Στο δικό μας περιέγραψε την άνοδο των αυτόματων τηλεφωνικών διακοπτών, οι οποίοι ελέγχονταν χρησιμοποιώντας κυκλώματα ρελέ. Αυτή τη φορά θέλουμε να μιλήσουμε για το πώς επιστήμονες και μηχανικοί ανέπτυξαν κυκλώματα αναμετάδοσης στην πρώτη - ξεχασμένη πλέον - γενιά ψηφιακών υπολογιστών.
Σκυταλοδρομία στο ζενίθ του
Αν θυμάστε, η λειτουργία ενός ρελέ βασίζεται σε μια απλή αρχή: ένας ηλεκτρομαγνήτης λειτουργεί έναν μεταλλικό διακόπτη. Η ιδέα ενός ρελέ προτάθηκε ανεξάρτητα από αρκετούς φυσιοδίφες και επιχειρηματίες στην τηλεγραφική επιχείρηση τη δεκαετία του 1830. Στη συνέχεια, στα μέσα του XNUMXου αιώνα, οι εφευρέτες και οι μηχανικοί μετέτρεψαν τα ρελέ σε ένα αξιόπιστο και απαραίτητο στοιχείο των τηλεγραφικών δικτύων. Ήταν σε αυτόν τον τομέα που η ζωή του ρελέ έφτασε στο ζενίθ του: μικροποιήθηκε και γενιές μηχανικών δημιούργησαν μια μυριάδα σχεδίων ενώ επίσημα εκπαιδεύονταν στα μαθηματικά και τη φυσική.
Στις αρχές του 1870ου αιώνα, όχι μόνο τα συστήματα αυτόματης μεταγωγής, αλλά και σχεδόν όλος ο εξοπλισμός του τηλεφωνικού δικτύου περιείχε κάποιο είδος ρελέ. Μία από τις πρώτες χρήσεις στις τηλεφωνικές επικοινωνίες χρονολογείται από τη δεκαετία του XNUMX, σε χειροκίνητους πίνακες διανομής. Όταν ο συνδρομητής γύρισε τη λαβή του τηλεφώνου (μαγνήτο λαβή), στάλθηκε ένα σήμα στο τηλεφωνικό κέντρο, ενεργοποιώντας το μπλέντερ. Το blanker είναι ένα ρελέ που, όταν ενεργοποιείται, προκαλεί πτώση ενός μεταλλικού πτερυγίου στο γραφείο μεταγωγής του τηλεφωνητή, υποδεικνύοντας μια εισερχόμενη κλήση. Στη συνέχεια, ο χειριστής της νεαρής κοπέλας εισήγαγε το βύσμα στον σύνδεσμο, το ρελέ επαναφέρθηκε, μετά από το οποίο ήταν δυνατό να ανυψωθεί ξανά το πτερύγιο, το οποίο συγκρατήθηκε σε αυτή τη θέση από τον ηλεκτρομαγνήτη.
Μέχρι το 1924, έγραψαν δύο μηχανικοί της Bell, το τυπικό χειροκίνητο τηλεφωνικό κέντρο εξυπηρετούσε περίπου 10 συνδρομητές. Ο εξοπλισμός της περιείχε 40-65 χιλιάδες ρελέ, των οποίων η συνολική μαγνητική δύναμη ήταν «αρκετή για να ανυψώσει 10 τόνους». Στα μεγάλα τηλεφωνικά κέντρα με διακόπτες μηχανών τα χαρακτηριστικά αυτά πολλαπλασιάζονταν επί δύο. Πολλά εκατομμύρια ρελέ χρησιμοποιήθηκαν σε όλο το τηλεφωνικό σύστημα των ΗΠΑ και ο αριθμός αυξανόταν συνεχώς καθώς τα τηλεφωνικά κέντρα αυτοματοποιούνταν. Μία τηλεφωνική σύνδεση θα μπορούσε να εξυπηρετηθεί από μερικές έως αρκετές εκατοντάδες ρελέ, ανάλογα με τον αριθμό και τον εξοπλισμό των τηλεφωνικών κέντρων που εμπλέκονται.
Τα εργοστάσια της Western Electric, μιας κατασκευαστικής θυγατρικής της Bell Corporation, παρήγαγαν μια τεράστια γκάμα ρελέ. Οι μηχανικοί έχουν δημιουργήσει τόσες πολλές τροποποιήσεις που οι πιο εξελιγμένοι εκτροφείς σκύλων ή περιστεριώνες θα ζήλευαν αυτή την ποικιλομορφία. Η ταχύτητα λειτουργίας και η ευαισθησία του ρελέ βελτιστοποιήθηκαν και οι διαστάσεις μειώθηκαν. Το 1921, η Western Electric παρήγαγε σχεδόν 5 εκατομμύρια ρελέ εκατό βασικών τύπων. Το πιο δημοφιλές ήταν το γενικό ρελέ τύπου Ε, μια επίπεδη, σχεδόν ορθογώνια συσκευή που ζύγιζε αρκετές δεκάδες γραμμάρια. Ως επί το πλείστον, κατασκευάστηκε από σφραγισμένα μεταλλικά μέρη, δηλαδή ήταν τεχνολογικά προηγμένη στην παραγωγή. Το περίβλημα προστάτευε τις επαφές από τη σκόνη και τα επαγόμενα ρεύματα από γειτονικές συσκευές: συνήθως τα ρελέ ήταν τοποθετημένα το ένα κοντά στο άλλο, σε ράφια με εκατοντάδες και χιλιάδες ρελέ. Αναπτύχθηκαν συνολικά 3 παραλλαγές Type E, η καθεμία με διαφορετικές διαμορφώσεις περιέλιξης και επαφής.
Σύντομα αυτά τα ρελέ άρχισαν να χρησιμοποιούνται στους πιο πολύπλοκους διακόπτες.
Εναλλάκτης συντεταγμένων
Το 1910, ο Gotthilf Betulander, μηχανικός στο Royal Telegrafverket, την κρατική εταιρεία που ήλεγχε το μεγαλύτερο μέρος της σουηδικής τηλεφωνικής αγοράς (για δεκαετίες, σχεδόν όλη), είχε μια ιδέα. Πίστευε ότι θα μπορούσε να βελτιώσει σημαντικά την αποτελεσματικότητα των λειτουργιών της Telegrafverket κατασκευάζοντας συστήματα αυτόματης μεταγωγής αποκλειστικά βασισμένα σε ρελέ. Πιο συγκεκριμένα, σε μήτρες ηλεκτρονόμων: πλέγματα από χαλύβδινες ράβδους συνδεδεμένες με τηλεφωνικές γραμμές, με ρελέ στις διασταυρώσεις των ράβδων. Ένας τέτοιος διακόπτης θα πρέπει να είναι ταχύτερος, πιο αξιόπιστος και ευκολότερος στη συντήρηση από συστήματα που βασίζονται σε συρόμενες ή περιστρεφόμενες επαφές.
Επιπλέον, η Betulander κατέληξε στην ιδέα ότι ήταν δυνατό να διαχωριστούν τα μέρη επιλογής και σύνδεσης του συστήματος σε ανεξάρτητα κυκλώματα ρελέ. Και το υπόλοιπο σύστημα θα πρέπει να χρησιμοποιείται μόνο για τη δημιουργία ενός καναλιού φωνής και στη συνέχεια να ελευθερωθεί για να χειριστεί μια άλλη κλήση. Δηλαδή, η Betulander σκέφτηκε μια ιδέα που αργότερα ονομάστηκε «κοινός έλεγχος».
Ονόμασε το κύκλωμα που αποθηκεύει τον αριθμό εισερχόμενης κλήσης «καταγραφή» (άλλος όρος είναι καταχωρητής). Και το κύκλωμα που βρίσκει και «σημαδεύει» μια διαθέσιμη σύνδεση στο δίκτυο ονομάζεται «δείκτης». Ο συγγραφέας κατοχύρωσε το σύστημά του με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας. Αρκετοί τέτοιοι σταθμοί εμφανίστηκαν στη Στοκχόλμη και στο Λονδίνο. Και το 1918, η Betulander έμαθε για μια αμερικανική καινοτομία: τον διακόπτη συντεταγμένων, που δημιουργήθηκε από τον μηχανικό Bell John Reynolds πέντε χρόνια νωρίτερα. Αυτός ο διακόπτης έμοιαζε πολύ με το σχέδιο της Betulander, αλλά χρησιμοποιούσε n + μ ρελέ σέρβις n + μ matrix nodes, που ήταν πολύ πιο βολικό για την περαιτέρω επέκταση των τηλεφωνικών κέντρων. Κατά την πραγματοποίηση μιας σύνδεσης, η μπάρα συγκράτησης έσφιξε τη χορδή του πιάνου "δάχτυλα" και η μπάρα επιλογής μετακινήθηκε κατά μήκος της μήτρας για να συνδεθεί σε άλλη κλήση. Το επόμενο έτος, ο Betulander ενσωμάτωσε αυτή την ιδέα στο σχέδιο του διακόπτη του.
Αλλά οι περισσότεροι μηχανικοί θεώρησαν τη δημιουργία του Betulander περίεργη και αδικαιολόγητα περίπλοκη. Όταν ήρθε η ώρα να επιλέξει ένα σύστημα μεταγωγής για την αυτοματοποίηση των δικτύων των μεγαλύτερων πόλεων της Σουηδίας, η Telegrafverket επέλεξε ένα σχέδιο που αναπτύχθηκε από την Ericsson. Οι διακόπτες Betulander χρησιμοποιήθηκαν μόνο σε μικρά τηλεφωνικά κέντρα σε αγροτικές περιοχές: τα ρελέ ήταν πιο αξιόπιστα από τον μηχανοκίνητο αυτοματισμό των διακοπτών Ericsson και δεν απαιτούσαν τεχνικούς συντήρησης σε κάθε κέντρο.
Ωστόσο, οι αμερικανοί μηχανικοί τηλεφωνίας είχαν διαφορετική άποψη για αυτό το θέμα. Το 1930, οι ειδικοί της Bell Labs ήρθαν στη Σουηδία και «εντυπωσιάστηκαν πολύ με τις παραμέτρους της μονάδας μεταγωγής συντεταγμένων». Όταν επέστρεψαν οι Αμερικανοί, άρχισαν αμέσως να εργάζονται πάνω σε αυτό που έγινε γνωστό ως το Νο. 1 σύστημα συντεταγμένων, αντικαθιστώντας τους διακόπτες πάνελ στις μεγάλες πόλεις. Μέχρι το 1938, δύο τέτοια συστήματα εγκαταστάθηκαν στη Νέα Υόρκη. Σύντομα έγιναν βασικός εξοπλισμός για τα τηλεφωνικά κέντρα πόλεων, μέχρι που οι ηλεκτρονικοί διακόπτες τους αντικατέστησαν περισσότερο από 30 χρόνια αργότερα.
Το πιο ενδιαφέρον στοιχείο του X-Switch No. 1 ήταν ένας νέος, πιο σύνθετος δείκτης που αναπτύχθηκε στο Bell. Είχε σκοπό να αναζητήσει μια ελεύθερη διαδρομή από τον καλούντα στον καλούντα μέσω πολλών μονάδων συντεταγμένων συνδεδεμένων μεταξύ τους, δημιουργώντας έτσι μια τηλεφωνική σύνδεση. Ο δείκτης έπρεπε επίσης να δοκιμάσει κάθε σύνδεση για την κατάσταση ελεύθερου/απασχολημένου. Αυτό απαιτούσε την εφαρμογή της υπό όρους λογικής. Όπως έγραψε ο ιστορικός Robert Chapuis:
Η επιλογή είναι υπό όρους, επειδή μια ελεύθερη σύνδεση διατηρείται μόνο εάν παρέχει πρόσβαση σε ένα δίκτυο που έχει ελεύθερη σύνδεση στο επόμενο επίπεδο ως έξοδο. Εάν πολλά σύνολα συνδέσεων ικανοποιούν τις επιθυμητές συνθήκες, τότε η "προνομιακή λογική" επιλέγει μία από τις λιγότερες συνδέσεις...
Ο διακόπτης συντεταγμένων είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα διασταυρούμενης γονιμοποίησης τεχνολογικών ιδεών. Ο Betulander δημιούργησε το διακόπτη του all-relay, στη συνέχεια τον βελτίωσε με έναν πίνακα μεταγωγής Reynolds και απέδειξε την απόδοση του σχεδιασμού που προέκυψε. Οι μηχανικοί της AT&T επανασχεδίασαν αργότερα αυτόν τον υβριδικό διακόπτη, τον βελτίωσαν και δημιούργησαν το Συντεταγμένο Σύστημα Νο. 1. Αυτό το σύστημα στη συνέχεια έγινε συστατικό δύο πρώιμων υπολογιστών, ο ένας από τους οποίους είναι πλέον γνωστός ως ορόσημο στην ιστορία των υπολογιστών.
Μαθηματική εργασία
Για να κατανοήσουμε πώς και γιατί οι ηλεκτρονόμοι και τα ηλεκτρονικά τους ξαδέρφια βοήθησαν να φέρουν την επανάσταση στους υπολογιστές, χρειαζόμαστε μια σύντομη εισβολή στον κόσμο του λογισμού. Μετά από αυτό, θα γίνει σαφές γιατί υπήρχε μια κρυφή ζήτηση για βελτιστοποίηση των υπολογιστικών διαδικασιών.
Στις αρχές του XNUMXου αιώνα, ολόκληρο το σύστημα της σύγχρονης επιστήμης και μηχανικής βασιζόταν στην εργασία χιλιάδων ανθρώπων που εκτελούσαν μαθηματικούς υπολογισμούς. Τους καλούσαν Υπολογιστές (Υπολογιστές) [Προς αποφυγή σύγχυσης, ο όρος θα χρησιμοποιείται σε όλο το κείμενο αριθμομηχανές. - Σημείωση. λωρίδα]. Πίσω στη δεκαετία του 1820, ο Charles Babbage δημιούργησε (αν και ο μηχανισμός του είχε ιδεολογικούς προκατόχους). Το κύριο καθήκον του ήταν να αυτοματοποιήσει την κατασκευή μαθηματικών πινάκων, για παράδειγμα για πλοήγηση (υπολογισμός τριγωνομετρικών συναρτήσεων με πολυωνυμικές προσεγγίσεις σε 0 μοίρες, 0,01 μοίρες, 0,02 μοίρες κ.λπ.). Υπήρχε επίσης μεγάλη ζήτηση για μαθηματικούς υπολογισμούς στην αστρονομία: ήταν απαραίτητο να επεξεργαστούν τα ακατέργαστα αποτελέσματα τηλεσκοπικών παρατηρήσεων σε σταθερές περιοχές της ουράνιας σφαίρας (ανάλογα με την ώρα και την ημερομηνία των παρατηρήσεων) ή να καθοριστούν οι τροχιές νέων αντικειμένων (για παράδειγμα, ο κομήτης του Χάλεϋ).
Από την εποχή του Babbage, η ανάγκη για υπολογιστικές μηχανές έχει αυξηθεί πολλές φορές. Οι εταιρείες ηλεκτρικής ενέργειας έπρεπε να κατανοήσουν τη συμπεριφορά των βασικών συστημάτων μετάδοσης ισχύος με εξαιρετικά πολύπλοκες δυναμικές ιδιότητες. Τα όπλα από χάλυβα Bessemer, ικανά να εκτοξεύουν κοχύλια στον ορίζοντα (και επομένως, χάρη στην άμεση παρατήρηση του στόχου, δεν είχαν πλέον στόχο), απαιτούσαν βαλλιστικούς πίνακες ολοένα και πιο ακριβείς. Νέα στατιστικά εργαλεία που περιλάμβαναν μεγάλες ποσότητες μαθηματικών υπολογισμών (όπως η μέθοδος των ελαχίστων τετραγώνων) χρησιμοποιούνται όλο και περισσότερο τόσο στην επιστήμη όσο και στον αναπτυσσόμενο κυβερνητικό μηχανισμό. Τα τμήματα υπολογιστών εμφανίστηκαν σε πανεπιστήμια, κυβερνητικές υπηρεσίες και βιομηχανικές εταιρείες, οι οποίες συνήθως στρατολογούσαν γυναίκες.
Οι μηχανικές αριθμομηχανές έκαναν μόνο πιο εύκολο το πρόβλημα των υπολογισμών, αλλά δεν το έλυσαν. Οι αριθμομηχανές επιτάχυναν τις αριθμητικές πράξεις, αλλά κάθε περίπλοκο επιστημονικό ή μηχανικό πρόβλημα απαιτούσε εκατοντάδες ή χιλιάδες πράξεις, καθεμία από τις οποίες ο (ανθρώπινος) αριθμομηχανής έπρεπε να εκτελέσει χειροκίνητα, καταγράφοντας προσεκτικά όλα τα ενδιάμεσα αποτελέσματα.
Αρκετοί παράγοντες συνέβαλαν στην εμφάνιση νέων προσεγγίσεων στο πρόβλημα των μαθηματικών υπολογισμών. Νέοι επιστήμονες και μηχανικοί, που υπολόγιζαν με οδυνηρό τρόπο τα καθήκοντά τους τη νύχτα, ήθελαν να ξεκουράσουν τα χέρια και τα μάτια τους. Οι διαχειριστές έργων αναγκάστηκαν να ξοδεύουν όλο και περισσότερα χρήματα για τους μισθούς πολλών υπολογιστών, ειδικά μετά τον Πρώτο Παγκόσμιο Πόλεμο. Τέλος, πολλά προηγμένα επιστημονικά και μηχανικά προβλήματα ήταν δύσκολο να υπολογιστούν με το χέρι. Όλοι αυτοί οι παράγοντες οδήγησαν στη δημιουργία μιας σειράς υπολογιστών, οι εργασίες στους οποίους πραγματοποιήθηκαν υπό την ηγεσία του Vannevar Bush, ηλεκτρολόγου μηχανικού στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Μασαχουσέτης (MIT).
Διαφορικός αναλυτής
Μέχρι αυτό το σημείο, η ιστορία ήταν συχνά απρόσωπη, αλλά τώρα θα αρχίσουμε να μιλάμε περισσότερο για συγκεκριμένα άτομα. Η φήμη πέρασε πάνω από τους δημιουργούς του διακόπτη πάνελ, του ρελέ τύπου Ε και του κυκλώματος πιστοληπτικού δείκτη. Ούτε βιογραφικά ανέκδοτα δεν έχουν διασωθεί γι' αυτά. Τα μόνα διαθέσιμα δημόσια στοιχεία της ζωής τους είναι τα απολιθώματα των μηχανών που δημιούργησαν.
Μπορούμε τώρα να αποκτήσουμε μια βαθύτερη κατανόηση των ανθρώπων και του παρελθόντος τους. Αλλά δεν θα συναντάμε πια αυτούς που εργάστηκαν σκληρά στις σοφίτες και τα εργαστήρια στο σπίτι - τους Morse and Vail, Bell και Watson. Μέχρι το τέλος του Α' Παγκοσμίου Πολέμου, η εποχή των ηρωικών εφευρετών είχε σχεδόν τελειώσει. Ο Τόμας Έντισον μπορεί να θεωρηθεί μια μεταβατική φιγούρα: στην αρχή της καριέρας του ήταν μισθωτός εφευρέτης και στο τέλος της έγινε ιδιοκτήτης ενός «εργοστασίου εφευρέσεων». Μέχρι τότε, η ανάπτυξη των πιο αξιοσημείωτων νέων τεχνολογιών είχε γίνει ο τομέας των οργανισμών - πανεπιστημίων, εταιρικών ερευνητικών τμημάτων, κυβερνητικών εργαστηρίων. Τα άτομα για τα οποία θα μιλήσουμε σε αυτή την ενότητα ανήκαν σε τέτοιους οργανισμούς.
Για παράδειγμα, ο Βανεβάρ Μπους. Έφτασε στο MIT το 1919, όταν ήταν 29 ετών. Λίγο περισσότερο από 20 χρόνια αργότερα, ήταν ένας από τους ανθρώπους που επηρέασαν τη συμμετοχή των Ηνωμένων Πολιτειών στον Β' Παγκόσμιο Πόλεμο και βοήθησαν στην αύξηση της κρατικής χρηματοδότησης, η οποία άλλαξε για πάντα τη σχέση μεταξύ κυβέρνησης, ακαδημαϊκού κόσμου και της ανάπτυξης της επιστήμης και της τεχνολογίας. Αλλά για τους σκοπούς αυτού του άρθρου, μας ενδιαφέρει μια σειρά μηχανών που αναπτύχθηκαν στο εργαστήριο Μπους από τα μέσα της δεκαετίας του 1920 και είχαν σκοπό να λύσουν το πρόβλημα των μαθηματικών υπολογισμών.
Το MIT, το οποίο είχε πρόσφατα μετακομίσει από την κεντρική Βοστώνη στην προκυμαία του ποταμού Charles στο Κέμπριτζ, ευθυγραμμίστηκε στενά με τις ανάγκες της βιομηχανίας. Ο ίδιος ο Μπους, εκτός από τη θέση του καθηγητή, είχε οικονομικά συμφέροντα σε αρκετές επιχειρήσεις στον τομέα των ηλεκτρονικών. Επομένως, δεν πρέπει να προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι το πρόβλημα που οδήγησε τον Busch και τους μαθητές του να εργαστούν στη νέα υπολογιστική συσκευή προήλθε από την ενεργειακή βιομηχανία: την προσομοίωση της συμπεριφοράς των γραμμών μεταφοράς υπό συνθήκες αιχμής φορτίου. Προφανώς, αυτή ήταν μόνο μία από τις πολλές πιθανές εφαρμογές των υπολογιστών: κουραστικοί μαθηματικοί υπολογισμοί γίνονταν παντού.
Ο Busch και οι συνάδελφοί του κατασκεύασαν αρχικά δύο μηχανές που ονομάζονται ολογράμματα προϊόντων. Αλλά η πιο διάσημη και επιτυχημένη μηχανή του MIT ήταν μια άλλη - διαφορικός αναλυτής, ολοκληρώθηκε το 1931. Έλυσε προβλήματα με τη μετάδοση του ηλεκτρισμού, υπολόγισε τις τροχιές των ηλεκτρονίων, τις τροχιές της κοσμικής ακτινοβολίας στο μαγνητικό πεδίο της Γης και πολλά άλλα. Ερευνητές σε όλο τον κόσμο, που χρειάζονται υπολογιστική ισχύ, δημιούργησαν δεκάδες αντίγραφα και παραλλαγές του διαφορικού αναλυτή τη δεκαετία του 1930. Μερικά είναι ακόμη και από το Meccano (το αγγλικό ανάλογο των αμερικανικών σετ παιδικών κατασκευών της μάρκας ).
Ένας διαφορικός αναλυτής είναι ένας αναλογικός υπολογιστής. Οι μαθηματικές συναρτήσεις υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας περιστρεφόμενες μεταλλικές ράβδους, η ταχύτητα περιστροφής καθεμιάς από τις οποίες αντανακλούσε κάποια ποσοτική τιμή. Ο κινητήρας οδήγησε μια ανεξάρτητη ράβδο - μια μεταβλητή (συνήθως αντιπροσώπευε το χρόνο), η οποία, με τη σειρά της, περιστρεφόταν άλλες ράβδους (διαφορετικές μεταβλητές διαφορικού) μέσω μηχανικών συνδέσεων και μια συνάρτηση υπολογίστηκε με βάση την ταχύτητα περιστροφής εισόδου. Τα αποτελέσματα των υπολογισμών σχεδιάστηκαν σε χαρτί με τη μορφή καμπυλών. Τα σημαντικότερα εξαρτήματα ήταν οι ολοκληρωτές - τροχοί που περιστρέφονταν ως δίσκοι. Οι ολοκληρωτές θα μπορούσαν να υπολογίσουν το ολοκλήρωμα μιας καμπύλης χωρίς κουραστικούς χειροκίνητους υπολογισμούς.
Διαφορικός αναλυτής. Ενσωματωμένη μονάδα - με υπερυψωμένο καπάκι, στο πλάι του παραθύρου υπάρχουν πίνακες με τα αποτελέσματα των υπολογισμών και στη μέση - ένα σύνολο ράβδων υπολογιστών
Κανένα από τα στοιχεία του αναλυτή δεν περιείχε διακριτά ρελέ μεταγωγής ή ψηφιακούς διακόπτες. Γιατί λοιπόν μιλάμε για αυτή τη συσκευή; Η απάντηση είναι τέταρτος οικογενειακό αυτοκίνητο.
Στις αρχές της δεκαετίας του 1930, ο Μπους άρχισε να φλερτάρει το Ίδρυμα Ροκφέλερ για να λάβει χρηματοδότηση για περαιτέρω ανάπτυξη του αναλυτή. Ο Warren Weaver, επικεφαλής των φυσικών επιστημών του ιδρύματος, αρχικά δεν πείστηκε. Η μηχανική δεν ήταν ο τομέας της ειδικότητάς του. Αλλά ο Busch διαφημίστηκε τις απεριόριστες δυνατότητες της νέας μηχανής του για επιστημονικές εφαρμογές - ειδικά στη μαθηματική βιολογία, το έργο του Weaver για κατοικίδια. Ο Μπους υποσχέθηκε επίσης πολλές βελτιώσεις στον αναλυτή, συμπεριλαμβανομένης της «ικανότητας γρήγορης εναλλαγής του αναλυτή από το ένα πρόβλημα στο άλλο, όπως ένας τηλεφωνικός πίνακας». Το 1936, οι προσπάθειές του ανταμείφθηκαν με επιχορήγηση 85 δολαρίων για τη δημιουργία μιας νέας συσκευής, η οποία αργότερα ονομάστηκε Rockefeller Differential Analyzer.
Ως πρακτικός υπολογιστής, αυτός ο αναλυτής δεν ήταν μια μεγάλη ανακάλυψη. Ο Μπους, ο οποίος έγινε αντιπρόεδρος του MIT και κοσμήτορας μηχανικής, δεν μπορούσε να αφιερώσει πολύ χρόνο στη διεύθυνση της ανάπτυξης. Μάλιστα, σύντομα αποσύρθηκε, αναλαμβάνοντας καθήκοντα προέδρου του Ινστιτούτου Carnegie στην Ουάσιγκτον. Ο Μπους ένιωσε ότι ο πόλεμος πλησίαζε και είχε αρκετές επιστημονικές και βιομηχανικές ιδέες που θα μπορούσαν να εξυπηρετήσουν τις ανάγκες του στρατού. Ήθελε, δηλαδή, να είναι πιο κοντά στο κέντρο εξουσίας, όπου θα μπορούσε να επηρεάσει αποτελεσματικότερα την επίλυση ορισμένων ζητημάτων.
Ταυτόχρονα, τα τεχνικά προβλήματα που υπαγόρευε ο νέος σχεδιασμός επιλύθηκαν από το προσωπικό του εργαστηρίου και σύντομα άρχισαν να εκτρέπονται για να εργαστούν σε στρατιωτικά προβλήματα. Η μηχανή Rockefeller ολοκληρώθηκε μόλις το 1942. Ο στρατός το βρήκε χρήσιμο για την εν σειρά παραγωγή βαλλιστικών τραπεζιών για το πυροβολικό. Αλλά σύντομα αυτή η συσκευή επισκιάστηκε καθαρά ψηφιακό υπολογιστές—που αναπαριστούν αριθμούς όχι ως φυσικά μεγέθη, αλλά αφηρημένα, χρησιμοποιώντας θέσεις διακόπτη. Απλώς συνέβη ότι ο ίδιος ο αναλυτής Rockefeller χρησιμοποίησε πολλούς παρόμοιους διακόπτες, αποτελούμενους από κυκλώματα ρελέ.
Σάνον
Το 1936, ο Claude Shannon ήταν μόλις 20 ετών, αλλά είχε ήδη αποφοιτήσει από το Πανεπιστήμιο του Michigan με πτυχίο ηλεκτρολογίας και μαθηματικών. Μεταφέρθηκε στο MIT από ένα φυλλάδιο καρφιτσωμένο σε έναν πίνακα ανακοινώσεων. Ο Vannevar Bush έψαχνε για έναν νέο βοηθό για να εργαστεί στον διαφορικό αναλυτή. Ο Shannon υπέβαλε την αίτησή του χωρίς δισταγμό και σύντομα εργαζόταν για νέα προβλήματα πριν αρχίσει να διαμορφώνεται η νέα συσκευή.
Η Σάνον δεν έμοιαζε σε τίποτα με τον Μπους. Δεν ήταν ούτε επιχειρηματίας, ούτε οικοδόμος ακαδημαϊκών αυτοκρατοριών, ούτε διαχειριστής. Σε όλη του τη ζωή λάτρευε τα παιχνίδια, τα παζλ και την ψυχαγωγία: σκάκι, ζογκλέρ, λαβύρινθους, κρυπτογράμματα. Όπως πολλοί άνδρες της εποχής του, κατά τη διάρκεια του πολέμου ο Shannon αφοσιώθηκε σε σοβαρές επιχειρήσεις: κατείχε μια θέση στο Bell Labs με κυβερνητικό συμβόλαιο, το οποίο προστάτευε το αδύναμο σώμα του από τη στρατιωτική στράτευση. Η έρευνά του για τον έλεγχο της πυρκαγιάς και την κρυπτογραφία κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου οδήγησε με τη σειρά του σε θεμελιώδη εργασία για τη θεωρία της πληροφορίας (την οποία δεν θα θίξουμε). Στη δεκαετία του 1950, καθώς ο πόλεμος και οι συνέπειές του υποχώρησαν, ο Shannon επέστρεψε στη διδασκαλία στο MIT, περνώντας τον ελεύθερο χρόνο του σε εκτροπές: μια αριθμομηχανή που λειτουργούσε αποκλειστικά με λατινικούς αριθμούς. ένα μηχάνημα, όταν ενεργοποιήθηκε, εμφανίστηκε ένας μηχανικός βραχίονας από αυτό και έσβησε το μηχάνημα.
Η δομή της μηχανής Rockefeller που συνάντησε ο Shannon ήταν λογικά η ίδια με αυτή του αναλυτή του 1931, αλλά κατασκευάστηκε από εντελώς διαφορετικά φυσικά συστατικά. Ο Busch συνειδητοποίησε ότι οι ράβδοι και τα μηχανικά γρανάζια σε παλαιότερες μηχανές μείωσαν την αποτελεσματικότητα της χρήσης τους: για να γίνουν υπολογισμοί, το μηχάνημα έπρεπε να ρυθμιστεί, κάτι που απαιτούσε πολλές ανθρωποώρες εργασίας από ειδικευμένους μηχανικούς.
Ο νέος αναλυτής έχει χάσει αυτό το μειονέκτημα. Ο σχεδιασμός του δεν βασίστηκε σε ένα τραπέζι με ράβδους, αλλά σε έναν μετατροπέα cross-disc, ένα πλεονάζον πρωτότυπο που δώρισε η Bell Labs. Αντί να μεταδίδεται ισχύς από έναν κεντρικό άξονα, κάθε ενσωματωμένη μονάδα κινούνταν ανεξάρτητα από έναν ηλεκτρικό κινητήρα. Για να ρυθμίσετε το μηχάνημα ώστε να λύσει ένα νέο πρόβλημα, αρκούσε απλώς να ρυθμίσετε τις παραμέτρους των ρελέ στη μήτρα συντεταγμένων για να συνδέσετε τους ολοκληρωτές με την επιθυμητή σειρά. Ένας αναγνώστης ταινίας διάτρησης (δανεισμένος από μια άλλη τηλεπικοινωνιακή συσκευή, το roll teletype) διάβασε τη διαμόρφωση του μηχανήματος και ένα κύκλωμα ρελέ μετέτρεψε το σήμα από την ταινία σε σήματα ελέγχου για τη μήτρα - ήταν σαν να δημιουργούσε μια σειρά τηλεφωνικών κλήσεων μεταξύ ολοκληρωτών.
Το νέο μηχάνημα όχι μόνο ήταν πολύ πιο γρήγορο και πιο εύκολο στην εγκατάσταση, ήταν επίσης πιο γρήγορο και ακριβές από τον προκάτοχό του. Θα μπορούσε να λύσει πιο περίπλοκα προβλήματα. Σήμερα αυτός ο υπολογιστής μπορεί να θεωρηθεί πρωτόγονος, ακόμη και υπερβολικός, αλλά εκείνη την εποχή φαινόταν στους παρατηρητές μια μεγάλη - ή ίσως τρομερή - ευφυΐα στη δουλειά:
Βασικά, είναι ένα ρομπότ μαθηματικών. Ένα ηλεκτρικό αυτόματο σχεδιασμένο όχι μόνο για να απαλλάξει τον ανθρώπινο εγκέφαλο από το βάρος των βαρέων υπολογισμών και αναλύσεων, αλλά και για να επιτεθεί και να λύσει μαθηματικά προβλήματα που δεν μπορούν να λυθούν από το μυαλό.
Ο Shannon επικεντρώθηκε στη μετατροπή δεδομένων από την χαρτοταινία σε οδηγίες για τον «εγκέφαλο» και το κύκλωμα ρελέ ήταν υπεύθυνο για αυτή τη λειτουργία. Παρατήρησε την αντιστοιχία μεταξύ της δομής του κυκλώματος και των μαθηματικών δομών της άλγεβρας Boole, την οποία σπούδασε στο μεταπτυχιακό σχολείο στο Μίσιγκαν. Αυτή είναι μια άλγεβρα της οποίας οι τελεστές ήταν Σωστό και λάθοςκαι από χειριστές - ΚΑΙ, Ή, ΟΧΙ κλπ. Άλγεβρα που αντιστοιχεί σε λογικές προτάσεις.
Αφού πέρασε το καλοκαίρι του 1937 δουλεύοντας στο Bell Labs στο Μανχάταν (ένα ιδανικό μέρος για να σκεφτείς τα κυκλώματα ρελέ), ο Shannon έγραψε τη μεταπτυχιακή του διατριβή με τίτλο "A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits". Μαζί με το έργο του Alan Turing το προηγούμενο έτος, η διατριβή του Shannon αποτέλεσε το θεμέλιο της επιστήμης των υπολογιστών.
Τις δεκαετίες του 1940 και του 1950, η Shannon κατασκεύασε πολλές υπολογιστικές/λογικές μηχανές: τη ρωμαϊκή αριθμομηχανή λογισμών THROBAC, μια μηχανή τέλους παιχνιδιού στο σκάκι και τον Θησέα, έναν λαβύρινθο μέσα στον οποίο κινούνταν ένα ηλεκτρομηχανικό ποντίκι (εικόνα)
Ο Shannon ανακάλυψε ότι ένα σύστημα προτασιακών λογικών εξισώσεων θα μπορούσε να μετατραπεί άμεσα μηχανιστικά σε ένα φυσικό κύκλωμα διακοπτών ρελέ. Και κατέληξε: «Σχεδόν κάθε πράξη που μπορεί να περιγραφεί σε έναν πεπερασμένο αριθμό βημάτων χρησιμοποιώντας λέξεις ΑΝ, ΚΑΙ, Ή κ.λπ., μπορεί να εκτελεστεί αυτόματα χρησιμοποιώντας ρελέ." Για παράδειγμα, δύο ρελέ ελεγχόμενου διακόπτη που συνδέονται σε σειρά σχηματίζουν ένα λογικό И: Το ρεύμα θα διαρρέει το κύριο καλώδιο μόνο όταν ενεργοποιηθούν και οι δύο ηλεκτρομαγνήτες για να κλείσουν οι διακόπτες. Ταυτόχρονα, δύο ρελέ συνδέονται σε παράλληλη μορφή Or: Το ρεύμα ρέει μέσω του κύριου κυκλώματος, ενεργοποιούμενο από έναν από τους ηλεκτρομαγνήτες. Η έξοδος ενός τέτοιου λογικού κυκλώματος μπορεί, με τη σειρά του, να ελέγχει τους ηλεκτρομαγνήτες άλλων ηλεκτρονόμων για να παράγει πιο πολύπλοκες λογικές πράξεις όπως (Α И Β) ή (Γ И ΣΟΛ).
Ο Shannon ολοκλήρωσε τη διατριβή του με ένα παράρτημα που περιέχει πολλά παραδείγματα κυκλωμάτων που δημιουργήθηκαν χρησιμοποιώντας τη μέθοδό του. Δεδομένου ότι οι πράξεις της άλγεβρας Boole είναι πολύ παρόμοιες με τις αριθμητικές πράξεις σε δυαδικό (δηλαδή, χρησιμοποιώντας δυαδικούς αριθμούς), έδειξε πώς ένας ηλεκτρονόμος θα μπορούσε να συναρμολογηθεί σε έναν «ηλεκτρικό αθροιστή σε δυαδικό» - τον ονομάζουμε δυαδικό αθροιστή. Λίγους μήνες αργότερα, ένας από τους επιστήμονες των Bell Labs έφτιαξε έναν τέτοιο αθροιστή στο τραπέζι της κουζίνας του.
Στίμπιτς
Ο George Stibitz, ένας ερευνητής στο τμήμα μαθηματικών στα κεντρικά γραφεία Bell Labs στο Μανχάταν, έφερε στο σπίτι ένα περίεργο σύνολο εξοπλισμού ένα σκοτεινό βράδυ του Νοεμβρίου του 1937. Στεγνές κυψέλες μπαταρίας, δύο μικρά φώτα για τα πάνελ υλικού και μερικά επίπεδα ρελέ τύπου U που βρέθηκαν σε έναν κάδο απορριμμάτων. Προσθέτοντας μερικά καλώδια και κάποια σκουπίδια, συναρμολόγησε μια συσκευή που μπορούσε να προσθέσει δύο μονοψήφιους δυαδικούς αριθμούς (που αντιπροσωπεύονται από την παρουσία ή την απουσία τάσης εισόδου) και να εξάγει έναν διψήφιο αριθμό χρησιμοποιώντας λαμπτήρες: ένα για αναμμένο, μηδέν για μακριά.
Δυαδικός αθροιστής Stiebitz
Ο Stiebitz, ένας εκπαιδευμένος φυσικός, κλήθηκε να αξιολογήσει τις φυσικές ιδιότητες των μαγνητών ρελέ. Δεν είχε καμία προηγούμενη εμπειρία με ρελέ και έτσι ξεκίνησε μελετώντας τη χρήση τους στα τηλεφωνικά κυκλώματα Bell. Ο Τζορτζ σύντομα παρατήρησε ομοιότητες μεταξύ ορισμένων από τα κυκλώματα και των δυαδικών αριθμητικών πράξεων. Ενδιαφερόμενος, συναρμολόγησε το πλαϊνό έργο του στο τραπέζι της κουζίνας.
Στην αρχή, η ενασχόληση του Stiebitz με τα ρελέ προκάλεσε ελάχιστο ενδιαφέρον στη διοίκηση της Bell Labs. Αλλά το 1938, ο επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας ρώτησε τον Τζορτζ αν οι αριθμομηχανές του θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για αριθμητικές πράξεις με μιγαδικούς αριθμούς (π.χ. α + βiΌπου i είναι η τετραγωνική ρίζα ενός αρνητικού αριθμού). Αποδείχθηκε ότι αρκετά τμήματα υπολογιστών στα Bell Labs ήδη στενάζουν επειδή έπρεπε συνεχώς να πολλαπλασιάζουν και να διαιρούν τέτοιους αριθμούς. Ο πολλαπλασιασμός ενός μιγαδικού αριθμού απαιτούσε τέσσερις αριθμητικές πράξεις σε μια επιτραπέζια αριθμομηχανή, η διαίρεση απαιτούσε 16 πράξεις. Ο Stibitz είπε ότι μπορούσε να λύσει το πρόβλημα και σχεδίασε ένα κύκλωμα μηχανής για τέτοιους υπολογισμούς.
Το τελικό σχέδιο, το οποίο ενσωματώθηκε σε μέταλλο από τον τηλεφωνικό μηχανικό Samuel Williams, ονομάστηκε Complex Number Computer - ή Complex Computer για συντομία - και κυκλοφόρησε το 1940. Για τους υπολογισμούς χρησιμοποιήθηκαν 450 ρελέ, τα ενδιάμεσα αποτελέσματα αποθηκεύτηκαν σε δέκα διακόπτες συντεταγμένων. Τα δεδομένα εισήχθησαν και ελήφθησαν με τη χρήση τηλετύπου κυλίνδρων. Τα τμήματα Bell Labs εγκατέστησαν τρεις τέτοιους τηλετύπους, γεγονός που υποδηλώνει μεγάλη ανάγκη για υπολογιστική ισχύ. Ρελέ, μήτρα, τηλετύπους - από κάθε άποψη ήταν προϊόν του συστήματος Bell.
Η καλύτερη ώρα του Complex Computer σημειώθηκε στις 11 Σεπτεμβρίου 1940. Ο Stiebitz παρουσίασε μια έκθεση για τον υπολογιστή σε μια συνάντηση της Αμερικανικής Μαθηματικής Εταιρείας στο Dartmouth College. Συμφώνησε ότι ένας τηλετύπος θα εγκατασταθεί εκεί με τηλεγραφική σύνδεση με το Complex Computer στο Μανχάταν, 400 χιλιόμετρα μακριά. Οι ενδιαφερόμενοι μπορούσαν να πάνε στον τηλετύπο, να εισάγουν τις συνθήκες του προβλήματος στο πληκτρολόγιο και να δουν πώς σε λιγότερο από ένα λεπτό ο τηλετύπος εκτυπώνει μαγικά το αποτέλεσμα. Μεταξύ εκείνων που δοκίμασαν το νέο προϊόν ήταν οι John Mauchly και John von Neumann, καθένας από τους οποίους θα έπαιζε σημαντικό ρόλο στη συνέχιση της ιστορίας μας.
Οι συμμετέχοντες στη συνάντηση είδαν μια σύντομη ματιά στον μελλοντικό κόσμο. Αργότερα, οι υπολογιστές έγιναν τόσο ακριβοί που οι διαχειριστές δεν είχαν πλέον την πολυτέλεια να τους αφήνουν να κάθονται σε αδράνεια, ενώ ο χρήστης έξυνε το πιγούνι του μπροστά από την κονσόλα διαχείρισης, αναρωτιόταν τι να γράψει μετά. Τα επόμενα 20 χρόνια, οι επιστήμονες θα σκέφτονται πώς να κατασκευάσουν υπολογιστές γενικής χρήσης που θα σας περιμένουν πάντα να εισάγετε δεδομένα σε αυτούς, ακόμα και όταν εργάζεστε σε κάτι άλλο. Και μετά θα περάσουν άλλα 20 χρόνια έως ότου αυτός ο διαδραστικός τρόπος υπολογισμού γίνει η καθημερινότητα.
Ο Stiebitz πίσω από τον διαδραστικό τερματικό σταθμό Dartmouth τη δεκαετία του 1960. Το Dartmouth College ήταν πρωτοπόρος στη διαδραστική πληροφορική. Ο Stiebitz έγινε καθηγητής κολεγίου το 1964
Προκαλεί έκπληξη το γεγονός ότι, παρά τα προβλήματα που επιλύει, το Complex Computer, με τα σύγχρονα πρότυπα, δεν είναι καθόλου υπολογιστής. Θα μπορούσε να εκτελέσει αριθμητικές πράξεις σε μιγαδικούς αριθμούς και πιθανώς να λύσει άλλα παρόμοια προβλήματα, αλλά όχι προβλήματα γενικής χρήσης. Δεν ήταν προγραμματιζόμενο. Δεν μπορούσε να εκτελέσει λειτουργίες με τυχαία σειρά ή επανειλημμένα. Ήταν μια αριθμομηχανή ικανή να κάνει ορισμένους υπολογισμούς πολύ καλύτερα από τους προκατόχους του.
Με το ξέσπασμα του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, ο Bell, υπό την ηγεσία του Stiebitz, δημιούργησε μια σειρά υπολογιστών που ονομάστηκαν Model II, Model III και Model IV (ο Complex Computer, κατά συνέπεια, ονομάστηκε Model I). Τα περισσότερα από αυτά κατασκευάστηκαν κατόπιν αιτήματος της Εθνικής Επιτροπής Έρευνας Άμυνας και επικεφαλής της δεν ήταν άλλος από τον Vannevar Bush. Η Stibitz βελτίωσε τον σχεδιασμό των μηχανών όσον αφορά τη μεγαλύτερη ευελιξία των λειτουργιών και τον προγραμματισμό.
Για παράδειγμα, ο Balistic Calculator (αργότερα Model III) αναπτύχθηκε για τις ανάγκες των αντιαεροπορικών συστημάτων ελέγχου πυρός. Τέθηκε σε λειτουργία το 1944 στο Fort Bliss του Τέξας. Η συσκευή περιείχε 1400 ηλεκτρονόμους και μπορούσε να εκτελέσει ένα πρόγραμμα μαθηματικών πράξεων που προσδιορίζονταν από μια ακολουθία εντολών σε μια ταινία με θηλιά. Μια κασέτα με δεδομένα εισόδου δόθηκε ξεχωριστά και τα δεδομένα πινάκων παρασχέθηκαν ξεχωριστά. Αυτό κατέστησε δυνατή τη γρήγορη εύρεση των τιμών, για παράδειγμα, τριγωνομετρικών συναρτήσεων χωρίς πραγματικούς υπολογισμούς. Οι μηχανικοί Bell ανέπτυξαν ειδικά κυκλώματα αναζήτησης (κυκλώματα κυνηγιού) που σάρωναν την ταινία προς τα εμπρός/πίσω και αναζήτησαν τη διεύθυνση της επιθυμητής τιμής του πίνακα, ανεξάρτητα από τους υπολογισμούς. Ο Stibitz διαπίστωσε ότι ο υπολογιστής του Model III, κάνοντας κλικ σε ρελέ μέρα και νύχτα, αντικατέστησε 25-40 υπολογιστές.
Racks ρελέ Bell Model III
Το αυτοκίνητο Model V δεν είχε πλέον χρόνο να δει στρατιωτική θητεία. Έχει γίνει ακόμα πιο ευέλικτο και ισχυρό. Αν αξιολογήσουμε τον αριθμό των υπολογιστών που αντικατέστησε, τότε ήταν περίπου δέκα φορές μεγαλύτερος από το Model III. Αρκετές υπολογιστικές μονάδες με 9 χιλιάδες ρελέ θα μπορούσαν να λάβουν δεδομένα εισόδου από πολλούς σταθμούς, όπου οι χρήστες εισήγαγαν τις συνθήκες διαφορετικών εργασιών. Κάθε τέτοιος σταθμός είχε έναν αναγνώστη ταινίας για την εισαγωγή δεδομένων και πέντε για οδηγίες. Αυτό κατέστησε δυνατή την κλήση διαφόρων υπορουτίνων από την κύρια ταινία κατά τον υπολογισμό μιας εργασίας. Η κύρια μονάδα ελέγχου (ουσιαστικά ένα ανάλογο του λειτουργικού συστήματος) διένειμε οδηγίες μεταξύ των υπολογιστικών μονάδων ανάλογα με τη διαθεσιμότητά τους και τα προγράμματα θα μπορούσαν να εκτελούν διακλαδώσεις υπό όρους. Δεν ήταν πια απλά μια αριθμομηχανή.
Έτος Θαυμάτων: 1937
Το έτος 1937 μπορεί να θεωρηθεί σημείο καμπής στην ιστορία των υπολογιστών. Εκείνο το έτος, ο Shannon και ο Stibitz παρατήρησαν ομοιότητες μεταξύ των κυκλωμάτων ρελέ και των μαθηματικών συναρτήσεων. Αυτά τα ευρήματα οδήγησαν τη Bell Labs στη δημιουργία μιας σειράς σημαντικών ψηφιακών μηχανών. Ήταν κάπως - ή ακόμα και αντικατάσταση - όταν ένα μέτριο τηλεφωνικό ρελέ, χωρίς να αλλάξει τη φυσική του μορφή, έγινε η ενσάρκωση των αφηρημένων μαθηματικών και της λογικής.
Την ίδια χρονιά στο τεύχος Ιανουαρίου της έκδοσης Πρακτικά της Μαθηματικής Εταιρείας του Λονδίνου δημοσίευσε ένα άρθρο του Βρετανού μαθηματικού Άλαν Τούρινγκ «Σχετικά με τους υπολογιστικούς αριθμούς σε σχέση με "(Σχετικά με τους υπολογιστικούς αριθμούς, με μια εφαρμογή για το πρόβλημα Entscheidungs). Περιέγραφε μια καθολική υπολογιστική μηχανή: ο συγγραφέας υποστήριξε ότι μπορούσε να εκτελέσει ενέργειες που ήταν λογικά ισοδύναμες με τις ενέργειες των ανθρώπινων υπολογιστών. Ο Τούρινγκ, ο οποίος είχε μπει στο μεταπτυχιακό στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον τον προηγούμενο χρόνο, κίνησε επίσης το ενδιαφέρον των κυκλωμάτων αναμετάδοσης. Και, όπως ο Μπους, ανησυχεί για την αυξανόμενη απειλή πολέμου με τη Γερμανία. Έτσι, ανέλαβε ένα παράπλευρο έργο κρυπτογραφίας - έναν δυαδικό πολλαπλασιαστή που θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την κρυπτογράφηση των στρατιωτικών επικοινωνιών. Ο Turing το κατασκεύασε από ρελέ που συναρμολογήθηκαν στο μηχανουργείο του πανεπιστημίου.
Επίσης το 1937, ο Howard Aiken σκεφτόταν μια προτεινόμενη αυτόματη μηχανή υπολογιστών. Ένας μεταπτυχιακός φοιτητής ηλεκτρολόγων μηχανικών του Χάρβαρντ, ο Aiken έκανε τους υπολογισμούς που του αναλογούσε χρησιμοποιώντας μόνο μια μηχανική αριθμομηχανή και τύπωσε βιβλία με μαθηματικούς πίνακες. Πρότεινε ένα σχέδιο που θα εξαφάνιζε αυτή τη ρουτίνα. Σε αντίθεση με τις υπάρχουσες υπολογιστικές συσκευές, υποτίθεται ότι επεξεργαζόταν τις διαδικασίες αυτόματα και κυκλικά, χρησιμοποιώντας τα αποτελέσματα των προηγούμενων υπολογισμών ως είσοδο στον επόμενο.
Εν τω μεταξύ, στη Nippon Electric Company, ο μηχανικός τηλεπικοινωνιών Akira Nakashima εξερευνούσε τις συνδέσεις μεταξύ κυκλωμάτων ρελέ και μαθηματικών από το 1935. Τελικά, το 1938, απέδειξε ανεξάρτητα την ισοδυναμία των κυκλωμάτων αναμετάδοσης με την άλγεβρα Boole, την οποία ο Shannon είχε ανακαλύψει ένα χρόνο νωρίτερα.
Στο Βερολίνο, ο Konrad Zuse, ένας πρώην μηχανικός αεροσκαφών κουρασμένος από τους ατελείωτους υπολογισμούς που απαιτούνται στη δουλειά, έψαχνε για κεφάλαια για την κατασκευή ενός δεύτερου υπολογιστή. Δεν μπορούσε να κάνει την πρώτη του μηχανική συσκευή, το V1, να λειτουργήσει αξιόπιστα, έτσι θέλησε να φτιάξει έναν υπολογιστή ρελέ, τον οποίο ανέπτυξε από κοινού με τον φίλο του, μηχανικό τηλεπικοινωνιών Helmut Schreyer.
Η ευελιξία των τηλεφωνικών ρελέ, τα συμπεράσματα σχετικά με τη μαθηματική λογική, η επιθυμία των έξυπνων μυαλών να απαλλαγούν από την εργασία που μουδιάζει το μυαλό - όλα αυτά συνυφασμένα και οδήγησαν στην εμφάνιση της ιδέας ενός νέου τύπου λογικής μηχανής.
Ξεχασμένη γενιά
Οι καρποί των ανακαλύψεων και των εξελίξεων του 1937 έπρεπε να ωριμάσουν για αρκετά χρόνια. Ο πόλεμος αποδείχθηκε ότι ήταν το πιο ισχυρό λίπασμα και με την εμφάνισή του, άρχισαν να εμφανίζονται ηλεκτρονικοί υπολογιστές όπου υπήρχε η απαραίτητη τεχνική τεχνογνωσία. Η μαθηματική λογική έγινε η πέργκολα για τα αμπέλια της ηλεκτρολογίας. Νέες μορφές προγραμματιζόμενων υπολογιστικών μηχανών εμφανίστηκαν - το πρώτο σκίτσο των σύγχρονων υπολογιστών.
Εκτός από τις μηχανές του Stiebitz, μέχρι το 1944 οι ΗΠΑ μπορούσαν να υπερηφανεύονται για το Harvard Mark I/IBM Automatic Sequence Controlled Calculator (ASCC), αποτέλεσμα της πρότασης του Aiken. Το διπλό όνομα προέκυψε λόγω της επιδείνωσης των σχέσεων μεταξύ ακαδημαϊκών και βιομηχανίας: όλοι διεκδίκησαν δικαιώματα στη συσκευή. Το Mark I/ASCC χρησιμοποιούσε κυκλώματα ελέγχου ρελέ, αλλά η κύρια αριθμητική μονάδα βασίστηκε στην αρχιτεκτονική των μηχανικών αριθμομηχανών της IBM. Το όχημα δημιουργήθηκε για τις ανάγκες του US Bureau of Shipbuilding. Ο διάδοχός του, το Mark II, άρχισε να λειτουργεί το 1948 σε ένα χώρο δοκιμών του Πολεμικού Ναυτικού και όλες οι δραστηριότητές του βασίστηκαν εξ ολοκλήρου σε ρελέ — 13 ρελέ.
Κατά τη διάρκεια του πολέμου, ο Zuse κατασκεύασε αρκετούς υπολογιστές ρελέ, όλο και πιο περίπλοκους. Το αποκορύφωμα ήταν το V4, το οποίο, όπως και το Bell Model V, περιλάμβανε ρυθμίσεις για την κλήση υπορουτίνων και εκτελούσε διακλαδώσεις υπό όρους. Λόγω ελλείψεων υλικών στην Ιαπωνία, κανένα από τα σχέδια του Nakashima και των συμπατριωτών του δεν υλοποιήθηκε σε μέταλλο έως ότου η χώρα συνήλθε από τον πόλεμο. Στη δεκαετία του 1950, το νεοσύστατο Υπουργείο Εξωτερικού Εμπορίου και Βιομηχανίας χρηματοδότησε τη δημιουργία δύο μηχανών ρελέ, το δεύτερο εκ των οποίων ήταν ένα τέρας με 20 χιλιάδες ρελέ. Η Fujitsu, που συμμετείχε στη δημιουργία, έχει αναπτύξει τα δικά της εμπορικά προϊόντα.
Σήμερα αυτά τα μηχανήματα είναι σχεδόν εντελώς ξεχασμένα. Μόνο ένα όνομα παραμένει στη μνήμη - ENIAC. Ο λόγος της λήθης δεν σχετίζεται με την πολυπλοκότητα, τις δυνατότητες ή την ταχύτητά τους. Οι υπολογιστικές και λογικές ιδιότητες των ηλεκτρονόμων, που ανακαλύφθηκαν από επιστήμονες και ερευνητές, ισχύουν για κάθε είδους συσκευή που μπορεί να λειτουργήσει ως διακόπτης. Και έτσι συνέβη ότι μια άλλη παρόμοια συσκευή ήταν διαθέσιμη - ηλεκτρονικό ένας διακόπτης που θα μπορούσε να λειτουργήσει εκατοντάδες φορές πιο γρήγορα από ένα ρελέ.
Η σημασία του Β' Παγκοσμίου Πολέμου στην ιστορία των υπολογιστών θα πρέπει ήδη να είναι προφανής. Ο πιο τρομερός πόλεμος έγινε η ώθηση για την ανάπτυξη ηλεκτρονικών μηχανών. Η κυκλοφορία του απελευθέρωσε τους πόρους που απαιτούνται για να ξεπεραστούν οι προφανείς ελλείψεις των ηλεκτρονικών διακοπτών. Η βασιλεία των ηλεκτρομηχανικών υπολογιστών ήταν βραχύβια. Όπως οι Τιτάνες, ανατράπηκαν από τα παιδιά τους. Όπως και τα ρελέ, έτσι και η ηλεκτρονική μεταγωγή προέκυψε από τις ανάγκες του κλάδου των τηλεπικοινωνιών. Και για να μάθουμε από πού προήλθε, πρέπει να επαναφέρουμε την ιστορία μας σε μια στιγμή στην αυγή της εποχής του ραδιοφώνου.
Πηγή: www.habr.com