sem az enciklopédia, sem a Google nem képes megválaszolni az ilyen egyszerűnek tűnő kérdéseket: Ki találta fel az első számítógépet? Ha mélyebbre ásunk, hamarosan sok különböző választ találunk, amelyek többsége helyes. A válasz keresése arra ösztönöz minket, hogy áttekintsük a számítástechnika történetét, találkozzunk úttörőivel, és felfedezzük, hogy még mindig nem teljesen világos, hogy mi a számítógép.
Charles Babbage és a mechanikus számítógép
Babbage előtt a számítógépek emberek voltak. Ezt a nevet adták azoknak az embereknek, akik a numerikus számítások elvégzésére szakosodtak —azoknak, akik hosszú órákat töltöttek aritmetikai műveletek elvégzésével, a folyamatokat újra és újra megismételve, számításaik eredményeit táblázatokba írva hagyva, amelyeket értékes könyvekbe állítottak össze. Ezek a táblázatok sokkal könnyebbé tették az életet más szakemberek számára, akiknek feladata az volt, hogy ezeket az eredményeket mindenféle feladat elvégzésére használják: a tüzérségi tisztektől, akik eldöntötték, hogyan célozzák meg az ágyúkat, az adószedőkig, akik kiszámították az adókat, a tudósokig, akik megjósolták az árapályt vagy a csillagok mozgását az égen.
így a végén a 17.században, Napóleon megbízásából Gaspard de Prony (július 22, 1755 – július 29, 1839) a forradalmi feladata, hogy a legpontosabb logaritmikus és trigonometrikus táblázatok (a 14 és 29 tizedesjegy) valaha készült, annak érdekében, hogy finomítsa és megkönnyítse a csillagászati számítások a Párizsi Obszervatórium, és hogy képes legyen egyesíteni az összes mérést a francia adminisztráció. Ehhez a hatalmas feladathoz de Pronynak ragyogó ötlete volt, hogy a legbonyolultabb számításokat egyszerűbb matematikai műveletekre osztja, amelyeket kevésbé képzett emberi számítógépek végezhetnek. Ez a módszer a munka felgyorsítása és a hibák elkerülése volt az egyik dolog, ami inspirálta Angol polihisztor Charles Babbage (December 26, 1791-október 18, 1871), hogy a következő lépés: cseréje emberi számítógépek gépekkel.
Babbage-t sokan a számítástechnika atyjának tartják, mert ez a jövőkép soha nem valósult meg erőfeszítéseivel. Az első kísérlet volt a különbség motor, amit elkezdett építeni 1822-ben, elve alapján a véges különbségek, annak érdekében, hogy végre komplex matematikai számítások révén egy egyszerű sor kiegészítések és kivonások, elkerülve szorzások és osztások. Még egy kis számológépet is készített, amely bebizonyította, hogy módszere működik, de nem volt képes differenciálmotort építeni, hogy pontos adatokkal töltse ki az áhított logaritmikus és trigonometrikus táblákat. Lady Byron, Ada Lovelace édesanyja azt állította, hogy 1833 —ban látott egy funkcionális prototípust— bár mind bonyolultságában, mind pontosságában korlátozott -, de addigra Babbage már kimerítette a brit kormány által biztosított finanszírozást.
Charles Babbage matematikus, filozófus, mérnök és feltaláló messze nem csüggedt ettől a kudarctól. Minden energiáját az analitikai Motor kifejlesztésére összpontosította, amely sokkal ambiciózusabb volt, mivel még összetettebb számításokat képes elvégezni szorzások és osztások kiszámításával. Még egyszer, Babbage soha nem jutott túl a tervezési szakaszon, de azok a tervek, amelyeket 1837-ben kezdett el, talán nem a számítástechnika atyjává tették, hanem határozottan a jövendő prófétájává.
Babbage több ezer oldalnyi kommentárja és vázlata az analitikai motorról olyan összetevőket és folyamatokat tartalmazott, amelyek minden modern számítógép számára közösek: logikai egység aritmetikai számítások elvégzésére (egyenértékű egy processzorral vagy CPU-val), vezérlőszerkezet utasításokkal, hurkokkal és feltételes elágazással (mint egy programozási nyelv), valamint Adattárolás lyukkártyákon (a memória korai változata), egy ötlet, amelyet a Jacquard gépből kölcsönzött. Babbage még arra gondolt, hogy a számítások eredményeit papírra rögzíti egy kimeneti eszköz segítségével, amely a mai nyomtatók előfutára volt.
a Thomson testvérek és az analóg számítógépek
1872-ben, egy évvel Charles Babbage halála után, a nagy fizikus William Thomson (Lord Kelvin) feltalált egy gépet, amely képes komplex számítások elvégzésére és az árapály előrejelzésére egy adott helyen. Ez az első analóg számítógép, amely kitüntetéseket oszt meg a testvére által 1876-ban épített differenciálanalizátorral James Thomson. Ez utóbbi eszköz egy fejlettebb és teljesebb változat volt, amely a differenciálegyenleteket integrációval, kerék-és tárcsamechanizmusok segítségével oldotta meg.
azonban még több évtizedbe telt, amíg a 20.században H. L. Hazen és Vannevar Bush tökéletesítette az MIT (Massachusetts Institute of Technology) mechanikus analóg számítógépének ötletét. 1928 és 1931 között építettek egy differenciálanalizátort, amely valóban praktikus volt, mivel különböző problémák megoldására használható, és mint ilyen, ezt a kritériumot követve az első számítógépnek tekinthető.
Turing és a universal computing machine
ekkorra ezek az analóg gépek már felválthatták az emberi számítógépeket bizonyos feladatokban, és egyre gyorsabban számítottak, különösen akkor, amikor fogaskerekeiket elektronikus alkatrészekkel kezdték felváltani. De még mindig volt egy komoly hátrányuk. Úgy tervezték őket, hogy egyfajta számítást hajtsanak végre, és ha egy másikhoz használják őket, a fogaskerekeket vagy az áramköröket ki kell cserélni.
ez volt a helyzet 1936-ig, amikor egy fiatal angol hallgató, Alan Turing olyan számítógépre gondolt, amely megoldana minden olyan problémát, amelyet matematikai kifejezésekre lehet lefordítani, majd bináris számokkal logikai műveletek láncolatává redukálni, amelyben csak két döntés hozható: igaz vagy hamis. Az ötlet az volt, hogy mindent (számokat, betűket, képeket, hangokat) egyes és nullák húrjaira redukáljunk, és egy receptet (programot) használjunk a problémák megoldására nagyon egyszerű lépésekben. Megszületett a digitális számítógép, de egyelőre csak képzeletbeli gép volt.
Babbage analitikai gépe valószínűleg (majdnem egy évszázaddal korábban) teljesítette volna az univerzális Turing-gép feltételeit… ha valaha is megépült volna. A második világháború végén— amelynek során segített megfejteni a náci kódolt üzenetek Enigma kódját-Turing létrehozta a modernekhez hasonló első számítógépek egyikét, az automatikus számítástechnikai motort, amely amellett, hogy digitális volt, programozható; más szavakkal, sok mindenre felhasználható a program egyszerű megváltoztatásával.
Zuse és a digitális számítógép
bár Turing megállapította, hogy a számítógépnek elméletileg hogyan kell kinéznie, nem ő volt az első, aki a gyakorlatban alkalmazta. Ezt a megtiszteltetést egy mérnök kapja, aki lassan kapott elismerést, részben azért, mert munkáját a náci rezsim finanszírozta egy globális háború közepette. Május 12-én 1941-ben Konrad Zuse befejezte a Z3 Berlinben, amely az első teljesen működőképes (programozható és automatikus) digitális számítógép. Csakúgy, mint a Szilícium-völgy úttörői később, Zuse sikeresen megépítette a Z3-at otthoni műhelyében, elektronikus alkatrészek nélkül, de telefonrelék segítségével. Az első digitális számítógép tehát elektromechanikus volt, és nem készült belőle elektronikus változat, mert a német kormány kizárta a finanszírozását, mivel háború idején nem tekintették “stratégiai fontosságúnak”.
a háború másik oldalán a Szövetséges hatalmak nagy jelentőséget tulajdonítottak az elektronikus számítógépek építésének, több ezer vákuumcső felhasználásával. Az első az ABC (Atanasoff-Berry Computer), amelyet 1942-ben hoztak létre az Egyesült Államokban John Vincent Atanasoff és Clifford E. Berry, amely azonban nem volt sem programozható, sem “Turing-teljes”. Eközben Nagy —Britanniában Alan Turing két kollégája— Tommy Flowers és Max Newman, akik szintén a Bletchley Parkban dolgoztak a náci kódok megfejtésében-létrehozta a Colossust, az első elektronikus, digitális és programozható számítógépet. De Colossusnak, akárcsak az ABC-nek, szintén hiányzott a végső részlet: nem volt “Turing-teljes”.
az első számítógép volt Turing-teljes, és ez volt a négy alapvető jellemzői A jelenlegi számítógépek volt az ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), titokban fejlesztette ki az amerikai hadsereg, és először a munka a University of Pennsylvania december 10-én 1945-ben annak érdekében, hogy tanulmányozza a megvalósíthatóságát a hidrogénbomba. Más számítások elvégzéséhez meg kellett változtatni a “programját”, vagyis a kábelek és kapcsolók sokaságát manuálisan kellett áthelyezni. ENIAC, John Mauchly és J. A 167 m2-es Presper Eckert 30 tonnát nyomott, 150 kilowatt villamos energiát fogyasztott, és mintegy 20 000 vákuumcsövet tartalmazott.
az ENIAC-ot hamarosan felülmúlta más számítógépek, amelyek programjaikat elektronikus memóriákban tárolták. A vákuumcsöveket először tranzisztorok, végül mikrochipek váltották fel, amelyekkel megkezdődött a számítógépes miniatürizációs verseny. De ez az óriási gép, amelyet a második világháború nagy győztese épített, elindította digitális korunkat. Manapság egyhangúlag a történelem első igazi számítógépének tekintenék, ha nem Konrad Zuse (1910-1995) lenne, aki 1961-ben úgy döntött, hogy rekonstruálja Z3-ját, amelyet 1943-ban bombázás pusztított el. A másolatot a müncheni Deutsches Múzeumban állították ki, ahol ma is megtalálható. Több évtized telt el, amíg 1998-ban egy mexikói számítástechnikai tudós, ra Rojas erőfeszítéseket tett a Z3 alapos tanulmányozására, és sikerült bebizonyítania, hogy “Turing-teljes” lehet, amit még az akkor elhunyt alkotója sem vett figyelembe.
a működésre összpontosítva Zuse soha nem volt tudatában annak, hogy kezében van az első univerzális számítástechnikai gép. Valójában soha nem tette így a találmányát… tehát Charles Babbage, Konrad Zuse vagy Alan Turing a számítógép feltalálója? A Z3, a Colossus vagy az ENIAC volt az első modern számítógép? Attól függ. A kérdés ma is ugyanolyan nyitott, mint ez: mi teszi a gépet számítógépré?