Inne artykuły cyklu:
- Historia przekaźnika
- Historia komputerów elektronicznych
- Historia tranzystora
- Historia internetu
Najwcześniejsze komputery elektroniczne były unikalnymi urządzeniami stworzonymi w celach badawczych. Jednak po ich wprowadzeniu na rynek organizacje szybko włączyły je w istniejącą kulturę przetwarzania danych – w której wszystkie dane i procesy były przedstawiane w postaci stosów. .
opracował pierwszy tabulator, który potrafił odczytywać i zliczać dane na podstawie otworów w kartonowych kartach, dla spisu ludności USA pod koniec XIX wieku. W połowie następnego wieku barwne potomstwo tej maszyny dotarło do dużych przedsiębiorstw i instytucji rządowych na całym świecie. Ich wspólnym językiem była karta składająca się z kilku kolumn, gdzie każda kolumna (zazwyczaj) reprezentowała jedną cyfrę, którą można było wydziurkować na jednym z dziesięciu miejsc, oznaczających liczby od 0 do 9.
Do perforacji danych wejściowych w kartach złożonych urządzeń nie było potrzeby, i ten proces można było rozdzielić na kilka biur w organizacji generującej te dane. Gdy dane wymagały przetworzenia – na przykład, aby obliczyć przychody do kwartalnego raportu działu sprzedaży – odpowiednie karty można było przynieść do centrum danych i ustawić w kolejce do przetworzenia przez odpowiednie maszyny, które generowały zestaw danych wyjściowych na kartach lub drukowały je na papierze. Wokół centralnych maszyn przetwarzających – tabulatorów i kalkulatorów – gromadziły się urządzenia peryferyjne do perforacji, kopiowania, sortowania i interpretacji kart.
Tabulator IBM 285, popularne urządzenie do pracy z kartami perforowanymi w latach 30. i 40.
Do drugiej połowy lat pięćdziesiątych XX wieku praktycznie wszystkie komputery działały na zasadzie «przetwarzania wsadowego». Z perspektywy typowego użytkownika końcowego z działu sprzedaży niewiele się zmieniło. Przynosiłeś do przetworzenia stos perforowanych kart, a otrzymywałeś wydruk lub inny stos perforowanych kart jako wynik pracy. W międzyczasie karty zamieniały się z otworów w papierze w sygnały elektroniczne i z powrotem, jednak niewiele cię to obchodziło. IBM dominowała w obszarze maszyn do przetwarzania perforowanych kart i pozostała jednym z głównych graczy w świecie komputerów elektronicznych, głównie dzięki nawiązanym relacjom oraz szerokiemu asortymentowi sprzętu peryferyjnego. Po prostu zastąpili u klientów mechaniczne tabulatory i kalkulatory szybszymi i bardziej elastycznymi maszynami do przetwarzania danych.
Zestaw do przetwarzania perforowanych kart IBM 704. Na pierwszym planie dziewczyna pracuje z urządzeniem do odczytu.
Ten system przetwarzania perforowanych kart działał doskonale przez dekady i nie tracił na znaczeniu – wręcz przeciwnie. Niemniej jednak pod koniec lat pięćdziesiątych XX wieku margines subkultury badaczy komputerowych zaczął twierdzić, że cały ten proces pracy należy zmienić – twierdzili, że komputer najlepiej wykorzystać interaktywnie. Zamiast zostawiać mu zadanie i potem wracać po wyniki, użytkownik powinien bezpośrednio komunikować się z maszyną i korzystać z jej możliwości na żądanie. W „Kapitalizmie” Marks opisywał, jak maszyny przemysłowe – które ludzie po prostu uruchamiają – zastąpiły narzędzia pracy, którymi ludzie bezpośrednio kontrolowali. Jednak komputery zaczęły istnieć już w formie maszyn. Dopiero później niektórzy z ich użytkowników przekształcili je w narzędzia.
I ta przeróbka nie odbywała się w centrach danych – takich jak Biuro Spisów Ludności USA, firma ubezpieczeniowa MetLife czy United States Steel Corporation (wszystkie te firmy jako jedne z pierwszych kupiły sobie UNIVAC, jeden z pierwszych komercyjnie dostępnych komputerów). Mało prawdopodobne, że organizacja, w której cotygodniowe wynagrodzenie uważa się za najskuteczniejszy i najbezpieczniejszy sposób, chciałaby, aby ktokolwiek zakłócał ten proces, bawiąc się komputerem. Wartość możliwości usiąść przy konsoli i po prostu przetestować to czy tamto na komputerze była bardziej oczywista dla naukowców i inżynierów, którzy chcieli badać problem, podchodzić do niego z różnych stron, aż zostanie odkryta jego słabość, i szybko przełączać się między myśleniem a działaniem.
Dlatego takie pomysły narodziły się wśród badaczy. Jednak pieniądze na tak rozrzutne wykorzystanie komputerów nie pochodziły od kierowników ich działów. Nowa subkultura (można nawet powiedzieć, kult) interaktywnej pracy z komputerem zrodziła się z owocnej współpracy między wojskiem a elitarnymi uniwersytetami USA. Ta wzajemna korzyść zaczęła się podczas II wojny światowej. Broń atomowa, radary i inne magiczne narzędzia nauczyły wojskowych, że pozornie niezrozumiałe zajęcia naukowców mogą mieć niesamowite znaczenie dla wojska. Ta wygodna kooperacja istniała przez około jedno pokolenie, a następnie rozpadła się w politycznych zawirowaniach kolejnej wojny, w Wietnamie. Jednak w tym czasie amerykańscy naukowcy mieli dostęp do ogromnych sum pieniędzy, niemal nikt ich nie niepokoił i mogli zajmować się praktycznie wszystkim, co można było chociaż trochę powiązać z obroną narodową.
Uzasadnienie interaktywnych komputerów zaczęło się od bomby.
Whirlwind i SAGE
29 sierpnia 1949 roku sowiecki zespół badawczy z powodzeniem przeprowadził na . Po trzech dniach amerykański samolot zwiadowczy podczas lotu nad północną częścią Pacyfiku wykrył ślady radioaktywnego materiału w atmosferze, pozostałe po tym teście. ZSRR posiadał bombę, a ich amerykańscy przeciwnicy dowiedzieli się o tym. Napięta sytuacja między dwoma supermocarstwami trwała już ponad rok, od momentu, gdy ZSRR odciął drogowe trasy do kontrolowanych przez Zachód obszarów Berlina w odpowiedzi na plany przywrócenia Niemcom dawnej potęgi gospodarczej.
Blokada zakończyła się wiosną 1949 roku, będąc w impasie z powodu masywnej operacji przeprowadzonej przez Zachód w celu wsparcia miasta z powietrza. Napięcie trochę osłabło. Niemniej jednak amerykańscy generałowie nie mogli ignorować istnienia potencjalnie wrogiej siły mającej dostęp do broni jądrowej, zwłaszcza biorąc pod uwagę stale rosnącą wielkość i zasięg stratgicznych bombowców. USA posiadały sieć radarowych stacji wykrywania statków powietrznych, utworzoną na brzegach Atlantyku i Pacyfiku podczas drugiej wojny światowej. Jednakże używały przestarzałej technologii, nie obejmowały północnych podejść przez Kanadę i nie były połączone z centralnym systemem koordynacji ochrony powietrznej.
Aby naprawić sytuację, Siły Powietrzne (niezależny wojskowy oddział USA od 1947 roku) zwołały inżynieryjny komitet do spraw obrony powietrznej (ADSEC). W historii zapadł w pamięć jako „komitet Walley'a”, nazwany na cześć przewodniczącego, George'a Walley'a. Był fizykiem z MIT, weteranem wojskowej grupy badawczej radarów Rad Lab, po wojnie przekształconej w laboratorium badawcze elektroniki (RLE). Komitet badał ten problem przez rok, a ostateczny raport Walley'a opublikowano w październiku 1950 roku.
Można by przypuszczać, że taki raport okaże się nudną mieszanką urzędniczej terminologii, kończącą się ostrożnie wyrażoną i konserwatywną propozycją. Zamiast tego raport okazał się najciekawszym przykładem kreatywnej argumentacji i zawierał radykalny i ryzykowny plan działań. To oczywiste zasługi innego profesora z MIT, , który twierdził, że badanie żywych istot i maszyn można połączyć w jedną dyscyplinę Wally i jego współpracownicy zaczęli od założenia, że system obrony powietrznej to żywy organizm, i to w dosłownym sensie, a nie metaforycznie. Stacje radarowe pełnią rolę narządów zmysłów, przechwytywacze i rakiety to efektory, dzięki którym system wchodzi w interakcję ze światem. Działają pod kontrolą dyrektora, który wykorzystuje informacje z organów zmysłów do podejmowania decyzji o niezbędnych działaniach. Następnie twierdzili, że dyrektor, składający się wyłącznie z ludzi, nie będzie w stanie zatrzymać setek nadlatujących samolotów na milionach kilometrów kwadratowych w ciągu kilku minut, dlatego jak najwięcej funkcji dyrektora należy zautomatyzować.
Najdziwniejszym z ich wniosków jest to, że najlepiej byłoby zautomatyzować dyrektora za pomocą cyfrowych komputerów elektronicznych, które mogłyby przejąć część ludzkich decyzji: analizować nadchodzące zagrożenia, kierować broń przeciwko tym zagrożeniom (obliczać kursy przechwycenia i przekazywać je myśliwcom) oraz, być może, nawet opracować strategię optymalnych reakcji. Wówczas wcale nie było oczywiste, że komputery są odpowiednie do takiego celu. W całych Stanach Zjednoczonych w tamtym czasie istniało zaledwie trzy działające komputery elektroniczne, z których żaden nie spełniał wymagań dotyczących niezawodności dla systemu wojskowego, od którego zależą miliony istnień ludzkich. Po prostu były to bardzo szybkie i programowalne przetwarzacze liczb.
Niemniej jednak Wally miał powody, aby wierzyć w możliwość stworzenia cyfrowego komputera działającego w czasie rzeczywistym, ponieważ wiedział o projekcie [«Whirlwind»]. Rozpoczął się w czasie wojny w laboratoriach mechanizmów serwo w MIT pod kierunkiem młodego studenta podyplomowego Jaya Forrestera. Jego początkowym celem było stworzenie symulatora lotu ogólnego przeznaczenia, który można by było przystosowywać do nowych modeli samolotów, bez konieczności każdorazowego budowania go od nowa. Kolega przekonał Forrestera, że jego symulator powinien wykorzystywać elektronikę cyfrową do przetwarzania parametrów wejściowych od pilota i wydawania stanów wyjściowych dla instrumentów. Stopniowo próba stworzenia szybkiego komputera cyfrowego przerodziła się i przyćmiła pierwotny cel. Symulator lotów został zapomniany, a wojna, która była powodem jego opracowania, dawno dobiegła końca, natomiast komisja inspektorska z biura badań morskich (ONR) stopniowo traciła zaufanie do projektu z powodu stale rosnącego budżetu i ciągle przesuwającej się daty zakończenia. W 1950 roku ONR krytycznie ograniczyło budżet Forrestera na kolejny rok, zamierzając ostatecznie całkowicie zamknąć projekt.
Jednak dla George'a Valley'ego Whirlwind stał się objawieniem. Rzeczywisty komputer Whirlwind był jeszcze daleki od stanu roboczego. Jednak po nim miał pojawić się komputer, który byłby nie tylko umysłem bez ciała. To był komputer z narządami zmysłów i efektorami. Organizm. Forrester już rozważał plany rozszerzenia projektu do głównego systemu wojskowego centrum dowodzenia kraju. Ekspertom ds. komputerów z ONR, którzy uważali, że komputery nadają się tylko do rozwiązywania zadań matematycznych, takie podejście wydało się ogromne i absurdalne. Jednak to właśnie taką ideę poszukiwał Valley i przybył dokładnie na czas, aby uratować Whirlwind przed zapomnieniem.
Pomimo dużych ambicji (a może dzięki nim) raport Walliego przekonał dowództwo sił powietrznych, a oni uruchomili rozbudowany nowy program badań i rozwoju, aby najpierw zrozumieć, jak stworzyć system obrony powietrznej oparty na komputerach cyfrowych, a następnie rzeczywiście go zbudować. Siły powietrzne rozpoczęły współpracę z MIT w celu przeprowadzenia badań podstawowych – był to naturalny wybór, biorąc pod uwagę obecność w instytucie Whirlwind i RLE, a także historię udanej współpracy w dziedzinie obrony powietrznej, sięgającej czasów Rad Lab i II wojny światowej. Nową inicjatywę nazwano „projektem Lincoln” i zbudowano nowe laboratorium badawcze Lincolna w Hanscom Field, 25 km na północny zachód od Cambridge.
Siły powietrzne nazwały skomputeryzowany projekt obrony powietrznej – typowa dziwna akronim wojskowy oznaczający „półautomatyczne naziemne otoczenie”. Whirlwind miał stać się komputerem testowym, udowadniającym wykonalność koncepcji przed przejściem do pełnoskalowej produkcji sprzętu i jego wdrożenia – odpowiedzialność ta spadła na IBM. Robocza wersja komputera Whirlwind, która miała być wykonana w IBM, otrzymała znacznie mniej pamiętną nazwę AN/FSQ-7 („armijno-marynarskie nieruchome specjalne wyposażenie” – w porównaniu do tego akronim SAGE wydaje się dość dokładny).
W momencie, gdy siły powietrzne opracowały pełne plany systemu SAGE w 1954 roku, składał się on z różnych instalacji radarowych, baz powietrznych, systemów uzbrojenia obrony powietrznej – a wszystko to było kontrolowane z dwudziestu trzech centrów dowodzenia, masywnych bunkrów zaprojektowanych tak, aby przetrwać bombardowanie. Aby wypełnić te centra, IBM musiałoby dostarczyć czterdzieści sześć komputerów, a nie dwadzieścia trzy, co kosztowałoby wojsko wiele miliardów dolarów. Powodem była kontynuacja użycia lamp elektronicznych w obwodach logicznych, które przepalały się jak żarówki. Każda z dziesiątek tysięcy lamp w działającym komputerze mogła zawieść w każdej chwili. Oczywiste byłoby nieakceptowalne pozostawienie całego sektora przestrzeni powietrznej kraju bez ochrony, podczas gdy technicy dokonują napraw, dlatego obok musiała stać zapasowa maszyna.
Centrum dowodzenia SAGE na bazie sił powietrznych Grand Forks w Dakocie Północnej, gdzie znajdowały się dwa komputery AN/FSQ-7.
W każdym centrum zarządzania pracowało dziesiątki operatorów, siedzących przed ekranami oscyloskopowymi, każdy z nich śledził część sektora przestrzeni powietrznej.
Komputer monitorował wszelkie potencjalne zagrożenia powietrzne i przedstawiał je w postaci śladów na ekranie. Operator mógł użyć pistoletu świetlnego, aby wyświetlić dodatkowe informacje o śladzie i wydawać polecenia systemowi obrony, a komputer zamieniał je na wydrukowane wiadomości dla dostępnej baterii rakietowej lub bazy lotniczej.
Wirus interaktywności
Biorąc pod uwagę naturę systemu SAGE – bezpośrednia interakcja ludzi-operatorów i cyfrowego komputera z CRT w czasie rzeczywistym, z użyciem pistoletów świetlnych i konsoli – nie dziwi, że w laboratoriach w Lincoln powstała pierwsza grupa zwolenników interaktywnej współpracy z komputerami. Cała kultura komputerowa laboratorium istniała w izolowanej bańce, oddzielona od norm przetwarzania wsadowego, rozwijających się w świecie komercyjnym. Badacze korzystali z Whirlwind i jego potomków, rezerwując okresy czasu, w których mieli wyłączny dostęp do komputera. Przywykli korzystać z rąk, oczu i uszu do bezpośredniej interakcji za pomocą przełączników, klawiatur, jasnych ekranów, a nawet głośników, bez papierowych pośredników.
Ta dziwna i mała subkultura rozprzestrzeniła się na zewnątrz jak wirus, poprzez bezpośredni fizyczny kontakt. I jeśli uznamy ją za wirusa, to pacjentem zero powinien być młody mężczyzna o imieniu Wesley Clark. Clark porzucił studia doktoranckie z fizyki w Berkeley w 1949 roku, aby zostać technikiem w fabryce produkującej broń jądrową. Jednak praca go nie satysfakcjonowała. Przeczytawszy kilka artykułów w czasopismach poświęconych komputerom, zaczął szukać możliwości przeniknięcia do tego, co wydawało się nowym i interesującym obszarem, pełnym nieodkrytego potencjału. O naborze specjalistów komputerowych do laboratorium w Lincoln dowiedział się z ogłoszenia i w 1951 roku przeprowadził się na wschodnie wybrzeże, aby pracować pod kierownictwem Forrestera, który już był szefem laboratorium komputerów cyfrowych.
Wesley Clark, demonstrujący swój biomedyczny komputer LINC, 1962
Clark dołączył do grupy zaawansowanych programistów, pododdziału laboratorium, który odzwierciedlał luźny stan współpracy wojska i uniwersytetów tamtych czasów. Choć technicznie pododdział był częścią uniwersum laboratorium Lincolna, ten zespół istniał w bańce wewnątrz innej bańki, był odizolowany od codziennych potrzeb projektu SAGE i miał swobodę wyboru dowolnego kierunku komputerowego, który można było w jakiś sposób powiązać z obroną powietrzną. Ich głównym zadaniem na początku lat 50. XX wieku było stworzenie Komputera Testu Pamięci (MTC), zaprojektowanego w celu demonstrowania wykonalności nowej, wysokowydajnej i niezawodnej metody przechowywania informacji cyfrowych, , która miała zastąpić kapryśną pamięć opartą na CRT, używaną w Whirlwind.
Ponieważ MTC nie miał innych użytkowników poza swoimi twórcami, Clark miał pełny dostęp do komputera przez wiele godzin każdego dnia. Clark zainteresował się modnym wówczas cybernetycznym połączeniem fizyki, fizjologii i teorii informacji, dzięki swojemu koledze Belmontowi Farleyowi, który współpracował z grupą biofizyków z RLE w Cambridge. Clark i Farley spędzali długie godziny przy MTC, tworząc model programowy sieci neuronowych, aby badać właściwości systemów samoorganizujących się. Z tych eksperymentów Clark zaczął wydobywać pewne aksjomatyczne zasady informatyki, od których nigdy się nie odwracał. W szczególności zaczął uważać, że „wygoda użytkownika to najważniejszy czynnik projektowania”.
W 1955 roku Clark połączył siły z Kenem Olsenem, jednym z twórców MTC, aby stworzyć plan budowy nowego komputera, który miałby otworzyć drogę dla kolejnej generacji wojskowych systemów sterujących. Używając bardzo dużej pamięci na rdzeniach magnetycznych do przechowywania i tranzystorów do przetwarzania logiki, mógłby być znacznie bardziej kompaktowy, niezawodny i wydajny niż Whirlwind. Początkowo zaproponowali projekt, który nazwali TX-1 (Transistorized and eXperimental computer, „eksperymentalny komputer tranzystorowy” – znacznie jaśniej niż AN/FSQ-7). Jednak kierownictwo laboratorium w Lincoln odrzuciło projekt jako zbyt kosztowny i ryzykowny. Tranzystory pojawiły się na rynku zaledwie kilka lat wcześniej, a na logice tranzystorowej powstało bardzo mało komputerów. Dlatego Clark i Olsen wrócili z mniejszą wersją maszyny, TX-0, która została zatwierdzona.
TX-0
Funkcjonalność komputera TX-0 jako narzędzia do zarządzania bazami wojskowymi, chociaż była powodem jego stworzenia, interesowała Clarka znacznie mniej niż możliwość promowania swoich pomysłów na projektowanie komputerów. Z jego perspektywy interaktywność maszyn obliczeniowych przestała być faktem życia w laboratoriach Lincolna i stała się nową normą – właściwym sposobem tworzenia i używania komputerów, szczególnie w pracy naukowej. Umożliwił dostęp do TX-0 biofizyków z MIT, chociaż ich praca nie miała nic wspólnego z obroną powietrzną, i pozwolił im wykorzystać wizualny wyświetlacz maszyny do analizy elektroencefalogramów z badań snu. I nikt nie miał nic przeciwko temu.
TX-0 okazał się na tyle udany, że w 1956 roku laboratoria Lincolna zatwierdziły pełnoskalowy tranzystorowy komputer TX-2 z ogromną pamięcią wynoszącą dwa miliony bitów. Realizacja projektu zajmie dwa lata. Po tym wirus wydostanie się poza laboratorium. Po zakończeniu prac nad TX-2 laboratoria nie będą miały potrzeby korzystania z wczesnego prototypu, dlatego zgodziły się na wynajęcie TX-0 do Cambridge RLE. Zainstalowano go na drugim piętrze, nad centrum obliczeniowym przetwarzania wsadowego. Od razu zainfekował komputery i profesorów z kampusu MIT, którzy zaczęli walczyć o czas, w którym będą mogli przejąć pełną kontrolę nad komputerem.
Już wtedy było jasne, że praktycznie niemożliwe jest poprawne napisanie programu komputerowego za pierwszym razem. Co więcej, badaczom pracującym nad nowym zadaniem często na początku w ogóle nie było jasne, jakie powinno być właściwe zachowanie. A żeby uzyskać wyniki z centrum obliczeniowego, trzeba było czekać godzinami, a nawet do następnego dnia. Dla dziesiątek nowo powstałych programistów z kampusu możliwość wspięcia się po schodach, odkrycia błędu i natychmiastowego jego poprawienia, wypróbowania nowego podejścia i od razu zobaczenia ulepszonych wyników była prawdziwym odkryciem. Niektórzy wykorzystywali swój czas na TX-0 do pracy nad poważną nauką lub projektami inżynieryjnymi, ale radość interaktywności przyciągała także bardziej figlarne dusze. Jeden student napisał program do edytowania tekstu, który nazwał „drogi maszynopisu”. Inny poszedł jego śladem i napisał „drogi kalkulator biurkowy”, którego używał do pracy domowej z analizy numerycznej.
Ivan Sutherland demonstruje swój program Sketchpad na TX-2
Tymczasem Ken Olsen i inżynier TX-0, Harlan Anderson, zirytowani wolnym postępem projektu TX-2, postanowili wprowadzić na rynek interaktywny komputer niewielkiej skali dla naukowców i inżynierów. Opuszczając laboratorium, założyli Digital Equipment Corporation, urządzili biuro w byłej fabryce tekstylnej nad rzeką Assabet, dziesięć mil na zachód od Lincolna. Ich pierwszy komputer PDP-1 (wydany w 1961 roku) w zasadzie był klonem TX-0.
TX-0 i Digital Equipment Corporation rozpoczęły dzielenie się radosnymi wiadomościami o nowym sposobie korzystania z komputerów poza laboratorium w Lincoln. I chociaż jak dotąd wirus interaktywności był zlokalizowany geograficznie w wschodnim Massachusetts, to wkrótce miało się to zmienić.
Co jeszcze przeczytać:
- Lars Heide, Systemy kart perforowanych i wczesny wybuch informacji, 1880-1945 (2009)
- Joseph November, Informatyka biomedyczna (2012)
- Kent C. Redmond i Thomas M. Smith, Od Whirlwind do MITRE (2000)
- M. Mitchell Waldrop, The Dream Machine (2001)
Źródło: habr.com
