timerPrzewidywany czas czytania to 6 minut.


Niestety, dla wielu ludzi nauka pozostaje w strefie ignorancji, lecz to ona na przestrzeni wieków kształtowała nasze życie, a dzięki ludziom poświęcającym jej swoje życia byliśmy, jesteśmy i będziemy w stanie dostrzegać postęp i kroczyć do przodu. Gdyby nie odkrycia dokonane na gruncie nauki, nie moglibyśmy radować się, gdy ukochana wyśle nam SMS, czy nawet podgrzać zimnej już pizzy w kuchence mikrofalowej.

Sytuacja rysuje się dokładnie tak samo w temacie komputerów. Szczególną rolę w tworzeniu maszyn obliczeniowych odegrali wybitni matematycy, którzy korzystając, na początku, jedynie z własnych umysłów tworzyli technologie, które po wielu latach zamienić się miały w komputery pokładowe kierujące misją Apollo, a później nasze przenośne laptopy, smartfony, czy oczywiście komputery stacjonarne. Jednak gdyby nie pokolenia naukowców z całego globu, mogę bez wahania stwierdzić, że artykuł ten, mógłbym napisać jedynie na papirusie.

Więc od czego się zaczęło? Co było pierwsze, można by spytać.

Ciężko jest to powiedzieć, gdyż na sukces technologiczny, który obserwujemy obecnie wpłynęło głównie ostatnie kilka tysięcy lat rozwoju naszego gatunku. Od dokonań w dziedzinie nauki starożytnej cywilizacji Sumerów, przez Egipcjan, aż po cywilizacje nieco bardziej nam bliskie. Główny rozwój nauki miał miejsce na Bliskim Wschodzie, terenach obecnej Chińskiej Republiki Ludowej oraz oczywiście w Europie.

Ostatnio w To było wczoraj: Od kamienia po druk przybliżyłem wam nieco historię rozwiązań, które dzięki wielkim wynalazcom, zmieniały świat i bieg historii. Dziś, chciałbym opowiedzieć Wam o początkach komputerów, a raczej wspaniałych matematykach, chemikach i fizykach, ludzi oddanych nauce, których geniusz wprowadził nas w erę potężnych maszyn obliczeniowych, jakimi są nasze komputery pracujące w domowym zaciszu. Zapraszam!

Jednak zanim zaczniemy, chciałbym nawiązać jeszcze do poprzedniej mojej publikacji. Wszyscy wiecie już jaka historia kryje się za powstaniem ruchomej czcionki drukarskiej skonstruowanej przez Johannesa Gutenberga w XV wieku w niemieckiej Mongucji. Jeśli kogoś zastanawia skąd właściwie mało przedsiębiorczy, jak mówią źródła, niemiecki wynalazca wziął papier do swojej maszyny koniecznie sprawdźcie ten artykuł! (pojawi się tutaj już niedługo).

Skąd wzięło się słowo komputer?

Historia ta sięga początku XVII wieku, a dokładnie 1613 roku, kiedy to po raz pierwszy zarejestrowano użycie słowa komputer. Określano nim człowieka wykonującego obliczenia i kalkulacje. Wywodzi się ono bezpośrednio z łacińskiego słowa computare znaczącego obliczać, sumować, liczyć. Definicja ta pozostała niezmieniona do XIX wieku. Później światło dzienne ujrzała rewolucja przemysłowa, a zadania obliczeń przechodziły stopniowo na maszyny do tego celu tworzone. Co ciekawe, w Polsce komputery nazywane były na początku również mózgami elektronowymi, maszynami matematycznymi i elektronicznymi maszynami cyfrowymi. Szczególnie te pierwsze określenie kojarzy nam się dzisiaj bardziej z dziedziną fikcji literackiej prezentowanej w gatunku science-fiction. Wyobraźcie sobie nazywać nasze komputery mózgami!

Charles Babbage

Ustalenie jaki wynalazek możemy uważać za prawdziwego pełnoprawnego przodka naszych obecnych komputerów jest trudne, ale to właśnie maszynę Charlesa Babbage’a uznaje się za ten prototyp. Był początek XIX wieku, a angielski matematyk właśnie zabrał się do konstruowania maszyny różnicowej. Służyła ona do rozwiązywania określonych równań matematycznych. Dla nas nie wydaję się to być niczym szczególnie specjalnym, zważywszy na to, że takie operacje przeprowadzić może nasz poręczny kalkulator, nie mówiąc już o smartfonie. Jednak wtedy podobny wynalazek stanowił pokaz prawdziwego geniuszu matematycznego i odpowiedniego jego zastosowania w rzeczywistości. Od planów do czynów, Charles poświęcił większą część swojego życia próbie zbudowania maszyny różnicowej, ale niestety po wielu latach musiał porzucić wszelkie nadzieje. Dopiero pod koniec XX wieku Muzeum Nauki w Londynie podjęło się temu zadaniu przy pomocy środków dostępnych w czasach życia Charlesa i okazało się, że maszyna ta była w pełni sprawna!

Babbage stworzył także maszynę analityczną, będącą kolejnym rewolucyjnym wynalazkiem. Nie doczekała się ona niestety realizacji praktycznej, ale plany i zapiski posłużyły późniejszym ludziom nauki do zaprojektowania współcześniejszych już nam komputerów.

Konstrukcja maszyny analitycznej zakładała rozdzielenie pamięci i jednostki obliczeniowej podobnie jak we współczesnych komputerach. Urządzenie pozwalało na wykorzystanie konstrukcji znanych z dzisiejszych języków programowania, takich jak pętle, instrukcje warunkowe czy przetwarzanie równoległe, było więc kompletne w sensie Turinga.

Formalnie rzecz biorąc zaprojektowana przez Babbage’a maszyna analityczna mieściła się w późniejszej definicji komputera, będąc zdolną do wykonywania dowolnych ciągów instrukcji oraz operowania na danych. W praktyce, z uwagi na proponowaną technologię realizacji (napędzanie silnikiem lokomotywy parowej, czysto mechaniczna, wysokiej złożoności konstrukcja) istnieje wątpliwość, czy konstrukcja tego typu byłaby zdolna do sprawnej i bezawaryjnej pracy. Historia jak zwykle skrywa swe tajemnice. Co znamienne, maszyna analityczna była pierwszym urządzeniem dla którego zostały napisane programy komputerowe. Pierwszy z nich, autorstwa Ady Lovelace, miał obliczać liczby Bernoulliego.

Augusta Ada King, hrabina Lovelace

Znów nasza uwaga skierowana jest na dziewiętnastowieczną Anglię, ponieważ naszą uwagę przykuła Ada Lovelace. Nie mylić z Lovelace znaną z pierwszego filmu dla dorosłych w kinowej dystrybucji ,,Głębokie Gardło”. Nie o nią oczywiście chodzi, chociaż mowa o kobiecie nie mniej wybitnej, która również była pionierką w swojej dziedzinie. I choć nie połykała niczego głęboko, to jej umysł myślał nie mniej głębiej. Kochała poezje (może nawet miłosną, wtedy coś faktycznie by ją łączyło z Lindą Lovelace), ale to dzięki matematyce zasłynęła w historii. Dziś spogląda na nas z hologramów, którymi Microsoft potwierdza autentyczność swoich produktów. Skąd to wyróżnienie?

Mówi się o niej jako o pierwszej programistce w historii ludzkości. Jako siedemnastolatka poznała wyżej już opisanego Charlesa Babbege’a. Ze znajomości tej wynikło wiele dobrego. Młoda Ada zainteresowana jego pracami postanowiła wnieść do nich swój udział. Na prośbę naukowca przetłumaczyła rozprawę włoskieg matematyka Louisa Menebry odnośnie maszyny analitycznej. Lovelace do całej pracy dodała mnóstwo własnych notatek, a w nich coś nadzwyczaj ciekawego. Otóż stworzyła algorytm pod tą właśnie maszynę, który miał obliczać liczby Bernoulliego. Metoda ta, po latach, uznana została za pierwszy program komputerowy!

Pierwszy program komputerowy napisany został na kartce!

Jan Czochralski

Polscy uczeni na przestrzeni wieków mieli ogromny wkład w rozwój informatyki i komputerów. Rozszyfrowanie Enigmy było niesamowitym osiągnięciem, jednak gdyby nie Jan Czochralski, polski chemik. Jego życiorys jest niesamowicie interesujący i szczerze zachęcam do zapoznania się z nim, ale to metodę otrzymywania monokryształów krzemu znaną jako metoda Czochralskiego, dzisiaj wam przedstawię. Dzięki niej możliwe jest wytwarzanie mikroprocesorów, a sama metoda stanowi podstawę całego procesu.

,,Metoda wytwarzania monokryształów poprzez wyciąganie, początkowo interesująca wyłącznie metaloznawców, obecnie jest powszechnie stosowana w produkcji kryształów, zwłaszcza półprzewodnikowych, które służą do budowy tranzystorów używanych w elektronice”.

Gdyby nie Czochralski prawdopodobnie krótki czas w jakim stworzono komputery, mógłby wydłużyć się do całych stuleci. W końcu to mikroprocesory stanowią podstawę budowy komputerów.

Alan Turing

Większość ludzi interesujących się technologią oraz konkretnie sztuczną inteligencją, najpewniej słyszało o ,,teście Turinga”. Często na łamach science-fiction, gdy mamy do czynienia z inteligentnymi maszynami mówi się o nim. Dla tych, co takiej wiedzy nie posiadają, jest to test zaproponowany przez Alana Turinga, angielskiego matematyka, kryptologa i ojca informatyki, służący do określenia inteligencji (na ile my sami rozumiemy to pojęcie) u maszyny. Polega on na tym, że badana osoba w rozmowie np. przez chat, odróżnić musi komputer od człowieka. Jeśli okaże się, że nie może tego zrobić, maszyna przechodzi test pozytywnie i według niego uznawana jest za myślącą.

O teście Turinga oraz inteligencji maszyn pojawi się niedługo obszerniejszy i dokładniejszy artykuł!

Maszyna Turinga
Matematyk w roku 1936 opracował model abstrakcyjnej maszyny obliczeniowej służący do analizy algorytmów. Maszyna ma obecnie ogromne znaczenie teoretyczne, ponieważ wszystkie współczesne komputery dają się do niej sprowadzić. Znaczy to nie mniej nie więcej, że problem jest rozwiązywalny przez komputer, jeśli można go wykonać pozytywnie na Maszynie Turinga.
Kiedy Turing pracował nad swoimi modelem teoretycznym, nie miał niestety jeszcze dostępu do rzeczywistych komputerów, ponieważ ich najzwyczajniej w świecie nie było. Dlatego jego model, zrealizować można nawet na zwykłej kartce papieru!

Składać się miała z:

  • nieskończonej taśmy zawierającej komórki z przetwarzanymi symbolami
  • ruchomej głowicy zapisująco-odczytującej
  • układu sterowania głowicą

Nie zagłębiając się w szczegóły, taśma stanowiła odpowiednik współczesnej pamięci komputera. Dzieli się ona na komórki, w których umieszczone zostały symbole, czyli po prostu znaki przetwarzane przez maszynę Turinga. Symbole te stanowią odpowiednik danych wejściowych. Maszyna Turinga odczytuje te dane z kolejnych komórek i przetwarza na inne symbole, czyli dane wyjściowe. Wyniki obliczeń również są zapisywane w komórkach taśmy.

Następnie mamy głowice. Aby przetwarzać dane, maszyna Turinga musi je odczytywać i zapisywać na taśmę. Do tego celu przeznaczona jest właśnie głowica zapisująco-odczytująca, która odpowiada funkcjonalnie urządzeniom wejścia/wyjścia współczesnych komputerów lub układom odczytu i zapisu pamięci.

Na koniec układ sterowania. Stanowił on odpowiednik współczesnego procesora. Układ ten odczytuje za pomocą głowicy symbole z komórek taśmy oraz przesyła do głowicy symbole do zapisu w komórkach.

Gdy przytoczymy to teraz, całość wydaje się niezbyt skomplikowana, ale jednak żeby to stworzyć i stać się pionierem w dziedzinie informatyki, potrzebny był prawdziwy geniusz.

Jak widzicie droga, która prowadziła do powstania nowoczesnych komputerów była ciężka i długa, wymagała lat badań, prac oraz niesamowitych ludzi, w pełni oddanych nauce. Gdyby nie oni, dziś nie moglibyśmy cieszyć się technologią w wydaniu, jakie mamy. A pamiętajcie, że to jedynie wierzchołek góry lodowej, którą są początki informatyki.

Zapraszam również do przeczytania reszty artykułów opublikowanych na łamach serii To Było Wczoraj.

Tutaj możecie przeczytać poprzednie felietony z tej serii!

O redaktorze

Fanatyk sportu i dobrze opowiedzianych historii. Miłośnik czytania oraz podróży i wszelkich przygód, małych i dużych. Od najmłodszych lat w przyjaźni z technologią i grami. Z pasji pisarz i gracz. Szczególnie zakochany w grach typu RPG i sieciowych.

Wszystkie artykuły