Читать книгу "Драконоборцы. 100 научных сказок - Николай Николаевич Горькавый"

или Европы? Нет, это произошло в небольшом провинциальном университете – и это доказывает истину, что нет провинциальной науки, есть только провинциальное мышление.

В 1937 году сын болгарского эмигранта Джон Атанасов, молодой сотрудник американского университета в сельскохозяйственном штате Айова, увлёкся численными решениями дифференциальных уравнений. Чтобы решить такие уравнения, необходимо было сделать большое количество арифметических операций. Атанасов попробовал модифицировать для решения этих задач механический калькулятор знаменитой фирмы ИБМ, – но так как калькулятор был арендован университетом у ИБМ, то та возмутилась порчей её оборудования и пресекла попытки превратить её замечательный калькулятор в какой-то там компьютер. По иронии судьбы, спустя четверть века именно ИБМ чудовищно разбогатеет на продаже электронных компьютеров.

Зимним вечером 1937 года Атанасов решил покататься на машине – в надежде на решение мучившей его проблемы. Он остановился в придорожном ресторанчике – и за несколько часов раздумий за столом безвестной забегаловки молодой учёный сформулировал принципы, на которых должен был базироваться будущий компьютер. Одним из этих принципов было то, что компьютер должен быть полностью электронным, выполняющим расчеты без механических элементов. Второй принцип: компьютер должен быть основан на двоичном коде.

– Что это за код? – поинтересовалась Галатея.

– Код, который основан на передаче по проводам только двух значений – нуля и единицы. В своё время Морзе свёл всё богатство языка к аналогичной пересылке по телеграфу только двух значений – точка и тире.

Все принципы, которые сформулировал Атанасов, до сих пор используются в современных компьютерах.

Осознав, что ему нужно делать, учёный приступил к созданию специального электрического вычислительного устройства, которое могло бы решать дифференциальные уравнения в частных производных. Спустя какое-то время он понял, что без помощника ему не обойтись, – и попросил своего друга-декана найти ему хорошего электротехника. Тот предложил Атанасову блестящего аспиранта Клиффорда Берри. Его выдающиеся способности Атанасов признал сразу, и с начала 1939 года они начали создавать демонстрационную модель электрического вычислителя, которая должна была доказать его принципиальную работоспособность.

Уже в декабре 1939 года Атанасов и Берри показали руководству университета работающую модель вычислителя. Эта демонстрация была убедительна, и университет выделил нужную сумму денег – 850 долларов – для постройки компьютера в полную величину.

Атанасов и Берри принялись за создание вычислительного устройства, которое Атанасов честно назвал компьютером Атанасова-Берри. В 1942 году первый в мире электронный компьютер, величиной с письменный стол, заработал. На этом работа над ним прекратилась, потому что шла война, Атанасов был призван в армию и направлен на выполнение военных научно-технических заданий.

В декабре 1940 года, когда работа над компьютером Атанасова-Берри была ещё в самом разгаре, Атанасов побывал на лекции Джона Мокли, сотрудника Пенсильванского университета. Тот рассказывал о попытках создать аналоговую электронную машину, которая решала бы математические задачи, передавая по проводам переменные значения тока. После лекции Атанасов поговорил с Мокли и рассказал ему о своём компьютере, который передавал по сетям не плавные сложные функции, а цифры – ноль и единицу, что кардинально упрощало вычисления. Атанасов пригласил Мокли посмотреть на создаваемую им цифровую машину – и через несколько месяцев, в 1941 году, Мокли с сыном на пять дней стали гостями в доме Атанасова, и Мокли внимательно ознакомился с компьютером Атанасова-Берри.

Он был впечатлён и попросил у Атанасова разрешения скопировать документацию компьютера для создания аналогичной конструкции в Пенсильванском университете. Атанасов не разрешил этого, потому что университет Айовы планировал взять патент на создаваемое устройство (но, как показали дальнейшие события, так и не собрался этого сделать).

В 1942 году Мокли, учитывая идеи Атанасова, написал проект, в котором предлагал своему университету построить электронный скоростной вычислитель на вакуумных лампах. Начальство проигнорировало проект – его текст даже был утерян.

Лаборатория Мокли сотрудничала с военными, которые нуждались в скоростных вычислителях для расчета таблиц артиллерийской стрельбы. В 1943 году влиятельный военный узнал о проекте Мокли, и последнему была выделена значительная сумма – 62 000 долларов на первые полгода, для реализации проекта «Электронный числовой интегратор и компьютер» (или ЭНИАК – по аббревиатуре английского названия). В своём описании будущей вычислительной машины Мокли не упоминал о компьютере Атанасова-Берри.

Когда проект под руководством Джона Мокли и Джона Эккерта начался, то Атанасов, который в то время работал на ту же военную лабораторию и до которого дошли слухи о проекте нового компьютера, спросил Эккерта, чем он занимается, но тот сказал, что проект секретный, и он не может о нём говорить.

В июле 1944 года полностью электронный компьютер ЭНИАК впервые перемножил два числа. В сентябре 1944 года к проекту присоединился известный математик фон Нейман, который внёс значительный вклад в разработку принципов работы электронных компьютеров. Машина была закончена осенью 1945 года и вскоре была перевезена на военную базу в Мэриленде, где использовалась для различных расчётов вплоть до октября 1955 года. Первыми программистами ЭНИАК стали шесть девушек.

На создание ЭНИАК ушло около полумиллиона долларов, в нём было 17 468 электронных ламп, 7200 кремниевых диодов, 1500 реле и 80 000 конденсаторов и резисторов. ЭНИАК весил 27 тонн, потреблял более 170 киловатт энергии и мог выполнять 5000 операций сложения в секунду. Для ввода и вывода информации использовались перфокарты компании ИБМ. Отказ любой лампы или реле означал выход компьютера из строя. Значительными усилиями инженеры добились продолжительности непрерывной работы ЭНИАК в 20 часов, после чего он обычно ломался и требовал починки.

ЭНИАК сделал расчеты по термоядерному проекту и по аэродинамическому сопротивлению крыла самолета, рассчитал первый метеопрогноз и внёс важный вклад в развитие математического метода Монте-Карло. Когда ЭНИАК приступил к решению сложнейшего дифференциального уравнения, то на ввод данных потребовался миллион перфокарт!

ЭНИАК был изготовлен в единственном варианте, и главное, что он сделал, – это продемонстрировал возможности электронных устройств и дал бесценный опыт постройки и эксплуатации первого активно используемого компьютера. Поэтому ещё до вступления ЭНИАК в строй возникли проекты по созданию более совершенных электронных вычислительных машин – эра компьютеров началась!

К созданию компьютеров подключилась фирма ИБМ, обладающая огромными финансовыми и человеческими ресурсами. Кроме того, ИБМ имела солидный опыт создания электромеханических компьютеров, таких как весящий 4,5 тонны «Марк-1», созданный в 1943 году.

В 1952 году ИБМ анонсирует свой первый электронный компьютер на вакуумных лампах «ИБМ-701». Было произведено всего 19 компьютеров этого типа – но это было лишь началом серии компьютеров ИБМ, которые быстро эволюционировали. Компьютер «ИБМ-650», показанный публике в 1953 году и выпускавшийся до 1962 года, был изготовлен в количестве 2000 штук. В 1957