Все последующие годы сохранялся дисбаланс между изобретательской мыслью и необходимыми технологиями, отягощенный отсутствием спроса, в социальных условиях XVIII века его не могло быть. Тем не менее с конца XVII до начала XIX века было создано немало интересных конструкций. Из-за своей высокой стоимости они не смогли занять хотя бы какое-то заметное место в инженерии или в науке, большая часть из них осталась украшением дворцовых интерьеров. Радикальный прогресс начался вместе с Первой промышленной революцией, к 1850 году возник встречный процесс – науке и бизнесу требовались инструменты облегчающие расчеты, а развитие точного машиностроения открывало возможность удовлетворить эту потребность. Следствием этих обстоятельств стал бум по созданию разного рода механических и позже электромеханических калькуляторов. Остававшиеся втуне 100–200 лет изобретения оказались востребованными. Бум этот продолжался до тридцатых годов XX века, когда обнаружился предел возможностей механики.
Но потребность в автоматизации расчетов возрастала, особенно в разного рода военных приложениях, в ответ на нее было создано несколько монстров, завершивших эпоху механики. Они не стали решением проблемы счета в ядерной физике, баллистике, аэродинамике и в других приложениях. Подходы к ее решению открылись через 10–15 лет, когда были созданы первые электронные цифровые компьютеры, похоронившие все то, что было сделано прежде. Их потенциал и степень влияния на все стороны жизни никто не мог предположить, он обнаружился с появлением микропроцессоров, когда человечество вступило в цифровую эпоху.
Большинство современных людей смотрят на компьютеры исключительно через призму интересующих их приложений, о том, что такое архитектура и физика компьютеров имеет понятие ничтожный процент из тех, кто имеет дело с ними. Все поглотила неизбежная консьюмеризация, что совершенно нормально. Это характерная черта времени, кто сегодня задумывается об устройстве бесчисленного количество гаджетов, которые нас окружают? Однако сохраняется надежда, что кому-то захочется узнать о том, что предшествовало нашему цифровому времени, когда за смешные деньги можно купить смартфон с процессором, на порядки превосходящим по мощности суперкомпьютер тридцати-сорокалетней давности.
Эта книга не содержит детальных описаний механизмов и, как и в предшествующем ей «Путеводителе по истории ИИ», здесь нет картинок. Она тоже своего рода путеводитель. Для интересующихся в Сети есть гигантское количество высококачественных иллюстраций и, что особенно важно: анимаций, позволяющих лучше понять конструкцию механизмов, чем любая книжная графика, рассматривать их – увлекательное занятие. Рекомендую начать с Паскалины.
Книга состоит из двенадцати глав и охватывает период от зарождения счета в доисторические времена до появления первых электронных компьютеров. Идея написания такой книги возникла неожиданно, ранее, более 20 лет исподволь складывался материал для книги об электронных компьютерах, начиная с ENIAC и Colossus, но при попытке систематизировать накопленное стало ясно, что недостает более глубокого исторического контекста, пришлось в него погрузиться и это оказалось удивительно интересным.
Книга названа «НЕэлектронные компьютеры и их создатели», что отражает ее направленность. По прошествии лет интереснее не столько технические детали устройств, сколько время, когда они были созданы, и люди причастные к ним.
Глава 1 Древнейшие методы счета
Глава 2 Первые аналоговые счетные устройства
Глава 3 Абак
Глава 4 Основоположники
Глава 5 Машины XVII и XVIII веков
Глава 6 Логические машины
Глава 7 Бэббидж и его машины
Глава 8 Загадка чародейки чисел
Глава 9 Последователи Бэббиджа
Глава 10 Арифмометры и сумматоры
Глава 11 Электромеханические компьютеры
Глава 12 Счетные устройства в Российской империи
Глава 1
Древнейшие методы счета
Сорок тысячелетий назад наши предки обрели разум в процессе эволюции, чем заслужили наименование homo sapiens, и направили его на решение насущных проблем. В том числе не в последнюю очередь – на учет доступных им весьма ограниченных ресурсов. Необходимость выживания в суровых условиях сначала научила их считать и много позже, только тогда, когда жизнь более или менее наладилась, возникла и потребность писать.
Лишь мифические поданные титана Кроноса, обитавшие в Золотой век, могли позволить себе пренебречь элементарной бухгалтерией и пребывать в нирване. Какие заботы, если под бдительным оком Отца они жили в условиях справедливости и изобилия? Как повествуют Вергилий, Гесиод и другие, в правление Кроноса люди не знали боли, смерти, болезней, голода. У них, живших в гармонии с природой, всего и всегда было в избытке, любые их потребности удовлетворены. Пребывая в постоянной праздности, они предавались невинным радостям жизни – возлежали на пирах, водили хороводы и воздавали хвалу небесам. Буколические сюжеты стали источником вдохновения многим художникам позднего средневековья, наиболее популярны картины Золотого века, написанные Лукасом Кранахом Старшим.
Впрочем, и сейчас есть немало тех, кто мечтает о таком Отце народов и ностальгируют по периоду безбедного существовании, якобы бывшего под его властью. Иногда, сталкиваясь с воспоминаниями тех, кто успел пожить в те советские годы и неустанно повторяет: «Как мы жили», складывается впечатление, что у них тоже отбили естественное желание считать, разве что деньги от получки до получки.
Живущие без счета
Сегодня без особых забот и тревог, хотя и не так роскошно, как при Кроносе, но совершенно свободно и в полном единении с природой на реке Маиси обитает племя индейцев пираха, скрытое от мира непроходимыми амазонскими джунглями. Их общая численность не превышает полутысячи, крошечное сообщество имеет горизонтальное устройство, в нем нет социальной иерархии, нет лидеров и вождей. Их пример подтверждает взгляды Маркса, разработавшего концепцию первобытного коммунизма, традиционной культуры, по его мнению, существовавшей до появления частной собственности и государства. Сохраняющийся на протяжении столетий, неизменный изо дня в день и лишенный разнообразия образ жизнь первобытных коммунаров больше всего напоминает «день сурка». У них атрофирована коллективная память, они не знают прошлого и не задумываются о будущем. При таком существовании достаточно совокупного информационного багажа, распределенного между индивидуумами – каждый индеец обладает достаточными практическими знаниями об окружающей среде – растениях и животных. Пираха считают себя частью природы, детьми леса, они воспринимают окружающие джунгли как сложный живой организм, по отношению к которому испытывают священный страх. В языке этих наивных детей природы отсутствуют прошедшее и будущее время, говорить они могут только о происходящем здесь и сейчас. Из миллиардов населения Земли только они вообще не умеют считать, для оценки количества им хватает трех слов – «один», «несколько» и «много».
Живя в условиях близких к мифическому Золотому веку, пираха свободны от мыслей о накоплении пищи, добытое на охоте или рыбалке немедленно в тот же день съедается, запасов на завтра они не держат, проголодавшись, отправляются за новой порцией. Учет и контроль им не нужны ни в чем, например, матери пираха не могут сказать, сколько у них детей, достаточно того, что они знают их по именам и в лицо.
Самобытность пираха привлекает к ним колоссальное внимание этнографов. Для нас же они точка отсчета.
Зарождение счета
В позднюю ледниковую эпоху Верхнего Палеолита условия существования были отнюдь не тепличными, поэтому 25—50 тысяч лет назад дабы сохраниться нашим прямым предкам кроманьонцам пришлось научиться напрягать мозги. По физической силе они уступали делившим с ними жизненное пространство неандертальцам, зато присущий им более высокий интеллект обеспечивал большую живучесть, он позволил адаптироваться к климатическим изменениям, создать совершенную систему общения с использованием разного рода символов и новую форму организации сообщества, удобные орудия труда. Не последнюю роль сыграла их способность разумнее распоряжаться доступными им ресурсами, для чего потребовался счет, пусть в самом простом, зародышевом виде.
Счет стал одной из составляющих дальнейшего эволюционного процесса. Первые следы доисторической «бухгалтерии» сохранились в виде разного рода зарубок и насечек, из которых возникла унарная система счисления (на латыни слово uno значит один). Мы можем назвать унарную систему непозиционной системой счисления с нумерацией одним единственным символом. Для него в текстах мы используем 1, в других обстоятельствах применим и любой иной символ – черточка, камешек, узелок, зарубка и т.д. Чаще всего на практике числа в унарной системе счисления записываются соответствующим количеством «палочек».
Похожие книги
