Эпоха Пара

Я паро-панк
и я люблю паро-панк

ПубликацииПубликации ПрограммыПрограммы ИгрыИгры

Механический компьютер

«Я люблю паро-панк» : Глава четвёртая
в которой читатель узнаёт о ключевом повороте истории программируемых вычислителей - или почему выбрали худшего?

В фильме-сказке «Санта-Хрякус» (по одноимённой книге Терри Пратчета) показан механический компьютер. Разумеется такое возможно только в сказках. Да и в сказках это чудо может работать только в Университете Волшебства и волшебством питаться. Короче это совершенно невозможно.

Но ведь в нашей реальной истории механический компьютер был!

Что было вначале

В год, когда Наполеон вторгся в Россию, английский математик Чарльз Беббидж (англ. Charles Babbage) читал работу французского барона Гаспара де Прони (фр. Gaspard Clair Francois Marie Riche, baron de Prony), в которой тот предлагал способ произведения больших объёмов вычислений. Таких как например логарифмические таблицы. Барона этот вопрос волновал не случайно, ведь он руководил бюро переписи при французском правительстве с 1790 по 1800 год, и именно ему поручили подготовку логарифмических таблиц для перехода на метрическую систему.

А Беббидж был недоволен ошибками, которые он обнаружил в имевшихся в Кембридже логарифмических таблицах, и потому с большим вниманием изучал предложения барона. Идея была проста: пусть несколько гениальных математиков придумают формулу, сколь угодно сложную; математики-технологи разобьют эту формулу на отдельные фрагменты, а те в свою очередь на отдельные вычисления так, чтобы всё сводилось к простейшим операциям сложения и вычитания - и остаётся только нанять достаточное количество прилежных клерков, каждый из которых будет складывать-вычитать только свой участок! Так можно провести вычисления любого объёма и любой сложности.

Но Беббиджу пришла мысль ещё лучше: а нельзя ли заметить всю эту армию клерков - механизмом?

К тому времени уже были известны счётные приборы посложнее абака:

1623 год
Самый ранний из известных нам механизмов это «Считающие часы», которые сделал немецкий профессор кафедры восточных языков Вильгельм Шиккард (нем. Wilhelm Schickard).
+ увеличить картинку + Считающие часы Шиккарда Современная копия «Считающих часов»
Машина умела складывать и вычитать 6-значные числа, при переполнении раздавался звонок. Дополнительный блок позволял умножать. Казалось бы возможности скромные. Но в письме от 25 февраля 1624 года к одному из величайших астрономов Иоганну Кеплеру (нем. Johannes Kepler) изобретатель объяснял, как можно использовать его машину для расчёта астрономических таблиц. И хотя оригинал машины был утерян при пожаре, но на основе сохранившихся чертежей в 1960 году была воссоздана копия - и она работала так, как и предсказывал изобретатель.
1642 год
Свою счётную машину изобрёл известный французский учёный Блез Паскаль (фр. Blaise Pascal).
+ увеличить картинку + Паскалина счётная машина Блеза Паскаля «Паскалина» с 6 колёсами. Существовали модели и с 8 колёсами. Сам Паскаль сделал несколько десятков подобных устройств
Его «Паскалина» умела только складывать. Но главное в ней появилась конструкция счётных колёсиков. Счётное колёсико несёт на себе цифры от 0 до 9, как только в процессе счёта значение на нем переполняется, оно вновь оказывается на нуле, а рычажно-шестерёночная система проворачивает следующее за ним колёсико на одну позицию. Все детали для каждого разряда стандартны и взаимозаменяемы с соответствующими деталями других разрядов. Это позволяет собрать счётчик любой разрядности и он будет работать совершенно надёжно, пока не изотрутся зубчики шестерёнок. Эта идея, хотя и несколько видоизменившись (колёсики заменили на барабаны), легла в основу всех последующих арифмометров - то есть механических вычислителей. Аналогично устроены и счётные узлы привычных нам счётчиков воды, газа и даже электричества. Паскаль не знал о «Считающих часах» Шиккарда и изобрёл его суммирующий механизм заново. Но именно Паскаль сделал арифмометр - машину для вычислений - достоянием научного сообщества.
1673 год
Не менее известный учёный Готфрид Вильгельм фон Лейбниц (нем. Gottfried Wilhelm von Leibniz) демонстрирует на заседании Королевского общества в Лондоне свой механический вычислитель умевший вычитать, умножать и делить, и даже извлекать квадратные и кубические корни и возводить в степень.
+ увеличить картинку + Механический вычислитель Лейбница Копия первого счётного устройства фон Лейбница, умеющего производить 4 арифметических действия с 16-разрядными числами. Находится в «Немецком музее». Единственный сохранившийся до наших дней оригинал устройства хранится в Национальной Библиотеке Нижней Саксонии в Ганновере
В механизм вычислителя он ввёл ступенчатый валик и подвижную каретку, что позже легло в основу всех последующих конструкций арифмометров.
Цилиндр Лейбница работа «Цилиндр Лейбница» в работе
Так же фон Лейбниц придумал двоичную систему счисления, без которой современные компьютеры немыслимы. Но для механических вычислителей на шестерёнках она не оказалась востребованной.
1808 год
В 1808 году Жозеф Мари Жаккар (фр. Joseph Marie Jacquard - иногда фамилию читают как Жаккард, но это «д» глухое и обычно не читается) создал... ткацкий станок.
+ увеличить картинку + Ткацкий станок Жаккара Ткацкий станок Жаккара использовал перфокарты для «программирования» узора на ткани
Нет, станок не обладал вычислительными способностями. Но мог ткать узоры. А задавался рисунок узора перфокартой. Позже это получило название жаккардова принципа информатики - передача информации в двоичном коде посредством отверстий в носителе. Наполеон наградил Жаккара пенсией в 3000 франков и правом взимания премии в 50 франков с каждого действующего во Франции стана его конструкции. А в 1840 году Жаккару соорудили памятник в Лионе. Но всё это - признание его заслуг как ткача, а не как кибернетика. Вряд ли кто тогда мог предположить, что перфокарты станут носителем информации для счётных машин более чем на век.
1820 год
Предприимчивый француз Тома де Кальмар (фр. Thomas de Colmar) наладил промышленный выпуск арифмометров.
+ увеличить картинку + Арифмоментр Кальмара 1822 года лицевая панель Лицевая панель модели 1822 года. Фото 1929 года
+ увеличить картинку + Арифмоментр Кальмара 1822 года устройство Устройство модели 1822 года с тремя цилиндрами Лейбница
В своих арифмометрах он объединил лучшие находки Лейбница и Паскаля. Под маркой "Thomas de Colmar" арифмометры продавались до 1915 года. Разумеется за эти годы их дизайн и возможности менялись в соответствиями с веяниями времени. Ведь появилось множество конкурентов и за рынок пришлось нешуточно бороться.

Итак уже в течении первой половины XIX века механический вычислитель оказывается на рабочем столе какого-нибудь рядового клерка.

Чарльз Беббидж был весьма разносторонним человеком, а в 1819 году ещё и увлёкся астрономией. И тут ему понадобилось вычислять астрономические таблицы и он взялся за постройку уже много лет обдумываемой вычислительной машины, которую он назвал «малой разностной». Постройка была закончена в 1822 году. Все вычисления производились только шестерёнками и рычагами. Но машина оперировала 18-разрядными числами с точностью до 8-го знака после запятой, и вычисляла 12 членов последовательности в минуту для многочленов 7 степени. За это достижение изобретатель был награждён первой золотой медалью Астрономического общества. Но он считал себя в начале пути.

Тогда он уже задумал построить большую разностную машину, способную производить сложнейшие вычисления без ошибок. В памяти машины могло храниться 1000 50-разрядных чисел. Для вывода результата было предусмотрено печатающее устройство. Механизм требовал 25 тысяч деталей, а вес его достиг бы 14 тонн.

В 1823 году он представил чертёж будущей вычислительной машины премьер-министру, получил первые 1500 фунтов стерлингов и думал завершить постройку за 3 года. Но работа оказалась намного сложнее. К 1827 году было затрачено 3500 фунтов, причём из них 1000 собственных денег изобретателя. Тот год был трагичен для Беббиджа, он похоронил отца, жену и двоих детей, подорвал своё и без того слабое здоровье. Возобновил работу лишь в следующем году, но не было денег. В 1830 году всё же правительство выделило ему 9000 фунтов. Последняя субсидия получена в 1833 году. И в 1834 году опять остановка работ - израсходовано уже 17000 правительственных денег и от 6000 до 17000 личных сбережений Беббиджа. Он ещё надеялся на новые субсидии, но после многолетних раздумий, в 1842 году правительство окончательно отказалось финансировать проект.

А в других странах вычислители на основе конструкции Беббиджа успешно строили. Так начиная с 1854 года шведский изобретатель Георг Шойц (швед. Georg Scheutz) построил несколько разностных машин, в 1855 году его разностная машина получила золотую медаль Всемирной выставки в Париже, а в 1859 году даже продал одну - угадайте кому? В канцелярию английского правительства. А затем Мартин Виберг (швед. Martin Wiberg) усовершенствовал уже машину Шойца, и на ней рассчитал и опубликовал логарифмические таблицы.

Сам же Чарльз Беббидж уже с 1834 года задумал аналитическую машину - программируемый вычислитель. Та же старая идея барона де Прони подсказывала, как сделать вычислительную машину дешевле. Ведь цена в то время прямо зависела от сложности устройства. Поэтому вместо сложных вычислительных механизмов - простые, способные только к примитивным вычислениям. Но составленная хорошим математиком программа сможет заставить эти простые вычислители рассчитать даже сложнейшие формулы - если только математик потрудится преобразовать сложные операции в ряд простых вычислительный действий.

Конструкция машины составлялась из следующих блоков:

  • склад - для хранения переменных и промежуточных результатов
  • мельница - собственно счётное устройство
  • управляющий блок - считывающий с перфокарт программу, и по её командам выбирающий числа из склада, отправляющий их на вычисление, и помещающий в склад
  • устройства ввода-вывода информации

Исходные данные вводились на отдельных перфокартах. А из карт-программ предполагалось создать библиотеку - современный программист назвал бы её библиотекой функций. Беббидж так же хотел добавить устройство для вывода результатов на перфокарты, чтобы машина могла использовать их в последующих расчётах. Это можно сравнить с современными внешними устройствами хранения данных, как USB-диски.

Итак, в 1834 году Чарльз Беббидж спроектировал полноценный компьютер.

Разностная машина номер 2 Чарльза Беббиджа Современная копия «Разностной машины номер 2». Лондонский Музей Науки, январь 2005 года

Но построить его не смог. В 1851 году он был вынужден признать, что финансы не позволяют ему осуществить задуманное. Он ещё попытался из имевшихся деталей построить «Разностную машину номер 2». И забегая вперёд скажем, что в 1991 год в Лондонском научном музее по сохранившимся чертежам была построена копия этой машины, а затем и сконструированный Беббиджем для неё принтер - и все устройства работали. Нет сомнений, они заработали бы и у самого Беббиджа. Но изобретатель не увидел и этого своего успеха. Нет, он не умер. Он прожил ещё долгую и плодотворную жизнь. Погружался под воду в водолазном колоколе, поднимался на Везувий, занимался археологией и создавал устройства для железных дорог, в частности изобрёл спидометр. А так же конструировал металло-режущие станки и составлял страховые таблицы. И много всего прочего.

И лишь вычислительными машинами он заниматься больше не решался.

Его решимость подкосил ещё один удар судьбы. В 1852 году умерла его единственный в то время друг и единомышленник Августа Ада Кинг, графиня Лавлейс (англ. Augusta Ada King Byron, Countess of Lovelace), дочь Байрона, замечательный математик, оказавшая неоценимую помощь в популяризации идей Чарльза Беббиджа. Они познакомились 5 июня 1833 года - в год, когда окончилось правительственное финансирование работ Беббиджа. Обычно упоминают, что именно Ада была первым в мире программистом и это так. Но её научная работа и в частности роль в создании аналитической машины куда больше. Заметим, что она была замужем за лордом, и вполне вероятно, используя влияние мужа, добилась бы возобновления финансирования работ по аналитической машине - но неправильное лечение прервало её жизнь в возрасте всего 36 лет.

После смерти самого Чарльза, его сын Генри решил продолжить дело отца. В 1888 году он сумел построить по чертежам отца центральный узел аналитической машины. А в 1906 году, с помощью фирмы Монро, Генри построил действующую модель аналитической машины, включающую арифметическое устройство и устройство для печатания результатов.

Чарльз Бэббидж оказался прав. Его аналитическая машина работала.

Что было после

Первый в мире компьютер был построен в США в первой половине 1940-х годов. Ну, вообще-то мы уже видели, что не совсем первый. Более того - он не первый даже для Америки. Но определённо это один из числа известных первых компьютеров. Потому рассмотрим его подробнее.

+ увеличить картинку + IBM Mark I левая сторона   + увеличить картинку + IBM Mark I правая сторона
IBM «Mark I», фотографии сделаны в июне 2005 года

Полное имя, написанное на корпусе компьютера — «Aiken-IBM Automatic Sequence Controlled Calculator Mark I». Название означает «автоматический вычислитель, управляемый последовательностями». Придумал его и построил молодой (в те годы) математик Говард Хатауэй Эйкен (англ. Howard Hathaway Aiken) из Гарварда, а помогали ему 4 инженера фирмы IBM. Собственное имя «Марк I» компьютеру дано после ссоры Эйкена с президентом IBM, но впрочем к нашей истории это не относится. Но упомянуть об этом курьёзе всё же следует, так как позже ещё несколько компьютеров получило точно такое же собственное имя, и ныне бывает непросто разобраться о каком же именно «Марк I» идёт речь.

Интересующий нас «Марк I» начали разрабатывать с 1939 года, протестировали в феврале 1944 года, в мае установили в Гарвардском университете (Кембридж, штат Массачусетс - не перепутайте с Кембриджем в Англии, где учился Беббидж) и официально запустили 7 августа 1944 года. Программа вводилась с перфоленты, и когда позже было добавлено ещё несколько считывателей перфоленты, то машину научили переключаться между ними в зависимости от состояния - так была реализована логика условных переходов.

Томас Уотсон (англ. Thomas John Watson, Sr), бессменный президент фирмы IBM с 1914 года и до своей смерти в 1956 году, имел награды от Рейха... о, простите, это другая история. Так вот уважаемый сэр настоял чтобы машина была заключена в корпус из стекла и нержавеющей стали. Да, у него был вкус. Вычислитель должен был выглядеть супер-современно. Начинка то же поражала воображение: одних только проводов на 800км, 765 тысяч различных деталей, высота корпуса 2.5м, общий вес сооружения 4.5т. В Америке строили электрические вычислители до того - но настолько внушительный впервые. Длина корпуса почти 17м, и чтобы синхронизировать работу электрических вычислительных блоков, через них был пропущен 15-метровый вал. Чисто механическое решение. Однако вращал этот вал-синхронизатор электродвигатель мощностью в 5 л.с. так что мы имеем право назвать синхронизатор электрическим хотя бы формально.

Механический синхронизатор в первом американском электрическом вычислителе не случаен. Говард Эйкен с коллегами всерьёз изучали наследие Чарльза Беббиджа. Но намного ли они сумели превзойти машину из шестерёнок вековой давности?

Компьютер оперировал 72 числами, состоящими из 23 десятичных разрядов, делая по 3 операции сложения или вычитания в секунду. Умножение выполнялось в течение 6 секунд, деление — 15,3 секунды, на операции вычисления логарифмов и выполнение тригонометрических функций требовалось больше минуты. Если сравнивать с малой разностной машиной Беббиджа то небольшой прогресс есть. Однако фактически «Марк I» представлял собой усовершенствованный арифмометр, заменявший труд примерно 20 операторов с обычными ручными устройствами.

Фирма IBM вложила в этот компьютер полмиллиона своих собственных долларов, затрачены годы работы талантливых специалистов - и всё это чтобы заменить 20 клерков, вооружённых арифмометрами, серийно производимыми с 1820 года!? Это прогресс?

Может быть другие были удачливее?

Его разработка начата лишь в 1943 году. Но ничего общего с компьютером Эйкена. Это уже настоящий электронный вычислитель. У истоков разработки стояли Джон Преспер Эккерт (англ. Jon Eckert) (в те годы студент) и Джон Уильям Мокли (англ. John William Mauchly, в русскоязычной литературе фамилия также приводится как «Мочли») (его преподаватель) из Электротехнической школы Мура Пенсильванского университета, а работы велись по заказу Лаборатории баллистических исследований Армии США для расчётов таблиц стрельбы. Этот расчёт дело действительно кропотливое...

Но прошу прощения у читателя, здесь придётся сделать небольшое отступление по части артиллерии

Баллистика снаряда

Ветераны Лаборатории Баллистических Вычислений любили рассказывать журналистам о своём героическом труде тех дней. Позвольте привести цитату, которая попала даже в Википедию:
«Таблицы стрельбы рассчитывались для каждого отдельного типа снаряда и орудия перед отправкой на фронт, и при различных комбинациях множества параметров (температура воздуха, скорость ветра, плотность почвы под орудием, возвышение ствола, скорость снаряда, температура ствола орудия) требовался кропотливый расчёт около 3000 траекторий полёта снаряда. Расчёт каждой траектории требовал примерно 1000 операций. Один вычислитель был способен выполнить этот расчет за 16 дней, а на вычисление всей таблицы потребовалось бы 4 года. Без этих таблиц артиллеристам просто невозможно было точно попасть в цель. В условиях Второй Мировой войны на фронт в Европу отправлялось всё больше и больше орудий и снарядов к ним, в 1943 году союзные войска высадились в Африке, где условия стрельбы были совершенно новыми и требовали новых таблиц, а Лаборатория не справлялась со своевременным их расчётом.»

Очевидно что это объяснение является общепринятой версией событий. И сомнений быть не может, всё конечно же именно так и обстояло, но...

...мешает прицел. Прицел артиллерийского орудия времён Второй Мировой. Обратите на него внимание в музее, если увидите там орудие с неснятым прицелом. Что это за шкалы на нём? Колёсики с цифрами? А это для введения поправок. И артиллеристы оказывается УЖЕ знали какие поправки нужно вводить.

Конечно знали, ведь баллистические формулы, позволяющие вычислить траекторию с погрешностью не более 1-2% УЖЕ активно использовались в XIX веке. И учитывать сопротивление воздуха научились. А проверку все эти точные расчёты прошли в Первую Мировую. Тогда открыли и эффект влияние температуры, а вернее плотности воздуха. С ростом температуры плотность уменьшается, соответственно снаряд летит дальше - и насколько дальше к 1943 году было прекрасно известно. Никаких сложных вычислений тут не требовалось, достаточно было просто бросить взгляд на барометр и внести поправку в прицел. Ещё проще поправка на скорость ветра.

Забавно что упомянута некая поправка на «температуру ствола». Сейчас необходимость введения такой поправки перед выстрелом очевидна. Но во Вторую Мировую артиллеристы не имели термометров для измерения этой температуры - тут видимо случайная ошибка позднейшей редакции событий (ах, не спрашивайте меня зачем редактируют историю - я лишь показываю что вот тут явно ошибка позднейшей редакции, а реально в годы Второй Мировой учесть температуру ствола было невозможно и потому включать её влияние в расчёт бессмысленно, максимум дать рекомендации насчёт допустимого темпа стрельбы). И уж совсем диковинной выглядит поправка на «плотность почвы под орудием». Дело в том что нормальные артиллеристы готовят позицию для орудия так, чтобы эта «плотность почвы» на стрельбу не влияла вообще. И даже если позиция не подготовлена, то и тогда эта «плотность почвы» повлияет уже после срабатывания противооткатных систем орудия - то есть когда снаряд уже улетел к цели. Быть может американские артиллеристы стреляли из орудий с неисправными противооткатными системами? Или, о ужас, на американских пушках не было простейших приспособлений для горизонтирования?

Чтобы убедиться, что всё это было отлично известно всему миру, можно просто раскрыть какую-нибудь довоенную детскую популярную книжку про артиллерию. Любознательному читателю рекомендую книгу Владимира Павловича Внукова «Артиллерия» издания 1938 года. Очень доходчиво написано. А если лень читать, то можно просто вспомнить о «Колоссаль».

Орудие имело ствол калибром 210мм и длиной 34 метра. Вес ствола был соответствующий - 138 тонн, он прогибался под собственной тяжестью, поэтому был укреплён растяжками на стальных тросах. И всё равно после нескольких выстрелов ствол приходилось снимать с 256-тонного железнодорожного лафета и - выпрямлять! Пожалуй, сегодня такая конструкция вызвала бы только смех своей архаичностью. Однако снаряд весом в тонну летел на 81 милю, а некоторые оценивают максимальную дальность стрельбы аж до 150км что ещё больше. Позиция для стрельбы была оборудована в 77 милях от города, но невзирая на огромное расстояние первый же снаряд разорвался точно на площади Республики. Наиболее смертоносным было прицельное попадание в церковь Сен-Жерве во время богослужения, когда 91 человек был убит на месте и более 100 ранено.

А теперь рассмотрим трудности такой сверхдальней стрельбы. Снаряд как известно летит по дуге. При такой дальности стрельбы его дуга выходит за пределы плотной атмосферы - и это выгодно, проделать большую часть пути именно там, где нет сопротивления воздуха. И в 1917 году немецкие инженеры уже знали это. Поэтому «Колоссаль» выстреливала снаряд под углом 52°30' к горизонту - именно при таком возвышении он покидал плотные слои атмосферы с углом близким к 45°, что позволяло максимально увеличить участок внеатмосферного пути.

Разумеется, для стрельбы на такую дальность пришлось учитывать кривизну земной поверхности. Но этого мало - учитывалось и то, насколько каждый снаряд расширяет канал ствола при проходе по нему во время выстрела. Потому снаряды были изготовлены с разными калибрами - и заряжаться должны были в строгом порядке, от меньшего калибра к большему. Максимальный калибр достигал 214мм. С изменением калибра изменялся и вес снаряда - по оценке английских инженеров от 200 фунтов до 230 фунтов. Всё это учитывалось в таблицах стрельбы.

Обычно таблицы стрельбы создавались, да и по сей день создаются путём практической стрельбы. Достаточно сделать несколько выстрелов на полигоне, а затем можно использовать хорошо известные закономерности и вводить поправки.

Как читателю должно быть понятно, «Колоссаль» никогда не пристреливалась на полигоне. Её ствол мог выдержать всего 65 выстрелов. И даже если бы такая пристрелка была произведена для 1, 2 или даже 10 выстрелов, то это было бы абсолютно бесполезно. Ибо у этого орудия каждый выстрел - уникальный. Стоимостью в 35 тысяч марок.

Но как же тогда из него стреляли? На дальность в 120 км?? И - попадали???

По таблицам стрельбы. Заранее рассчитанным для каждого снаряда и каждого состояния ствола после предыдущих выстрелов. С учётом всех углов возвышения, плотности воздуха, скорости ветра и прочего. И догадайтесь какими вычислительными средствами был произведён этот расчёт в 1917 году. И очевидно что занял он отнюдь не 4 года.

Как видим уже к концу Первой Мировой знания о баллистике были настолько точны, что позволяли предсказывать траекторию даже для уникальных снарядов без пристрелки. Предсказывать попадания за 120 км, куда большую часть пути снаряд совершал вне атмосферы, что требовало особых расчётов для этой области. Но вычислители справлялись и с такой задачей.

А уж пушкари полевой артиллерии все поправки для своих орудий помнили наизусть. Мой товарищ, офицер-артиллерист, рассказывал как их старшина из миномёта образца Второй Мировой, «бросал» первую же мину на километр точно в печную трубу. Но, быть может такое мастерство и познания о баллистике присущи французам, немцам, русским - в общем всем тем, кто успел повоевать в Первой Мировой. А вот американцы приняли участие лишь под завершение и не получили боевого опыта. Не смогли уточнить свои формулы расчёта и поправки. Ну а спросить у союзников видимо посчитали неэтичным?

На самом деле конечно же американские артиллеристы были ни чуть не хуже своих европейских коллег. Так в 1930 году американец Ванневар Буш создал механическую интегрирующую машину, применявшуюся при расчёте траектории стрельбы корабельных орудий. Ну а чтобы она считала побыстрее, в 1942 году создана её электромеханическая версия.

Однако вернёмся к хитрецам из Лаборатории Баллистических Вычислений...

Родоначальник всех компьютеров

Спросите как назывался первый в мире компьютер и чаще всего услышите в ответ - Эниак. ENIAC, то есть Electronic Numerical Integrator And Computer - электронный числовой интегратор и вычислитель.

Лаборатория Баллистических Вычислений находилась в Филадельфии, в штате Пенсильвания. А неподалёку, в Институте Мура имелся механический вычислитель именуемый «дифференциальным анализатором» и Лаборатория баллистических вычислений любила им пользоваться для своих расчётов. В это время Мокли ещё с августа 1942 года носится с идеей постройки вычислителя на вакуумных электронных лампах. А интересы Лаборатории в университете представлял капитан Герман Голдстайн (англ. Herman Heine Goldstine - здесь нет ошибки, не совсем традиционные для англо-сакса имя и фамилия объясняются тем, что Герман еврей немецкого происхождения), в мирной жизни профессор математики из штата Мичиган. В 1943 году два профессора что называется нашли друг друга и составили проект, обещавший что новый электронный вычислитель будет рассчитывать траекторию снаряда всего за 5 минут!

На электронных лампах, а не каких-то там реле и переключателях! Говорят, электронные лампы обещали скорость счёта в 1000 раз быстрее. А ещё миниатюризацию. Ну и наконец, как всем известно, только устройство в котором нет движущихся частей, может быть надёжным. А таким может быть только электронное устройство.

Теперь вспомним: расчёт одной траектории требовал 1000 операций. 5 минут это 300 секунд. То есть обещалось быстродействие по 3.3 операции в секунду. Именно с такой скоростью производил сложение компьютер Эйкена. То есть обещание вполне реалистично учитывало уровень техники тех лет - но чем-то сверхвыдающимся не являлось. Речь в нём действительно шла о необычном вычислителе на вакуумных электронных лампах, но никаких обещаний «будет считать в 1000 раз быстрее» не было. С одной стороны неясно зачем во время войны вкладывать деньги в принципиально новую и заведомо ненадежную по тем временам технологию элетронных ламп чтобы получить ту же скорость вычислений? А с другой - быть может именно реалистичность обещаний и подкупила американскую армию?

И 5 июня 1943 года золотой дождь пролился. Был заключён официальный контракт под номером W-670-ORD-4926 и получен первый платёж на $61 700. Интересно отметить что со стороны армии куратором работ по постройке компьютера оказался всё тот же Голдстайн. А знаменитый Джон фон Нейман присоединился к группе только под завершение проекта и по сути никаких существенных влияний на создание компьютера не оказал. Однако позже, с лёгкой руки Голдстейна, почему-то именно фон Неймана стали считать чуть ли не единственным создателем и Эниака и последующих электронных вычислительных машин.

+ увеличить картинку + Программирование Эниака Программирование Эниака. Glen Beck (на заднем плане) и Betty Snyder (вблизи) в здании 328 Лаборатории Баллистических вычислений. Фото для публики

На самом же деле главной движущей силой и этого и последующий проектов, главным популяризатором ЭВМ (то есть Электронных Вычислительных Машин) стал на долгие десятилетия именно скромный Голдстайн. Но выдвигать идеи это одно, а вот осуществить! Посмотрим же, что удалось создать группе самых талантливых кибернетиков Америки тех лет.

Некоторые вехи из истории Эниака:

  • К февралю 1944 года были готовы все схемы и чертежи будущего компьютера - напомню, как раз в это же время начал работать «Марк I», так что если не Экерт и Мокли, то уж хотя бы Голдстайн по крайней мере в теории мог что-то обо этом знать. Но даже если они и знали, на их собственных планах это никак не отразилось
  • В середине июля 1944 года первая проверка - два свежесобранных модуля для сложения чисел соединены вместе и смогли перемножить числа 5 и 1000 с верным результатом.
  • Полностью готов компьютер осенью 1945 года. Утверждается что уже тогда военные решили использовать компьютер не для расчёта таблиц стрельбы (война-то закончилась), а для термоядерного оружия. Верится в эту версию с трудом (и чуть ниже я объясню почему), но принципиально такое развитие событий было возможно.
  • 14 февраля 1946 года компьютер впервые представлен публике - до того само его существование являлось тайной
  • 9 ноября 1946 года компьютер разобран и перевезён из Университета Пенсильвании в здание Лаборатории баллистических исследований Армии США в г. Абердин.
  • 29 июля 1947 года вновь запущен уже на новом месте
  • 2 октября 1955 года в 23:45 окончательно выключен

Утверждается что он считал и параметры ядерных взрывов и прогнозы погоды над территорией СССР, необходимые для определения выпадения радиоактивных осадков в случае немедленной ядерной войны. Правда расчёт прогноза на будущие сутки занимал у него что-то около 23 часов времени. Достоверно можно сказать что в 1949 году фон Нейман использовал ЭНИАК для расчёта числа «пи» и «e» с точностью до 2000 знаков после запятой. А вот в истории про якобы до сих пор засекреченные расчёты термоядерного оружия в ноябре — декабре 1945 года похоже вкралась неточность про «потребовавшиеся для этих рассчётов около миллиона перфокарт».

Дело в том, что до 16 сентября 1948 года Эниак не имел устройства для считывания перфокарт. А перепрограммировался... перестыковкой кабелей! И такое «программирование», а вернее перекоммутация, по сути создание из Эниака нового компьютера под конкретную задачу, занимало пару дней - для вычисления на 5 минут. Причём после подключения устройства для считывания перфокарт, работать Эниак стал медленнее, но зато программировать его стало намного удобнее.

Таким образом, раз пресловутый миллион перфокарт явно выдумка, то и вся история про некие расчёты ядерного, а тем более термо-ядерного (то есть куда более сложного) оружия на ЭНИАКе - вызывает некоторое недоверие. Возможно компьютер действительно использовался для каких-то рассчётов, но его роль в создании ядерного оружия определённо преувеличена в рекламных целях.

Небольшой загадкой Эниака являются его вычислительные способности. Казалось бы, в чём тут может быть тайна? Всем известно что:

  • Вычислительная мощность Эниака — 357 операций умножения или 5000 операций сложения в секунду

Но так же общеизвестно что:

  • Тактовая частота — 100 Гц, то есть один импульс каждые 10 микросекунд. На всякий случай напомню: приставка «микро» означает «в 1000 раз меньше». Основной вычислительный такт состоял из 20 импульсов и занимал 200 микросекунд. Сложение выполнялось за 1 вычислительный такт, умножение — за 14 вычислительных тактов. Ибо умножение заменялось многократным сложением, поэтому 1 умножение равнялось 14 операциям сложения и выполнялось, соответственно, за 2800 микросекунд.
    Чтобы было понятнее представим всё в секундах:
    • сложение за 0.2 секунды (или 5 сложений в секунду)
    • умножение за почти 3 секунды

И вот эта цифра вполне соответствует профессорским обещаниям «1000 операций за 5 минут».

Возможная разгадка такова: Эниак просуществовал почти 10 лет, постоянно совершенствуясь. Быть может под конец своего существования его тактовую частоту удалось увеличить в тысячу раз - до приводимых в некоторых источниках 100 килоГерц. И тогда верна первая оценка его вычислительных способностей. Без сомнения верна - но вот только под самый конец.

А вот в то, что столь же резво он считал с самого начала, как то не верится. Ведь тогда он рассчитывал бы траекторию в среднем за секунду, что не совпадает с проектными обещаниями создателей. Превзойти собственный смелый прогноз конечно замечательно - но чтоб в тысячу раз? История знает множество грандиозных провалов - но кажется ни одного столь же грандиозного тысячекратного неожиданного успеха. Либо профессора так плохо разбирались в электротехнике - что ошиблись в прогнозе в 1000 раз? Но это вопиющее незнание электротехники не помешало им создать работающий компьютер?

Да и трудно поверить в такое быстродействие в 1944 году. Заявляемая ныне скорость Эниака в 5000 операций в секунду оказалась недостижимой для целого ряда ЭВМ созданных в следующем десятилетии! 2 или 3 тысячи операций в секунду вот предел даже в начале 1960-х. А ведь 10 лет для прогресса электроники это как геологическая эпоха. Тем не менее тактовые частоты для многих ламповых машин 50-х годов колебались всего то от 1 кГц до 5 кГц. И это совсем не удивительно для ламповой техники того времени, с весьма неспешным переходом ламп от одного устойчивого состояния к другому. Причём некоторые из этих машин, например австралийская CSIRAC, сохранены до наших дней. Сохранился и конкурент Эниака «Марк I». А вот сам Эниак почему-то пошёл на слом. И истину теперь видимо уже не установить.

Поэтому рискну утверждать, что именно 100 Гц (а никак не 100 килоГерц!) является вполне реалистичной тактовой частотой для середины 1940-х годов. Ну или Эниак создали из каких-то совершенно уникальных для своего времени деталей.

Кстати поговорим о деталях:

  • На создание ENIAC ушло 200 000 человеко-часов и 486 804.22 доллара США
  • Всего комплекс включал в себя 17 468 ламп 16 различных типов, 7200 кремниевых диодов, 1500 реле, 70 000 резисторов и 10 000 конденсаторов.
  • Занимаемая площадь - 30 на 60 футов (более 9м на 18м или 167.25кв.м)
  • Вес — 27 тонн (определённо обещание миниатюрности выполнить не удалось - и не удастся ещё пару десятилетий)
  • Объём памяти — 20 число-слов.
  • Потребляемая мощность — 174 кВт.
  • Устройство ввода-вывода данных — табулятор перфокарт компании IBM: 125 карт/минуту на ввод, 100 карт/минуту на вывод.
  • Вычисления производились в десятичной системе, после тщательного анализа ей было отдано предпочтение перед двоичной системой. Компьютер оперировал числами максимальной длиной в 20 разрядов.
  • В июле 1953 года к ЭНИАКу был подключен двоично-десятичный модуль памяти на магнитных сердечниках, увеличивший объём оперативной памяти компьютера с 20 до 120 число-слов.
  • За неделю сгорало примерно 2-3 электронных лампы, а среднее время работы лампы составляло 2500 часов. Только к концу существования сумели добиться от Эниака безотказной работы до 20 часов подряд. Чтобы сберечь лампы нужно было непрерывно поддерживать ток накала, и потому Эниак никогда не выключали, хотя по выходным на нём никто не работал

Обещания быстродействия, миниатюрности, надёжности - не выполнены все. Новый громадный дорогостоящий электронный компьютер не имел видимых преимуществ.

Создатели отлично понимали недостатки своего детища. Но в ходе войны, когда задача ставилась узко - вычислитель только для расчётов траекторий снарядов - перекоммутация компьютера для нового вычисления казалась приемлемым решением. А позже возникли организационные трудности. Так предложение присоединить табулятор фон Нейман выдвинул в 1947 году, а осуществили его только в следующем.

Для учёных Эниак оказался отличным полигоном для отработки идей - который им оплатила Армия США. И спору нет, не будь Эниака, не было бы и наших современных полупроводниковых чипов.

Но... давайте рассмотрим ещё один пример?

Самоделка из реле

Известная ныне своими айфонами, фирма Apple начиналась в гараже. У немецкого инженера Конрада Цузе не было гаража. И потому первый свой вычислитель со скромным названием Z1 (читается «Цет Айнс») он собрал в 1938 году на квартире своих родителей. Самоделка Цузе была полностью механической - и при том программируемой. А 12 мая 1941 года он представил научной общественности свою более совершенную конструкцию Z3 (читается «Цет Драй»), собранную на телефонных реле.

+ увеличить картинку + Компьютер на реле Z3 Конрада Цузе Оригинальная машина и более ранние работы Цузе погибли под бомбами союзников в 1945. Эта копия Z3 воссоздана в 1960 году компанией Zuse KG, завоевала известность на монреальской выставке 1967 года, сейчас экспонируется в «Немецком музее» Мюнхена

Про Z3 известно следующее:

  • Арифметическое устройство: с плавающей точкой, 22 бита
  • Операции: сложение, вычитание, умножение, деление и - новшество по сравнению с Z1 - взятие квадратного корня
  • Ввод и вывод: десятичные числа с плавающей запятой
  • Внутреннее представление чисел: двоичное (!)
  • Тактовая частота: 5.3 Гц(Герц)
  • Средняя скорость вычисления: операция сложения — 0.8 секунды; умножения — 3 секунды
  • Хранение программ: внешний считыватель перфоленты
  • Память: 64 слова с длиной в 22 бита
  • Элементов: 2600 реле — 600 в арифметическом устройстве и 2000 в устройстве памяти. Мультиплексор для выбора адресов памяти.
  • Потребление энергии: 4 кВт.
  • Масса: 1000 кг.
  • Себестоимость: 50 000 рейхсмарок.

Программа позволяла устанавливать порядок вычислений, но условных переходов и циклов не было. Впрочем, и спустя годы за океаном циклы поначалу организовывали - склеивая перфоленту в кольцо!

И между прочим, именно Конраду Цузе принадлежат следующие достижения:

  • в 1944 году он создал первый в мире высокоуровневый язык программирования для своего тогда ещё не законченного компьютера Z4 (читается «Цет Фир»)
  • в сентябре 1950 года он первым в мире совершил коммерческую продажу компьютера - продал свой Z4 в Швейцарскую высшую техническую школу Цюриха (нем. Eidgenossische Technische Hochschule Zurich). Кстати тогда это был единственный работающий компьютер во всей континентальной Европе

Техническое отступление

Для наглядности сопоставим некоторые параметры первых электрических компьютеров:

Марк IЭниакZ3
цена$ 500 000$ 486 804.2250 000 рейхсмарок
разрядность23 десятичных20 десятичных22 двоичных
память722064
сложение0.33сек0.2сек0.8сек
умножение6сек2.8сек3сек

Я намеренно исключаю из рассмотрения британский Colossus хотя он был ламповым и работал более чем успешно, но говоря об этой машине невозможно будет обойти стороной печальную судьбу Алана Тьюринга, а это затронет тему законности, морали и прав человека в демократическом обществе. В сущности про всё это метко и едко сказал ещё Сократ, за что и был казнён.
Кроме того Colossus был секретным, а после войны по приказу Черчилля был уничтожен, так что - исключая деятельность самого Тьюринга в других проектах, в том числе американских в 1942 году - можно с некоторой натяжкой утверждать что на развитие компьютеров английский опыт влияния не оказал.

«Шести электронных цифровых компьютеров должно быть достаточно для удовлетворения всех вычислительных потребностей Соединённых Штатов» - это сказал сам создатель «Марк I» Говард Эйкен. А может быть Томас Уотсон, профинансировавший постройку «Марка». В любом случае именно таково было единодушное мнение всех специалистов. Итак «Марк I» наш эталон в том времени.

Зато скромная Z3 оптимальна по критерию «цена стоимости вычислений». Не только по собственно цене машины. но и по эксплуатационным расходам. Годами работающие без поломок безотказные телефонные реле. Потребляемая мощность всего 4 кВт. Масса всего лишь тонна, а габариты таковы что весь вычислитель можно уместить в небольшой комнате - тогда как «Марку» требуется большой зал. Аппетиты Эниака ещё больше.

По всем основным потребительским показателям Z3 превосходит современников на пару порядков. В десятки а то и сотни раз! Если рынок действительно свободный - откажется ли он от такого выгодного предложения? Нужно ли ещё искать более совершенную модель для копирования?

Z3 заработала на 3 года раньше «Марк I» и более чем на 4 года раньше Эниак. Хотя возможно в Америке об этом и не догадывались - но про саму принципиальную возможность постройки вычислителя из телефонных реле знали очень хорошо. Равно как и про двоичную систему счисления. Но почему то выбрали более сложные пути.

Если кто-то возразит про «перспективы» - то какое дело конкретному потребителю до неясных перспектив? Нет, будь я правительство или частная фирма - я плачу деньги сейчас и хочу получить товар сейчас. И я не вижу для себя выгоды оплачить далёкий прогресс из моего кармана.

К тому же ничто не мешает поднимать тактовую частоту машины из телефонных реле. Так следующий компьютер Цузе - коммерчески успешный Z4 - отличался от Z3 главным образом поднятой до 40 Гц тактовой частотой. И по правде сказать её вполне можно было поднять и ещё на порядок. А потом ещё. А размеры реле уменьшить. А с этим понизить напряжение. И вот уже машина Цузе занимает не шкаф, а умещается на столе, и даже экономный немец согласен заплатить и за неё и за несколько десятков ватт потребляемого ею электричества. Так что модернизационный задел у машины из телефонных реле имелся приличный.

Это мы нынешние держим в руках микросхему ENIAC-on-A-Chip размерами 7,44 мм x 5,29 мм - изготовленная в 1995 году она вмещает в себе Эниак в миниатюре. И мы нынешние знаем что только микрочипы способны на такую предельную миниатюризацию. Но скажите в 1945 году «микрочип» - и вас никто не поймёт. И даже в 1955 году, когда Эниак пошёл на слом, до микрочипов было ещё далеко.

Настоящий Эниак был ламповым. А электронные лампы ни чуть не меньше реле. И строго говоря, технически возможно реле сделать даже меньше электронной лампы. Ведь у лампы должен быть прочный корпус, сохраняющий вакуум внутри неё.

И когда удалось перейти с ненадёжных ламп на полупроводниковые транзисторы - прогресс ещё не покатился вперёд, нет. Транзисторы тогда то же были немалых размеров. А для создания триггера - электронного устройства, способного находится в одном из двух устойчивых состояний 0 или 1 - нужно было собирать схему из 2 транзисторов, не считая диодов, резисторов и конденсаторов. На печатную плату того времени влезало в лучшем случае 4 транзистора. То есть 2 триггера. То есть всего 2 бита памяти!

А специально сконструированных миниатюрных реле к тому времени можно было поставить блок хоть из 100 штук вместо такой платы. А мне довелось держать в руках серийные реле ещё меньших размеров. И каждое такое реле само по себе - устойчивый триггер. Сотня бит - вместо 2.
Так из чего построить электрический компьютер проще? надёжнее? в 100, в 1000 раз дешевле?
И потому компьютеры из реле продолжают строить и в 1950-е годы.

«В будущем компьютеры, возможно, будут весить всего полторы тонны» - утверждал в 1949 году уважаемый американский журнал «Popular Mechanics», рассказывая о быстром развитии науки. Но как же так, ведь ещё в 1941 году Z3 весила даже меньше этого прогноза - всего тонну. И, однако, уже существующий немецкий успех никто не замечал. Хотя секрета из него Цузе не делал.

Если шестерёночным вычислителям электронные машины проигрывали только по надёжности и цене, то компьютерам на реле они проигрывали по всем фронтам сразу.

Только микрочипы могли переломить ситуацию в пользу электронных устройств. Но до 1958 года любой специалист твёрдо знал, что на пути создания интегральных схем существует как минимум 3 проблемы фундаментального характера. То есть абсолютно неразрешимые. Например, как, каким методом, создавать на одном полупроводниковом кристалле несколько разных электронных приборов? Как их друг от друга электрически изолировать? И наконец после того как они успешно изолированы - а как их электрически соединить? Правда трём талантливым американским инженерам совершенно неожиданно удалось преодолеть в том и следующем 1959 году все эти проблемы. Но все трое были из разных корпораций, корпорации разумеется начали патентную войну. Зато после достижения мирового соглашения о взаимном лицензировании в 1966 году - вот после этого прямая дорога для прогресса была открыта.

Но это будет после. А до того проблемы электронных устройств считались принципиально неразрешимыми.

И всё же громадный, прожорливый, программируемый перестыковкой кабелей, капризный и вечно ломающийся Эниак выглядит несомненным лидером по скорости счёта. Но тут коварство кроется в мелочах. У Z3 тактовая частота всего лишь чуть больше 5 Гц, а у Эниака - 100 Гц.

И поскольку вопрос о тактовой частоте Эниака не разрешён, предлагаю считать скорость вычислений - в тактах.

Итак, нам известно что Z3 выполнял сложение за 4 своих такта. А Эниак формально тратит «1 вычислительный такт», вот только на производство 1 «вычислительного такта» нужно было 20 импульсов тактового генератора.

Значит, если бы тактовая частота Эниака и Z3 была одинаковой, Эниак складывал бы медленнее в 5 раз. А умножал бы почти в 20 раз медленнее.

Почему так? Ныне этот секрет не только известен, он кажется самоочевидным - для электрических вычислителей годится только двоичная система. Это для шестерёнки нет разницы на какой угол быть повёрнутой. А вот электрическое устройство может принимать только одно из двух устойчивых состояний: включено или выключено, единица или ноль. Третьего не дано.

Это было известно простому немецкому инженеру. Но что же американцы? Понятно почему Эйкен выбрал десятичную систему для «Марк I», который делался с оглядкой на машину Беббиджа с десятичной системой. Но создателей Эниака никто не ограничивал.

Тем не менее лучшие умы Америки всё обдумали, посовещались и утвердили - двоичная система для компьютеров вредна! И потому Эниак вышел очень сложным, весьма дорогим и ненадёжным, а считал лишь чуточку быстрее самодельного немецкого компьютера пятилетней давности.

Я даже не предлагаю читателю представить, как к машине Беббиджа присоединяют электромотор и шестерёнки начинают вращаться быстрее - и значит считать то же быстрее. И память у неё на тысячу 50-разрядных переменных. Скажите невозможно? Но догадались же вращать электромотором вал-синхронизатор компьютера Эйкена!

И всё же все современные компьютеры так или иначе потомки именно Эниака - который по своей архитектуре оказался самым ущербным из всех своих современников.

Табулятор

Мы так увлеклись историей собственно машин-вычислителей, что как-то забыли о мелочи - а как именно эти машины получали информацию? Как в них попадали исходные данные? И как они возвращали результаты вычислений? Ведь дисплеев ещё не было. Но такая проблема ни на секунду не озадачила бы клерка начала XX века.

Современные клерки используют современные компьютеры чаще всего не как замену архаичным арифмометрам. Нет, нынче от компьютера требуется уметь не только считать, но гораздо чаще статистически обрабатывать информацию. Выражения «система управления базами данных» или «электронная таблица» кажутся нам рождёнными сегодня.

Но веком перемен был XIX век. Внезапно правительства осознали необходимость в проведении переписей населения. Для чего это нужно, до сих пор внятно объяснить не могут, но любая страна считающая себя цивилизованной должна их проводить. А перепись это сбор статистических данных.

К концу XIX века в США то же уже существовало Бюро переписи. Одним из важных лиц в этом бюро был Джон Шоу Биллингс. А у него, как водится, была дочка на выданье и у дочки кавалер - Герман Холлерит. Отношения с отцом будущей жены у Холлерита были видимо вполне семейные, потому что ещё до свадьбы «папа» подкинул «зятю» идею сделать машину, автоматически суммирующую данные переписи. И даже именно от «папы» исходила идея вводить данные на перфокартах. А уж Холлерит воплотил идею в железо и разумеется именно его машина успешно прошла испытания в Бюро переписи и выиграла конкурс. И на ней обрабатывались результаты переписи населения США 1890 года, а затем и 1900 года. Ну а раз машина была нужна для составления статистических таблиц, то и назвали её - табулятором. От слова table что в данном случае означает таблицу.

Перфокарта Холлерита Перфокарта Холлерита. Фото предоставлено Германом Холлеритом для «Железнодорожной газеты» 19 апреля 1895 года

Холлерит поставил дело на широкую ногу, его фирма продавала табуляторы правительствам и железнодорожным компаниям. И даже Российской Империи. И в СССР разумеется то же. А ещё в Рейх - для учёта евреев и цыган, подлежащих «окончательному решению». Только бизнес, ничего личного. А что за фирма? С 1924 года фирма Холлерита носит название IBM.

+ увеличить картинку + Табулятор IBM Два поколения табуляторов IBM, на заднем плане более старый табулятор

В общем очевидно, что только век электричества открыл возможности для статистических исследований.

Если бы не одно «но»...

Чарльз Беббидж сконструировал и построил свою машину для табулирования ещё в 1820-1822 годах. И да, она была на шестерёнках.

Представим...

...что в 1859 году, в самый расцвет Эпохи Пара в реальной истории нашей цивилизации, канцелярия английского правительства не покупает «разностную машину» у шведа, а финансирует проект Беббиджа. И тот завершает свою аналитическую машину сам, при жизни. Так что не фирма IBM, а Генри Беббидж, сын Чарльза Беббиджа продаёт аналитические машины правительствам и университетам. А табуляторы железно-дорожным компаниям. А тут ещё и переписи населения подогревают спрос на счётные машины.

И как в 1820 году французы наладили массовый выпуск арифмометров, так англичане под конец XIX века широко продают компьютеры. Механические, на шестерёнках. Возможно с электродвигателем, чтобы считали побыстрее. А может и с приводом от маленькой паровой машины. И если уж Эниак якобы мог рассчитать атомную бомбу, то машина Беббиджа с этим точно справилась бы. Короче идеальный программируемый вычислитель есть. И со статистической обработкой любого массива данных он вполне справляется. Лучше просто ничего и не нужно - нет потребности!

Давайте теперь поставим мысленный эксперимент:
Каким был бы наш мир к нынешнему дню?

Если брать фундаментальные научные достижения, то человечество Эпохи Пара имело бы к нашему времени все те же самые. Включая и полёт человека в космос и атомные подводные лодки в глубине океана - ведь в нашей реальной истории они проектировались вообще с помощью логарифмической линейки. А нынешние атомные реакторы, если кто не знает - суть паровые турбины. Так что паро-панк торжествует и в атомной эре. И вероятно мы ездили бы на таких же машинах, летали бы на таких же самолётах и вертолётах. Если кто не знает, автомобили с паровым двигателем выпускались, и последние серийные авто с паровой машиной сошли с конвейера в США в 60-е годы XX века - то есть в период абсолютного господства бензина. Были и самолёты с паровым двигателем, почтовая служба США использовала такие как раз накануне Второй Мировой. Что касается искусства, то вероятно в такой альтернативной истории мы слушали бы ту же самую электронную музыку, какую слушаем сегодня. Определённо электрогитару точно изобрели бы, а вот вместо синтезатора был бы электроорган. Или возможно паровой орган. Определённо слушали бы радио и скорее всего даже смотрели бы телевизор. Хотя система телевещания, вероятно, была бы только кабельной. И сигнал формировался бы оптическими методами, а не электронно-лучевой трубкой. Впрочем это тема для отдельного рассказа. Главное что и это удобство у нас было бы. И одевались бы мы вероятно примерно так же как сейчас. Ну или в крайнем случае как в 70-е годы XX века.

Разве что - но это моё субъективное мнение - не было бы исламского терроризма. По крайней мере такого его разгула, какой мы наблюдаем в лице ИГИЛ. Ведь террористы ныне прославляют себя через интернет. А не будь интернета - какой смысл от подвигов без славы? А если нет исламского терроризма, то Сирия, Иран, Турция - цивилизованные страны, какими они и были в 60-е - 70-е годы реальной истории. Страны где местные жители одевались тогда по-европейски. И женщинам можно было носить мини-юбки.

Но разумеется ливийская Джамахирия вызывала бы закономерный гнев. Знаете ли, раздавать в пустыне воду бесплатно это не шутка. За такое Каддафи обязательно бы примерно наказали - что собственно и произошло в реальной истории. Точно так же случились бы ввод советских войск в Афганистан и горбачёвская «Перестройка», а за ними ельцинские «гласность и демократия».

Как будто всё так же?

Однако на механическом компьютере нет игр. Казалось бы какая мелочь! Игрушки - ну что они меняют в истории?

Потенциально возможно приделать к механическому компьютеру механическое табло, которое послужит экраном. Как нам подсказывает история электронных компьютеров, на экране, то есть, простите, табло размером 256 на 256 ячеек можно изображать весьма узнаваемые картины, портреты, карты местности.

Но никому и в голову не приходит использовать такую серьёзную машину для игр. Максимум, когда механических компьютеров становится много, то появляются книги-приключения с прилагаемой перфокартой-программой. К слову сказать, подобные книги-приключения издавались и в реальности - перфокарт к ним конечно же не прилагалось, просто в конце страницы следовали варианты выбора развития сюжета и номер страницы, на которой следует продолжить чтение по выбранному варианту. Возможно, на механическом компьютере появились бы и некоторые простые логические игры. Ведь были же попытки делать игры для программируемых калькуляторов и людям было даже интересно в такое играть. Но в целом механический компьютер рассматривали бы как серьёзную научную машину.

Не только игр - всего громадного рынка электронных услуг и развлечений - нет!
Человечество живёт в реальном мире - в отличие от нынешнего полу-виртуального.

А ведь в этом виртуальном мире крутятся весьма солидные деньги.

Кусок пирога

Римляне любили задавать вопрос «кому выгодно?» и на его основании делать вывод о виновности. Ах, если бы всё было так просто!

Ведь в нашей истории очевидно кому выгодно. Современные финансовые потоки все сходятся в одном месте, имя которому мировой банковский картель. Прошу заметить, я не сказал «мировой заговор». Но вот картель банкиров существует и существует давно. А как иначе они обеспечивали бы движение векселей и их обмен на реальные деньги? То-то же.

Итак, понятно, что банковской системе выгодно существование нынешнего весьма солидного сектора электронных услуг и развлечений - начиная от личного мобильника и заканчивая валютной биржей. 3D-кинотеатры, всемирная сеть интернет со всем что в ней есть полезного и не очень, компьютерные игры. Это лишь некоторые примеры того, что никогда не смогло бы появиться без электронных компьютеров.

Кто-то продаёт мобильный телефон. Кто-то продаёт услуги связи для этого телефона. Кто-то делает сайт и продаёт на нём рекламное место. А кто-то через эту рекламу продаёт свой товар владельцу мобильного телефона. Все имеют свой кусок.
А банковская система снимает свой процент с каждого платежа (-и-имеет-всех- вычеркнуто цензурой)

Но...
В первой половине 1940-х годов специалисты оценивали ВСЕ вычислительные потребности США от силы всего в 6 компьютеров.
А в 1943 году президент IBM Томас Ватсон старший выссказался ещё более определённо: «Я думаю, в мире найдётся рынок от силы для пяти компьютеров»
«Ни у кого нет причин хотеть иметь у себя дома компьютер» - сказал основатель и глава фирмы DEC (Digital Equipment Corporation) Кен Олсен. Поинтересуйтесь сколько это фирма сделала для миниатюризации и удешевления ЭВМ. С 1957 года они делали компьютеры доступными для простых пользователей. Но даже такие оптимисты не верили, что ЭВМ может быть кому-то нужна, кроме как для работы. Не верили даже в 1977 году - когда компьютерные игры уже входили в комлект поставки компьютеров (несколькими годами ранее Денис Ритчи создал язык программирования C именно выполняя задание по созданию компьютерной игры). Но эти игры были просто бонусом и способом развлечь скучающих на работе операторов ЭВМ. Рынка новых услуг в этом никто не видел. Напомню - никто не видел даже в 1977 году.

Я повторю ещё раз: 1977 год, специалисты, проработавшие всю жизнь и создавшие отрасль ЭВМ, даже самые оптимистичные из их числа - не просто не верят в домашний компьютер, а, напрягая всю фантазию, не могут себе представить зачем хотя бы гипотетически это кто-то мог бы захотеть. А ведь пройдёт всего 4 года...

Но даже в 1980 году представляя публике свой первый персональный компьютер - тот самый IBM PC, чьи потомки-копии ныне составляют подавляющую массу всех компьютеров на нашей планете - даже тогда высокие руководители фирмы IBM не верили что найдётся какой-то чудак, который захочет купить такую штуку себе домой.

Другими словами: до 1980 года никто из серьёзных специалистов не верил, что компьютеры нужны кому-то кроме крупных компаний. В крайнем случае, такие энтузиасты как DEC, продавали компьютеры малому бизнесу. Но домашний компьютер? Разве что любители-неудачники Джобс и Возняк рисковали собирать в гараже компьютеры в фанерных корпусах и продавать таким же как они сами оригиналам. В развлекательный компьютер не поверил бы тогда даже самый неудержимый фантазёр.

«Итак, мы пришли в Atari и сказали: "Здравствуйте, у нас есть вот такая потрясающая вещица, она даже частично собрана из ваших деталей. Что вы думаете о том, чтобы субсидировать нас? Или давайте мы вам её отдадим. Мы просто хотим её сделать. Или дайте нам такую же зарплату, и мы перейдём работать к вам". Но они сказали: "Нет". Тогда мы пошли в Hewlett-Packard, и они сказали: "Валите отсюда, вы нам не нужны. Вы ещё даже колледж не окончили"»
Стивен Джобс о своих попытках продать компьютер, собранный им и Возняком на процессоре Atari, применявшевся в игровых автоматах. Вот так: игровые автоматы есть, процессоры для них выпускают, и даже готовый компьютер из этого уже принесли на блюдечке, только выпустить на рынок осталось. Ну, выпускаем? Да кому это нужно!

И даже когда Джобс и Возняк уже добились первого успеха с продажами своих Apple, да такого, что им позавидовала могущественная IBM и выпустила на рынок свой персональный компьютер, даже тогда:
«Вряд ли кому-нибудь понадобится больше 640 килобайт»
это сказал глава Mircosoft Билл Гейтс в 1981 году. Сейчас у вашего телефона памяти во много раз больше.

В 1980-е годы одна за другой начинают открываться и процветать фирмы, зарабатывающие себе на жизнь ТОЛЬКО созданием компьютерных игр. И зарабатывающие весьма неплохо. Рынок изменился стремительно. Виртуальные развлечения и услуги быстро стали неотъемлемой частью жизни. Но...

Но финансировать электронные - именно электронные - компьютеры надо было за 40 лет до этого. И продолжать платить ещё годы и годы. Хотя насущной потребности в них тогда не было. Потому что, как мы уже наглядно видели, с ролью больших вычислительных машин вполне приемлемо справлялись и механические компьютеры.

Ещё раз вернитесь к нашему мысленному эксперименту: во второй половине XIX века у человечества уже есть механические компьютеры, полностью удовлетворяющие любые мыслимые пожелания в отношении вычислений или статистической обработки. Быть может для обеспечения всех вычислительных потребностей США их нужно не 6, как электронных, а скажем 120 - но выточить потребное количество шестерёнок для промышленности не проблема. Задачи, которые могли бы потребовать большей вычислительной мощности не могут представить себе даже фантасты. Технология производства механизмов отлажена идеально и в сущности не сложнее производства механических часов.
И вдруг нам предлагают заплатить круглые суммы, затратить годы и годы упорного труда талантливейших учёных - чтоб получить только лишь ненадёжный вычислитель, который ни чуть не лучше уже существующего?
Ради обещаний призрачного прогресса когда-то через десятки лет?
Вы бы заплатили?

В реальной истории всё обстояло ещё хуже:

  • «Марк I» был не первым электрическим компьютером ни в мире, ни в Америке. Но первым получившим неограниченно щедрую финансовую и главное производственную поддержку. И каков результат? Агрегат стоимостью в полмиллиона долларов смог заменить собой всего-то 20 арифмометров. Проект провалился. Кто бы в здравом уме заплатил за Эниак?
  • Возможно атомную бомбу создавали наугад. Но про электричество к 1940-м годам было известно достаточно, чтобы предсказать как будет работать новый компьютер. И чуда не произошло, Эниак превзошёл «Марк I» едва ли вдвое. Архитектура Эниака не просто ущербна - она наихудшая из возможных и это ясно всем специалистам. А в глазах неспециалистов это просто приговор. Второй провал, убивающий всякую надежду. Как оправдаться? Как убедить заплатить за будущие года доработки Эниака?

Но ведь заплатили!

  • Контракт на создание следующего компьютера (получившего имя EDVAC) заключён Армией США с той же самой группой разработчиков Эниак - прежде чем Эниак заработал!

И платили ещё и ещё. Платили без надежды вернуть вложенные деньги, редкие коммерческие продажи 1950-х годов не могли полностью оправдать затрат предыдущих лет. Да и в 1960-е - когда уже случился совершенно неожиданный и жизненно необходимый технологический прорыв - широкого коммерческого успеха ещё нет. Если компьютеры кто и покупает, то лишь крупные учреждения и чаще всего на правительственные субсидии. А широкому потребителю эти электронные шкафы по-прежнему не интересны.

А вы знаете, что в полёте космического корабля «Джемини-9» отказал бортовой компьютер и астронавтам пришлось делать рассчёты на бумажке по логарифмической таблице. А это 1966 год! Если эти воспоминания о полёте правдивы - то выходит что в стране, с самой передовой на тот момент электронной промышленностью в мире, в 1966 году электронные вычислители были ещё ненадёжным барахлом. Хотя в их разаботку вкладывались громадные деньги вот уже почти 1/4 века к тому моменту.

Десятилетия напряжённой работы лучших умов потребовались, чтобы электронные компьютеры стали превосходить механические. Стали ближе к рядовому потребителю. Стали коммерчески востребованы. Прозвучал закон Мура: «Каждые 2 года число транзисторов на кристалле удваивается». И тогда... тогда потребовалось выдумывать чем занять эту неслыханную мощь. И, да вот это уже стало выгодно, да... но спустя 40 лет?!?

Если читателю интересно, то впервые появление чего-то похожего на интернет было предсказано ещё как далёкая абстрактная идея в статье Джозефа Ликлайдера и Роберта Тэйлора «The Computer as a Communications Device» (Компьютер как устройство общения) - в 1968 году. Реальная сеть заработала только в 1980-е годы исключительно как средство сообщения между научными и военными организациями. И даже после снятия секретности долгие годы число её пользователей не превышало пары тысяч.

Я не могу представить какой буйной фантазией надо обладать, чтобы в первой половине XX века предвидеть - даже не мобильную связь, а например всего лишь только домашнее использование интернета. Но ещё сложнее представить дар убеждения, способный заставить весьма серьёзных людей раскошелиться за эту явно несбыточную мечту.

Вопросы без ответов

Если кто-то скажет что мол такова была воля рынка, покупатели свободно выбрали более прогрессивный товар и отвергли архаичный, то пусть рискнёт объяснить:

  • почему два вида конкурирующих товаров - то есть механические компьютеры и электронные компьютеры - не существовали на рынке одновременно, хотя именно так обычно и развивается конкурентная борьба
  • почему на рынке вообще практически не появляются электрические устройства на реле - хотя до 1959 года они имеют достаточно преимуществ не только перед ламповыми, но даже полупроводниковыми того времени
  • как рынок мог захотеть то, чего ещё не было? А электронных компьютеров ещё не было
  • как рынок мог внезапно отказаться от единственной УЖЕ существовавшей альтернативы - то есть от механических вычислителей? А ведь про них вдруг именно забыли. Хотя вычислять по-прежнему было надо

Более того, даже когда появились довольно компактные настольные электронные калькуляторы, то к примеру для геодезических вычислений они не годились. Мала была разрядность, увы! И приходилось геологам даже в 1970-е годы считать координаты по-старинке - на механическом арифмометре! Вот только добыть такой арифмометр становилось всё труднее и труднее.

Если читатель как следует подумает над этими простыми вопросами, то придёт к выводу:

  • люди стали покупать электронные компьютеры потому - что больше никто не продавал им ни механических, ни электрических на базе реле

А теперь ответьте ещё на один вопрос:

  • как убедить дельца не производить товар, технология производства которого отлажена и на который есть спрос?

Кое-что для очень любопытных

В 80-е годы уже было хорошо известно о таком поражающем факторе ядерного оружия как - электро-магнитный импульс. Он почти безвреден для живых организмов, но мгновенно нарушает работу электронных устройств. А ведь все системы возмездия управлялись электронными компьютерами.

И тогда стали выдвигать самые диковинные и невообразимые идеи. Я помню, всерьёз обсуждалась в военной периодике возможность создания светового компьютера. Более практичной выглядела идея пневматического компьютера, правда скептики указывали на слабое место - электромотор воздушного компрессора, который под импульсом перегорит, а без компрессора пневматический вычислитель работать не сможет. Кроме того быстродействие цифрового пневмокомпьютера весьма ограничено. А аналоговые пневмокомпьютеры хотя существуют, и успешно работают к примеру на нефтеперегонных заводах, но уж больно велики у них погрешности. Ведь воздух сжимаем, отсюда и погрешность.

Но никто не вспомнил про машину Беббиджа... Или как раз потому про неё ничего не появлялось в печати, что шестерёнки переживут и огонь и электрический импульс и поток губительных для всего живого нейтронов. Как знать, может быть где-то в подземных бункерах строго засекреченные механические вычислители, вращая своими шестерёнками, решают сейчас судьбу нашей цивилизации?


пятница 13 мая 2016г
Алексей «Rex»
Я люблю паро-панк Поддержи сайт
купи наши игрушки
Письмо
автору
  Поддержи
автора
Сайт существует с 16.12.2017