Что общего между современной компьютерной машиной Бэббиджа и человеческим мозгом

Обновлено: 04.07.2024

Как вы могли догадаться из названия, «Разностная машина» — это необычайно сложный для описания объект. Вы можете начать с того, что вообразите боковую стенку большой кроватки со стойками, окруженными маленькими металлическими колесиками — точнее, катушками, — но лучше увидеть это своими глазами.

Хорошо очищенный от пыли и с отполированной латунной фурнитурой, он выставлен в первой галерее выставки «Век информации» в Национальном музее американской истории. Хотя усиленный голос указывает на важность машины в истории науки, он редко собирает толпу. Не сомневайтесь, однако, в том, что Разностная машина является звеном мощного интеллектуального возбуждения и удивительного человека, которого британское правительство недавно удостоило собственной почтовой маркой. Это Чарльз Бэббидж, человек, который более 150 лет назад впервые увидел нынешний компьютерный век и стремился достичь его.

Разностная машина — это калькулятор. Он готовит числовые таблицы с использованием математической техники, известной как метод разницы. Сегодня такие таблицы — такие, которые часто используются в навигации и астрономии, — будут вычисляться и храниться в электронном виде. Почти полтора века назад разностная машина выполняла почти ту же работу, но медленно и механически.

Два шведа, Георг Шойц и его сын Эдвард, построили машину Смитсоновского института в 1853 году. Каждый из ее длинных валов содержит диски, и каждый диск имеет колеса с десятью зубьями, которые соответствуют отметкам на дисках. Ученый мог установить диски с известными числами, нечетными или четными, повернуть рукоятку и, считывая показания каждого вала, найти результат вычисления. Этот конкретный «двигатель» также может распечатывать свои ответы. Проданный обсерватории в Олбани, штат Нью-Йорк, он был передан Смитсоновскому институту в 1963 году.

Шутцев не интересовал приятный дизайн. Однако их устройство работало хорошо, поскольку они довели до практического завершения концепцию одного из самых блестящих умов XIX века. Изобретатель и философ Бэббидж создал прототип оригинальной разностной машины еще в 1822 году, а затем продолжал вносить усовершенствования, так и не закончив ее. Он с энтузиазмом поддержал работу своих друзей Георга и Эдварда Шойц. Но в течение многих лет, которые ушли на завершение их машины, ум изобретателя нащупывал механическое устройство, которое вышло бы далеко за пределы расчетов. На самом деле он сохранял созданные данные, а затем повторно использовал эту информацию для добавления новых. Бэббидж описал этот процесс как «двигатель, пожирающий собственный хвост».

То, что он предвидел, было примитивным компьютером. Как писал его биограф Энтони Хайман: «Бэббидж работал в одиночку, намного опережая современные мысли. Ему приходилось не только разрабатывать проекты, но и разрабатывать концепции, инженерные решения и даже инструменты для изготовления деталей. . стоит особняком: великий родоначальник вычислительной техники."

Чарльз Бэббидж родился в 1791 году в богатой и праздной семье из Девоншира. Он пошел в хорошую школу, а затем отправился в Кембридж, почти не представляя себе, чего там ожидать, за исключением предупреждения, что это плохое место для покупки вина. Отличаясь математикой от природы, он обнаружил, что его профессора-математики на самом деле знали меньше, чем он сам.

Несомненно гений, Чарльз также был очаровательным молодым человеком, полным юношеской решимости улучшить преподавание математики в Кембридже. Вместе со своим близким другом Джоном Гершелем, сыном знаменитого астронома Уильяма Гершеля, Бэббидж помог основать Аналитическое общество.

Подобно Лунному обществу во времена Иосии Веджвуда и Эразма Дарвина (дедушки Чарльза), за два поколения до этого, «Аналитики» собрались в шумной компании, чтобы обсудить, среди прочего, производство ткани из хлопка и шерсти, и металлургические кузницы и сталелитейные заводы, заполнявшие тогда зеленый Мидлендс Англии. Их цель состояла в том, чтобы рассчитать, как наука может наилучшим образом поддержать продолжающуюся промышленную революцию с помощью новых методов, лучших инструментов и более точного планирования.

Задолго до поступления в Кембридж Бэббидж придумал способ ходить по воде. «Мой план, — писал он, — заключался в том, чтобы прикрепить к каждой ступне две доски, тесно соединенные между собой петлями, прикрепленными к подошве ботинка». Эта штука работала достаточно хорошо, чтобы юный Чарльз хлюпал вниз по течению во время отлива. Но что-то пошло не так, и ему пришлось спасаться плаванием.

Он покинул Кембридж, одержимый идеей использовать машины для ускорения математических вычислений, отнимающих много времени. Так родилась идея разностной машины. Чарльз также представил машину, которая будет обрабатывать больше знаков после запятой, чтобы ускорить процесс «переноса» и «заимствования».

"Он всегда отличался большим прогрессом", – говорит Пегги Кидвелл, куратор отдела разностной машины Шойца в Смитсоновском институте.Кидвелл, соавтор книги Вехи цифровых вычислений, считает, что Бэббиджа постоянно подстегивало стремление улучшить не только свой движок, но и качество жизни 19-го века. Среди других примеров она приводит его эксперименты с печатью таблиц разными цветами на бумаге разных оттенков (черный шрифт на белой бумаге сильно бросался в глаза). В 1826 году он опубликовал одну страницу таблиц 13 разными чернилами на бумаге 151 цвета.

Что еще более важно, он бесконечно искал способы избавиться от рутинной работы на фабрике. Измерительные устройства, например, автоматически выполняли бы бессмысленный подсчет повторяющихся действий на мельнице. Он изобрел часы для отсчета времени; подозрительные работники назвали это «контрольным». Он разработал устройство для регистрации направления толчков в сейсмоопасных районах, красочный валик для печати и, возможно, подумав о тех детских «водных туфлях», предложил идею гидросамолета.

Он пытался заставить правительство изменить традиционные значения фунтов, шиллингов и пенсов на десятичную систему. Он достиг того же, что и американские ученые после многих лет тщетных мольб о введении метрической системы. Тем не менее, британцы приняли предложенную им монету в два шиллинга, или флорин, сделав десять флоринов равными фунту стерлингов.

Бэббидж так и не закончил полностью расширенную разностную машину, которую он начал называть "аналитической машиной", но части оригинала плавно отображались на экранах и продолжали привлекать к нему все больше внимания. «Теперь, мистер Бэббидж, — сказала одна женщина, выслушав его объяснение, — есть только одна вещь, которую я хочу знать. Если вы неправильно зададите вопрос, будет ли ответ правильным?» Со временем люди узнали, что компьютер не умнее своего программиста. Как говорится, "мусор на входе, мусор на выходе".

Бэббидж был великолепным хозяином. Пришел герцог Веллингтон. Как и Чарльз Диккенс. Бэббидж говорил о делах с сэром Чарльзом Уитстоном, изобретателем моста Уитстона для измерения электрического сопротивления; с Джозефом Уитвортом, чья винтовочная пушка с шестигранным каналом ствола была куплена Конфедеративными Штатами Америки и использована со смертельной точностью против несчастных войск Союза; с Изамбардом Кингдомом Брюнелем, строителем гигантского железного корабля Грейт Истерн (Смитсоновский институт, ноябрь 1994 г.).

Прежде всего, это была Августа Ада Байрон, дочь поэта. Она была блестящей и красивой женщиной, которую Байрон назвал Августой в честь своей сводной сестры, которая также была его любовницей. Хотя Августа Ада была ее дочерью, леди Байрон так и не простила девушке того, что она носила то же имя, что и женщина, которую она презирала.

Ада хорошо разбиралась в математике и была одной из немногих, кто мог понять и объяснить суть изобретений Бэббиджа. Это был целомудренный роман — Ада была замужем за графом Лавлейсом. Но она посвятила годы помощи Бэббиджу, написав объяснения его достижений и мечтаний, восхищаясь им как с профессиональной, так и с сыновней преданностью. Она написала некоторые из его заметок так хорошо, что он захотел опубликовать их под ее подписью. Она отказалась. Тем не менее, когда он немного переписал ее копию — всего лишь изменив пару слов, — она ясно дала понять, что никто никогда не переписывает Байрона.

Как и многие викторианцы, Ада пристрастилась к опиуму. Во время ее мрачной смерти от рака ее мать спрятала опиум, который она тогда использовала, чтобы облегчить боль, чтобы Ада страдала больше — и раскаялась. Ее смерть лишила Бэббиджа женщины, которую Энтони Хайман описывает как «свою любимую переводчицу». В его планы входило создание системы перфокарт, которая управляла бы функциями все еще теоретической машины. Он получил идею карт от известного французского ткацкого станка, представленного в начале 1800-х годов Жозефом Мари Жаккардом, который использовал выбранные карты для автоматизации плетения разноцветных узоров. Именно Ада могла лучше всего выразить то, что карточная система могла бы сделать для машины Чарльза: «Мы можем сказать наиболее точно, что аналитическая машина ткет алгебраические узоры так же, как жаккардовый ткацкий станок ткет цветы и листья».

Хотя идеи Бэббиджа о хранении информации существуют только в его объемистых планах, его концепции продолжали приближаться к нашему компьютерному веку. Карточная система была жизненно важна для первых электронных компьютеров, устройств после Второй мировой войны, которые занимали целую комнату.

Разностная машина Шойца также связывает нас с ранними днями существования Смитсоновского института. Джозеф Генри, первый секретарь Института, посетил Бэббиджа в 1837 году и написал: «Он, пожалуй, больше, чем любой из когда-либо живших людей, сузил пропасть, [разделяющую] науку и практическую механику». Мягкая оценка. Судя по Бэббиджу сегодня, когда вокруг нас вращаются компьютеры, делая возможным жизненный опыт, простирающийся от космических полетов до Интернета, трудно не смотреть на этого пророка XIX века с изумленным благоговением.

Чарльз Бэббидж (1791–1871), пионер компьютерной техники, разработал два класса машин: разностные машины и аналитические машины. Разностные машины названы так из-за математического принципа, на котором они основаны, а именно метода конечных разностей. Прелесть этого метода в том, что он использует только арифметическое сложение и устраняет необходимость в умножении и делении, которые сложнее реализовать механически.

Разностные машины — это строго калькуляторы. Они перемалывают числа единственным известным им способом — многократным сложением по методу конечных разностей. Их нельзя использовать для общих арифметических вычислений. Аналитическая машина — это гораздо больше, чем калькулятор, и она знаменует собой переход от механизированной арифметики вычислений к полноценным вычислениям общего назначения. На разных этапах развития его идей было как минимум три проекта. Так что совершенно правильно говорить об аналитических машинах во множественном числе.

Двоичный, десятичный формат и обнаружение ошибок

Вычислительные машины Бэббиджа представляют собой десятичные цифровые машины. Они десятичные в том смысле, что в них используются знакомые десять цифр от «0» до «9», и цифровые в том смысле, что только целые числа распознаются как действительные. Числовые значения представлены шестеренками, и каждой цифре числа соответствует свое колесо. Если колесо останавливается в положении, промежуточном между целыми числовыми значениями, значение считается неопределенным, и двигатель заклинивает, чтобы указать, что целостность расчета была нарушена. Глушение — это форма обнаружения ошибок.

Бэббидж рассматривал возможность использования систем счисления, отличных от десятичной, включая двоичную систему счисления, а также системы счисления 3, 4, 5, 12, 16 и 100. Он остановился на десятичной системе из соображений инженерной эффективности — чтобы уменьшить количество движущихся частей — а также за их повседневное знакомство.

Разностная машина №1

Бэббидж начал в 1821 году с Разностной машины № 1, предназначенной для вычисления и табулирования полиномиальных функций. Проект описывает машину для расчета ряда значений и автоматической печати результатов в таблице. Неотъемлемой частью концепции дизайна является печатающее устройство, механически связанное с вычислительной секцией и являющееся неотъемлемой частью ее. Разностная машина № 1 — это первый законченный проект автоматической вычислительной машины.

Время от времени Бэббидж менял мощность Двигателя. На чертеже 1830 года показана машина, выполняющая вычисления с шестнадцатью цифрами и шестью порядками разности. Для двигателя потребовалось около 25 000 деталей, поровну распределенных между вычислительной секцией и принтером. Если бы он был построен, то весил бы примерно четыре тонны и имел бы высоту около восьми футов. Работы по строительству двигателя были остановлены в 1832 году из-за спора с инженером Джозефом Клементом. Государственное финансирование было окончательно прекращено в 1842 году.

Аналитическая машина

Поскольку строительный проект застопорился и освободился от деталей детальной конструкции, Бэббидж в 1834 году задумал более амбициозную машину, позже названную Аналитической машиной, программируемой вычислительной машиной общего назначения.

Аналитическая машина обладает многими важными функциями, присущими современному цифровому компьютеру. Его можно было запрограммировать с помощью перфокарт - идея, заимствованная у жаккардового станка, используемого для ткачества сложных узоров на текстиле. В движке было «Хранилище», где могли храниться числа и промежуточные результаты, и отдельная «Мельница», где выполнялась арифметическая обработка. Он имел внутренний репертуар из четырех арифметических функций и мог выполнять прямое умножение и деление. Он также мог выполнять функции, для которых у нас есть современные названия: условное ветвление, зацикливание (итерация), микропрограммирование, параллельная обработка, итерация, фиксация, опрос и формирование импульса, среди прочего, хотя Бэббидж нигде не использовал эти термины. У него было множество выходных данных, включая распечатку на бумаге, перфокарты, построение графиков и автоматическое производство стереотипов - лотков из мягкого материала, в которые впечатывались результаты, которые можно было использовать в качестве форм для изготовления печатных форм.

Логическая структура аналитической машины была по существу такой же, как и та, которая доминировала в компьютерном дизайне в эпоху электроники — отделение памяти («Хранилище») от центрального процессора («Мельница»), последовательная работа с использованием «цикла выборки-выполнения» и средств для ввода и вывода данных и инструкций. Называть Бэббиджа «первым компьютерным пионером» не просто так.

Новая разностная машина

Поскольку к 1840 году новаторская работа над аналитической машиной была практически завершена, Бэббидж начал рассматривать возможность создания новой разностной машины. Между 1847 и 1849 годами он завершил разработку разностной машины № 2, улучшенной версии оригинала. Этот движок вычисляет числа длиной в тридцать одну цифру и может табулировать любой многочлен до седьмого порядка.Конструкция была элегантно простой и требовала лишь примерно одной трети частей, требуемых в разностной машине № 1, обеспечивая при этом аналогичную вычислительную мощность.

Дифференциальная машина № 2 и аналитическая машина имеют одинаковую конструкцию принтера — устройства вывода с замечательными функциями. Он не только производит распечатку на бумажном носителе в качестве контрольной копии, но также автоматически стереотипирует результаты, то есть отпечатывает результаты на мягком материале, например, на гипсе, который можно использовать в качестве формы, из которой может сделанный. Устройство печатает результаты автоматически и допускает программируемое форматирование, т. е. позволяет оператору предварительно задать расположение результатов на странице. Изменяемые пользователем функции включают переменную высоту строки, переменное количество столбцов, переменные поля столбцов, автоматический перенос строк или перенос столбцов, а также оставление пустых строк через каждые несколько строк для удобства чтения.

Физическое наследие

За исключением нескольких частично законченных механических узлов и тестовых моделей небольших рабочих секций, ни один из проектов Бэббиджа не был полностью физически реализован при его жизни. Основная сборка, которую он завершил, была одной седьмой части Разностной машины № 1, демонстрационного образца, состоящего примерно из 2000 деталей, собранных в 1832 году. Она безупречно работает по сей день и является первым успешным автоматическим вычислительным устройством, воплощающим математическое правило в механизме. Небольшая экспериментальная часть аналитической машины строилась на момент смерти Бэббиджа в 1871 году. Многие из небольших экспериментальных сборок сохранились, как и обширный архив его рисунков и записных книжек.

Конструкции огромных механических вычислительных машин Бэббиджа считаются одним из поразительных интеллектуальных достижений 19 века. Только в последние десятилетия его работа была подробно изучена, и масштабы его достижений становятся все более очевидными.

История вычислительной техники
Цели модели 1

� a. Опишите машину, разработанную более ста лет назад и считающуюся первым компьютером

� � б. Обсудите исторические течения, которые привели к развитию современных компьютеров

� в. Опишите поколения компьютеров (с первого по четвертое или пятое?)

� д. Предоставить вам возможность развить свои навыки серфинга с помощью браузера и всемирной паутины

Я. Исторические события:

�� 1. Счеты (древнее время) – Счеты – это механическое приспособление для счета. Сложение, вычитание, деление и умножение можно выполнять на стандартных счетах.

�� 2 . г. Чарльз Бэббидж (стр. 2, 6, 7,8) – британский ученый, построивший в 1822 году разностную машину (машину для решения многочленов) и аналитическую машину (компьютер общего назначения).

�� (1)Первое устройство, которое можно считать компьютером в современном смысле этого слова, было изобретено эксцентричным британским математиком и изобретателем Чарльзом Бэббиджем.

�� (2) В 1822 году Бэббидж предложил построить машину, называемую разностной машиной, для автоматического вычисления математических таблиц. Разностная машина была завершена лишь частично, когда Бэббидж задумал другую, более сложную машину, названную аналитической машиной.

�� 3. Разностная машина Разностная машина

� (� IBM) Гарвардский Марк I (� IBM)

В 1936 году молодой профессор Гарварда Говард Айкен прочитал заметки леди Лавлейс, касающиеся развития Чарльза Бэббиджа, и задумался о разработке и создании программируемой аналитической машины. Айкен подготовил предложение по его развитию и обратился к IBM за финансовой поддержкой. IBM инвестировала 1 миллион долларов, и в результате в 1944 году родился Harvard Mark I. Mark I был 8 футов в высоту, 55 футов в длину и был сделан из обтекаемой стали и стекла. Mark I вызвал широкую огласку и интерес к исследованиям и открытиям в этой области. Этот компьютер был главной причиной приверженности IBM развитию компьютерных технологий.

<р> II. Исторический взгляд на компьютер

Компьютеры – не новое изобретение, но ранние вычислительные устройства были механическими. Первая известная автоматическая вычислительная машина была изобретена во Франции в 1642 Блезом Паскалем. В знак признания вклада Паскаля в область вычислений в его честь был назван язык программирования. Этот язык, Pascal, теперь используется для обучения программированию вычислений студентов факультета образования в Государственном университете Болла. � Следующее значительное усовершенствование вычислительных устройств было сделано в 1673 Готфридом Вильгельмом фон Лейбницем. Лейбниц наиболее известен своей работой по развитию раздела математики, известного как исчисление. Лейбниц изобрел калькулятор, который мог точно складывать, вычитать, умножать и делить.� Поскольку изобретатели работали над улучшением механических калькуляторов, им требовался лучший способ ввода данных, чем установка часовых циферблатов. В 1801 году французский ткач по имени Жозеф Жаккар разработал ткацкий станок (стр. 5), который можно было запрограммировать с помощью отверстий, пробитых в карточках.

В 1822 году Чарльз Бэббидж, родившийся и выросший в Англии в начале 1800-х годов, создал первый современный компьютерный дизайн. Позже Бэббидж занялся разработкой нового устройства, которое назвали аналитической машиной. Эта машина была разработана для использования формы перфокарт, подобных перфокартам Жаккарда, для ввода данных. Это устройство было бы полноценным современным компьютером с распознаваемым циклом IPOS (ввод, обработка, вывод и хранение).

В 1887 году следующей крупной фигурой в истории вычислительной техники был доктор Герман Холлерит, американский статистик. Доктор Холлерит разработал систему перфокарт для подсчета результатов переписи населения Соединенных Штатов. Эти нововведения позволили провести перепись 1890 года за шесть недель. Это был большой шаг вперед по сравнению с переписью 1880 года.

Приближаясь к 1930-м годам , технология была ориентирована на современный компьютер. В 1973 году суд США объявил Джона Атанасова, профессора Университета штата Айова, «изобретателем электронного компьютера», основанного на электронном калькуляторе, построенном Атанасоффом в 1930-х годах. Вторая мировая война создала потребность в том, чтобы американские военные быстро рассчитывали траектории ракет. Военные попросили доктора Джона Мокли из Пенсильванского университета разработать машину для этой цели.

Доктор. Мочли и г-н Эккерт построили огромное устройство под названием ENIAC (стр. 14). Историки сходятся во мнении, что ENIAC был первым крупномасштабным электронным цифровым компьютером, который также привел к созданию первой в мире коммерческой компьютерной системы. ENIAC использовал 17 480 электронных ламп, и говорят, что свет в Филадельфии гаснет всякий раз, когда ENIC включается. ENIC был 10 футов в высоту, 3 фута в ширину и 100 футов в длину и весил 30 тонн. ENIAC был настоящим программируемым цифровым компьютером, а не электронным калькулятором. В тысячу раз быстрее, чем любой из существующих калькуляторов, ENIAC захватил воображение публики после того, как газетные сообщения описали его как «электронный мозг». ENIAC потребовалось всего 30 секунд для вычисления траекторий, на которые потребовалось бы 40 часов ручного расчета.

III. Поколения компьютеров (модель 1.4 – стр. 15)

<р>1. Период с 1951 по 1959 год был назван первым современным поколением компьютеров. Характеристиками компьютеров первого поколения были электронные лампы и магнитные барабаны. Компьютеры первого поколения были большими, медленными и выделяли много тепла. Компьютеры первого поколения были большими, медленными и выделяли много тепла. Вакуумные лампы часто выходили из строя, поэтому компьютеры первого поколения большую часть времени «откатывались».

В 1953 году IBM анонсировала свой первый коммерческий компьютер IBM 701. IBM произвела в общей сложности 19 таких компьютеров. В то время лидеры отрасли считали, что 19 компьютеров должно хватить для удовлетворения вычислительных потребностей американского бизнеса! Большие, медленные и дорогие, эти первые компьютеры требовали специального оборудования и высококвалифицированного персонала. В 1957 году магнитная лента была представлена как более быстрый и удобный вторичный носитель информации. На одной ленте может храниться содержимое примерно 1100 перфокарт.

<р>2. Транзистор второго поколения (с 1959 по 1963 год)

Особенностью компьютера второго поколения был транзистор. К 1956 году транзистор уже использовался в компьютерах. В сочетании с ранними достижениями в области памяти на магнитных сердечниках транзисторы привели к появлению компьютеров второго поколения, которые были меньше, быстрее, надежнее и энергоэффективнее, чем их предшественники. Первыми крупномасштабными машинами, использующими преимущества этой транзисторной технологии, были ранние суперкомпьютеры (IBM). Компьютеры второго поколения заменили машинный язык языком ассемблера, позволив сокращенным кодам программирования заменить длинные и сложные двоичные коды. В начале 1960-х годов в бизнесе, университетах и правительстве использовался ряд коммерчески успешных компьютеров второго поколения от таких компаний, как Burroughs, Control Data, IBM, Sperry-Rand и других. Эти компьютеры второго поколения также имели твердотельную конструкцию и содержали транзисторы вместо электронных ламп. Они также содержали все компоненты, которые мы ассоциируем с современным компьютером: принтеры, ленточные и дисковые накопители, память, операционные системы и сохраненные программы. К 1965 году большинство крупных предприятий регулярно обрабатывали финансовую информацию с помощью компьютеров второго поколения. Компьютер второго поколения мог печатать счета клиентов, а через несколько минут проектировать продукты или рассчитывать зарплату.Более сложные языки высокого уровня, такие как COBOL (общий бизнес-ориентированный язык) и FORTRAN (переводчик формул), стали широко использоваться в это время и расширились до наших дней. Новые виды карьеры (программист, аналитик, специалист по компьютерным системам) и все такое.

Индустрия программного обеспечения началась с компьютеров второго поколения.

<р>3. Третье поколение (с 1963 по 1975 год) – интегральная схема

Третье современное поколение компьютеров появилось в 1964–1971 годах. Характерной чертой компьютера третьего поколения была интегральная схема . Хотя транзисторы явно были лучше электронных ламп, они по-прежнему выделяли много тепла, что приводило к повреждению чувствительных внутренних частей компьютера. Джек Килби, инженер компании Texas Instruments, разработал интегральную схему (ИС) в 1958 году. ИС объединила три электронных компонента на маленьком кремниевом диске, сделанном из кварца. Позже ученым удалось разместить еще больше компонентов на одном чипе, называемом полупроводником. В результате компьютеры становились все меньше по мере того, как на чип помещалось все больше компонентов.

4. Четвертое поколение (с 1975 года по настоящее время) — ПК

Характеристикой компьютера четвертого поколения был микропроцессор. В начале 1970-х инженер корпорации Intel, доктор Тед Хофф, получил задание разработать интегральную схему для питания цифровых часов. Хофф расшифровал, что может избежать дорогостоящих переделок, создав крошечный компьютер на чипе. Результатом стал Intel 4004, первый в мире микропроцессор. Микропроцессорный чип содержит на одном чипе весь блок управления и арифметико-логический блок компьютера. В 1976 году Стив Джобс и Стив Возник открыли собственный бизнес в гараже родителей Джобса в Калифорнии по сборке микрокомпьютеров. К 1982 году их компания Apple Computer, INC. входила в число 500 крупнейших компаний США.

В 1981 году IBM представила свой персональный компьютер (ПК) для использования дома, в офисе и в школе. В 1980-х годах использование компьютеров во всех трех областях расширилось, поскольку клоны IBM PC сделали персональный компьютер еще более доступным. Количество используемых персональных компьютеров увеличилось более чем вдвое: с 2 миллионов в 1981 году до 5,5 миллионов в 1982 году. Десять лет спустя использовалось уже 65 миллионов ПК.

Пятое поколение?
ИИ и естественные языки

Я помоложе у разностной машины Бэббиджа, построенной Музеем науки

У успеха много отцов, поэтому неудивительно, что на звание «изобретателя компьютера» претендует множество претендентов. К ним относятся такие новаторы, как Айкен (конструктор Harvard Mark I, 1944 г.), Цузе (Z1, 1938 г.), Атанасов и Берри (ABC, 1942 г.), Флауэрс (Колосс, 1943 г.) и Мокли и Эккерт (ENIAC, 1946 г.). /p>

Но на голову выше всех выделяются два человека: Чарльз Бэббидж и Алан Тьюринг. Эти два англичанина изобрели компьютер с нуля, но, в отличие от других, им обоим не удалось построить настоящую машину при жизни. Тем не менее, их достижение в видении, проектировании и документировании своих изобретений было огромным интеллектуальным триумфом, а в случае Тьюринга оно также стало основой для всех последующих машин, включая микропроцессоры, которые мы все носим — а в некоторых случаях и внутри — наши собственные. лиц.

Они изобрели компьютер независимо друг от друга; и интересно сравнить, как они это делали. Хотя оба были опытными учеными, у них были разные личности и разные интересы; и они пошли очень разными путями, не только с точки зрения используемой технологии, но и, что более интересно, с точки зрения философского подхода, принятого с самого начала. Методология их развития тоже различалась, как и причины их неспособности реализовать свои взгляды. Эти различия являются предметом этой статьи.

Чарльз Бэббидж и его двигатели

Чарльз Бэббидж (1791–1871) был одним из самых умных ученых викторианской Англии. Он внес значительный вклад во многие области знаний: математику, экономику, криптографию, механику и многое другое (такой широкий кругозор был обычным явлением в те времена, он назывался философом). Но больше всего он известен (хотя и гораздо меньшему количеству людей, чем он того заслуживает) своей попыткой построить вычислительные машины на основе множества зубчатых колес, кулачков и рычагов.

Бэббидж начал этот поиск в 1822 году в возрасте 31 года, когда его недовольство ошибками, досаждавшими составленным вручную таблицам математических функций, привело его к разработке проекта по созданию "разностной машины – огромного калькулятора, который выплевывал бы пластины". для печати таблиц функции, которую вы настроили для вычисления.Машина должна была состоять из 25 000 деталей, что было очень важно, и британское правительство выделило ему изрядную сумму для реализации этого видения. Бэббидж делал большие успехи и продемонстрировал часть машины в 1832 году, когда ему не повезло, что у него появилась идея получше: он понял, что может построить машину, которая могла бы вычислять все, что угодно, для чего бы вы ни захотели запрограммировать ее для вычисления. ; в основном, компьютер общего назначения, который он назвал аналитической машиной. Почему это было несчастье? Потому что лучшее, как говорится, враг хорошего. В случае с Бэббиджем он обратился к правительству с предложением списать недоделанную разностную машину (которая значительно превысила бюджет и отстало от графика) и дало ему еще больше денег для изучения его новой идеи. Вы можете себе представить, каков был ответ; он потерял все свое финансирование и потратил остаток своей жизни и личного состояния, пытаясь построить новую машину самостоятельно. Это ему не удалось завершить, и поэтому он умер ожесточенным человеком, так и не увидев, что ни одна из его машин не закончена.

И все же достижение Бэббиджа ошеломляет. Его аналитическая машина — это настоящий компьютер с центральным процессором, памятью, перфокартами, принтером, языком программирования с подпрограммами и условным переходом и так далее. Он оставил нам многочисленные записные книжки с невероятно замысловатыми конструкциями множества механизмов обоих своих двигателей, а также теорией, лежащей в основе их архитектуры. Выполнение всего этого является задачей для таких компаний, как Intel или IBM; сделать это в одиночку за столетие до своего времени было огромным интеллектуальным прорывом — трагическим, поскольку он был полностью забыт к 20-му веку и не оказал никакого влияния на изобретение компьютеров, которые мы используем сегодня.

Алан Тьюринг и рождение информатики

Алан Мэтисон Тьюринг (1912–1954) также был предан всеобщему забвению после своей смерти, но снова стал известен после того, как был снят фильм о его достижениях во время Второй мировой войны, связанный со взломом кода Enigma. Однако его вклад в вычислительную технику приходится на военный период и является плодотворным. Будет справедливо сказать, что Тьюринг заложил основу почти для всего важного в современной компьютерной науке.

В возрасте всего 24 лет Тьюринг опубликовал в 1936 году эзотерическую математическую статью («О вычислимых числах с приложениями к проблеме Entscheidungsproblem»), в которой ему нужна была модель, описывающая то, что может быть вычислено машиной; эта теоретическая модель, позже названная машиной Тьюринга, сегодня лежит в основе каждого компьютера на планете Земля. После войны Тьюринг продолжил подготовку детального проекта электронного компьютера, реализуя абстрактные идеи своей более ранней статьи. Это дало большой толчок развитию первых больших компьютеров в Великобритании, хотя самого Тьюринга отстранили от этой работы – сначала потому, что его начальство отказывалось верить в возможность его разработки, а позже потому, что он был разоблачен как гомосексуал и его доступ к компьютерам был аннулирован из-за варварского отношения той эпохи. Через два года после этого он умер, вероятно, от собственной руки.

Два пути к инновациям

Удивительно сравнивать инновационные процессы этих двух пионеров, которые во многом отличаются друг от друга.

У Бэббиджа была конкретная и очень практическая цель, которая побудила его усилия: он хотел вычислить безошибочные таблицы. Тьюринг преследовал другую цель: он хотел понять математические основы человеческого мозга. Он прямо говорит об этом в письме другу: «В работе над ACE меня больше интересует возможность создания моделей действия мозга, чем практические приложения к вычислениям». Фактически, вскоре после этого Тьюринг опубликовал статью «Вычислительные машины и интеллект», которая свидетельствует об основании искусственного интеллекта как научной области и где для проверки компьютерного интеллекта используется ныне известная имитационная игра.

Эта разница в целях приводит к разным процессам разработки. Тьюринг разработал модель машины Тьюринга, деконструировав мозг — его статья 1936 года начинается с человека, вычисляющего вручную, и выводит упрощенную модель задействованного мыслительного процесса. Бэббидж просто смотрел на необходимые математические действия — сложение, перенос десятков, сравнение и т. д. — и изобретал механизмы, которые заставляли их выполняться. Он никогда не считал свои вычислительные машины чем-то подобным мозгу.

И еще одно отличие: Тьюринг был в первую очередь теоретиком, а на самом деле математиком, и его вклад в основном запечатлен на бумаге. У него действительно была практическая жилка — он действительно был очарован трудностями реализации своих теорий в реальных электронных схемах — но это было второстепенным по сравнению с его теоретической любознательностью. Бэббидж, по крайней мере, в том, что касалось вычислительной техники, был полностью конструктором, гиком, творцом большого масштаба.Его интерес и подход заключались в том, чтобы получить финансирование, заключить контракт с мастерской и построить машины, которые действительно работали и приносили ценные результаты.

Поэтому неудивительно, что у этих двоих были разные планы на будущее для своих детищ. Тьюринг философствовал о значении своего изобретения, расширяя его гипотетический будущий потенциал до игры в шахматы, машинного обучения, обработки естественного языка и других проявлений интеллекта. Бэббидж был слишком занят, чтобы строить предположения, выходящие за рамки математических расчетов. (Его помощница, леди Ада, графиня Лавлейс, действительно видела дальше: она действительно писала о потенциале аналитической машины для создания музыкальных паттернов. Но даже она уточнила свое видение, заявив, что аналитическая машина «никогда не будет творческой или разумной сама по себе». ; он может делать только то, что мы ему говорим».)

Два пути к провалу

Как я уже сказал, ни Бэббидж, ни Тьюринг не преуспели в реализации своих замыслов. Тьюринг, по крайней мере, видел, как его конструкцию построили другие; Бэббидж вообще не видел его реализации. Два сбоя, но и здесь причины разные.

Много было написано о том, почему Бэббидж потерпел неудачу, учитывая базовую надежность его замыслов. Простой ответ, что он был раньше своего времени, является оправданием: Разностная машина Музея науки использует методы и материалы, которые были доступны Бэббиджу в его дни, и машина работает довольно хорошо. Более вероятная причина — плохие навыки общения Бэббиджа с людьми. У него было самомнение, и он не скрывал своих негативных взглядов на научных и политических лидеров, которые имели решающее значение для обеспечения его финансирования — с ожидаемыми результатами. Он также успел поссориться с Джозефом Клементом, своим главным механиком, вплоть до остановки работ. И когда Леди Ада предложила позаботиться о внешних отношениях для него (что вполне могло иметь большое значение), он отверг это предложение. Упрямый и сварливый Бэббидж раз за разом загонял себя в угол.

У Алана Тьюринга таких проблем не было. Он был замкнутым человеком, но при необходимости умел ладить с людьми. Его неудача в создании компьютера была в основном побочным продуктом устаревших взглядов и законов королевства, касающихся гомосексуализма; компьютеры считались технологией, связанной с безопасностью, и в те дни считалось, что геи будут склонны к шантажу, отсюда и потеря его доступа к компьютерным проектам. Не помогло и то, что после того, как его признали виновным, его заставили принимать таблетки эстрогена, чтобы «вылечить» его состояние, и среди их побочных эффектов они снизили остроту его ума. Мы можем извинить британское правительство 1842 года за то, что оно прекратило финансирование Бэббиджа, учитывая историю проекта, но не правительство 1952 года, которое накачало наркотиками ведущего ученого-компьютерщика страны и героя Блетчли-парка, заставив его в конце концов покончить с собой.

И даже до увольнения Тьюринга сдерживал еще один аспект политики правительства: он предложил полный проект современного электронного компьютера ACE, но руководство Национальной физической лаборатории Великобритании отклонило его, потому что они не не верю, что такая большая трубчатая машина будет надежно работать; и Тьюринг не мог сказать им, что видел, как это делалось в Блетчли-парке во время войны, потому что он поклялся хранить тайну. Паранойя правительства помешала передаче знаний, которая сделала бы его план приемлемым.

Оправдание

И Алан Тьюринг, и Чарльз Бэббидж канули в безвестность после своей смерти. Тьюрингу потребовалось несколько десятилетий, чтобы получить заслуженную славу; Бэббиджа пришлось ждать более века, прежде чем его открыли заново, и ему еще многое предстоит сделать.

В случае с Тьюрингом его вклад теперь полностью признан, как и зло, причиненное ему. Оправдание Бэббиджа все еще продолжается. Музей науки в Лондоне построил Разностную машину в 1991 году, работая по его чертежам, и она отлично работает; Аналитическая машина еще может быть реализована в рамках краудсорсингового проекта Plan 28, но это займет некоторое время — это было действительно сложное видение.

Читайте также: