Інші статті циклу:
- Історія реле
- Історія електронних комп'ютерів
- Історія транзистора
- Історія Інтернету
Перші електронні комп'ютери були унікальними пристроями, що створювалися в дослідницьких цілях. Але після їх появи у продажу організації швидко включили їх у існуючу культуру обробки даних – у якій усі дані та процеси були представлені у вигляді стопок .
розробив перший табулятор, здатний зчитувати та підраховувати дані на основі отворів у паперових картках для перепису населення США наприкінці XIX століття. До середини наступного століття дуже строкатий звіринець нащадків цієї машини проник на великі підприємства та урядові організації по всьому світу. Їхньою загальною мовою була картка, що складалася з кількох стовпців, де кожен стовпець (зазвичай) представляв одну цифру, яку можна було продірявити на одній з десяти позицій, що позначали числа від 0 до 9.
Для пробивання вхідних даних у картках складних пристроїв не потрібно, і цей процес можна було розподілити по кількох офісах в організації, що генерувала ці дані. Коли дані потрібно обробити - наприклад, підрахувати виручку для щоквартального звіту відділу продажів - відповідні карти можна було принести в дата-центр і поставити в чергу на обробку відповідними машинами, які видавали набір вихідних даних на картах або друкували його на папері. Навколо центральних обробних машин – табуляторів та калькуляторів – юрмилися периферійні пристрої для перфорування, копіювання, сортування та інтерпретації карт.
Табулятор IBM 285, популярний пристрій для роботи з перфокартами у 1930-х та 40-х.
До другої половини 1950-х практично всі комп'ютери працювали за такою схемою пакетної обробки. З погляду типового кінцевого користувача з відділу продаж мало що змінилося. Ви приносили на обробку стопку перфокарт і отримували роздрук або іншу стопку перфокарт як результат роботи. А в процесі картки перетворювалися з отворів у папері на електронні сигнали і назад, проте вас це мало хвилювало. IBM домінувала в області машин для обробки перфокарт, і залишилася однією з домінуючих сил в області електронних комп'ютерів, здебільшого через налагоджені зв'язки та широкий спектр периферійного обладнання. Вони просто замінили у клієнтів механічні табулятори та калькулятори на більш швидкі та гнучкі машини для обробки даних.
Комплект для обробки перфокарт IBM 704. На передньому плані дівчина працює із пристроєм для читання.
Ця система обробки перфокарт чудово працювала десятиліття і не спадала – навіть навпаки. Проте наприкінці 1950-х, маргінальна субкультура комп'ютерних дослідників почала стверджувати, що весь цей робочий процес треба поміняти – вони заявляли, що комп'ютер найкраще використовувати інтерактивно. Замість того, щоб залишати йому завдання і потім приходити за результатами, користувач повинен безпосередньо спілкуватися з машиною та користуватися можливостями на запит. У «Капіталі» Маркс описував, як промислові машини – які люди просто запускають – замінили знаряддя праці, які контролювали безпосередньо. Проте комп'ютери почали існування вже як машин. І лише пізніше деякі з їхніх користувачів переробили їх у інструменти.
І ця переробка відбувалася не в центрах обробки даних – таких як Бюро перепису США, страхова компанія MetLife або Юнайтед Стейтс Стіл Корпорейшн (всі ці компанії одними з перших купили собі UNIVAC, один з перших комерційних доступних комп'ютерів). Навряд чи організація, в якій щотижневу зарплату вважають найефективнішим і найнадійнішим способом, захоче, щоб хтось порушував цю обробку, граючись із комп'ютером. Цінність можливості сісти за консоль і просто випробувати те чи інше на комп'ютері була більш зрозуміла вченим та інженерам, яким хотілося вивчати проблему, підбиратися до неї з різних кутів, доки не буде виявлено її слабке місце, і швидко перемикатися між роздумами та діями.
Тому такі ідеї зародилися у дослідників. Однак гроші для оплати такого марнотратного використання комп'ютера надійшли не від керівників їхніх відділів. Нова субкультура (можна навіть сказати, культ) інтерактивної роботи з комп'ютером зародилася з продуктивного партнерства між військовими та елітарними університетами США. Ця взаємовигідна співпраця розпочалася під час Другої світової війни. Атомна зброя, радари та інша чарівна зброя навчила військове керівництво тому, що зовні незрозумілі заняття вчених можуть мати неймовірну важливість для військових. Ця зручна взаємодія існувало приблизно одне покоління, а потім розвалилося в політичних перипетіях іншої війни у В'єтнамі. Але в цей час американські вчені мали доступ до величезних сум грошей, їх майже ніхто не чіпав, і вони могли займатися практично всім, що хоча б віддалено можна було пов'язати з національною обороною.
Виправдання інтерактивних комп'ютерів розпочалося з бомби.
Whirlwind та SAGE
29 серпня 1949 року радянська дослідницька команда успішно провела на . Через три дні літак-розвідник США під час польоту над північною частиною Тихого океану виявив сліди радіоактивного матеріалу в атмосфері, що залишилися від цього випробування. У СРСР з'явилася бомба і їхні американські суперники дізналися про це. Напружена обстановка між двома наддержавами зберігалася вже більше року, відколи СРСР відрізав наземні маршрути в контрольовані Заходом райони Берліна у відповідь на плани повернути Німеччині колишню економічну велич.
Блокада закінчилася навесні 1949 року, потрапивши у безвихідь через масивну операцію, здійснену Заходом для підтримки міста з повітря. Напруженість дещо спала. Тим не менш, американські генерали не могли ігнорувати існування потенційно ворожої сили, що мала доступ до ядерної зброї, особливо враховуючи розмір і дальність польоту стратегічних бомбардувальників, що постійно збільшується. У США був ланцюжок радарних станцій виявлення повітряних суден, створений на берегах Атлантики та Тихого океану під час Другої світової війни. Однак вони використовували застарілі технології, не покривали північні підходи через Канаду, і не були пов'язані центральною системою для координації повітряного захисту.
Щоб виправити ситуацію, ВПС (незалежний військовий підрозділ США з 1947 року) скликали інженерний комітет протиповітряної оборони (ADSEC). В історії він запам'ятався як «комітет Валлі», на ім'я голови Джорджа Валлі. Він був фізиком з MIT, ветераном військової дослідницької радарної групи Rad Lab, після війни перетвореної на дослідницьку лабораторію електроніки (RLE). Комітет вивчав цю проблему рік, і остаточний звіт Валлі випустив у жовтні 1950 року.
Можна було б припустити, що подібний звіт виявиться нудною мішаниною з канцелярщини, і закінчиться обережно вираженою та консервативною пропозицією. Натомість звіт виявився найцікавішим зразком творчої аргументації і містив радикальний та ризикований план дій. Це очевидна заслуга іншого професора з MIT, , який стверджував, що вивчення живих істот та машин можна об'єднати в єдину дисципліну . Валлі та його співавтори почали з припущення про те, що система протиповітряної оборони – це живий організм, причому не метафорично, а насправді. Радарні станції служать органами почуттів, перехоплювачі і ракети – це ефектори, з яких він взаємодіє зі світом. Працюють вони під контролем директора, який використовує інформацію з органів чуття для прийняття рішень про необхідні дії. Далі вони стверджували, що директор, що складається виключно з людей, не зможе зупинити сотні літаків, що наближаються, на мільйонах квадратних кілометрів протягом декількох хвилин, тому якомога більше функцій директора необхідно автоматизувати.
Найнезвичайніший із їхніх висновків полягає в тому, що найкраще автоматизувати директора було б за допомогою цифрових електронних комп'ютерів, які можуть взяти частину людських рішень на себе: аналіз вхідних загроз, напрямок зброї проти цих загроз (підрахунок курсів перехоплення та передача їх винищувачам), та можливо, навіть розробка стратегії оптимальних форм відповіді. Тоді зовсім не було очевидним, що комп'ютери підходять для такої мети. У всіх США на той момент існувало рівно три електронних комп'ютери, що працюють, і жоден з них і близько не відповідав вимогам надійності для військової системи, від якої залежать мільйони життів. Це просто були дуже швидкі та програмовані обробники чисел.
Проте Валлі мали підстави вірити в можливість створення цифрового комп'ютера, що працює в реальному часі, оскільки він знав про проект [«Вихор»]. Він розпочався під час війни у лабораторії сервомеханізмів MIT під керівництвом молодого аспіранта Джея Форрестера. Його первинною метою було створити симулятор польотів загального призначення, який можна було б переналаштовувати для підтримки нових моделей літаків, не перебудовуючи кожного разу з нуля. Колега переконав Форрестера, що його симулятор має використовувати цифрову електроніку для обробки вхідних параметрів від пілота та видачі вихідних станів для інструментів. Поступово спроба створити високошвидкісний цифровий комп'ютер переросла та затьмарила початкову мету. Політний симулятор був забутий, а війна, що дала привід для його розробки, давно закінчилася, і комітет інспекторів з управління військово-морських досліджень (ONR) поступово розчаровувався в проекті через постійно зростаючий бюджет і дати закінчення, що постійно відсувалася. У 1950 році ONR критично урізав бюджет Форрестера на наступний рік, маючи намір після цього повністю прикрити проект.
Однак для Джорджа Валлі Whirlwind став одкровенням. Реальному комп'ютеру Whirlwind було далеко до робочого стану. Однак після цього повинен був з'явитися комп'ютер, що є не просто розумом без тіла. Це комп'ютер із органами почуттів та ефекторами. Організм. Форрестер уже розглядав плани розширення проекту до головної системи військово-командно-контрольного центру країни. Експертам з комп'ютерів з ONR, які вважали комп'ютери придатними лише вирішення математичних завдань, такий підхід здався грандіозним і абсурдом. Однак саме таку ідею шукав Валлі, і він з'явився якраз вчасно, щоб врятувати Whirlwind з небуття.
Незважаючи на великі амбіції (а, можливо, завдяки їм) звіт Валлі переконав командування ВПС, і вони запустили нову програму досліджень і розробки, щоб спочатку зрозуміти, як створити систему ППО, засновану на цифрових комп'ютерах, а потім реально її побудувати. ВВС почали співпрацювати з MIT з метою проведення основних досліджень – це був природний вибір, враховуючи наявність в інституті Whirlwind та RLE, а також історії успішної співпраці в галузі ППО, ще з часів Rad Lab та Другої світової війни. Вони назвали нову ініціативу «проект Лінкольн», і побудували нову дослідницьку лабораторію Лінкольна в Хенському-філд, за 25 км на північний захід від Кембриджу.
ВВС назвали комп'ютеризований проект ППО – типова дивна абревіатура військового проекту, що означає «напівавтоматичне наземне оточення». Whirlwind мав стати тестовим комп'ютером, що доводить життєздатність концепції перед тим, як вийти на повномасштабне виробництво обладнання та його впровадження – цю відповідальність поклали на IBM. Робоча версія комп'ютера Whirlwind, який повинні були зробити в IBM, отримала ім'я AN/FSQ-7, що набагато менш запам'ятовується («армійсько-флотське нерухоме спеціальне обладнання» – в порівнянні з цим акронімом SAGE виглядає досить точним).
На той час, як ВПС склали повні плани системи SAGE у 1954, вона складалася з різних радарних установок, повітряних баз, зброї ППО – і все це контролювалося з двадцяти трьох центрів управління, масивних бункерів, розроблених так, щоб перенести бомбардування. Для заповнення цих центрів IBM потрібно було б поставити сорок шість комп'ютерів, а не двадцять три, що коштувало б військовим багато мільярдів доларів. Все тому, що компанія досі використовувала в логічних схемах електронні лампи, а вони перегорали як лампочки розжарювання. Будь-яка з десятків тисяч ламп у працюючому комп'ютері могла відмовити будь-якої миті. Очевидно було б неприйнятно залишати цілий сектор повітряного простору країни незахищеним, допоки техніки проводять ремонт, тому під рукою треба було тримати запасну машину.
Центр управління SAGE на базі ВПС Гранд-Форкс у Північній Дакоті, де стояло два комп'ютери AN/FSQ-7
У кожному центрі управління працювали десятки операторів, які сиділи перед електронно-променевими екранами, кожен із яких відстежував частину сектору повітряного простору.
Комп'ютер відстежував будь-які потенційні повітряні загрози та малював їх у вигляді слідів на екрані. Оператор міг використовувати світловий пістолет для виведення додаткової інформації щодо сліду та подачі команд для системи захисту, а комп'ютер перетворював їх на роздруковане повідомлення для доступної ракетної батареї або бази ВПС.
Вірус інтерактивності
Враховуючи природу системи SAGE – пряма взаємодія людей-операторів та цифрового комп'ютера з ЕПТ у реальному часі, за допомогою світлових пістолетів та консолі – не дивно, що у лабораторії Лінкольна виростили першу когорту поборників інтерактивної взаємодії з комп'ютерами. Вся комп'ютерна культура лабораторії існувала в ізольованому міхурі, відрізаною від норм пакетної обробки, що розвивалися в комерційному світі. Дослідники використали Whirlwind та його нащадків, резервуючи відрізки часу, на які вони отримували ексклюзивний доступ до комп'ютера. Вони звикли використовувати руки, очі і вуха для прямої взаємодії через перемикачі, клавіатури, яскраві екрани і навіть динамік, без паперових посередників.
Ця дивна і невелика субкультура поширилася у зовнішній світ як вірус, за допомогою прямого фізичного контакту. І якщо вважати її вірусом, то нульовим пацієнтом варто назвати молоду людину на ім'я Уеслі Кларк. Кларк пішов з аспірантури з фізики в Берклі в 1949 році, щоб стати техніком на заводі, що виробляє ядерну зброю. Проте робота йому не сподобалося. Прочитавши кілька статей із журналів про комп'ютери, він почав шукати можливість проникнути в те, що здавалося новою та цікавою областю, повною нерозкритого потенціалу. Про набір комп'ютерних фахівців у лабораторію Лінкольна він дізнався з рекламного оголошення, і в 1951 переїхав на східне узбережжя, щоб влаштуватися під початок Форрестера, що вже став головою лабораторії цифрових комп'ютерів.
Уеслі Кларк, що демонструє свій біомедичний комп'ютер LINC, 1962
Кларк приєднався до групи передових розробок, підвідділу лабораторії, який уособлював розслаблений стан співпраці військових та університетів того часу. Хоча технічно підвідділ був частиною всесвіту лабораторії Лінкольна, ця команда існувала в міхурі всередині іншого міхура, була ізольована від повсякденних потреб проекту SAGE і була вільна у виборі будь-якого комп'ютерного напряму, який можна було б прив'язати до ППО. Їхнім головним завданням на початку 1950-х було створити Memory Test Computer (MTC), призначений для демонстрації життєздатності нового, високоефективного та надійного методу зберігання цифрової інформації, , яка повинна буде замінити примхливу пам'ять на основі ЕЛТ, що використовувалася в Whirlwind.
Оскільки у MTC не було інших користувачів, крім її творців, у Кларка був повний доступ до комп'ютера багато годин щодня. Кларк зацікавився модною тоді кібернетичною сумішшю фізики, фізіології та теорії інформації завдяки своєму колегі Белмонту Фарлі, який спілкувався з групою біофізиків з RLE в Кембриджі. Кларк і Фарлі проводили довгі години за MTC, створюючи програмні моделі нейромереж, щоб вивчати властивості систем, що самоорганізуються. З цих експериментів Кларк почав отримувати певні аксіоматичні принципи обчислювальної техніки, яких ніколи не відхилявся. Зокрема, він вважає, що «зручність користувача – найважливіший чинник дизайну».
В 1955 Кларк об'єднався з Кеном Олсеном, одним з розробників MTC, щоб скласти план створення нового комп'ютера, здатного прокласти шлях для наступного покоління військових керуючих систем. Використовуючи дуже велику пам'ять на магнітних осердях для зберігання, і транзистори для роботи з логікою, його можна було б зробити набагато компактнішим, надійнішим і потужнішим, ніж Whirlwind. Спочатку вони запропонували дизайн, названий ними TX-1. Проте керівництво лабораторії Лінкольна відкинуло проект, як надто дорогий та ризикований. Транзистори з'явилися над ринком лише кілька років доти, і з транзисторної логіці було створено дуже мало комп'ютерів. Тому Кларк та Олсен повернулися зі зменшеною версією машини, TX-7, яка була схвалена.
TX-0
Функціональність комп'ютера TX-0 як інструменту для управління військовими базами хоч і була приводом для його створення, але Кларка вона цікавила набагато менше, ніж можливість просувати свої ідеї щодо проектування комп'ютерів. На його думку, інтерактивність обчислювальних машин перестала бути фактом життя в лабораторіях Лінкольна і стала новою нормою – правильним способом створення та використання комп'ютерів, особливо для наукової роботи. Він дав доступ до TX-0 біофізикам з MIT, хоча їхня робота не мала жодного відношення до ППО, і дозволив їм використовувати візуальний дисплей машини для аналізу електроенцефалограм із досліджень сну. І ніхто не заперечував проти цього.
TX-0 виявився досить успішним для того, щоб 1956 року лабораторії Лінкольна схвалили повномасштабний транзисторний комп'ютер TX-2 з величезною пам'яттю на два мільйони біт. На реалізацію проекту піде два роки. Після цього вірус вирветься межі лабораторії. По завершенню TX-2 у лабораторій зникне необхідність використання раннього прототипу, тому вони погодилися передати TX-0 в Кембридж в оренду RLE. Його встановили на другому поверсі над обчислювальним центром пакетної обробки. І він одразу заразив комп'ютерів і професорів з кампусу MIT, які почали боротися за тимчасові відрізки, в які вони зможуть отримати повний контроль над комп'ютером.
Було зрозуміло, що практично неможливо правильно написати комп'ютерну програму з першого разу. Більше того, дослідникам, які вивчали нове завдання, часто спочатку взагалі не було зрозуміло, якою має бути правильна поведінка. А для отримання результатів від обчислювального центру доводилося чекати годинами або навіть до наступного дня. Для десятків новоявлених програмістів з кампуса можливість піднятися сходами, виявити помилку і відразу ж її виправити, спробувати новий підхід і відразу побачити покращені результати, стала справжнім одкровенням. Дехто використовував свій час на TX-0 для роботи над серйозною наукою чи інженерними проектами, але радість інтерактивності приваблювала і грайливіші душі. Один студент написав програму для редагування тексту, яку він назвав «дорогою машинкою, що пише». Інший наслідував його приклад і написав «дорогий настільний калькулятор», який він використовував для виконання домашньої роботи з чисельного аналізу.
Айван Сазерленд демонструє свою програму Sketchpad на TX-2
Тим часом Кен Олсен та інший інженер TX-0, Харлан Андерсон, роздратовані повільним поступом проекту TX-2, вирішили випустити на ринок інтерактивний комп'ютер дрібного масштабу для вчених та інженерів. Вони залишили лабораторію, щоб заснувати Digital Equipment Corporation, обладнали офіс у колишній текстильній фабриці на річці Асабет, за десять миль на захід від Лінкольна. Їхній перший комп'ютер PDP-1 (що вийшов у 1961) по суті був клоном TX-0.
TX-0 і Digital Equipment Corporation почали поширювати радісні звістки про новий спосіб використання комп'ютерів за межі лабораторії Лінкольна. І все-таки, поки що вірус інтерактивності було локалізовано географічно, у східному Массачусетсі. Але й це незабаром мало змінитися.
Що ще почитати:
- Lars Heide, Punched-Card Systems and Early Information Explosion, 1880-1945 (2009)
- Joseph November, Biomedical Computing (2012)
- Кент C. Redmond і Thomas M. Smith, від Whirlwind to MITRE (2000)
- M. Mitchell Waldrop, The Dream Machine (2001)
Джерело: habr.com