Altres articles de la sèrie:
- Història del relleu
- Història dels ordinadors electrònics
- Història del transistor
- Història d'Internet
Com vam veure a , els enginyers de ràdio i telèfon a la recerca d'amplificadors més potents van descobrir un nou camp tecnològic que ràpidament va ser batejat com a electrònica. L'amplificador electrònic es podria convertir fàcilment en un interruptor digital, funcionant a velocitats molt més altes que el seu cosí electromecànic, el relé telefònic. Com que no hi havia peces mecàniques, un tub de buit es podia encendre i apagar en un microsegon o menys, en lloc dels deu mil·lisegons o més requerits per un relé.
Del 1939 al 1945 es van crear tres ordinadors amb aquests nous components electrònics. No és casualitat que les dates de la seva construcció coincideixin amb el període de la Segona Guerra Mundial. Aquest conflicte, sense precedents a la història per la manera com va unir la gent al carro de guerra, va canviar per sempre la relació entre els estats i entre la ciència i la tecnologia, i també va portar un gran nombre de nous dispositius al món.
Les històries dels tres primers ordinadors electrònics estan entrellaçades amb la guerra. El primer es va dedicar a desxifrar missatges alemanys, i va romandre sota el secretisme fins als anys setanta, quan ja no tenia cap interès que no fos històric. La segona que la majoria dels lectors haurien d'haver sentit a parlar va ser ENIAC, una calculadora militar que es va acabar massa tard per ajudar a la guerra. Però aquí mirem la primera d'aquestes tres màquines, la creació d'una idea .
Atanasov
El 1930, Atanasov, fill nord-americà d'un emigrant , finalment va aconseguir el seu somni de joventut i es va convertir en un físic teòric. Però, com amb la majoria d'aquestes aspiracions, la realitat no era la que esperava. En particular, com la majoria dels estudiants d'enginyeria i ciències físiques de la primera meitat del segle XX, Atanasov va haver de patir les càrregues doloroses dels càlculs constants. La seva tesi a la Universitat de Wisconsin sobre la polarització de l'heli va requerir vuit setmanes de càlculs tediosos amb una calculadora mecànica de sobretaula.
John Atanasov en la seva joventut
El 1935, després d'haver acceptat una posició com a professor a la Universitat d'Iowa, Atanasov va decidir fer alguna cosa sobre aquesta càrrega. Va començar a pensar en possibles maneres de construir un ordinador nou i més potent. Rebutjant els mètodes analògics (com l'analitzador diferencial del MIT) per raons de limitació i imprecisió, va decidir construir una màquina digital que tractés els nombres com a valors discrets més que com a mesures contínues. Des de la seva joventut, estava familiaritzat amb el sistema de nombres binaris i va entendre que s'adaptava molt millor a l'estructura d'encesa/apagada d'un interruptor digital que els nombres decimals habituals. Així que va decidir fer una màquina binària. I finalment, va decidir que perquè fos el més ràpid i flexible havia de ser electrònic, i utilitzar tubs de buit per als càlculs.
Atanasov també havia de decidir sobre l'espai del problema: per a quin tipus de càlculs hauria de ser adequat el seu ordinador? Com a resultat, va decidir que tractaria de resoldre sistemes d'equacions lineals, reduint-los a una única variable (utilitzant )—els mateixos càlculs que van dominar la seva tesi. Admetrà fins a trenta equacions, amb un màxim de trenta variables cadascuna. Un ordinador així podria resoldre problemes que són importants per als científics i els enginyers i, al mateix temps, no semblaria increïblement complex.
Peça d'art
A mitjans de la dècada de 1930, la tecnologia electrònica s'havia diversificat molt des dels seus orígens 25 anys abans. Dos desenvolupaments s'adaptaven especialment al projecte d'Atanasov: un relé de disparador i un comptador electrònic.
Des del segle XIX, els enginyers telègrafs i telefònics tenen a la seva disposició un aparell pràctic anomenat interruptor. Un interruptor és un relé biestable que utilitza imants permanents per mantenir-lo en l'estat en què el vau deixar (obert o tancat) fins que rep un senyal elèctric per canviar d'estat. Però els tubs de buit no eren capaços d'això. No tenien cap component mecànic i podien estar "oberts" o "tancats" mentre l'electricitat circulava o no pel circuit. L'any 1918, dos físics britànics, William Eccles i Frank Jordan, van connectar dues làmpades amb cables per crear un "relé de disparador": un relé electrònic que es manté constantment encès després de ser encès per un impuls inicial. Eccles i Jordan van crear el seu sistema amb finalitats de telecomunicacions per a l'Almirallat britànic al final de la Primera Guerra Mundial. Però el circuit Eccles-Jordan, que més tard es coneix com el detonant [anglès. flip-flop] també es podria considerar com un dispositiu per emmagatzemar un dígit binari: 1 si es transmet el senyal, i 0 en cas contrari. D'aquesta manera, mitjançant n flip-flops es va poder representar un nombre binari de n bits.
Uns deu anys després del disparador, es va produir el segon gran avenç en electrònica, xocant amb el món de la informàtica: els comptadors electrònics. Una vegada més, com passava sovint a la història primerenca de la informàtica, l'avorriment es va convertir en la mare de la invenció. Els físics que estudien l'emissió de partícules subatòmiques van haver d'escoltar els clics o passar hores estudiant registres fotogràfics, comptant el nombre de deteccions per mesurar la taxa d'emissió de partícules de diverses substàncies. Els comptadors mecànics o electromecànics eren una opció temptadora per facilitar aquestes accions, però avançaven massa lentament: no podien registrar els nombrosos esdeveniments que es produïen amb pocs mil·lisegons l'un de l'altre.
La figura clau per resoldre aquest problema va ser , que va treballar amb Ernest Rutherford al Laboratori Cavendish de Cambridge. Wynne-Williams tenia un talent per a l'electrònica i ja havia utilitzat tubs (o vàlvules, com s'anomenaven a Gran Bretanya) per crear amplificadors que permetien escoltar què passava amb les partícules. A principis de la dècada de 1930, es va adonar que es podien utilitzar vàlvules per crear un comptador, que va anomenar "comptador d'escala binari", és a dir, un comptador binari. Essencialment, es tractava d'un conjunt de xancletes que podien transmetre interruptors a la cadena (a la pràctica, feia servir , tipus de làmpades que no contenen un buit, sinó un gas, que podria romandre en la posició d'encesa després de la ionització completa del gas).
El comptador de Wynne-Williams es va convertir ràpidament en un dels dispositius de laboratori necessaris per a qualsevol persona implicada en la física de partícules. Els físics van construir comptadors molt petits, que sovint contenien tres dígits (és a dir, capaços de comptar fins a set). per a un mesurador mecànic lent, i per enregistrar esdeveniments que ocorren més ràpid que un mesurador amb peces mecàniques que es mouen lents podria registrar.
Però en teoria, aquests comptadors es podrien estendre a nombres de mida o precisió arbitràries. Aquestes van ser, en sentit estricte, les primeres màquines de càlcul electròniques digitals.
Ordinador Atanasov-Berry
Atanasov coneixia aquesta història, que el va convèncer de la possibilitat de construir un ordinador electrònic. Però no va utilitzar directament comptadors binaris ni xancletes. Al principi, per a la base del sistema de recompte, va intentar utilitzar comptadors lleugerament modificats; després de tot, què és l'addició si no el recompte repetit? Però per alguna raó no va poder fer prou fiables els circuits de recompte i va haver de desenvolupar els seus propis circuits de suma i multiplicació. No podia utilitzar xancletes per emmagatzemar temporalment nombres binaris perquè tenia un pressupost limitat i un objectiu ambiciós d'emmagatzemar trenta coeficients alhora. Com aviat veurem, aquesta situació va tenir greus conseqüències.
El 1939, Atanasov havia acabat de dissenyar el seu ordinador. Ara necessitava algú amb els coneixements adequats per construir-lo. Va trobar una persona així en un graduat en enginyeria de l'Iowa State Institute anomenat Clifford Berry. A finals d'any, Atanasov i Berry havien construït un petit prototip. L'any següent van completar una versió completa de l'ordinador amb trenta coeficients. A la dècada de 1960, un escriptor que va desenterrar la seva història la va anomenar Atanasoff-Berry Computer (ABC), i el nom es va quedar enganxat. No obstant això, no es van poder eliminar totes les mancances. En particular, ABC tenia un error d'aproximadament un dígit binari entre 10000, que seria fatal per a qualsevol càlcul gran.
Clifford Berry i ABC el 1942
Tanmateix, a Atanasov i el seu ABC es poden trobar les arrels i la font de tots els ordinadors moderns. No va crear (amb l'ajuda de Berry) el primer ordinador digital electrònic binari? No són aquestes les característiques fonamentals dels milers de milions de dispositius que configuren i impulsen les economies, les societats i les cultures d'arreu del món?
Però tornem enrere. Els adjectius digital i binari no són domini de l'ABC. Per exemple, el Bell Complex Number Computer (CNC), desenvolupat al mateix temps, era un ordinador digital, binari i electromecànic capaç de calcular en el pla complex. A més, ABC i CNC eren similars perquè resolien problemes en una àrea limitada i, a diferència dels ordinadors moderns, no podien acceptar una seqüència arbitrària d'instruccions.
El que queda és "electrònic". Però tot i que les entranyes matemàtiques d'ABC eren electròniques, funcionava a velocitats electromecàniques. Com que Atanasov i Berry no podien utilitzar tubs de buit per emmagatzemar milers de dígits binaris, van utilitzar components electromecànics per fer-ho. Diversos centenars de triodes, que realitzaven càlculs matemàtics bàsics, estaven envoltats de tambors giratoris i màquines de punxonar-se, on s'emmagatzemaven valors intermedis de tots els passos computacionals.
Atanasov i Berry van fer un treball heroic de llegir i escriure dades a les targetes perforades a una velocitat tremenda cremant-les amb electricitat en lloc de perforar-les mecànicament. Però això va provocar els seus propis problemes: va ser l'aparell de crema el responsable d'1 error per cada 10000 números. A més, fins i tot en el seu millor moment, la màquina no podia "perforar" més ràpid que una línia per segon, de manera que ABC només podia realitzar un càlcul per segon amb cadascuna de les seves trenta unitats aritmètiques. Durant la resta del temps, els tubs de buit es van quedar inactius, impacients, "tambalant els dits sobre la taula" mentre tota aquesta maquinària girava lentament al seu voltant. Atanasov i Berry van enganxar el cavall de pura sang al carro de fenc. (El líder del projecte per recrear l'ABC als anys noranta va estimar la velocitat màxima de la màquina, tenint en compte tot el temps dedicat, inclòs el treball de l'operador en l'especificació de la tasca, a cinc sumes o restes per segon. Això, és clar, és més ràpid que un ordinador humà, però no la mateixa velocitat, que associem amb ordinadors electrònics.)
Diagrama ABC. Els tambors emmagatzemaven entrada i sortida temporals en condensadors. El circuit de perforació de targetes thyratron i el lector de targetes van registrar i llegir els resultats d'un pas sencer de l'algorisme (eliminant una de les variables del sistema d'equacions).
El treball a ABC es va aturar a mitjans de 1942 quan Atanasoff i Berry es van apuntar a la màquina de guerra dels Estats Units de ràpid creixement, que requeria cervells i cossos. Atanasov va ser cridat al Naval Ordnance Laboratory de Washington per dirigir un equip que desenvolupa mines acústiques. Berry es va casar amb el secretari d'Atanasov i va trobar feina en una empresa de contracte militar a Califòrnia per evitar ser reclutat a la guerra. Atanasov va intentar durant un temps patentar la seva creació a l'estat d'Iowa, però sense èxit. Després de la guerra, va passar a altres coses i ja no es va relacionar seriosament amb els ordinadors. L'ordinador en si va ser enviat a un abocador l'any 1948 per fer lloc a l'oficina a un nou graduat de l'institut.
Potser Atanasov va començar a treballar massa aviat. Va confiar en subvencions universitàries modestes i només podia gastar uns quants milers de dòlars per crear ABC, de manera que l'economia va substituir totes les altres preocupacions del seu projecte. Si hagués esperat fins a principis de la dècada de 1940, podria haver rebut una subvenció del govern per a un dispositiu electrònic complet. I en aquest estat, d'ús limitat, difícil de controlar, poc fiable, poc ràpid, ABC no era un anunci prometedor dels beneficis de la informàtica electrònica. La màquina de guerra nord-americana, malgrat tota la seva fam informàtica, va deixar que l'ABC s'oxidés a la ciutat d'Ames, Iowa.
Màquines informàtiques de guerra
La Primera Guerra Mundial va crear i posar en marxa un sistema d'inversió massiva en ciència i tecnologia, i el va preparar per a la Segona Guerra Mundial. En pocs anys, la pràctica de la guerra terrestre i marítima va passar a l'ús de gasos verinosos, mines magnètiques, reconeixement aeri i bombardeig, etc. Cap líder polític o militar podria deixar de notar canvis tan ràpids. Van ser tan ràpids que la investigació va començar prou aviat podria inclinar la balança en una direcció o una altra.
Els Estats Units tenien molts materials i cervells (molts dels quals havien fugit de l'Alemanya de Hitler) i es trobaven allunyats de les batalles immediates per la supervivència i el domini que afectaven altres països. Això va permetre al país aprendre aquesta lliçó amb especial claredat. Això es va manifestar en el fet que es van dedicar grans recursos industrials i intel·lectuals a la creació de la primera arma atòmica. Una inversió menys coneguda, però igualment important o menor va ser la inversió en tecnologia de radar centrada al Rad Lab del MIT.
Així, el camp naixent de la informàtica automàtica va rebre la seva part de finançament militar, encara que a una escala molt menor. Ja hem constatat la varietat de projectes informàtics electromecànics generats per la guerra. El potencial dels ordinadors basats en relés era, relativament parlant, conegut, ja que les centrals telefòniques amb milers de relés havien estat en funcionament durant molts anys en aquell moment. Els components electrònics encara no han demostrat el seu rendiment a tal escala. La majoria dels experts creien que un ordinador electrònic inevitablement seria poc fiable (ABC era un exemple) o trigaria massa a construir-se. Malgrat la sobtada entrada de diners del govern, els projectes d'informàtica electrònica militar eren pocs i distants. Només se'n van llançar tres, i només dos d'ells van donar lloc a màquines operatives.
A Alemanya, l'enginyer de telecomunicacions Helmut Schreyer va demostrar al seu amic Konrad Zuse el valor de la màquina electrònica per sobre del "V3" electromecànic que Zuse estava construint per a la indústria aeronàutica (més tard conegut com el Z3). Zuse finalment va acceptar treballar en un segon projecte amb Schreyer, i l'Institut de Recerca Aeronàutica es va oferir a finançar un prototip de 100 tubs a finals de 1941. Però els dos homes primer van ocupar un treball de guerra de major prioritat i després el seu treball es va veure molt alentit pels danys dels bombardeigs, i els va impedir que la seva màquina funcionés de manera fiable.
Zuse (dreta) i Schreyer (esquerra) treballen en un ordinador electromecànic a l'apartament de Berlín dels pares de Zuse
I el primer ordinador electrònic que va fer un treball útil es va crear en un laboratori secret a Gran Bretanya, on un enginyer de telecomunicacions va proposar un nou enfocament radical per a la criptoanàlisi basada en vàlvules. Desvelarem aquesta història la propera vegada.
Què més cal llegir:
• Alice R. Burks i Arthur W. Burks, The First Electronic Computer: The Atansoff Story (1988)
• David Ritchie, The Computer Pioneers (1986)
• Jane Smiley, L'home que va inventar l'ordinador (2010)
Font: www.habr.com