Други статии от цикъла:
- История на релето
- История на електронните компютри
- История на транзистора
- История на интернет
Най-ранните електронни компютри бяха уникални устройства, създавани за изследователски цели. Но след появата им на пазара, организациите бързо ги интегрираха в съществуващата култура за обработка на данни – в която всички данни и процеси бяха представени под формата на купчини. .
разработи първия табулатор, способен да чете и обработва данни на базата на дупки в хартиени карти, за преброяването на населението на САЩ в края на 19-ти век. До средата на следващия век, многообразието от потомците на тази машина навлезе в големи предприятия и правителствени организации по целия свят. Общият им език беше карта, състояща се от няколко колони, като всяка колона (обикновено) представляваше една цифра, която можеше да се пробие на едно от десетте места, обозначаващи числа от 0 до 9.
За пробиване на входящите данни в картите на сложни устройства не беше необходимо, и този процес можеше да бъде разпределен между няколко офиса в организацията, генерираща тези данни. Когато данните трябваше да бъдат обработени – например, за да се изчисли приходът за тримесечния отчет на отдел продажби – съответните карти можеха да бъдат донесени в центъра за данни и поставени в опашка за обработка от подходящите машини, които извеждаха набор от изходни данни на картите или ги печатаха на хартия. Около централните обработващи машини – табулатори и калкулатори – се струпваха периферийни устройства за перфориране, копиране, сортиране и интерпретиране на карти.
Табулатор IBM 285, популярно устройство за работа с перфокарти през 30-те и 40-те години.
Към края на 50-те години на миналия век почти всички компютри работеха по схемата на "пакетна обработка". От гледна точка на типичния крайния потребител от търговския отдел, малко неща се промениха. Вие носехте за обработка купчина перфокарти и получавахте разпечатка или друга купчина перфокарти като резултат от работата. По време на този процес, картите се преобразуваха от дупки в хартия в електронни сигнали и обратно, но малко ви вълнуваше. IBM доминираше в сферата на машините за обработка на перфокарти и оставаше една от доминиращите сили в областта на електронните компютри, най-вече благодарение на установените връзки и широкия спектър от периферно оборудване. Те просто замениха механичните табулатори и калкулатори на клиентите с по-бързи и гъвкави машини за обработка на данни.
Комплект за обработка на перфокарти IBM 704. На преден план, момиче работи с устройство за четене.
Тази система за обработка на перфокарти работеше прекрасно десетки години и не остаряваше - дори напротив. И все пак, към края на 50-те години, маргиналната субкултура на компютърни изследователи започна да твърди, че целият този работен процес трябва да бъде променен - те заявяваха, че компютърът трябва да се използва интерактивно. Вместо да му оставяте задача и след това да идвате за резултатите, потребителят трябва да взаимодейства директно с машината и да използва нейното управление при поискване. В "Капиталът" Маркс описваше как индустриалните машини - които хората просто стартират - заменят инструментите на труда, които хората контролираха пряко. Но компютрите започнаха съществуването си вече като машини. И едва по-късно някои от техните потребители ги променят в инструменти.
И тази преобразуване не се е случвало в центрове за данни - като Бюрото за преброяване на населението на САЩ, застрахователната компания MetLife или United States Steel Corporation (всички тези компании бяха сред първите, които купиха UNIVAC, един от първите търговски налични компютри). Сомневам се, че организация, в която заплатите се изчисляват седмично и се считат за най-ефективния и надежден метод, би желала някой да нарушава този процес, играейки с компютър. Стойността на възможността да седнеш зад конзолата и просто да изпробваш това или онова на компютъра беше по-ясна за учените и инженерите, които искаха да проучат проблема, да го разглеждат от различни посоки, докато не открият неговата слаба страна и бързо да преминават между разсъждения и действия.
Затова, такива идеи се родиха у изследователите. Въпреки това, парите за плащане на това разточително използване на компютри не дойдоха от ръководителите на техните отдели. Новата субкултура (може да се каже дори култ) на интерактивната работа с компютри се роди от продуктивното партньорство между военните и елитните университети на САЩ. Това взаимноизгодно сътрудничество започна по време на Втората световна война. Ядрено оръжие, радара и друго чудно оръжие научиха военните лидери на факта, че на пръв поглед непонятните занимания на учените могат да имат невероятна важност за военните. Това удобно взаимодействие просъществува около едно поколение и след това се разпадна в политическите перипетии на другата война, войната във Виетнам. Но по това време американските учени имаха достъп до огромни суми пари, почти никой не ги засягаше и те можеха да се занимават почти с всичко, което поне отдалечено можеше да бъде свързано с националната отбрана.
Оправданието на интерактивните компютри започна с бомбата.
Whirlwind и SAGE
На 29 август 1949 година съветски изследователски екип успешно проведе на . След изпитание, самолет-разведчик на САЩ откри радиоактивни следи в атмосферата, докато летеше над северната част на Тихия океан. СССР разполага с бомба, и техните американски конкуренти научили за това. Напрегнатата обстановка между двете суперсила вече траеше повече от година, откакто СССР затвори наземните маршрути в контролирани от Запада части на Берлин в отговор на плановете за възстановяване на икономическата слава на Германия.
Блокадата приключи през пролетта на 1949 г., изпаднала в безизходица заради масивната операция, предприета от Запада за въздушна подкрепа на града. Напрежението намаля известно. Въпреки това, американските генерали не можеха да пренебрегнат наличието на потенциално враждебна сила с достъп до ядрено оръжие, особено в светлината на постоянно нарастващото количество и обсег на стратегическите бомбардировачи. САЩ имаше поредица от радарни станции за откриване на въздушни съдове, изградени по бреговете на Атлантическия и Тихия океан по време на Втората световна война. Въпреки това, те използваха остаряла технология, не покриваха северната част през Канада и не бяха свързани в централна система за координация на въздушната защита.
За да се справят с проблема, ВВС (независимо военно подразделение на САЩ от 1947 г.) свикаха инженерен комитет за противовъздушна отбрана (ADSEC). В историята той остана известен като „комитета Валли“, на името на председателя Джордж Валли. Той беше физик от MIT, ветеран в групата за изследване на военни радари Rad Lab, която след войната се трансформира в изследователска лаборатория по електроника (RLE). Комитетът изследваше проблема в продължение на година, а окончателният доклад на Валли бе публикуван през октомври 1950 г.
Би могло да се предполага, че подобен доклад ще бъде скучна смес от канцеларски текстове и ще завърши с предпазливо изразено и консервативно предложение. Вместо това докладът се оказа интересен пример за творческа аргументация и съдържаше радикален и рисков план за действие. Това очевидно е заслугата на друг професор от MIT, , който твърдеше, че изучаването на живи същества и машини може да бъде обединено в една дисциплина . Вали и неговите съавтори започват с предположението, че системата за противовъздушна отбрана е жив организъм, и то не в метафоричен, а в буквален смисъл. Радарните станции служат като органи на чувствата, а изтребителите и ракетите – като ефектори, с които взаимодействат с околната среда. Те функционират под контрола на директор, който използва информацията от органите на чувствата, за да взема решения относно необходимите действия. По-нататък твърдят, че директор, съставен изключително от хора, не може да спре стотици приближаващи се самолета на милиони квадратни километри в рамките на няколко минути, затова е необходимо да се автоматизират колкото се може повече функции на директора.
Най-необичайната от техните заключения е, че най-добре би било да се автоматизира директорът чрез цифрови електронни компютри, които могат да поемат част от човешките решения: анализ на входящите заплахи, насочване на оръжията срещу тези заплахи (изчисляване на курсовете за прихващане и предаване на информация на изтребителите), и, възможно, дори разработка на стратегия за оптимални форми на отговор. Тогава не беше очевидно, че компютрите са подходящи за такава цел. Във всички Съединени щати по онова време имаше точно три работещи електронни компютри, и нито един от тях не отговаряше на изискванията за надеждност на военна система, от която зависят милиони животи. Те бяха просто много бързи и програмирани обработвачи на числа.
Въпреки това, Вали имаше основания да вярва в възможността за създаване на цифров компютър, работещ в реално време, тъй като беше наясно с проекта [«Вихрь»]. Той започна по време на войната в лабораторията по серво механизми на MIT под ръководството на младия аспирант Джей Форрестър. Първоначалната му цел беше да създаде симулатор за полети с общо предназначение, който да може да се пренастройва за поддръжка на нови модели самолети, без да се изгражда всеки път от нуля. Колега убеди Форрестъра, че симулаторът му трябва да използва цифрова електроника за обработка на входните параметри от пилота и предоставяне на изходни състояния за инструментите. Постепенно опитът да се създаде високоскоростен цифров компютър прерасна и задмина първоначалната цел. Симулаторът за полет беше забравен, а войната, която доведе до него, отдавна беше приключила и комисия от инспектори от Управлението за военно-морски изследвания (ONR) постепенно се разочарова от проекта заради постоянно нарастващия бюджет и постоянно отлаганата дата на завършване. През 1950 година ONR критично намали бюджета на Форрестър за следващата година, с намерението след това напълно да закрие проекта.
Но за Джордж Вали Whirlwind беше откровение. Наистина компютърът Whirlwind все още беше далеч от работно състояние. Но след това трябваше да се появи компютър, представляващ не просто разум без тяло. Това беше компютър с органи на чувствата и ефектори. Организъм. Форрестър вече разглеждаше планове за разширяване на проекта до основна система за военно командване и контрол на страната. На специалистите по компютри от ONR, които смятаха, че компютрите са подходящи само за решаване на математически задачи, този подход им изглеждаше грандиозен и абсурден. Въпреки това именно такава идея търсеше Вали, и той се появи точно навреме, за да спаси Whirlwind от забвение.
Въпреки големите амбиции (а може би и благодарение на тях), докладът на Вали убеди командването на ВВС и те стартираха обширна нова програма за изследвания и разработки, за да разберат на първо място как да създадат система за ПВО, основана на цифрови компютри, а след това реално да я изградят. ВВС започнаха сътрудничество с MIT с цел провеждане на основни изследвания - това беше естественият избор, предвид наличието на Whirlwind и RLE в института, както и историята на успешно сътрудничество в областта на ПВО, още от времето на Rad Lab и Втората световна война. Те нарекоха новата инициатива „проект Линкълн“ и построиха нова изследователска лаборатория „Линкълн“ в Хенски фийлд, на 25 км северозападно от Кембридж.
ВВС нарекоха компютризирания проект за ПВО – типична странна абревиатура на военен проект, означаваща „полуавтоматично наземно обкръжение“. Whirlwind трябваше да стане тестов компютър, доказващ жизнеспособността на концепцията преди да премине към пълномасштабно производство на оборудване и внедряването му – тази отговорност беше възложена на IBM. Работната версия на компютъра Whirlwind, който трябваше да направят в IBM, получи много по-малко запомнящо се име AN/FSQ-7 („армейско-флотско неподвижно специално оборудване“ – в сравнение с това акронимът SAGE изглежда доста точен).
Когато ВВС изготвиха пълните планове за системата SAGE през 1954 г., тя се състоеше от различни радарни установки, въздушни бази, средства за ПВО – и всичко това се контролираше от двадесет и три операционни центрове, масивни бункери, проектирани да издържат на бомбардировки. За да запълнят тези центрове, IBM щеше да трябва да достави четиридесет и шест компютъра, а не двадесет и три, което щеше да струва на военните милиарди долари. Причината беше, че компанията все още използваше в логическите схеми електронни лампи, които прегаряха като крушки. Всяка от десетките хиляди лампи в работещия компютър можеше да се повреди по всяко време. Очевидно беше неприемливо да оставят цял сектор от въздушното пространство на страната незащитен, докато техниците извършват ремонти, затова трябваше да имат резервна машина под ръка.
Центърът за управление на SAGE на авиобаза Гранд Фокс в Северна Дакота, където бяха разположени два компютъра AN/FSQ-7
Във всеки управляващ център работеха десетки оператори, седящи пред електронно-лъчеви екрани, всеки от които проследяваше част от въздушното пространство.
Компютърът проследяваше всякакви потенциални въздушни заплахи и ги представяше под формата на следи на екрана. Операторът можеше да използва светлинен пистолет, за да извади допълнителна информация за следа и да подава команди за защитната система, а компютърът ги преобразуваше в печатно съобщение за наличната ракетна батарея или военновъздушна база.
Вирус на интерактивността
С оглед на характера на системата SAGE – директно взаимодействие между оператори и цифров компютър с ЕЛТ в реално време, с помощта на светлинни пистолети и конзоли – не е изненада, че в лабораторията на Линкълн израсна първата когорта защитници на интерактивното взаимодействие с компютри. Цялата компютърна култура на лабораторията съществуваше в изолиран балон, откъсната от нормалната пакетна обработка, която се развиваше в търговския свят. Изследователите използваха Whirlwind и неговите потомци, резервирайки времеви слотове, за които получаваха изключителен достъп до компютъра. Те свикнаха да използват ръце, очи и уши за директно взаимодействие чрез превключватели, клавиатури, ярко светещи екрани и дори високоговорители, без хартия за посредник.
Тази странна и малка субкултура се разпространи навън като вирус, чрез директен физически контакт. И ако я смятаме за вирус, то нулевият пациент трябва да бъде наречен младият мъж на име Уесли Кларк. Кларк напуснал аспирантурата по физика в Беркли през 1949 г., за да стане техник на завод, произвеждащ ядрено оръжие. Обаче работата не му харесвала. Прочитайки няколко статии от списания за компютри, той започнал да търси възможност да навлезе в областта, която му се струвала нова и интересна, пълна с неразкрит потенциал. За наемането на компютърни специалисти в лабораторията на Линкълн той научил от обявление, и през 1951 г. се преместил на източното крайбрежие, за да работи под ръководството на Форестър, който вече бил шеф на лабораторията за цифрови компютри.
Уесли Кларк, демонстриращ своя биомедицински компютър LINC, 1962
Кларк се присъедини към група отведнъж напредничави разработчици в подотдел на лабораторията, олицетворяваща разхлабеното сътрудничество между военните и университетите по онова време. Въпреки че технически подотделът беше част от вселената на лабораторията Линкълн, този екип съществуваше в балон, изолиран от ежедневните нужди на проекта SAGE и имаше свобода да избира всяка компютърна посока, която можеше да бъде свързана по някакъв начин с противовъздушната отбрана. Основната им задача в началото на 50-те години на миналия век беше създаването на Memory Test Computer (MTC), предназначен да демонстрира жизнеспособността на нов, високоефективен и надежден метод за съхранение на цифрова информация. , която трябваше да замени непридвидимата памет на база ЕЛТ, използвана в Whirlwind.
Тъй като MTC нямаше други потребители освен създателите си, Кларк имаше пълен достъп до компютъра, прекарайки много часове ежедневно. Кларк се заинтересува от модната по онова време кибернетична смес от физика, физиология и теория на информацията, благодарение на своя колега Белмонт Фарли, който общуваше с група биофизици от RLE в Кеймбридж. Кларк и Фарли прекараха дълги часове пред MTC, създавайки софтуерни модели на невронни мрежи, за да изучават свойствата на самостоятелно организиращи се системи. От тези експерименти Кларк започна да извлича определени аксиоматични принципи на компютърните науки, от които никога не се отклони. По-специално, той започна да смята, че „удобството за потребителя е най важният фактор в дизайна“.
През 1955 година Кларк се обедини с Кен Олсен, един от разработчиците на MTC, за да състави план за създаване на нов компютър, способен да прокара пътя за следващото поколение военни системи за управление. Използвайки много голяма памет с магнитни сърцевини за съхранение и транзистори за работа с логиката, той можеше да бъде направен много по-компактен, надежден и мощен, отколкото Whirlwind. Първоначално те предложили дизайн, наречен TX-1 (Transistorized and eXperimental computer, „експериментален транзисторен компютър“ – много по-ясно от AN/FSQ-7). Въпреки това, ръководството на лабораторията Линкълн отхвърли проекта като твърде скъп и рискован. Транзисторите се появиха на пазара само няколко години преди това и са построени много малко компютри на транзисторна логика. Затова Кларк и Олсен се върнаха с намалена версия на машината, TX-0, която беше одобрена.
TX-0
Функционалността на компютъра TX-0 като инструмент за управление на военни бази, макар и да беше предлог за неговото създаване, интересуваше Кларк далеч по-малко, отколкото възможността да популяризира своите идеи за проектиране на компютри. От неговата гледна точка, интерактивността на изчислителните машини престана да бъде факт в лабораториите Линкълн и стана нова норма – правилният начин за създаване и използване на компютри, особено за научна работа. Той предостави достъп на биофизиците от MIT до TX-0, въпреки че тяхната работа нямаше нищо общо с противовъздушната отбрана, и им позволи да използват визуалния дисплей на машината за анализ на електроенцефалограмите от изследванията на съня. И никой не се противопостави на това.
TX-0 се оказа достатъчно успешен, за да одобри лабораторията на Линкълн през 1956 година пълноценен транзисторен компютър TX-2 с огромна памет от два милиона бита. Реализацията на проекта ще отнеме две години. След това вирусът ще избяга от лабораторията. С приключването на TX-2, лабораториите ще загубят необходимостта от ранния прототип и затова те се съгласиха да предадат TX-0 под наем в Кеймбридж на RLE. Той беше инсталиран на втория етаж, над изчислителния център за пакетна обработка. И веднага зарази компютрите и професорите от кампуса на MIT, които започнаха да се надпреварват за времеви прозорци, за да получат пълен контрол над компютъра.
Вече беше ясно, че практически е невъзможно да се напише правилна компютърна програма от първия път. Освен това, на изследователите, изучаващи новата задача, често първоначално не им беше ясно какво трябва да бъде правилното поведение. А за получаване на резултати от изчислителния център се налагаше да чакат с часове или дори до следващия ден. За десетки новопоявили се програмисти от кампуса, възможността да се изкачи по стълбите, да открие грешка и веднага да я поправи, да опита нов подход и веднага да види подобрени резултати, стана истинско откровение. Някои използваха времето си на TX-0 за работа по сериозна наука или инженерни проекти, но радостта от интерактивността привличаше и по-игриви души. Един студент написа програма за редактиране на текст, която нарече "скъпа пишеща машина". Друг последва примера му и написа "скъп настолен калкулатор", който използваше за домашните задания по числен анализ.
Айвън Сазърленд демонстрира своята програма Sketchpad на TX-2
Междувременно Кен Олсен и друг инженер от TX-0, Харлан Андерсън, раздразнени от бавния напредък на проекта TX-2, решиха да пуснат на пазара интерактивен компютър в малък мащаб за учени и инженери. Те напуснаха лабораторията, за да основат Digital Equipment Corporation, настаниха офис в бивша текстилна фабрика на реката Асабет, на десет мили западно от Линкълн. Първият им компютър PDP-1 (пуснат през 1961) по същество беше клон на TX-0.
TX-0 и Digital Equipment Corporation започнаха да разпространяват радостни новини за нов начин на използване на компютри извън лабораторията в Линкълн. И все пак, за момента вирусът на интерактивността беше географски локализиран в източен Масачузетс. Но и това скоро щеше да се промени.
Какво още да прочетете:
- Ларс Хейде, Системи с перфорирани карти и ранната информационна експлозия, 1880-1945 (2009)
- Джоузеф Ноембър, Биомедицински компютри (2012)
- Кент С. Редмънд и Томас М. Смит, От Уърлвинд до MITRE (2000)
- М. Мичъл Уолдруп, Машината на мечтите (2001)
Източник: habr.com
