ani encyklopedia, ani Google nie są w stanie odpowiedzieć na tak proste pytania jak to: kto wynalazł pierwszy komputer? Jeśli zaczniemy kopać głębiej, wkrótce znajdziemy wiele różnych odpowiedzi, a większość z nich jest poprawna. Poszukiwanie odpowiedzi skłania nas do zapoznania się z historią informatyki, spotkania z jej pionierami i odkrycia, że wciąż nie jest do końca jasne, czym jest komputer.
Charles Babbage i komputer mechaniczny
przed Babbagem komputery były ludźmi. Tak nazywali się ludzie, którzy specjalizowali się w wykonywaniu obliczeń numerycznych —ci, którzy spędzili długie godziny wykonując operacje arytmetyczne, powtarzając procesy w kółko i zostawiając wyniki swoich obliczeń zapisane w tabelach, które zostały zebrane w cennych książkach. Tabele te znacznie ułatwiły życie innym specjalistom, których zadaniem było wykorzystanie tych wyników do wykonywania różnego rodzaju zadań: od oficerów artylerii, którzy decydowali, jak wycelować działa, do poborców podatkowych, którzy obliczali podatki, do naukowców, którzy przewidywali pływy lub ruch gwiazd na niebie.
Tak więc pod koniec XVII wieku Napoleon zlecił Gaspardowi de Prony (22 lipca 1755 – 29 lipca 1839) wykonanie najbardziej precyzyjnych tablic logarytmicznych i trygonometrycznych (z 14-29 miejscami po przecinku), jakie kiedykolwiek stworzono, w celu udoskonalenia i ułatwienia obliczeń astronomicznych Obserwatorium Paryskiego oraz ujednolicenia wszystkich pomiarów dokonanych przez administrację francuską. W tym kolosalnym zadaniu de Prony wpadł na genialny pomysł podzielenia najbardziej złożonych obliczeń na prostsze operacje matematyczne, które mogą być wykonywane przez mniej wykwalifikowane ludzkie Komputery. Ten sposób przyspieszenia pracy i unikania błędów był jedną z rzeczy, które zainspirowały angielskiego polimata Charlesa Babbage ’ a (26 grudnia 1791 – 18 października 1871) do zrobienia następnego kroku: zastąpienia ludzkich komputerów maszynami.
Babbage jest uważany przez wielu za ojca informatyki z powodu tej wizji, która nigdy nie spełniła się dzięki jego wysiłkom. Jego pierwszą próbą był silnik różnicowy, który zaczął budować w 1822 roku, oparty na zasadzie skończonych różnic, w celu wykonywania złożonych obliczeń matematycznych za pomocą prostej serii dodawań i odejmowań, unikając mnożenia i podziałów. Stworzył nawet mały kalkulator, który udowodnił, że jego metoda działa, ale nie był w stanie zbudować mechanizmu różnicowego, aby wypełnić te pożądane tabele logarytmiczne i trygonometryczne dokładnymi danymi. Lady Byron, matka ady Lovelace, twierdziła, że widziała funkcjonalny prototyp w 1833 roku —choć Ograniczony zarówno pod względem złożoności, jak i precyzji— ale w tym czasie Babbage wyczerpał już fundusze dostarczone przez rząd brytyjski.
daleko od zniechęcenia przez ten niepowodzenie, matematyk, filozof, inżynier i wynalazca Charles Babbage podwoił się. Skupił całą swoją energię na rozwoju silnika analitycznego, który był o wiele bardziej ambitny, ponieważ byłby zdolny do wykonywania jeszcze bardziej złożonych obliczeń poprzez obliczanie mnożenia i podziałów. Po raz kolejny, Babbage nigdy nie ominął etapu projektowania, ale to te projekty, które rozpoczął w 1837 roku, które uczyniły go, być może nie ojcem komputerów, ale zdecydowanie prorokiem tego, co miało nadejść.
tysiące stron adnotacji i szkiców Babbage ’ a na temat silnika analitycznego zawierało komponenty i procesy wspólne dla każdego nowoczesnego komputera: Jednostka logiczna do wykonywania obliczeń arytmetycznych (odpowiednik procesora lub procesora), struktura sterowania z instrukcjami, pętlami i rozgałęzieniami warunkowymi (jak język programowania) oraz przechowywanie danych na kartach dziurkowanych (wczesna wersja pamięci), pomysł zapożyczony z maszyny Jacquard. Babbage myślał nawet o zapisaniu wyników obliczeń na papierze, przy użyciu urządzenia wyjściowego, które było prekursorem dzisiejszych drukarek.
bracia Thomson i komputery analogowe
w 1872 roku, rok po śmierci Charlesa Babbage ’ a, wielki fizyk William Thomson (Lord Kelvin) wynalazł maszynę zdolną do wykonywania skomplikowanych obliczeń i przewidywania pływów w danym miejscu. Jest uważany za pierwszy komputer analogowy, współdzielony z analizatorem różniczkowym zbudowanym w 1876 roku przez jego brata Jamesa Thomsona. To ostatnie urządzenie było bardziej zaawansowaną i kompletną wersją, której udało się rozwiązać równania różniczkowe poprzez całkowanie, wykorzystując mechanizmy koła i tarczy.
jednak dopiero w XX wieku H. L. Hazen i Vannevar Bush udoskonalili ideę mechanicznego komputera analogowego w MIT (Massachusetts Institute of Technology). W latach 1928-1931 zbudowano analizator różnicowy, który był naprawdę praktyczny, ponieważ mógł być używany do rozwiązywania różnych problemów i jako taki, zgodnie z tym kryterium, można go uznać za pierwszy komputer.
Turing i uniwersalna maszyna obliczeniowa
w tym momencie te analogowe maszyny mogły już zastąpić ludzkie komputery w niektórych zadaniach i obliczały coraz szybciej, zwłaszcza gdy ich przekładnie zaczęły być zastępowane przez komponenty elektroniczne. Ale nadal mieli jedną poważną wadę. Zostały one zaprojektowane do wykonywania jednego rodzaju obliczeń, a jeśli miały być użyte do innego, ich koła zębate lub obwody musiały zostać wymienione.
tak było do 1936 roku, kiedy młody angielski student, Alan Turing, pomyślał o komputerze, który rozwiązałby każdy problem, który mógłby zostać przetłumaczony na terminy matematyczne, a następnie zredukowany do łańcucha operacji logicznych z liczbami binarnymi, w których można było podjąć tylko dwie decyzje: prawda lub FAŁSZ. Chodziło o to, aby zredukować wszystko (cyfry, litery, obrazy, dźwięki) do ciągów jedynek i zer i użyć przepisu (programu), aby rozwiązać problemy w bardzo prostych krokach. Narodził się komputer cyfrowy, ale na razie był to tylko wyimaginowana maszyna.
maszyna analityczna Babbage ’ a prawdopodobnie spełniłaby (prawie sto lat wcześniej) warunki do bycia uniwersalną maszyną Turinga… gdyby kiedykolwiek została zbudowana. Pod koniec ii Wojny Światowej —podczas której pomógł rozszyfrować kod Enigmy nazistowskich wiadomości— Turing stworzył jeden z pierwszych komputerów podobnych do współczesnych, automatyczny silnik obliczeniowy, który oprócz bycia cyfrowym był programowalny; innymi słowy, mógł być używany do wielu rzeczy po prostu zmieniając program.
Zuse i komputer cyfrowy
chociaż Turing ustalił, jak komputer powinien wyglądać w teorii, nie był pierwszym, który zastosował go w praktyce. Ten zaszczyt należy się inżynierowi, który powoli zdobywał uznanie, częściowo dlatego, że jego praca była finansowana przez reżim nazistowski w środku globalnej wojny. 12 maja 1941 Konrad Zuse ukończył w Berlinie Z3, który był pierwszym w pełni funkcjonalnym (programowalnym i automatycznym) komputerem cyfrowym. Podobnie jak później uczynili to pionierzy Doliny Krzemowej, Zuse z powodzeniem zbudował z3 w swoim domowym warsztacie, radząc sobie bez komponentów elektronicznych, ale za pomocą przekaźników telefonicznych. Pierwszy komputer cyfrowy był zatem elektromechaniczny i nie został przekształcony w wersję elektroniczną, ponieważ rząd niemiecki wykluczył jego finansowanie, ponieważ nie był uważany za „strategicznie ważny” w czasie wojny.
po drugiej stronie wojny mocarstwa alianckie przywiązywały wagę do budowy komputerów elektronicznych, wykorzystujących tysiące lamp próżniowych. Pierwszym był komputer ABC (Atanasoff-Berry Computer), stworzony w 1942 roku w Stanach Zjednoczonych przez Johna Vincenta Atanasoffa i Clifforda E. Berry ’ ego, który jednak nie był ani programowalny, ani „Turing-complete”. Tymczasem w Wielkiej Brytanii dwaj koledzy Alana Turinga-Tommy Flowers I Max Newman, którzy również pracowali w Bletchley Park rozszyfrowując nazistowskie kody-stworzyli Colossus, pierwszy elektroniczny, cyfrowy i programowalny komputer. Ale Colossus, podobnie jak ABC, również nie miał ostatecznego szczegółu: nie był „Turing-complete”.
pierwszym komputerem, który był kompletny Turing i który miał te cztery podstawowe cechy naszych obecnych komputerów, był ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer), potajemnie opracowany przez armię amerykańską i po raz pierwszy wprowadzony do pracy na Uniwersytecie Pensylwanii 10 grudnia 1945 r.w celu zbadania wykonalności bomby wodorowej. Aby wykonać inne obliczenia, jego” program ” musiał zostać zmieniony, czyli wiele kabli i przełączników musiało zostać ręcznie przestawionych. ENIAC, zaprojektowany przez Johna Mauchly ’ ego i J. Presper Eckert, zajmował 167 m2, ważył 30 ton, zużywał 150 kilowatów energii elektrycznej i zawierał około 20 000 lamp próżniowych.
ENIAC został wkrótce wyprzedzony przez inne komputery, które przechowywały swoje programy w elektronicznych pamięciach. Lampy próżniowe zostały zastąpione najpierw tranzystorami, a ostatecznie mikroprocesorami, z którymi rozpoczął się wyścig miniaturyzacji komputera. Ale ta gigantyczna maszyna, zbudowana przez wielkiego zwycięzcę II wojny światowej, zapoczątkowała naszą erę cyfrową. Dziś byłby on jednogłośnie uważany za pierwszy prawdziwy komputer w historii, gdyby nie Konrad Zuse (1910-1995), który w 1961 roku postanowił zrekonstruować swój Z3, który został zniszczony przez bombardowanie w 1943 roku. Replika była eksponowana w Deutsches Museum w Monachium, gdzie znajduje się do dziś. Minęło kilkadziesiąt lat, aż w 1998 roku meksykański informatyk, Raúl Rojas, podjął próbę dogłębnego zbadania Z3 i udowodnił, że może być „Turing-complete”, coś, co nawet jego zmarły twórca nie rozważał.
Zuse nigdy nie zdawał sobie sprawy, że ma w swoich rękach pierwszą uniwersalną maszynę obliczeniową. Tak naprawdę nigdy nie udało mu się tak stworzyć swojego wynalazku… więc czy Charles Babbage, Konrad Zuse czy Alan Turing są wynalazcami komputera? Czy Z3, Colossus czy ENIAC był pierwszym nowoczesnym komputerem? To zależy. Pytanie pozostaje dziś tak samo otwarte jak to: co sprawia, że maszyna jest komputerem?