Охота на электроовец. Большая книга искусственного интеллекта
Шрифт:
Безраздельная власть механических аналоговых компьютеров в баллистике продолжалась вплоть до 1950-х гг. [316] , а последнее боевое применение подобных систем пришлось на войну в Персидском заливе (1991), в которой участвовал линкор «Миссури», оборудованный механической системой управления огнём [317] .
316
Clymer A. B. (1993). The mechanical analog computers of Hannibal Ford and William Newell. IEEE Annals of the History of Computing, Vol. 15, Iss. 2, pp. 19–34.
317
Gallagher S. (2020). Gears of war: When mechanical analog computers ruled the waves / Ars Technica // https://arstechnica.com/information-technology/2020/05/gears-of-war-when-mechanical-analog-computers-ruled-the-waves/
2.7
Прощайте, керосиновые лампы!
Вам электричество пришло на смену.
Уже у театрального подъезда
оно сияло в матовых шарах.
Как бы совершенны ни были механические вычислительные системы начала XX в., их судьба всё же была предрешена. Прецизионная механика весьма дорогая технология и в наши дни, и, если за вашими вычислительными амбициями не стоит гигантский военный бюджет, приходится довольствоваться довольно скромными возможностями. Механическая система, способная решать крайне узкий спектр вычислительных задач, связанных с управлением артиллерийским огнём, несмотря на весь прогресс в области промышленных технологий, весила в середине XX в. около полутора тонн [318] . В это же время потребность в вычислениях постоянно росла. Конечно, портативные арифмометры при относительно скромных размерах были способны выполнять простые математические операции, однако при выполнении массовых поточных вычислений (например, при решении систем уравнений) приходилось задействовать целые коллективы людей-счётчиков и привлекать сложные организационные технологии в духе «вычислительной фабрики» барона де Прони. Американский физик и популяризатор науки Ричард Фейнман, работавший над созданием ядерной бомбы в рамках Манхэттенского проекта, так описывал вычислительные практики того времени: «…Проблема, над которой я работал, была вот какой. Нам приходилось делать множество вычислений, и мы делали их на счётных машинах Маршана. Между прочим, это интересно — просто чтобы дать представление, на что был похож Лос-Аламос. У нас были „компьютеры“ Маршана — ручные арифмометры, калькуляторы с числами. Нажимаешь на них, и они умножают, делят, прибавляют и т. д., но не так легко, как это делается сейчас. Это были механические приспособления, часто ломающиеся, их то и дело приходилось отсылать на фабрику для починки. Довольно быстро все оставались без машинок…» [319]
318
Gallagher S. (2020). Gears of war: When mechanical analog computers ruled the waves / Ars Technica // https://arstechnica.com/information-technology/2020/05/gears-of-war-when-mechanical-analog-computers-ruled-the-waves/
319
Фейнман Р. Ф. (2001). Вы, конечно, шутите, мистер Фейнман! / Пер. с англ. Н. А. Зубченко, О. Л. Тиходеевой, М. Шифмана. — М.: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика» // http://lib.ru/ANEKDOTY/FEINMAN/feinman.txt_with-big-pictures.html
Конечно, устройства, подобные табулятору Холлерита, позволяли автоматизировать простые табличные вычисления, однако набор выполняемых ими функций был существенно ограниченным. Кстати говоря, табуляторы стали одним из первых видов вычислительных машин, задействующих в своей работе электричество, причём не только в качестве привода, но и в процессе чтения данных и выполнения счётных операций (подробнее об этом говорилось выше, в главе 2.5 «Табулятор Холлерита»).
Неудивительно, что в период между двумя мировыми войнами сразу несколько групп инженеров и учёных задались вопросом создания высокопроизводительных универсальных вычислительных машин, что привело к последующим спорам о приоритете и патентным войнам в послевоенный период.
2.7.1 Конрад Цузе, создатель первого компьютера Z1
Интересно, что первым человеком, которому суждено было воплотить в жизнь мечты Чарльза Бэббиджа об аналитической машине, стал сын простого прусского гражданского служащего [320] Конрад Цузе. В эпоху бурного технического прогресса у человечества ушло около 100 лет на воплощение в жизнь весьма детально проработанной концепции. В 1912 г. семья Цузе переехала из Берлина в Браунсберг, сонный маленький городок в восточной Пруссии (сейчас Бранево, Польша) [321] . Отец Конрада Эмиль Цузе получил административную должность в местном почтовом отделении, и его семья поселилась в здании почты, расположенном напротив городской ратуши [322] . С самого раннего детства Конрад начал проявлять огромный талант, но не в области математики или техники, как можно было бы предположить, а в изобразительном искусстве [323] . Как вспоминал позже сам Цузе, его школьная книга по латыни была разукрашена изображениями железнодорожных локомотивов и тщательно выполненными рисунками берлинских городских поездов [324] . Рано пойдя учиться, первые девять лет Конрад посещал католическую гимназию Браунсбергской иезуитской коллегии (Lyceum Hosianum). Заканчивал же школьное обучение он уже в реформированной реальной гимназии города Хойерсверда в Саксонии, куда позже переехала его семья. После окончания учёбы молодой Конрад становится перед выбором, чему учиться дальше — технике или живописи. Фильм Фрица Ланга «Метрополис» 1927 г. произвёл сильное впечатление на Конрада [325] . Он мечтал спроектировать и построить гигантский футуристический город, подобный Метрополису, и даже разработал план такого города, рассчитанного на 35 млн жителей, в рамках школьного проекта [326] . Следуя своему увлечению, Конрад поступил в Техническую высшую школу Берлин-Шарлоттенбурга (Technischen Hochschule Berlin-Charlottenburg, сейчас — Берлинский технический университет), где стал изучать машиностроение, архитектуру, а затем — гражданское строительство.
320
Zuse K., Bauer F. L., McKenna P., Ross J. A., Zemanek H. (1993). The Computer — My Life. Springer // https://books.google.ru/books?id=Ro5JOskbChAC
321
Dalakov G. Konrad Zuse — the first relay computer / History of Computers: hardware, software, internet… // https://history-computer.com/ModernComputer/Relays/Zuse.html
322
Zuse K., Bauer F. L., McKenna P., Ross J. A., Zemanek H. (1993). The Computer — My Life. Springer // https://books.google.ru/books?id=Ro5JOskbChAC
323
Dalakov G. Konrad Zuse — the first relay computer / History of Computers: hardware, software, internet… // https://history-computer.com/ModernComputer/Relays/Zuse.html
324
Zuse K., Bauer F. L., McKenna P., Ross J. A., Zemanek H. (1993). The Computer — My Life. Springer // https://books.google.ru/books?id=Ro5JOskbChAC
325
Dalakov G. Konrad Zuse / History of Computers: hardware, software, internet… // https://history-computer.com/People/ZuseBio.html
326
Zuse K., Bauer F. L., McKenna P., Ross J. A., Zemanek H. (1993). The Computer — My Life. Springer // https://books.google.ru/books?id=Ro5JOskbChAC
Во
Следующей идеей юного мечтателя стало завоевание космоса. В его грёзах человечество должно было основать на спутниках внешних планет Солнечной системы базы, построить там парк ракет, вмещающих по сто-двести пассажиров, и отправить их со скоростью в одну тысячную световой к ближайшей звезде — в полёт продолжительностью 4000 лет.
Город будущего, автоматическая фотолаборатория, эллиптический кинотеатр, космический проект — всё это лишь малая часть технических идей, предшествовавших созданию компьютера [327] . В ходе тренировки в военном лагере в студенческие годы Цузе впервые столкнулся с механическим баллистическим вычислителем, использовавшимся в зенитной артиллерии, и последний, «благодаря множеству цилиндров, шпинделей и зубчатых колёс», произвёл на Конрада огромное впечатление [328] .
327
Dalakov G. Konrad Zuse — the first relay computer / History of Computers: hardware, software, internet… // https://history-computer.com/ModernComputer/Relays/Zuse.html
328
Zuse K., Bauer F. L., McKenna P., Ross J. A., Zemanek H. (1993). The Computer — My Life. Springer // https://books.google.ru/books?id=Ro5JOskbChAC
Изучая гражданское строительство, в частности сооружение зданий и дорог, Цузе столкнулся с проблемой: расчёты конструкций требовали решения огромных систем линейных уравнений, но заниматься этим с помощью логарифмической линейки или механического калькулятора того времени было очень непросто. Позже он вспоминал: «Я был студентом-строителем в Берлине. Берлин — хороший город, и у студента было много возможностей приятно провести время, например с милыми девушками. Но вместо этого нам приходилось выполнять громоздкие и ужасные вычисления».
Приблизительно в 1934 г. молодой Куно (так Конрада называли друзья — от псевдонима Kuno See, которым он подписывал картины) начал думать о вычислительных машинах. В 1935-м, после окончания Технической школы, он пошёл было работать инженером-конструктором на авиационный завод Хеншеля (Henschel Flugzeugwerke), но уже через год уволился, решив полностью посвятить себя созданию компьютера.
В родительской квартире он оборудовал мастерскую. Помогали ему не только отец и мать, уступившие под эту затею самую большую комнату и даже давшие немного денег (хотя и были небогаты), но также сестра Лизелотта и несколько сокурсников и друзей. В итоге Цузе удалось собрать на материалы для будущей машины несколько тысяч марок.
Но друзья помогали ему не только деньгами, некоторые из них — и непосредственно в мастерской. Наиболее изобретательным помощником Конрада стал его товарищ по студенческому братству и близкий друг Хельмут Шрайер, который позже сыграет важную роль в создании компьютеров Цузе.
В 1936 г. Цузе завершил разработку архитектуры своего первого компьютера, V1 (V — сокращение от Versuchsmodell, «экспериментальная модель»; на самом деле все первые компьютеры Цузе назывались на букву V (от V1 до V4), но после Второй мировой войны он изменил их названия на Z1—Z4, чтобы избежать неприятной ассоциации с военными ракетами «Фау»). Его изготовление началось в том же году, и в 1938 г. был готов опытный образец.
При весе около тонны Z1 состоял из примерно 20 000 деталей. Это был программируемый компьютер, основанный на двоичной логике и способный оперировать двоичными представлениями чисел с плавающей запятой. Он состоял полностью из тонких металлических пластин, которые Куно и его друзья изготовили с помощью лобзика. Единственным электрическим блоком был двигатель мощностью 1 кВт, обеспечивавший машине тактовую частоту в один герц (один оборот в секунду). Также машина имела ручной привод. Z1 состоял из шести основных блоков: блока управления, счётного устройства, системы ввода-вывода (клавиатуры и табло), блока памяти (способного хранить 64 числа, на каждое из которых отводилось по 22 бита — 14 бит для хранения мантиссы и 8 бит для хранения порядка и знака числа), селектора памяти и устройства для чтения перфолент, позволявших считывать программы (Цузе называл их «расчётными планами» — Rechenplans), команды которых кодировались при помощи 8-битного кода [329] .
329
Dalakov G. Konrad Zuse — the first relay computer / History of Computers: hardware, software, internet… // https://history-computer.com/ModernComputer/Relays/Zuse.html