Понякога иновацията е въпрос на време. Голямата идея се появява точно в момента, в който съществува технологията за нейното осъществяване. Например идеята за изпращане на човек на Луната е предложена точно тогава, когато напредъкът на микрочиповете прави възможно поставянето на компютърни системи за управление в носовия конус на ракетата. Има обаче и други случаи, когато времето не е подходящо. Чарлз Бабидж публикува статията си за усъвършенстван компютър през 1837 г., но са необходими сто години, за да се постигнат десетките технологични постижения, необходими за създаването на такъв компютър.
Някои от тези постижения изглеждат почти тривиални, но напредъкът се постига не само с големи скокове, а и със стотици малки стъпки. Вземете например перфокартите, които Бабидж вижда на тъкачните машини на Жакард и предлага да бъдат включени в неговия аналитичен двигател. Усъвършенстването на използването на перфокарти за компютри се случва, защото Херман Холерит, служител на Бюрото за преброяване на населението на САЩ, е ужасен, че ръчното преброяване на населението през 1880 г. отнема близо осем години. Той решава да автоматизира преброяването през 1890 г.
Въз основа на начина, по който жп кондукторите пробиват дупки на различни места в билета, за да посочат характеристиките на всеки пътник (пол, приблизителен ръст, възраст, цвят на косата), Холерит разработва перфокарти с дванадесет реда и двадесет и четири колони, в които се записват най-важните факти за всяко лице от преброяването. След това картите се поставят между решетка от живачни чашки и комплект пружиниращи щифтове, които създават електрическа верига навсякъде, където има дупка. Машината може да отчита не само суровите суми, но и комбинации от признаци, като например броя на женените мъже или родените в чужбина жени. С помощта на табулаторите на Холерит преброяването на населението през 1890 г. е завършено за една година, а не за осем. Това е първото голямо използване на електрически вериги за обработка на информация, а компанията, основана от Холерит, през 1924 г., след поредица от сливания и придобивания, се превръща в International Business Machines Corporation, или IBM.
Един от начините за разглеждане на иновациите е натрупването на стотици малки постижения, като например броячи и четци на перфокарти. На места като IBM, които са специализирани в ежедневните подобрения, извършвани от екипи от инженери, това е предпочитаният начин да се разбере как наистина се случват иновациите. Някои от най-важните технологии на нашата епоха, като например разработените през последните шест десетилетия техники за добив на природен газ чрез фракинг, се появиха благодарение на безброй малки нововъведения, както и на няколко пробивни скока.
В случая с компютрите има много такива постепенни постижения, направени от безлични инженери в места като IBM. Но това не е достатъчно. Въпреки че машините, които IBM произвежда в началото на ХХ век, могат да събират данни, те не са това, което бихме нарекли компютри. Те дори не са особено умели калкулатори. Те са неубедителни. Освен тези стотици дребни постижения, раждането на компютърната ера изисква и някои по-големи творчески скокове от страна на творци-визионери.
Цифровите технологии побеждават аналоговите
Машините, разработени от Холерит и Бабидж, са били цифрови, което означава, че са изчислявали с помощта на цифри: дискретни и различни цели числа като 0, 1, 2, 3. В техните машини целите числа се събират и изваждат с помощта на зъбни колела, които щракат по една цифра, подобно на броячи. Друг подход към изчисленията е да се създават устройства, които могат да имитират или моделират физическо явление, и след това да се правят измервания върху аналогичния модел, за да се изчислят съответните резултати. Те са били известни като аналогови компютри, тъй като са работили по аналогия. Аналоговите компютри не разчитат на дискретни цели числа, за да правят своите изчисления; вместо това те използват непрекъснати функции. При аналоговите компютри някаква променлива величина, като например електрическо напрежение, положение на въже върху ролка, хидравлично налягане или измерване на разстояние, се използва като аналог на съответните величини на решавания проблем. Логаритмичната линийка е аналогово устройство; сметалото е цифрово. Часовниците с подвижни стрелки са аналогови, а тези с показани цифри са цифрови.
По времето, когато Холерит създава своя цифров табулатор, лорд Келвин и брат му Джеймс Томсън, двама от най-изтъкнатите английски учени, създават аналогова машина. Тя е предназначена за решаване на досадната задача за решаване на диференциални уравнения, което би помогнало при създаването на графики на приливите и отливите и на таблици, показващи ъглите на стрелба, които създават различни траектории на артилерийските снаряди. От 70-те години на XIX в. братята разработват система, която се основава на планиметър – инструмент, който може да измерва площта на двуизмерна форма, например пространството под крива линия върху лист хартия. Потребителят проследява контура на кривата с помощта на устройството, което изчислява площта с помощта на малка сфера, която бавно се избутва по повърхността на голям въртящ се диск. Чрез изчисляване на площта под кривата устройството може да решава уравнения чрез интегриране – с други думи, то може да изпълнява основна задача от смятането. Келвин и брат му успяват да използват този метод, за да създадат „хармоничен синтезатор“, който може да изработи годишна карта на приливите и отливите за четири часа. Но те никога не успяват да преодолеят механичните трудности, при свързването на много от тези устройства, за да се решат уравнения с много променливи.
Предизвикателството да се свържат множество интегратори е преодоляно едва през 1931 г., когато професорът по инженерство от Масачузетския технологичен институт Винийвър Буш – запомнете името му, защото той е ключов герой в тази книга – успява да създаде първия в света аналогов електромеханичен компютър. Той нарича машината си „Диференциален анализатор“. Тя се състои от шест интегратора с колела и дискове, които не се различават много от онези на лорд Келвин и са свързани с множество зъбни колела, ролки и валове, въртящи се с помощта на електрически двигатели. Помага и фактът, че Буш е в Масачузетския технологичен институт; там има много хора, които могат да сглобяват и калибрират сложни приспособления. Крайната машина, която е с размерите на малка спалня, може да решава уравнения с цели осемнадесет независими променливи. През следващото десетилетие версиите на диференциалния анализатор на Буш са възпроизведени в полигона на американската армия в Абърдийн, Мериленд, в училището по електротехника „Мур“ към университета в Пенсилвания и в университетите в Манчестър и Кеймбридж, Англия. Те се оказват особено полезни при изготвянето на артилерийски таблици за стрелба – и при обучението и вдъхновяването на следващото поколение компютърни пионери.
Машината на Буш обаче не е предопределена да се превърне в значителен напредък в историята на компютрите, защото е аналогово устройство. Всъщност тя се оказва последният опит за аналогови компютри, поне за много десетилетия напред.
Нови подходи, технологии и теории започват да се появяват през 1937 г., точно сто години след като Бабидж публикува за първи път статията си за аналитичния двигател. Това ще се превърне в annus mirabilis на компютърната ера, а резултатът ще бъде триумфът на четири свойства, донякъде взаимосвързани, които ще определят съвременните компютри:
ЦИФРОВОСТ. Основната характеристика на компютърната революция е, че тя се основава на цифрови, а не на аналогови компютри. Това се случва по много причини, както скоро ще видим, включително едновременния напредък в теорията на логиката, електрическите схеми и електронните прекъсвачи, които правят по-ползотворен цифровия, а не аналоговия подход. Едва през 2010 г. компютърните специалисти, стремейки се да имитират човешкия мозък, започват сериозно да работят върху начини за възраждане на аналоговите компютри.
ДВОИЧНОСТ. Съвременните компютри не само ще да бъдат цифрови, но и цифровата система, която ще възприемат, ще бъде двоична, или основаваща се на база 2, което означава, че ще да използва само нули и единици, а не всичките десет цифри на нашата ежедневна десетична система. Подобно на много други математически концепции, теорията на двоичната система е въведена за първи път от Лайбниц в края на XVII век. През 40-те години на ХХ век става все по-ясно, че двоичната система работи по-добре от други цифрови форми, включително десетичната система, за извършване на логически операции с помощта на електрически схеми с прекъсвачи.
ЕЛЕКТРИЧНОСТ. В средата на 30-те години на ХХ век британският инженер Томи Флауърс е пионер в използването на вакуумни лампи като ключове за включване и изключване в електронните схеми. Дотогава схемите са разчитали на механични и електромеханични превключватели, като например тракащите електромагнитни релета, използвани от телефонните компании. Вакуумните лампи се използват предимно за усилване на сигнали, а не като ключове за включване и изключване. Чрез използването на електронни компоненти като вакуумни лампи, а по-късно и на транзистори и микрочипове, компютрите могат да работят хиляди пъти по-бързо от машините с подвижни електромеханични превключватели.
УНИВЕРСАЛНОСТ. И накрая, машините в крайна сметка ще могат да се програмират и препрограмират – и дори да се препрограмират – за различни цели. Те ще могат да решават не само една форма на математическо изчисление, като например диференциални уравнения, но ще могат да се справят с множество задачи и манипулации със символи, включващи думи, музика и картини, както и числа, като по този начин ще реализират потенциала, който лейди Лъвлейс възхвалява, когато описва аналитичния двигател на Бабидж.
Иновацията се появява, когато узрелите семена попаднат на плодородна почва. Вместо да имат една единствена причина, големите постижения от 1937 г. идват от комбинация от възможности, идеи и нужди, които съвпадат на много места. Както често се случва в летописа на изобретенията, особено в областта на информационните технологии, моментът е подходящ и атмосферата е заредена. Разработването на вакуумни лампи за радиоиндустрията проправя пътя за създаването на електронни цифрови схеми. Това е съпроводено от теоретичен напредък в областта на логиката, който направи схемите по-полезни. А движението е ускорено от барабаните на войната. Когато държавите започват да се въоръжават за предстоящия конфликт, става ясно, че изчислителната мощ е също толкова важна, колкото и огневата. Постиженията се подхранвахт едно друго, възниквайки почти едновременно и спонтанно в Харвард, Масачузетския технологичен институт, Принстън, Bell Labs, в един апартамент в Берлин и дори, най-невероятно, но интересно, в едно мазе в Еймс, Айова.
В основата на всички тези постижения стоят някои красиви – Ада би ги нарекла поетични – математически скокове. Един от тези скокове довежда до формалната концепция за „универсален компютър“ – машина с общо предназначение, която може да бъде програмирана да изпълнява всяка логическа задача и да симулира поведението на всяка друга логическа машина. Това е мисловен експеримент на един блестящ английски математик с вдъхновяваща и трагична житейска история.
Алан Тюринг
Алан Тюринг получава студеното възпитание на дете, родено в периферията на британското благородничество[1]. Семейството му е удостоено с баронство още през 1638 г., което се прехвърлило в рода на един от племенниците му. Но за по-младите синове в родословното дърво, каквито са били Тюринг, баща му и дядо му, не е имало земя и само малко богатство. Повечето от тях се занимават с духовенство, като дядото на Алан, и с колониална държавна служба, като баща му, който служи като дребен администратор в отдалечени райони на Индия. Алан е заченат в Чхатрапур, Индия, и е роден на 23 юни 1912 г. в Лондон, докато родителите му са в домашен отпуск. Когато е едва на една година, родителите му се връщат в Индия за няколко години и предават него и по-големия му брат на пенсиониран полковник от армията и съпругата му, за да бъдат отгледани в крайбрежен град на южното крайбрежие на Англия. „Аз не съм детски психолог – отбелязва по-късно брат му Джон, – но съм сигурен, че за едно бебе на ръце е лошо да бъде изтръгнато от родната си земя и да бъде поставено в чужда среда.“
Когато майка му се завръща, Алан живее с нея няколко години, а след това, на тринадесетгодишна възраст, е изпратен в училище-интернат. Той пътува дотам с колелото си, което му отнема два дни, за да измине сам повече от сто километра. У детето има някаква самотна интензивност, отразена в любовта му към бягането на дълги разстояния и колоезденето. Притежавал е също така една черта, така характерна за новаторите, която е очарователно описана от биографа му Андрю Ходжис: „Алан бавно усвоява онази неясна граница, която отделя инициативата от неподчинението.“
В един трогателен мемоар майка му описва сина, когото е обичала:
Алан беше широк, силно сложен и висок, с квадратна, решителна челюст и непокорна кестенява коса. Дълбоко разположените ясни сини очи бяха най-забележителната му черта. Късият, леко чип нос и хумористичните линии на устата му придаваха младежки, а понякога и детски вид. Дотолкова, че в края на трийсетте си години все още понякога го бъркаха с ученик. По отношение на облеклото и навиците си беше склонен да бъде небрежен. Обикновено косата му беше прекалено дълга, с надвиснал кичур, който отмяташе назад с рязко движение на главата … Можеше да бъде абстрактен и мечтателен, погълнат от собствените си мисли, което понякога го правеше да изглежда необщителен… Имаше моменти, когато срамежливостта му го довеждаше до крайна безцеремонност… Всъщност той предполагаше, че уединението на средновековен манастир би му подхождало много добре[2].
В пансиона в Шерборн той осъзнава, че е хомосексуален. Влюбва се в светлокосия, си строен съученик Кристофър Моркъм, с когото изучава математика и обсъжда философия. Но през зимата, преди да завърши училище, Моркъм внезапно умира от туберкулоза. По-късно Тюринг пише на майката на Моркъм: „Аз просто се покланях на земята, по която той стъпваше – нещо, което не се опитвах да прикрия, съжалявам, че трябва да го кажа.“ В писмо до собствената си майка Тюринг сякаш намира убежище във вярата си: „Чувствам, че ще срещна Моркъм отново някъде и че там ще има работа, която да свършим заедно, също както вярвах, че има работа, която трябва да свършим тук. Сега, когато съм останал да я върша сам, не трябва да го разочаровам. Ако успея, ще бъда по-достоен да бъда с него, отколкото съм сега.“ Но трагедията в крайна сметка подкопава религиозната вяра на Тюринг. Освен това тя го обръща още по-навътре към себе си и той никога повече не намира за лесно да създава интимни връзки. На Великден 1927 г. неговият възпитател докладва на родителите му: „Безспорно той не е „нормално“ момче; това не го прави по-лош, но вероятно е по-малко щастлив“.
През последната си година в Шерборн Тюринг печели стипендия за обучение в Кралския колеж в Кеймбридж, където отива през 1931 г., за да учи математика. Една от трите книги, които си купува с парите от наградата, е „Математически основи на квантовата механика“ от Джон фон Нойман, очарователен математик от унгарски произход, който като пионер в проектирането на компютри ще окаже трайно влияние върху живота му. Тюринг проявява особен интерес към математиката в основата на квантовата физика, която описва как събитията на субатомно ниво се управляват от статистически вероятности, а не от закони, които определят нещата със сигурност. Той вярва (поне докато е млад), че тази несигурност и неопределеност на субатомно ниво позволява на хората да проявяват свободна воля – черта, която, ако е вярна, изглежда ги отличава от машините. С други думи, тъй като събитията на субатомно ниво не са предопределени, това открива пътя към това нашите мисли и действия да не са предопределени. Както той обяснява в писмо до майката на Моркъм:
Някога в науката се е предполагало, че ако се знае всичко за Вселената във всеки конкретен момент, тогава можем да предвидим каква ще бъде тя през цялото бъдеще. Тази идея наистина се дължи на големия успех на астрономическите прогнози. По-съвременната наука обаче е стигнала до извода, че когато имаме работа с атоми и електрони, ние сме напълно неспособни да узнаем точното им състояние; нашите инструменти са направени от самите атоми и електрони. Следователно концепцията за възможността да се познава точното състояние на Вселената наистина трябва да се разпадне при малките мащаби. Това означава, че теорията, според която затъмненията и т.н. са предопределени, както и всички наши действия, също се разпада. Имаме воля, която е в състояние да определя действието на атомите вероятно в малка част от мозъка, а може би и в целия мозък.
До края на живота си Тюринг ще се бори с въпроса дали човешкият ум се различава фундаментално от детерминираната машина и постепенно ще стигне до заключението, че разликата не е толкова ясна, колкото си е мислил.
Освен това интуицията му подсказва, че както неопределеността господства в субатомната сфера, така и математическите проблеми не могат да бъдат решени механично и са обречени да бъдат забулени в неопределеност. По онова време вниманието на математиците е съсредоточено върху въпросите за пълнотата и съгласуваността на логическите системи, отчасти поради влиянието на Дейвид Хилбърт, гений от Гьотинген, който наред с много други постижения е измислил математическата формулировка на общата теория на относителността едновременно с Айнщайн.
На една конференция през 1928 г. Хилберт поставя три фундаментални въпроса за всяка формална математическа система: (1) Дали нейният набор от правила е пълен, така че всяко твърдение да може да бъде доказано (или опровергано) само с помощта на правилата на системата? (2) Била ли е тя последователна, така че нито едно твърдение да не може да бъде доказано като вярно, но и като невярно? (3) Съществува ли някаква процедура, която може да определи дали дадено твърдение е доказуемо, а не да допуска възможността някои твърдения (като например трайни математически загадки като последната теорема на Ферма, предположението на Голдбах или предположението на Колац) да останат в нерешими? Хилберт смята, че отговорът на първите два въпроса е положителен, което прави третия въпрос безсмислен. Той каза просто: „Няма такова нещо като нерешим проблем.“
В рамките на три години роденият в Австрия логик Курт Гьодел, тогава двадесет и пет годишен и живеещ с майка си във Виена, подробно разглежда първите два от тези въпроси с неочаквани отговори: не и не. В своята „теорема за непълнотата“ той показва, че съществуват твърдения, които не могат нито да бъдат доказани, нито опровергани. Сред тях, ако трябва да опростим малко, са и такива, които приличат на самоопровергаващи се твърдения като „Това твърдение е недоказуемо“. Ако твърдението е вярно, то постановява, че не можем да докажем, че е вярно; ако е невярно, това също води до логическо противоречие. Това донякъде прилича на древногръцкия „парадокс на лъжеца“, при който не може да се определи истинността на твърдението „Това твърдение е невярно“. (Ако твърдението е вярно, то е и невярно, и обратното.)
Като измисля твърдения, които не могат да бъдат доказани или опровергани, Гьодел показва, че всяка формална система, достатъчно мощна, за да изрази обичайната математика, е непълна. Освен това той успява да създаде съпътстваща теорема, която ефективно отговаря с „не“ на втория въпрос на Хилберт.
Остава третият въпрос на Хилберт – този за решимостта или, както Хилберт го нарича, Entscheidungsproblem или „проблемът за решението“. Макар че Гьодел е предложил твърдения, които не могат да бъдат нито доказани, нито опровергани, може би този странен клас твърдения може по някакъв начин да бъде идентифициран и отделен, като останалата част от системата остане пълна и последователна. Това би изисквало да намерим някакъв метод за решаване дали дадено твърдение е доказуемо. Когато великият професор по математика от Кеймбридж Макс Нюман преподава на Тюринг въпросите на Хилберт, начинът, по който той изразява Entscheidungsproblem е следният: Съществува ли „механичен процес“, който може да се използва, за да се определи дали дадено логическо твърдение е доказуемо?
Тюринг харесва понятието „механичен процес“. Един ден през лятото на 1935 г. той излиза на обичайното си самотно бягане покрай река Ели и след няколко мили спира да полегне сред ябълковите дървета в Грантчестър Медоус, за да обмисли една идея. Той възприема понятието „механичен процес“ буквално, като си представя механичен процес – въображаема машина – и го прилага към проблема.
„Логическата изчислителна машина“, която си представя (като мисловен експеримент, а не като реална машина, която да бъде построена), е на пръв поглед доста проста, но на теория тя може да се справи с всяко математическо изчисление. Тя се състои от неограничена по дължина хартиена лента, съдържаща символи в квадратчета; в най-простия двоичен пример тези символи могат да бъдат само 1 и празно място. Машината може да чете символите на лентата и да извършва определени действия въз основа на „таблица с инструкции“, която ѝ е зададена предварително.
Таблицата с инструкции казва на машината какво да направи в зависимост от това в каква конфигурация се намира и какъв символ, ако има такъв, е открила в квадрата. Например таблицата с инструкции за конкретна задача може да постановява, че ако машината е в конфигурация 1 и види 1 в квадрата, тя трябва да се премести с едно квадратче надясно и да премине в конфигурация 2. Донякъде изненадващо за нас, ако не и за Тюринг, такава машина, при наличие на подходяща таблица с инструкции, би могла да изпълни всяка математическа задача, без значение колко е сложна.
Как тази въображаема машина би могла да отговори на третия въпрос на Хилбърт, проблема за вземане на решение? Тюринг подхожда към проблема, като усъвършенства понятието „изчислими числа“. Всяко реално число, което е дефинирано с математическо правило, може да бъде изчислено от логическата изчислителна машина. Дори ирационално число като π може да се изчислява безкрайно, като се използва крайна таблица с инструкции. Също така може да се изчисли логаритъмът на 7, квадратният корен от 2, поредицата от числа на Бернули, за която Ада Лавлейс е помогнала да се създаде алгоритъм, или всяко друго число или поредица, независимо колко сложни са за изчисляване, стига изчислението им да е дефинирано чрез краен набор от правила. На езика на Тюринг всички тези числа са „изчислими числа“.
Тюринг продължава да доказва, че съществуват и неизчислими числа. Това е свързано с така наречения от него „проблем на препъването“. Той показа, че не може да има метод, който да определи предварително дали дадена таблица с инструкции, комбинирана с даден набор от входни данни, ще доведе машината до отговор или ще се зацикли и ще продължи да работи до безкрайност, без да стигне до никъде. Нерешимостта на проблема на препъването, показва той, означава, че проблемът за вземане на решение на Хилберт, Entscheidungsproblem, е нерешим. Въпреки надеждата на Хилберт, никоя механична процедура не може да определи доказуемостта на всяко математическо твърдение. Теорията за непълнотата на Гьодел, неопределеността на квантовата механика и отговорът на Тюринг на третото предизвикателство на Хилберт нанасят тежки удари върху [представата за] механичната, детерминистична и предсказуема вселена.
Статията на Тюринг е публикувана през 1937 г. с не толкова красноречивото заглавие „За предсказуемите числа с приложение към задачата Entscheidungsproblem“. Неговият отговор на третия въпрос на Хилберт е полезен за развитието на математическата теория. Но много по-важен е страничният продукт на доказателството на Тюринг: неговата концепция за логическа изчислителна машина, която скоро става известна като машина на Тюринг. „Възможно е да се изобрети машина, която може да се използва за изчисляване на всяка изчислима последователност“, заявява той. Такава машина ще може да чете инструкциите на всяка друга машина и да изпълнява всяка задача, която тази машина може да изпълнява. По същество тя въплъщава мечтата на Чарлз Бабидж и Ада Лавлейс за универсална машина с напълно общо предназначение.
По-рано същата година Алонзо Чърч, математик от Принстън, публикува различно и не толкова красиво решение на Entscheidungsproblem с по-неудобното име „untyped lambda calculus“ [безтипово ламбда-изчисление]. Професорът на Тюринг Макс Нюман решава, че ще е полезно Тюринг да отиде там, за да учи при Чърч. В препоръчителното си писмо Нюман описва огромния потенциал на Тюринг. Той добавя и по-личен призив, основан на личността на Тюринг. „Той работи без никакъв надзор или критика от никого“, пише Нюман. „Това прави още по-важно той да влезе в контакт възможно най-скоро с водещите работници по тази линия, за да не се превърне в неспасяем самотник.“
Тюринг наистина има склонност към самотничество. Хомосексуалността го кара да се чувства понякога като аутсайдер; той живее сам и избягва дълбоки лични ангажименти. В един момент предлага брак на колежка, но след това се почувства принуден да ѝ каже, че е гей; тя не се притеснява и все още иска да се оженят, но той смята, че това ще е измама, и решава да не продължава. Въпреки това той не става „неспасяем самотник“. Научава се да работи в екип, със сътрудници, което е от ключово значение, за да могат абстрактните му теории да намерят отражение в реални и осезаеми изобретения.
През септември 1936 г., докато чака статията му да бъде публикувана, двадесет и четири годишният докторант отплава за Америка в третата класа на борда на застаряващия океански лайнер RMS Berengaria, носейки със себе си ценен месингов секстант. Кабинетът му в Принстън се намира в сградата на катедрата по математика, където по това време се помещава и Институтът за напреднали изследвания, в който работят Айнщайн, Гьодел и фон Нойман. Култивираният и изключително общителен фон Нойман проявява особен интерес към работата на Тюринг, въпреки че характерите им са много различни.
Сеизмичните промени и едновременният напредък през 1937 г. не са пряко предизвикани от публикуването на статията на Тюринг. Всъщност първоначално тя не е забелязана. Тюринг моли майка си да изпрати препечатки от нея на математическия философ Бъртранд Ръсел и на половин дузина други известни учени, но единствената по-значителна рецензия идва от Алонзо Чърч, който може да си позволи да бъде ласкав, тъй като е изпреварил Тюринг в решаването на задачата за решение на Хилберт. Чърч е не само щедър; той въвежда термина „машина на Тюринг“ за това, което Тюринг е наричал логическа изчислителна машина. Така на двадесет и четири години името на Тюринг се обвързва трайно с едно от най-важните понятия на цифровата ера.
Клод Шанън и Джордж Стибиц в лабораториите „Бел“
През 1937 г. има още един фундаментален теоретичен пробив, подобен на този на Тюринг, тъй като е чисто мисловен експеримент. Този пробив е дело на един студент от Масачузетския технологичен институт на име Клод Шанън, който през същата година защитава най-влиятелната магистърска теза на всички времена – статия, която по-късно Scientific American ще нарече „Магна Харта на информационната ера“.
Шанън израства в малко градче в Мичиган, където конструира модели на самолети и любителски радиостанции, а след това завършва електроинженерство и математика в Мичиганския университет. През последната година от обучението си отговаря на обява за помощ, в която се предлага работа в Масачузетския технологичен институт под ръководството на Винийвър Буш, като помага при управлението на диференциалния анализатор. Шанън получава работата и е запленен от машината – не толкова от пръчките, ролките и колелата, които образуват аналоговите компоненти, колкото от електромагнитните релейни превключватели, които са част от контролната ѝ схема. Докато електрическите сигнали ги карат да се отварят и затварят с щракване, превключвателите създават различни схеми на веригата.
През лятото на 1937 г. Шанън прекъсва обучението си в Масачузетския технологичен институт и отива да работи в Bell Labs, изследователско звено на AT&T. По онова време лабораторията се намира в Манхатън, на брега на река Хъдсън, в края на Гринуич Вилидж, и е убежище за хора, които превръщат идеите в изобретения. Там абстрактните теории се пресичат с практическите проблеми, а в коридорите и кафенетата ексцентрични теоретици се срещат с практични инженери, механици и делови разрешители на проблеми, което насърчава взаимното обогатяване на теорията с техниката. Това превръща Bell Labs в архетип на една от най-важните основи на иновациите в цифровата епоха, която харвардският историк на науката Питър Галисън нарича „зона за търговия“. Когато тези различни практици и теоретици се събират заедно, те се научават как да намерят общ език, за да търгуват с идеи и да обменят информация.
В Bell Labs Шанън вижда отблизо чудесната мощ на схемите на телефонната система, които използват електрически превключватели за насочване на повикванията и балансиране на натоварванията. В съзнанието си той започва да свързва работата на тези вериги с друг предмет, който му се струва очарователен – системата на логиката, формулирана деветдесет години по-рано от британския математик Джордж Бул. Бул прави революция в логиката, като открива начини за изразяване на логически твърдения с помощта на символи и уравнения. Той дава на верните твърдения стойност 1, а на неверните – 0. След това с помощта на тези твърдения може да се извърши набор от основни логически операции – като „и“, „или“, „не“, „или/или“ и „ако/тогава“ – точно както с математически уравнения.
Шанън разбира, че електрическите вериги могат да изпълняват тези логически операции, като използват подредба на ключове за включване и изключване. За да се изпълни функцията „и“, например, два превключвателя могат да се поставят последователно, така че и двата да са включени, за да потече електричество. За да се изпълни функцията „или“, превключвателите могат да бъдат разположени паралелно, така че електричеството да протича, ако единият от тях е включен. Малко по-универсални превключватели, наречени логически врати, могат да оптимизират процеса. С други думи, може да се проектира схема, съдържаща много релета и логически врати, която да изпълнява стъпка по стъпка поредица от логически задачи.
(Релето е просто превключвател, който може да се отваря и затваря електрически, например с помощта на електромагнит. Тези, които се отварят и затварят с щракане, понякога се наричат електромеханични, защото имат движещи се части.) Вакуумните тръби и транзисторите също могат да се използват като превключватели в електрическа верига; те се наричат електронни, защото манипулират потока електрони, но не изискват движение на никакви физически части. Логическата врата е превключвател, който може да обработва един или повече входове. Например в случай на два входа логическият шлюз „и“ се включва, ако и двата входа са включени, а логическият шлюз „или“ се включва, ако някой от входовете е включен. Прозрението на Шанън е, че те могат да бъдат свързани във вериги, които могат да изпълняват задачите на логическата алгебра на Бул).
Когато Шанън се връща в Масачузетския технологичен институт през есента, Буш е очарован от идеите му и го убеждава да ги включи в магистърската си теза. Озаглавена „Символичен анализ на релейни и комутационни вериги“, тя показва как може да се изпълни всяка от многото функции на Булевата алгебра. „Възможно е да се извършват сложни математически операции с помощта на релейни схеми“, обобщава той в края. Това се превръща в основната концепция, залегнала в основата на всички цифрови компютри.
Идеите на Шанън заинтригуват Тюринг, тъй като са добре свързани със собствената му току-що публикувана концепция за универсална машина, която може да използва прости инструкции, изразени в двоично кодиране, за да решава проблеми не само на математиката, но и на логиката. Освен това, тъй като логиката е свързана с начина, по който човешкият ум разсъждава, една машина, която изпълнява логически задачи, теоретично би могла да имитира начина, по който мислят хората.
По същото време в Bell Labs работи математик на име Джордж Стибиц, чиято задача е да открие начини за обработка на все по-сложните изчисления, необходими на телефонните инженери. Единствените инструменти, с които той разполага, са механични настолни машини за добавяне, така че той се заема да изобрети нещо по-добро въз основа на прозрението на Шанън, че електронните вериги могат да изпълняват математически и логически задачи. Една късна вечер през ноември той отива в склада и взема вкъщи няколко стари електромагнитни релета и крушки. На кухненската си маса той сглобява частите заедно с една кутия за тютюн и няколко превключвателя, за да образува проста логическа схема, която може да добавя двоични числа. Запалената крушка представлявала 1, а незапалената – 0. Жена му я нарича „К‑модел“, по името на кухненската маса. На следващия ден той я занася в офиса и се опитва да убеди колегите си, че с достатъчно релета може да направи изчислителна машина.
Една от важните задачи на Bell Labs е да открие начини за усилване на телефонния сигнал на големи разстояния, като същевременно се филтрира статичното електричество. Инженерите разполагат с формули, които се отнасят до амплитудата и фазата на сигнала, а решенията на техните уравнения понякога включват комплексни числа (такива, които съдържат въображаема единица, представляваща квадратен корен от отрицателно число). Ръководителят на групата пита Стибиц дали предложената от него машина може да работи с комплексни числа. Когато той отговаря, че може, му е даден екип, който да му помогне да я построи. Калкулаторът за комплексни числа, както е наречен, е завършен през 1939 г. Той има повече от четиристотин релета, всяко от които може да се отваря и затваря двадесет пъти в секунда. Това го прави едновременно ослепително бърз в сравнение с механичните калкулатори и болезнено тромав в сравнение с изцяло електронните вакуумно-тръбни схеми, които се изобретяват тъкмо по това време. Компютърът на Стибиц не е програмируем, но показа потенциала на верига от релета да прави двоични изчисления, да обработва информация и да изпълнява логически процедури.
Хауърд Ейкън
През 1937 г. един докторант от Харвард на име Хауърд Ейкън се мъчи да прави досадни изчисления за дисертацията си по физика с помощта на сумираща машина. Когато настоява пред университета за построяването на по-сложен компютър, който да върши работата, ръководителят на катедрата му споменава, че на тавана на научния център на Харвард има няколко месингови колела от стогодишно устройство, които изглеждат подобни на това, което той иска. Когато Ейкън претърсва тавана, намира един от шестте демонстрационни модела на диференциалната машина на Чарлз Бабидж, които синът на Бабидж Хенри е направил и разпространявал. Ейкън се очарова от Бабидж и пренася комплекта месингови колела в кабинета си. „Разбира се, имахме две от колелата на Бабидж“, спомня си той. „Това бяха колелата, които по-късно монтирах и поставих в корпуса на компютъра.“
Същата есен, точно когато Стибиц подготвя демонстрацията си на „кухненската маса“, Ейкън написва бележка от двадесет и две страници до шефовете си в Харвард и ръководителите на IBM, в която излага аргументи, че трябва да финансират съвременна версия на цифровата машина на Бабидж. „Стремежът да се спести време и умствени усилия при аритметичните изчисления и да се премахне човешката отговорност за грешки вероятно е толкова стар, колкото и самата наука аритметика“, започва бележката му.
Ейкън е израснал в Индиана при трудни обстоятелства. Когато е на дванадесет години, той е принуден да използва дилафа от камината, за да защити майка си от пияния си и насилствен баща, който след това изоставя семейството без пари. Затова младият Хауърд отпада от девети клас, за да издържа семейството, като работи като телефонен монтьор, а след това си намира нощна работа в местната енергийна компания, за да може през деня да посещава техникум. Той се стреми да постигне успех, но в процеса на работа се превръща в мъжага с взривоопасен характер, когото описват като човек, приличащ на приближаваща се гръмотевична буря.
В Харвард изпитват смесени чувства към изграждането на предложената от Ейкън изчислителна машина или към възможността да му бъде предоставен мандат за проект, който изглежда повече практически, отколкото академичен. (В част от факултетните клубове на Харвард наричането на някого „практичен“, а не „академичен“, се смятало за обида.) В подкрепа на Ейкън е президентът Джеймс Брайънт Конант, който като председател на Националния комитет за отбранителни изследвания се чувства удобно да представи Харвард като част от триъгълник, включващ академичните среди, индустрията и военните. Катедрата му по физика обаче е по-предубедена. Нейният председател пише до Конант през декември 1939 г., че машината е „желателна, ако могат да се намерят пари, но не е задължително да е по-желана от всичко друго“, а комитетът на факултета казва за Ейкън: „Трябва да му се обясни съвсем ясно, че подобна дейност не увеличава шансовете му за повишение в професорска длъжност.“ В крайна сметка Конант надделява и разрешава на Ейкън да построи машината си.
През април 1941 г., когато IBM конструира Mark I по спецификациите на Ейкън в лабораторията си в Ендикот, Ню Йорк, той напуска Харвард, за да служи във военноморските сили на САЩ. В продължение на две години той е преподавател с чин лейтенант в Морското училище за минна война във Вирджиния. Един от колегите му го описва като „въоръжен до зъби с предълги формули и покрити с бръшлян харвардски теории“, който се сблъсква „с колекция от глупаци [никой от които] не може а направи разлика между такива изчисления и царевичен кочан“. Голяма част от времето му преминава в размисли за Марк I и той посещава от време на време Ендикот, облечен в пълната си униформа.
От всичко това има една голяма печалба: в началото на 1944 г., когато IBM се готви да изпрати завършения Mark I в Харвард, Ейкън успява да убеди Военноморските сили да поемат управлението на машината и да го назначат за отговорен офицер. Това му помага да заобиколи академичната бюрокрация на Харвард, която все още се колебае дали да му даде титулярната длъжност. Лабораторията за изчисления в Харвард става за известно време военноморско съоръжение и всички служители на Ейкън са военноморски служители, които носят униформи. Той ги нарича „екипаж“, те го наричаха „командир“, а „Марк I“ се нарича „тя“, сякаш е кораб.
Харвардският Mark I заимства много от идеите на Бабидж. Той е цифров, макар и не двоичен; колелата му имат десет позиции. По протежение на петдесетметровия му вал има седемдесет и два брояча, които могат да съхраняват до двадесет и три цифри, а готовото петтонно изделие е 25 метра дълго и 15 метра широко. Валът и другите движещи се части се въртят с електричество. Но машината е бавна. Вместо електромагнитни релета се използват механични, които се отварят и затварят от електрически двигатели. Това означава, че задачата за умножение се решава за около шест секунди в сравнение с една секунда за машината на Стибиц. Тя обаче има една впечатляваща характеристика, която ще се превърне в основен елемент на съвременните компютри: напълно автоматична е. Програмите и данните се въвеждат с хартиена лента и машината може да работи с дни без човешка намеса. Това позволява на Ейкън да я нарече „сбъднатата мечта на Бабидж“.
Конрад Цузе
Въпреки че не го знаят, всички тези пионери са изпреварени през 1937 г. от един немски инженер, работещ в апартамента на родителите си. Конрад Цузе завършва прототипа на калкулатор, който е двоичен и може да чете инструкции от перфорирана лента. Въпреки това, поне в първата си версия, наречена Z1, той е механична, а не електрическа или електронна машина.
Подобно на много пионери в цифровата ера, Цузе израства, запленен от изкуството и техниката. След като завършва технически колеж, той започва работа като анализатор на напреженията в самолетна компания в Берлин, решавайки линейни уравнения, които включват всички видове фактори на натоварване, здравина и еластичност. Дори с помощта на механични калкулатори е почти невъзможно човек да реши за по-малко от ден повече от шест едновременни линейни уравнения с шест неизвестни. Ако пък има двадесет и пет променливи, това може да отнеме цяла година. Така че Цузе, както и много други, е воден от желанието да механизира досадния процес на решаване на математически уравнения. Така той превръща в работилница дневната на родителите си в апартамент близо до берлинското летище Темпелхоф.
В първата версия на Цузе двоичните цифри се съхраняват с помощта на тънки метални пластини с прорези и щифтове, които той и приятелите му изработват с помощта на трионче. Първоначално той използва перфорирана хартиена лента за въвеждане на данни и програми, но скоро преминава към употребен 35-милиметров филм, който не само е по-здрав, но и по-евтин. Неговият Z1 е завършен през 1938 г. и успява да се справи с няколко проблема, макар и не много надеждно. Всички компоненти са изработени на ръка и имат склонност да се задръстват. Той е затруднен от това, че не се намира на място като Bell Labs, нито пък може да мечтае за сътрудничество, каквото е имал Харвард с IBM.
Въпреки това Z1 показва, че логическата концепция, разработена от Цузе, ще работи на теория. Приятелят от колежа, който му помага, Хелмут Шрайер, настоява да направят версия, в която да се използват електронни вакуумни лампи, а не механични превключватели. Ако го бяха направили веднага, те щяха да останат в историята като първите изобретатели на работещ съвременен компютър: двоичен, електронен и програмируем. Но Цузе, както и експертите, с които се консултира в техническото училище, се възпротивяват срещу разходите за изграждане на устройство с близо две хиляди вакуумни лампи.
Ето защо за втората версия, Z2, те решават да използват вместо това електромеханични релейни превключватели, придобити втора ръка от телефонната компания. Те са по-здрави и по-евтини, макар и много по-бавни. Резултатът е компютър, който използва релета за аритметичната единица. Блокът на паметта обаче е механичен, като се използват подвижни щифтове в метален лист.
През 1939 г. Цузе започва работа по трети модел, Z3, който използва електромеханични релета както за аритметичния блок, така и за паметта и блока за управление. Когато е завършен през 1941 г., той става първият напълно работещ универсален програмируем цифров компютър. Въпреки че не е имал начин за директна обработка на условни скокове и разклонения в програмите, теоретично е можел да работи като универсална машина на Тюринг. Основната му разлика от по-късните компютри е, че използва тромави електромагнитни релета, а не електронни компоненти като вакуумни лампи или транзистори.
Приятелят на Цузе Шрайер написва докторска дисертация, озаглавена „Ламповото реле и техниката на превключването му“, в която се застъпва за използването на вакуумни лампи за мощен и бърз компютър. Но когато през 1942 г. двамата с Цузе го предлагат на германската армия, командирите заявяват, че са уверени, че ще спечелят войната преди изтичането на двете години, които биха били необходими за създаването на такава машина. Те се интересуват повече от създаването на оръжия, отколкото от компютри. В резултат на това Цузе е отстранен от работата си по компютрите и изпратен обратно да конструира самолети. През 1943 г. компютрите и проектите му са унищожени при съюзническите бомбардировки на Берлин.
Цузе и Стибиц, работещи независимо един от друг, са измислили използването на релейни превключватели за създаване на схеми, които могат да обработват двоични изчисления. Как са разработили тази идея по едно и също време, когато войната е изолирала двата им екипа? Отговорът отчасти е, че напредъкът в технологиите и теорията е направил момента подходящ. Заедно с много други новатори, Цузе и Стибиц са запознати с използването на релета в телефонните вериги и е имало смисъл да свържат това с двоичните математически и логически операции. По същия начин Шанън, който също е добре запознат с телефонните вериги, прави свързания с това теоретичен скок, че електронните вериги ще могат да изпълняват логическите задачи на булевата алгебра. Идеята, че цифровите вериги ще бъдат ключът към компютрите, бързо става ясна за изследователите почти навсякъде, дори в изолирани места като централната част на Айова.
Джон Винсент Атанасов
Далеч от Цузе и Стибиц, през 1937 г. друг изобретател също експериментира с цифрови схеми. Трудейки се в едно мазе в Айова, той ще направи следващата историческа иновация: ще създаде изчислително устройство, което поне отчасти използва вакуумни лампи. В някои отношения неговата машина е по-малко напреднала от останалите. Тя не е програмируема и многофункционална; вместо да бъде изцяло електронна, тя включва някои бавно движещи се механични елементи. Въпреки че е построил модел, който теоретично може да работи, изобретателят не успява да го накара да работи надеждно. Въпреки това Джон Винсент Атанасов, известен на съпругата си и на приятелите си като Винсент, заслужава да бъде отличен като пионера, който е замислил първия частично електронен цифров компютър, и то след като е бил поразен от вдъхновение по време на едно дълго импулсивно шофиране една нощ през декември 1937 г.[3]
Атанасов е роден през 1903 г. като най-голямото от седемте деца на български имигрант и жена, произхождаща от едно от най-старите семейства в Нова Англия. Баща му работи като инженер в електрическа централа в Ню Джърси, управлявана от Томас Едисон, след което премества семейството в градче в провинциална Флорида, южно от Тампа. На деветгодишна възраст Винсент помага на баща си да свърже къщата им във Флорида с електричество и баща му подарява сметачна линийка на Дитцен. „Тази сметачна линийка беше любимото ми развлечение“, спомня си той. В ранна възраст той се впуска в изучаването на логаритмите с ентусиазъм, който изглежда малко лудешки, дори когато разказва за него сериозно: „Можете ли да си представите как едно деветгодишно момче, което се занимава с бейзбол, може да се преобрази от тези знания? Бейзболът беше сведен почти до нула, тъй като логаритмите се изучаваха стриктно.“ През лятото той изчислява логаритъма на 5 до основата e, а след това с помощта на майка си (която някога е била учителка по математика) научава висша математика още в гимназията. Баща му го завежда в завода за фосфати, където е електроинженер, и му показва как работят генераторите. Самоуверен, креативен и блестящ, младият Винсент завършва гимназията за две години, като получава само шестици.
В университета на Флорида той изучава електроинженерство и проявява практическа наклонност, като прекарва известно време в машинната работилница и леярната на университета. Остава запленен от математиката и още в първи курс изучава доказателство, свързано с двоична аритметика. Творчески настроен и самоуверен, той се дипломира с най-високия среден успех за времето си. Приема стипендия за магистърска работа по математика и физика в Щатската академия на Айова и въпреки че по-късно е приет в Харвард, се придържа към решението си да се насочи към градчето Еймс в царевичния пояс.
Атанасов продължава да следва докторантура по физика в Университета на Уисконсин, където има същия опит като другите пионери на компютрите, като се започне от Бабидж. Работата му, посветена на това как хелият може да се поляризира от електрическо поле, включвала досадни изчисления. Докато се мъчи да решава математическите задачи с помощта на настолна машина за събиране на числа, той мечтае да изобрети калкулатор, който да върши повече работа. След като през 1930 г. се завръща в щата Айова като асистент, той решава, че дипломите му по електроинженерство, математика и физика са го подготвили за тази задача.
Решението му да не остане в Уисконсин, да не отиде в Харвард или в подобен голям изследователски университет, си има своите последици. В щата Айова, където никой друг не е работил по начини за създаване на нови калкулатори, Атанасов е сам. Той може да предлага нови идеи, но няма около себе си хора, които да му служат като съветници или да му помагат да преодолява теоретични или инженерни предизвикателства. За разлика от повечето новатори в цифровата ера, той е самотен изобретател, който черпи вдъхновение по време на самостоятелни пътувания с кола и в дискусии с един асистент-студент. В крайна сметка това се оказва недостатък.
Първоначално Атанасов обмисля да създаде аналогово устройство; любовта към диаграмите го подтиква да се опита да разработи свръхголяма версия, използвайки дълги ленти от филм. Но той осъзнава, че филмът трябва да е дълъг стотици метри, за да решава линейни алгебрични уравнения достатъчно точно, за да отговаря на нуждите му. Освен това построява приспособление, което може да оформя парафинов блок, така че да може да изчисли частично диференциално уравнение. Ограниченията на тези аналогови устройства го карат да се съсредоточи върху създаването на цифрова версия.
Първият проблем, с който се заема, е как да съхранява числата в машината. За да опише тази функция той използва термина памет: По онова време имах само бегли познания за работата на Бабидж и затова не знаех, че той нарича същото понятие „съхранение“… Харесвам неговата дума и може би, ако знаех, щях да я приема; харесвам и „памет“ с нейната аналогия с мозъка.“
Атанасов преминава през списък с възможни устройства за памет: механични щифтове, електромагнитни релета, малко парче магнитен материал, което може да се поляризира с електрически заряд, вакуумни тръби и малък електрически кондензатор. Най-бързи биха били вакуумните лампи, но те са скъпи. Затова той предпочита да използва така наречените кондензатори – това, което сега наричаме кондензатори – малки и евтини компоненти, които могат да съхраняват, поне за кратко, електрически заряд. Решението е разбираемо, но това означава, че машината ще бъде бавна и тромава. Дори ако събирането и изваждането може да се извършва с електронна скорост, процесът на въвеждане и извеждане на числата от паметта ще забави нещата до скоростта на въртящия се барабан.
След като се спира на паметта, Атанасов се заема с конструирането на аритметичния и логическия блок, който нарича „изчислителен механизъм“. Той решава, че механизмът трябва да бъде изцяло електронен; това означава да се използват вакуумни лампи, въпреки че са скъпи. Лампите ще действат като превключватели за включване и изключване, за да изпълняват функцията на логически врати в схема, която може да събира, изважда и изпълнява всякакви булеви функции.
Това повдига теоретичен математически въпрос, който той е обичал още от детството си: Дали цифровата система трябва да бъде десетична или двоична, или да разчита на някаква друга числова база? Като истински ентусиаст по отношение на цифровите системи, Атанасов проучва много варианти. „За кратко време се смяташе, че основата сто е обещаваща“, пише той в една непубликувана статия. „Същото изчисление показа, че основата, която теоретично дава най-голяма скорост на изчисление, е e, естествената основа.“ Но, балансирайки между теорията и практиката, накрая той се спира на основа 2, двоичната система. Към края на 1937 г. тези и други идеи се въртят в главата му – „смесица“ от концепции, които не искат да се „сглобят“.
Атанасов обичал автомобилите; ако можел, си купувал нова кола всяка година и през декември 1937 г. имал нов Ford с мощен V8 двигател. За да отпусне ума си, той го взел на късна нощна разходка, която щяла да се превърне в забележителен момент в историята на компютрите:
Една нощ през зимата на 1937 г. цялото ми тяло се измъчваше от опитите да реша проблемите на машината. Качих се в колата и дълго време карах с висока скорост, за да мога да успокоя емоциите си. Беше ми навик да правя това в продължение на няколко километра: Можех да придобия контрол над себе си, като се концентрирам върху шофирането. Но тази нощ бях прекомерно измъчен и продължих да карам, докато не прекосих река Мисисипи в Илинойс и не се оказах на 189 мили от мястото, откъдето тръгнах.
Той отбил от магистралата и спрял в една крайпътна таверна. Поне в Илинойс, за разлика от Айова, е можел да си купи питие. Поръчал си бърбън със сода, после още един. „Осъзнах, че вече не съм толкова нервен, и мислите ми отново се насочиха към изчислителните машини“ – спомня си той. „Не знам защо умът ми работеше тогава, когато преди това не работеше, но нещата изглеждаха добре, хладно и спокойно.“ Сервитьорката била разсеяна, така че Атанасов успял да обработи проблема си необезпокояван.
Скицирал идеите си върху хартиена салфетка, след което започнал да подрежда някои практически въпроси. Най-важният бил как да попълни заряда в кондензаторите, който иначе се изтощавал след минута-две. Стигнал до идеята да ги постави на въртящи се цилиндрични барабани, така че веднъж в секунда да влизат в контакт с подобни на четки жици и зарядът им да се подновява. „През тази вечер в таверната породих в съзнанието си възможността за регенеративна памет“, заявява той. „Тогава я нарекох ‚джогинг‘.“ С всяко завъртане на въртящия се цилиндър проводниците ще подновяват паметта на кондензаторите и при необходимост ще извличат или съхраняват в тях данни. Той измислил и архитектура, която вземала числа от два различни цилиндъра на кондензаторите, след което използвала веригата на вакуумната тръба, за да ги събира или изважда и да записва резултата в паметта. След няколко часа, в които измислил всичко, той си спомня: „Качих се в колата си и се прибрах вкъщи с по-бавна скорост“.
До май 1939 г. Атанасов е готов да започне изграждането на прототип. Нуждае се е от асистент, за предпочитане аспирант с инженерен опит. „Имам твоя човек“, казва му един ден приятел от факултета. Така той сключва партньорство с друг син на самоук електроинженер, Клифърд Бери.
Машината е конструирана и свързана с една-единствена цел: решаване на едновременни линейни уравнения. Тя може да работи с до двадесет и девет променливи. На всяка стъпка машината на Атанасов обработва две уравнения и елиминира една от променливите, след което отпечатва получените уравнения на двоични перфокарти с размери 8 x 11. След това този набор от карти с вече по-простото уравнение се връща обратно в машината, за да започне процесът отначало, като се елиминира още една променлива. Работата отнема известно време. Машината (ако успеят да я накарат да работи правилно) се нуждае от почти седмица, за да завърши набор от двадесет и девет уравнения. Все пак на хората, които извършват същия процес с настолни калкулатори, са необходими поне десет седмици.
Атанасов демонстрира прототип в края на 1939 г. и, с надеждата да получи финансиране за построяването на машина в пълен мащаб, написва предложение от тридесет и пет страници, в няколко копия. „Основната цел на този документ е да представи описание и изложение на изчислителна машина, която е проектирана основно за решаване на големи системи от линейни алгебрични уравнения“, започва той. Сякаш за да отблъсне критиките, че това е ограничено предназначение за голяма машина, Атанасов посочва дълъг списък от задачи, които изискват решаването на такива уравнения: „приспособяване на криви… вибрационни проблеми… анализ на електрически вериги… еластични структури“. В заключение той прави подробен списък на предлаганите разходи, които възлизат на общата сума от 5330 долара, която в крайна сметка получава от частна фондация. След това изпраща едно от копията на предложението си на патентен адвокат от Чикаго, нает от щата Айова, който така и не подава заявка за патент, което ще породи десетилетия на исторически и правни спорове,.
През септември 1942 г. моделът на Атанасов в пълен мащаб е почти готов. Той е с размерите на бюро и съдържа близо триста вакуумни лампи. Има обаче проблем: механизмът за използване на искри за изгаряне на дупки в перфокартите никога не работи правилно, а в щата Айова няма екипи от механици и инженери, към които той да се обърне за помощ.
В този момент работата спира. Атанасов е призован във военноморските сили и изпратен в лабораторията за боеприпаси във Вашингтон, където работи върху акустични мини, а по-късно присъства на изпитанията на атомни бомби на атола Бикини. Преминавайки от компютри към инженерство на боеприпаси, той остава изобретател, като получава тридесет патента, включително за устройство за миниране. Но адвокатът му в Чикаго така и не подава заявка за патент за неговия компютър.
Компютърът на Атанасов е можел да бъде важен крайъгълен камък, но е бил буквално изхвърлен на бунището на историята. Почти работещата машина е прибрана на склад в мазето на факултета по физика в университета Айова и няколко години по-късно вече никой не си спомня какво върши тя. Когато през 1948 г. помещението е необходимо за други цели, един дипломант я разглобява, без да разбере какво представлява, и изхвърля повечето от частите. В много от ранните истории на компютърната ера Атанасов дори не се споменава.
Дори и да е работила правилно, неговата машина е имала ограничения. Вакуумно-тръбната схема прави светкавични изчисления, но механично въртящите се единици за памет забавят процеса неимоверно много. Това се отнася и до системата за прогаряне на дупки в перфокартите, дори когато тя функционира. За да бъдат наистина бързи, съвременните компютри трябва да са изцяло, а не само частично електронни. Моделът на Атанасов не е програмируем. Той е пригоден да върши само едно нещо: да решава линейни уравнения.
Трайната романтична привлекателност на Атанасов се състои в това, че той е самотен майстор в мазето, като е работел само с младия си помощник Клифърд Бери. Но неговата история е доказателство, че всъщност не бива да романтизираме такива самотници. Подобно на Бабидж, който също се труди в своята малка работилница само с един помощник, Атанасов никога не успява да направи своята машина напълно функционална. Ако би работил в Bell Labs, сред множество техници, инженери и майстори, или в голям изследователски университет, вероятно щеше да бъде намерено решение за поправяне на четеца на карти, както и на другите неизправни части на неговата машина. Освен това, когато през 1942 г. Атанасов е отзован във военноморския флот, би имало членове на екипа, които биха останали, за да довършат работата или поне да си спомнят за какво е била направена машината.
Това, което спасява Атанасов от пълна забрава, е донякъде иронично, като се има предвид обидата, която той изпитва по-късно. През юни 1941 г. го посещава един от онези хора, които вместо да се трудят в изолация, обичат да посещават различни места, да попиват идеи и да работят с екипи от хора. Пътуването на Джон Маучли до Айова по-късно ще бъде предмет на скъпоструващи съдебни дела, горчиви обвинения и дублиращи се исторически разкази. Но именно то спасява Атанасов от неизвестност и придвижва напред историята на компютрите.
Джон Маучли
В началото на ХХ век в Съединените щати, както и във Великобритания, се създава класа на джентълмените учени, които се събират в клубове на изследователите и други редки институти, където с удоволствие споделят идеи, слушат лекции и си сътрудничат в различни проекти. Джон Маучли е израснал именно в такава среда. Баща му, физик, е бил ръководител на изследователския отдел по земен магнетизъм в института „Карнеги“ във Вашингтон – най-значимата фондация в страната за насърчаване на напредъка и обмена на научни изследвания. Специалността му е да регистрира електрическите условия в атмосферата и да ги свързва с времето – колегиално начинание, което включва координиране на изследователи от Гренландия до Перу.
Израснал в предградието на Вашингтон Чеви Чейс, Джон се запознава с разрастващата се научна общност в района. „Изглежда, че в Чеви Чейс живееха почти всички учени във Вашингтон“, хвали се той. „Директорът на отдела за мерки и теглилки на Бюрото по стандартизация живееше близо до нас. Директорът на радиоотдела също.“ Ръководителят на Смитсоновия институт също е съсед. Джон прекарва много уикенди, използвайки настолна машина за сумиране, за да прави изчисления за баща си, и развива страст към метеорологията, основана на данни. Обича да се занимава и с електрическите вериги. Заедно с младите си приятели от квартала поставя домофонни кабели, които свързват домовете им, и конструира устройства с дистанционно управление за изстрелване на фойерверки за партита. „Когато натиснех един бутон, фойерверките избухваха на 50 метра разстояние.“ На четиринадесетгодишна възраст той печели пари, като помага на хората от квартала да поправят дефектни кабели в домовете си.
Докато е студент в университета „Джон Хопкинс“, Маучли се записва в програма за изключителни студенти, които могат да се включат директно в докторантура по физика. Защитава дисертация върху спектроскопията на светлинните ленти, защото тя съчетава красота, експерименти и теория. „Трябваше да знаеш някаква теория, за да разбереш за какво става дума в лентовите спектри, но не можеше да го направиш, ако не разполагаш с експериментални снимки на този спектър, а кой ще ти ги набави?“, казва той. „Никой освен самият ти. Така че получих много добро обучение по издухване на стъкло и проектиране на вакуумни лампи, намиране на течове и т.н.“
Маучли е завладяваща личност и има чудесната способност (и желание) да обяснява нещата, така че е естествено да стане професор. По време на Депресията такива длъжности се намират трудно, но той успява да постъпи в колежа „Урсинус“, на час път северозападно от Филаделфия. „Бях единственият човек, който преподаваше физика там“, казва той.
Съществен компонент от личността на Маучли е, че той обича да споделя идеи – обикновено с широка усмивка и усет за артистичност – което го прави изключително популярен преподавател. „Той обичаше да говори и изглежда развиваше много от идеите си в хода на разговора“, спомня си негов колега. „Джон обичаше светските събития, обичаше да яде хубава храна и да пие хубав алкохол. Харесваше жените, привлекателните млади хора, интелигентните и необичайните хора.“ Опасно е да му се зададе въпрос, защото той може да говори сериозно и страстно за почти всичко – от театър до литература и физика.
Пред класа той играе ролята на шоумен. За да обясни инерцията, се върти с разперени и прибрани ръце, а за да опише концепцията за действие и противодействие, застава на самоделен скейтборд и се клатушка напред-назад – трик, в резултат на който една година пада и си чупи ръката. Хората идват отдалеч, за да слушат неговата предколедна лекция в края на срока, която колежът премества в най-голямата си аудитория, за да побере всички посетители. В нея той обяснява как с помощта на спектрографията и други физически процеси може да се определи какво има в един пакет, без тойда се разопакова. Според съпругата му: „Той го измери, а след това го претегли. Потопи го във вода и го продупчи с дълга игла.“
Следвайки младежкото си увлечение по метеорологията, в началото на 1930-те години Маучли се фокусира върху това дали дългосрочните метеорологични модели са свързани със слънчевите изригвания, слънчевите петна и въртенето на Слънцето. Учените от института „Карнеги“ и Метеорологичното бюро на САЩ му предоставят двадесетгодишни ежедневни данни от двеста станции и той се заема да изчислява корелациите. Успява (по време на Депресията) да купи евтино употребявани настолни калкулатори от закъсали банки и да наеме група млади хора чрез Националната младежка администрация на Новия курс, които да правят изчисленията срещу петдесет цента на час.
Подобно на други хора, чиято работа изисква досадни изчисления, Маучли копнее да изобрети машина, която да ги върши. Със своя общителен стил той се заема да разбере какво правят другите и да събира различни идеи, в традицията на големите новатори. В павилиона на IBM на Световното изложение в Ню Йорк през 1939 г. той вижда електрически калкулатор, който използва перфокарти, но осъзнава, че разчитането на картите ще бъде твърде бавно, като се има предвид количеството данни, които трябва да обработва. Вижда и машина за шифриране, която използва вакуумни тръби за кодиране на съобщения. Дали лампите могат да се използват за други логически схеми? Той завежда студентите си на екскурзия в колежа „Свартмор“, за да видят изчислителни устройства, които използват схеми, направени с вакуумни лампи, за измерване на изблици на йонизация на космически лъчи. Освен това изкарва вечерен курс по електроника и започва да експериментира със собствените си ръчно свързани схеми с вакуумни лампи, за да види какво още могат да правят.
По време на конференция в колежа „Дартмут“ през септември 1940 г. Маучли вижда демонстрация от Джордж Стибиц на калкулатора за комплексни числа, който той е построил в лабораторията „Бел“. Това, което прави демонстрацията вълнуваща, е, че компютърът на Стибиц се намира в сградата на Bell в долната част на Манхатън и предава данни по линия на Teletype. Това е първият компютър, който се използва от разстояние. В продължение на три часа той решава задачи, подадени от публиката, като за всяка от тях отделя около минута. Сред присъстващите на демонстрацията е Норберт Винер, пионер в областта на информационните системи, който се опитва да постави машината на Стибиц в затруднение, като я моли да раздели едно число на нула. Машината не се хваща в капана. Присъства и Джон фон Нойман, унгарският полиглот, който скоро ще изиграе важна роля заедно с Маучли в разработването на компютрите.
Когато решава да създаде свой собствен компютър с вакуумна тръба, Маучли прави това, което вършат добрите новатори: използва цялата информация, която е събрал от пътуванията си. Тъй като колежът му не разполага с бюджет за научни изследвания, Маучли плаща за тръбите от собствения си джоб и се опитва да ги набави от производителите. Пише на Supreme Instruments Corp. с молба за компоненти и заявява: „Възнамерявам да конструирам електрическа изчислителна машина.“ По време на посещение в RCA открива, че неоновите лампи могат да се използват и като превключватели; те са по-бавни, но по-евтини от вакуумните и той купува голям запас от тях по 8 цента за брой. „Преди ноември 1940 г.“ – казва по-късно съпругата му, – Маучли вече беше изпробвал някои компоненти на предложения от него компютър и беше убеден, че е възможно да се създаде евтино и надеждно цифрово устройство, използващо само електронни елементи.“ Това се е случило, настоява тя, преди той дори да е чувал за Атанасов.
В края на 1940 г. той доверява на някои приятели, че се надява да събере цялата информация, за да направи цифров електронен компютър. „Сега обмисляме конструирането на електрическа изчислителна машина“, пише той през ноември същата година на метеоролог, с когото е работил. „Машината ще извършва операциите си за около 1/200 от секундата, като използва релета с вакуумни тръби.“ Въпреки че си сътрудничи с много хора, той започва да проявява конкурентен стремеж да бъде първият, който ще направи нов тип компютър. През декември пише на бивш ученик: „За Ваша лична информация, очаквам след около година, когато успея да си набавя нещата и да ги сглобя, да имам електронна изчислителна машина… Запазете това в тайна, тъй като тази година нямам оборудване, за да го осъществя, и бих искал „да бъда първият“.
Същия месец, декември 1940 г., Маучли случайно се среща с Атанасов, което поставя началото на поредица от събития, последвани от години на спорове относно склонността на Маучли да събира информация от различни източници и желанието му „да бъде първи“. Атанасов присъства на среща в Университета на Пенсилвания и се отбива на заседание, на което Маучли обявява надеждата си да създаде машина за анализ на метеорологичните данни. След това Атанасов му казва, че вече е конструирал електронна изчислителна машина в щата Айова. Маучли записва в програмата на конференцията си, че Атанасов твърди, че е разработил машина, която може да обработва и съхранява данни на цена от само 2 долара на цифра. (Машината на Атанасов може да обработва три хиляди цифри и струва около 6 000 долара.) Маучли е изумен. Той изчислява, че цената на компютър с вакуумни тръби би била почти 13 долара на цифра. Той казва, че с удоволствие би видял как се прави това, и Атанасов го кани да дойде в Айова.
През първата половина на 1941 г. Маучли кореспондира с Атанасов и продължава да се удивлява на ниската цена, която той дава за своята машина. „По-малко от 2 долара на цифра звучи почти невъзможно, но все пак разбрах, че точно това казвате“, пише той. „Предложението Ви за посещение в Айова ми се стори доста фантастично, когато го направихте за първи път, но идеята ми допада.“ Атанасов го убеждава да приеме. „Като допълнителен стимул ще обясня бизнеса с 2 долара на цифра“, обещава той.
Посещението на Маучли у Атанасов
Съдбовното посещение продължава четири дни през юни 1941 г. Маучли пристига с кола от Вашингтон и води със себе си шестгодишния си син Джими, който пристига късно в петък, 13 юни, за изненада на съпругата на Атанасов, Лура, която все още не е приготвила стаята за гости. „Трябваше да отида до тавана, да взема допълнителни възглавници и всичко останало“, спомня си тя по-късно. Тя им приготвя вечеря, тъй като Маучли пристигнали гладни. Атанасови имат три собствени деца, но Маучли изглежда предполага, че Лура ще се грижи за Джими по време на посещението, така че тя го прави, с неохота. Тя не харесва Маучли. „Не мисля, че е честен“ – казва тя на съпруга си в един момент.
Атанасов няма търпение да покаже частично построената си машина, макар че съпругата му се притеснява, че е прекалено доверчив. „Трябва да бъдеш внимателен, докато това не бъде патентовано“, предупреждава тя. Въпреки това на следващата сутрин Атанасов завежда Маучли, заедно с Лура и децата, в мазето на факултета по физика и гордо показва един [перфориран] лист, за да покаже какво са сглобили с Бери.
Маучли е впечатлен от няколко неща. Използването на кондензатори в паметта е гениално и икономично, както и методът на Атанасов да попълва заряда им на всяка секунда, като ги поставя на въртящи се цилиндри. Маучли е мислил да използва кондензатори вместо по-скъпите вакуумни лампи и схваща веднага как методът на Атанасов за „зареждане на паметта“ ги прави приложими. Именно това е тайната, която обяснява как машината може да бъде конструирана за 2 долара на цифра. След като е прочел тридесет и петте страници на Атанасов, в които подробно се описва машината, и си е водел бележки, той пита дали може да вземе копие за вкъщи. Тази молба Атанасов отхвърля, защото започва да се притеснява, че Маучли черпи твърде много информация.
През по-голямата част от времето Маучли не е особено вдъхновен от видяното в Еймс – или поне така настоява в ретроспекция. Най-главният недостатък е, че машината на Атанасов не е изцяло електронна, а разчита на механичните барабани на кондензаторите за паметта. Това я прави евтина, но и много бавна. „Мислех, че машината му е много гениална, но тъй като беше отчасти механична, включваща въртящи се комутатори за превключване, тя в никакъв случай не беше това, което имах предвид“, спомня си Маучли. „Вече не се интересувах от подробностите.“ По-късно, в показанията си по време на съдебния процес за валидността на своите патенти, Маучли нарича полумеханичния характер на машината на Атанасов „доста драстично разочарование“ и я отхвърля като „механично приспособление, което използва при работа някакви електронни тръби“.
Второто разочарование, твърди Маучли, е, че машината на Атанасов е проектирана за една единствена цел и не може да бъде програмирана или модифицирана, за да изпълнява други задачи: „Той не беше планирал тази машина да се използва за нищо друго, освен да решава набори от линейни уравнения.“
Така Маучли напуска Айова не с революционна концепция за това как да се създаде компютър, а по-скоро с шепа по-малки прозрения, които да добави към кошницата с идеи, които е събирал, съзнателно или не, при посещенията си на конференции, колежи и панаири. „Дойдох в Айова с почти същата нагласа, с която отидох на Световното изложение и на други места“, свидетелства той. „Има ли тук нещо, което би било полезно за моите изчисления или за изчисленията на някой друг?“
Подобно на повечето хора, Маучли черпи идеи от различни преживявания, разговори и наблюдения – в неговия случай в Свартмор, Дартмут, Bell Labs, RCA, Световния панаир, щата Айова и другаде – след което ги обединява в идеи, които смята за свои. „Новата идея идва внезапно и по доста интуитивен начин“, казва веднъж Айнщайн, „но интуицията не е нищо друго освен резултат от по-ранен интелектуален опит.“ Когато хората възприемат прозрения от различни източници и ги обединяват, естествено е да мислят, че получените идеи са техни собствени – както всъщност е и в действителност. Всички идеи се раждат по този начин. Ето защо Маучли смята, че интуициите и мислите му за това как да създаде компютър са негови собствени, а не откраднати от други хора. И въпреки по-късните съдебни решения, в по-голямата си част от изказванията си той изглежда е прав. Това е начинът, по който работи творческият процес – ако не и патентният процес.
За разлика от Атанасов, Маучли е имал възможността и склонността да си сътрудничи с екип, изпълнен с различни таланти. В резултат на това, вместо да произведат машина, която не работи съвсем добре и е изоставена в мазето, той и екипът му влизат в историята като изобретатели на първия електронен компютър с общо предназначение.
Малко преди да напусне Айова, Маучли получава приятна новина. Приет е в курс по електроника в Университета на Пенсилвания, един от многото в страната, финансирани по спешност от военното министерство. Това е шанс да научи повече за използването на вакуумни лампи в електронните схеми, за които сега вече е убеден, че са най-добрият начин за създаване на компютри.
По време на този десетседмичен курс през лятото на 1941 г. Маучли има възможност да работи с версия на диференциалния анализатор на Масачузетския технологичен институт – аналоговия компютър, проектиран от Винийвър Буш. Опитът засилва интереса му към създаването на собствен компютър и го кара да осъзнае, че ресурсите за осъществяване на подобна идея са много по-големи на място като Пенсилвания, отколкото в Урсинус, така че с радост приема позицията на инструктор в университета, когато тя му е предложена в края на лятото.
Маучли съобщава добрите новини в писмо до Атанасов, което съдържа и намеци за план, който изнервя професора от Айова. „Напоследък ми хрумнаха няколко различни идеи за изчислителни схеми – някои от тях повече или по-малко хибриди, съчетаващи вашите методи с други неща, а други нямат нищо общо с вашата машина“, пише правдиво Маучли. „Въпросът, който ми хрумна, е следният: има ли някакво възражение от Ваша гледна точка да създам някакъв компютър, който да включва някои от характеристиките на Вашата машина?“ Трудно е да се каже от писмото или от последвалите обяснения, показания и свидетелски показания през следващите години дали невинният тон на Маучли е бил искрен или симулиран.
Така или иначе, писмото разстройва Атанасов, който все още не е успял да подтикне адвоката си да подаде каквито и да било патентни претенции. В рамките на няколко дни той отговаря на Маучли доста грубо: „Адвокатът ни подчерта, че е необходимо да се внимава с разпространението на информация за нашето устройство, докато не бъде подадена заявка за патент. Това не би трябвало да отнеме твърде много време и, разбира се, нямам никакви угризения, че съм ви информирал за нашето устройство, но това изисква засега да се въздържаме от оповестяване на каквито и да било подробности.“ Удивително е, че тази размяна на мнения все още не е провокирала Атанасов или адвоката да подадат заявка за патенти.
През есента на 1941 г. Маучли продължава да работи по собствения си проект за компютър, който според него черпи идеи от най-различни източници и е много различен от това, което е построил Атанасов. По време на летния си курс той среща подходящия партньор, който да се присъедини към начинанието: аспирант със страст на перфекционист към прецизното инженерство, който знае толкова много за електрониката, че служи като лабораторен инструктор на Маучли, въпреки че е с дванадесет години по-млад (на двадесет и две) и все още няма докторска степен.
Дж. Преспер Екърт
Джон Адам Преспър Екърт младши, известен официално като Дж. Преспър Екърт, а неофициално като Прес, е единственото дете на милионер строителен предприемач във Филаделфия. Един от прадядовците му, Томас Милс, изобретява машините за производство на солени бонбони в Атлантик Сити и, което е важно, създава бизнес за производството и продажбата им. Като малко момче Екърт е воден от шофьора на семейството си в частното училище „Уилям Пен“, основано през 1689 г. Успехът му обаче не идва от привилегиите по рождение, а от собствените му усилия. На дванадесетгодишна възраст той печели общоградско научно изложение, като конструира система за управление на модели на лодки с помощта на магнити и реостати, а на четиринадесет години измисля нов начин за използване на домашния ток, за да премахне проблемните батерии за домофонната система в една от сградите на баща си.
В гимназията Екърт заслепява съучениците си със своите изобретения и печели пари, като конструира радиоприемници, усилватели и озвучителни системи. Филаделфия, градът на Бенджамин Франклин, тогава е голям център на електрониката и Екърт прекарва известно време в изследователската лаборатория на Фило Фарнсуърт, един от изобретателите на телевизията. Въпреки че е приет в Масачузетския технологичен институт и иска да отиде там, родителите му не желаят да го пуснат. Преструвайки се, че са претърпели финансови затруднения заради Депресията, те го притискат да отиде в Пенсилванския университет и да живее вкъщи. Той обаче се разбунтува срещу желанието им да учи бизнес; вместо това се записва в училището по електроинженерство „Мур“ към университета, тъй като намира този предмет за по-интересен.
Прес Екърт си има своите странности. Изпълнен с нервна енергия, той обикаля из стаята, гризе си ноктите, подскача и понякога се изправя върху бюрото, докато мисли. Носи верижка от часовник, но не и часовник, и я върти в ръцете си като броеница. Има бърз и избухлив характер, който после се разтапя в очарование. Изискването му за съвършенство идва от баща му, който обикаля строителните обекти с голяма опаковка моливи, с които драска инструкции, използвайки различни цветове, за да посочи кой работник за какво е отговорен. „Той беше нещо като перфекционист и следеше да се направи всичко както трябва“, казва синът му. „Но имаше и много чар, наистина. В повечето случаи нещата се правеха от хора, които искаха да ги правят.“ Инженер на инженерите, Екърт смята, че хора като него са необходимо допълнение към физици като Маучли. „Физикът е човек, който се интересува от истината“, казва той по-късно. „Инженерът е този, който се интересува от това как да свърши работата си.“
ENIAC
Войната мобилизира науката. В хода на вековете, още откак древните гърци са изобретили катапулта, а Леонардо да Винчи е работил като военен инженер за Чезаре Борджия, военните нужди са стимулирали технологичния напредък – и това е особено вярно в средата на ХХ век. Много от най-значимите технологични постижения на тази епоха – компютрите, атомната енергия, радарите и интернет – са породени от нуждите на военните.
Влизането на Америка във Втората световна война през декември 1941 г. дава тласък за финансирането на машината, която Маучли и Екърт разработват. Университетът в Пенсилвания и армейският отдел за боеприпаси в Абърдийн Провинг Пойнт са натоварени със задачата да изготвят брошури с настройки на ъглите на стрелба, необходими за артилерията, изпращана в Европа. За да бъдат насочени правилно, оръдията се нуждаят от таблици, които отчитат стотици условия, включително температура, влажност, скорост на вятъра, надморска височина и разновидности на праха.
Създаването на таблица само за една категория снаряди, изстрелвани от едно оръдие, може да изисква изчисляването на три хиляди траектории, всяка със свой набор от диференциални уравнения. Работата често се извършва с помощта на един от диференциалните анализатори, изобретени в Масачузетския технологичен институт от Винийвър Буш. Изчисленията на машината се комбинират с труда на повече от 170 души, повечето от които жени, известни като „компютри“, които решават уравненията, като удрят клавишите и въртят дръжките на настолните машини за сумиране. Специалисти по математика са набирани от цялата страна. Но дори и с всички тези усилия, завършването на само една стрелкова таблица отнема повече от месец. През лятото на 1942 г. става ясно, че производството изостава с всяка седмица, което прави част от американската артилерия неефективна.
През август Маучли пише бележка, в която предлага начин да се помогне на армията да се справи с това предизвикателство. Това ще да промени хода на изчисленията. Озаглавена „Използване на високоскоростни устройства с вакуумни лампи за изчисления“, бележката му изисква финансиране за машината, която той и Екърт се надяват да построят: цифров електронен компютър, използващ схеми с вакуумни лампи, който може да решава диференциални уравнения и да изпълнява други математически задачи. „Голямо увеличение на скоростта на изчисленията може да се получи, ако се използват електронни средства“, твърди той. По-нататък изчислява, че траекторията на един снаряд може да бъде изчислена за „100 секунди“.
Бележката на Маучли е пренебрегната от деканите на Пенсилвания, но е доведена до знанието на офицера от армията, прикрепен към университета, лейтенант (скоро капитан) Херман Голдщайн, двадесет и девет годишен, който е бил професор по математика в Мичиганския университет. Неговата мисия е да ускори производството на стрелкови таблици и той е изпратил съпругата си Адел, също математичка, на обиколка из цялата страна, за да набере повече жени, които да се присъединят към батальоните от човешки компютри в Пенсилвания. Меморандумът на Маучли го убеждава, че има и по-добър начин.
Решението на военното министерство на САЩ да финансира електронния компютър идва на 9 април 1943 г. Маучли и Екърт не са спали цяла нощ преди това, работейки по предложението си, но все още не са го завършили до момента, в който се качват в колата за двучасовото пътуване от Пен до полигона Абърдийн в Мериленд, където са се събрали служители от Министерството на въоръжението. Докато лейтенант Голдщайн шофира, те седят на задната седалка и пишат останалите раздели, а когато пристигат в Абърдийн, продължават да работят в малка стая, докато Голдщайн отива на срещата за преглед. Тя се ръководи от Осуалд Веблен, президент на Института за напреднали изследвания в Принстън, който съветва военните по математическите проекти. Присъства и полковник Лесли Саймън, директор на Лабораторията за балистични изследвания към армията. Голдщайн си спомня какво се е случило: „Веблен, след като изслуша за кратко моята презентация, докато се полюшваше на задните крака на стола си, събори стола с трясък, стана и каза: ‚Саймън, дай парите на Голдщайн‘. След това напусна залата и срещата приключи с тази щастлива нотка.“
Маучли и Екърт включват бележката си в документ, озаглавен „Доклад за електронен диф. анализатор“. Използването на съкращението диф. [диференциален] е хитроумно; то означава както разлики, което отразява цифровия характер на предложената машина, така и диференциал, което описва уравненията, с които тя ще се справя. Скоро тя получава по-запомнящо се име: ENIAC, Електронен цифров интегратор и компютър [Electronic Numerical Integrator and Computer]. Въпреки че ENIAC е проектиран предимно за работа с диференциални уравнения, които са ключови при изчисляване на траекториите на снаряди и ракети, Маучли пише, че той може да има „програмно устройство“, което да му позволи да изпълнява и други задачи, като по този начин го превърне в компютър с общо предназначение.
През юни 1943 г. започва изграждането на ENIAC. Маучли, който запазва преподавателските си задължения, служи като консултант и визионер. Голдщайн, като представител на армията, контролира операциите и бюджета. Екърт, със своята страст към детайлите и съвършенството, е главният инженер. Екърт е толкова отдаден на проекта, че понякога спи до машината. Веднъж на шега двама инженери вдигнали леглото му и внимателно го преместили в идентична стая един етаж по-нагоре; когато се събудил, той за кратко се уплашил, че машината е открадната.
Знаейки, че великите идеи не струват нищо без прецизно изпълнение (урок, който научава и Атанасов), Екърт не се притеснява да управлява всичко до последните детайли. „Вземах работата на всеки инженер и проверявах всяко изчисление на всеки резистор в машината, за да съм сигурен, че е направено както трябва“, твърди той. Пренебрегва всеки, който отхвърля даден проблем като тривиален. „Животът се състои от цяла купчина тривиални въпроси“, казва той веднъж. „Със сигурност компютърът не е нищо друго освен огромна концентрация на тривиални въпроси.“
Екърт и Маучли служат като противовес един на друг, което ги прави типични за толкова много лидерски дуети от дигиталната епоха. Екърт подтиква напред хората със страст към прецизност; Маучли има склонността да ги успокоява и да ги кара да се чувстват обичани. „Той винаги се шегуваше с хората“, спомня си Екърт. „Беше приятен.“ Екърт, чиито технически умения се съчетават с нервна енергия и разсеяно внимание, се нуждае от интелектуален съветник, а Маучли обича да бъде такъв. Въпреки че не е инженер, Маучли има способността да свързва научните теории с инженерната практика по вдъхновяващ начин. „Събрахме се и направихме това нещо заедно. Не мисля, че някой от нас би се справил сам“, признава по-късно Екърт.
ENIAC е цифров компютър, но вместо двоична, той използва десетична система от десетцифрени броячи. В това отношение той не прилича на модерен компютър. Освен това той е много по-усъвършенстван от машините, построени от Атанасов, Цузе, Айкен и Стибиц. Използвайки т.нар. условно разклоняване (способност, описана от Ада Лавлейс век по-рано), той може да се придвижва в програмата въз основа на междинни резултати и да повтаря блокове от код, известни като подпрограми, които изпълняват общи задачи. „Можехме да използваме подпрограми и техни подпрограми“, обяснява Екърт. Когато Маучли предлага тази функционалност, Екърт си спомня, че „това беше идея, която веднага разпознах като ключ към цялото това нещо“.
След една година работа, около Деня Д през юни 1944 г., Маучли и Екърт успяват да тестват първите два компонента, възлизащи на около една шеста от планираната машина. Те започват с проста задача за умножение. Когато машината дава правилния отговор, и двамата закрещели от радост. Но за да започне да функционира пълноценно, ENIAC се нуждае от още една година – до ноември 1945 г. В този момент той може да извършва пет хиляди събирания и изваждания за една секунда, което е повече от сто пъти по-бързо от всяка предишна машина. Дълъг 30 и висок 2,50 метра, заемащ площта на скромен тристаен апартамент, той тежи близо тридесет тона и има 17 468 вакуумни лампи. За разлика от него, компютърът на Атанасов-Бери, който по онова време събира прах в едно мазе в Айова, е с размерите на бюро, има само триста лампи и може да извършва едва тридесет събирания или изваждания в секунда.
Блетчли парк
Макар че по онова време малцина външни хора знаят за това – и няма да го узнаят повече от три десетилетия – в края на 1943 г. на територията на едно викторианско имение от червени тухли в град Блетчли, на петдесет и четири мили северозападно от Лондон, където британците са укрили екип от гении и инженери, за да разбият германските военни кодове, тайно е създаден още един електронен компютър, използващ вакуумни лампи. Компютърът, известен като Colossus, е първият изцяло електронен, частично програмируем компютър. Тъй като е пригоден за изпълняването на конкретна, много специална задача, той не е компютър с общо предназначение или „пълен компютър на Тюринг“, но пък с него е работил лично Алан Тюринг.
Тюринг започва да се занимава с кодове и криптология през есента на 1936 г., когато пристига в Принстън точно след написването на „За изчислимите числа“. Той обяснява интереса си в писмо до майка си през октомври същата година:
Току-що открих едно възможно приложение на нещата, върху които работя в момента. То дава отговор на въпроса „Какъв е най-общият възможен вид код или шифър“ и в същото време (доста естествено) ми позволява да конструирам много конкретни и интересни кодове. Един от тях е почти невъзможен за декодиране без ключа, а се кодира много бързо. Предполагам, че бих могъл да ги продам на правителството за доста сериозна сума, но доста се съмнявам в моралността на подобни неща. Какво мислиш ти?
През следващата година, когато се притеснява от възможността за война с Германия, Тюринг започва да се интересува повече от криптология и по-малко от опити да печели пари от нея. В края на 1937 г., работейки в машинната работилница на сградата по физика в Принстън, той конструира първите версии на кодираща машина, която превръща буквите в двоични числа и с помощта на електромеханични релейни превключватели умножава полученото цифрово кодирано съобщение по огромно тайно число, правейки почти невъзможно неговото декриптиране.
Един от наставниците на Тюринг в Принстън е Джон фон Нойман, блестящ физик и математик, избягал от родната си Унгария. Фон Нойман работи в Института за напреднали изследвания, който за момента се помещава в сградата, в която се намира математическият факултет на университета. През пролетта на 1938 г., когато Тюринг завършва докторската си дисертация, фон Нойман му предлага да работи като негов асистент. В условията на надигащите се военни заплахи в Европа предложението е примамливо, но и смътно непатриотично. Тюринг решава да се върне към стипендията си в Кеймбридж и скоро след това се присъединява към британските усилия за разбиване на германските военни кодове.
По това време правителствената школа за кодове и шифри на Негово Величество се намира в Лондон и по нея работят предимно литератори като Дилуин „Дили“ Нокс, професор по класическа литература от Кеймбридж, и Оливър Страчи, светски лъв, който свири на пиано и от време на време пише за Индия. До есента на 1938 г., когато Тюринг отива там, сред осемдесетте служители няма математици. Но през лятото на следващата година, когато Великобритания се подготвя за война, отделът започва активно да наема математици, като в един момент използва конкурс за решаване на кръстословица в „Дейли телеграф“ като средство за набиране на персонал, и се премества в невзачния град Блетчли, чието основно предимство е, че се намира на кръстопътя, където железопътната линия между Оксфорд и Кеймбридж се пресича с тази от Лондон до Бирмингам. Екип от британското разузнаване, представящ се за „стрелкова група на капитан Ридли“, посещава имението Блетчли Парк – викторианско готическо чудовище, което собственикът му иска да разруши, и дискретно го купува. Разбивачите на кодове са разположени във вили, конюшни и няколко сглобяеми бараки, които са издигнати на територията на имението.
Тюринг е назначен в екип, работещ в хижа 8, който се опитва да разбие немския код „Енигма“, генериран от преносима машина с механични ротори и електрически вериги. Тя криптира военни съобщения, като използва шифър, който след всяко натискане на клавиш променя формулата за заместване на буквите. Това го прави толкова труден за разшифроване, че британците се отчайват, че някога ще успеят да го направят. Пробивът настъпва, когато полски разузнавачи създават машина, базирана на данни, получени от заловен германски шифровчик, която успява да разбие някои от кодовете на Енигма. Докато поляците покажат на британците машината си обаче, тя вече е неефективна, тъй като германците са добавили още два ротора и още две щепселни връзки към своите машини.
Тюринг и екипът му се заемат със създаването на по-усъвършенствана машина, наречена „бомба“, която може да дешифрира подобрените съобщения на Енигма – по-специално военноморските заповеди, които биха разкрили разполагането на подводниците, унищожаващи британските конвои за доставки. Бомбата се възползва от различни фини слабости в кодирането, включително факта, че нито една буква не може да бъде разшифрована сама по себе си и че има определени фрази, които германците използват многократно. До август 1940 г. екипът на Тюринг разполага с две действащи бомби, които са в състояние да разбият 178 кодирани съобщения; до края на войната те са създали близо двеста такива машини.
Конструираната от Тюринг бомба не е забележителен напредък в компютърните технологии. Тя е електромеханично устройство с релейни превключватели и ротори, а не с вакуумни тръби и електронни схеми. Но последвалата машина, произведена в Блетчли Парк, и Colossus, е важен крайъгълен камък.
Необходимостта от Colossus възниква, когато германците започват да кодират важни съобщения, като например заповеди от Хитлер и висшето му командване, с електронна цифрова машина, която използва двоична система и дванадесет кодови колела с неравномерен размер. Проектираните от Тюринг електромеханични бомби са безсилни да я разбият. Необходима е атака, използваща светкавично бързи електронни схеми.
Екипът, който отговаря за това, базиран в хижа 11, е известен като „Нюмановци“ по името на своя ръководител Макс Нюман, математик от Кеймбридж, който е запознал Тюринг с проблемите на Хилберт почти десетилетие по-рано. Партньор на Нюман е магьосникът на електрониката Томи Флауърс, пионер на вакуумните лампи, който работи в изследователската станция на Пощенската служба в Долис Хил, предградие на Лондон.
Тюринг не е част от екипа на Нюман, но е предложил статистически подход, наречен „Тюрингъри“, който открива отклоненията от равномерното разпределение на символите в поток от шифрован текст. Създадена е машина, която може да сканира два цикъла от перфорирани хартиени ленти, като използва фотоелектрични глави, за да сравни всички възможни пермутации на двете последователности. Машината е наречена „Хийт Робинсън“ по името на британски карикатурист, който се специализира, както и Руб Голдбърг в Америка, в рисуването на абсурдно сложни механични приспособления.
В продължение на почти десетилетие Флауърс е очарован от електронните схеми, направени с вакуумни лампи, които той и други британци наричат „клапани“. През 1934 г. като инженер в телефонния отдел на пощите той създава експериментална система, която използва повече от три хиляди лампи за управление на връзките между хиляда телефонни линии. Освен това той е пионер в използването на вакуумни лампи за съхранение на данни. Тюринг привлича Флауърс за помощник в работата по машините-бомби и след това го запознава с Нюман.
Флауърс осъзнава, че единственият начин да се анализират достатъчно бързо германските шифрирани потоци е да се съхрани поне един от тях във вътрешната електронна памет на машината, вместо да се правят опити за сравнение на две перфорирани хартиени ленти. За това ще са необходими 1500 вакуумни лампи. Първоначално ръководителите на Блетчли Парк са скептично настроени, но Флауърс продължава напред и през декември 1943 г. – само след единадесет месеца – произвежда първата машина Colossus. Още по-голяма версия, използваща 2400 вакуумни лампи, е готова до 1 юни 1944 г. Първите дешифрирани прихващания подкрепят други източници, които информират генерал Дуайт Айзенхауер, който е на път да започне инвазията в Деня Д, че Хитлер не е наредил дислокация на допълнителни войски в Нормандия. В рамките на една година са произведени още осем машини Colossus.
Това означава, че много преди ENIAC, който започва да функционира едва през ноември 1945 г., британските разбивачи на кодове са създали изцяло електронен и цифров (всъщност двоичен) компютър. Втората версия от юни 1944 г. дори е способна на условно разклоняване. Но за разлика от ENIAC, който има десет пъти повече лампи, Colossus е машина със специално предназначение, пригодена за разбиване на кодове, а не компютър с общо предназначение. С ограничените си възможности за програмиране тя не може да бъде инструктирана да изпълнява всички изчислителни задачи, както (теоретично) може ENIAC.
И така, кой точно е изобретил компютъра?
При оценката на това как да се разпределят заслугите за създаването на компютъра е полезно да се започне с уточняване на това кои атрибути определят същността на компютъра. В най-общ смисъл определението за компютър може да включва всичко – от дървено сметало до iPhone. Но при описанието на раждането на цифровата революция е разумно да се следват приетите определения за това какво в съвременната употреба представлява компютърът. Ето няколко от тях:
„Програмируемо обикновено електронно устройство, което може да съхранява, извлича и обработва данни.“ (Речник на Merriam-Webster)
„Електронно устройство, което е способно да получава информация (данни) в определена форма и да изпълнява последователност от операции в съответствие с предварително определен, но променлив набор от процедурни инструкции (програма), за да получи резултат.“ (Оксфордски речник на английския език)
„Устройство с общо предназначение, което може да бъде програмирано да извършва автоматично набор от аритметични или логически операции.“ (Уикипедия, 2014 г.)
И така, идеалният компютър е машина, която е електронна, с общо предназначение и с възможност за програмиране. Кое тогава най-добре отговаря на изискванията на първото?
Моделът K на Джордж Стибиц, започнат на кухненската му маса през ноември 1937 г., води до създаването на пълномащабен модел в Bell Labs през януари 1940 г. Това е двоичен компютър и първото такова устройство, което се използва дистанционно. Но той използва електромеханични релета и следователно не е напълно електронен. Освен това той е компютър със специално предназначение и не е програмируем.
Z3 на Херман Цузе, завършен през май 1941 г., е първата автоматично управлявана, програмируема, електрическа, двоична машина. Тя е предназначена за решаване на инженерни задачи, а не като машина с общо предназначение. По-късно обаче е доказано, че теоретично тя е можела да се използва като машина на Тюринг с пълна функционалност. Основната ѝ разлика от съвременните компютри е, че тя е електромеханична, зависима от бавни релейни превключватели, а не електронна. Друг недостатък е, че тя никога не е влизала в употреба в пълен мащаб. Тя е унищожена при съюзническите бомбардировки на Берлин през 1943 г.
Компютърът, проектиран от Джон Винсент Атанасов, който е бил завършен, но не напълно работоспособен към момента, в който Атанасов го изоставя, за да служи във флота през септември 1942 г., е първият в света електронен цифров компютър, но той е само частично електронен. Механизмът му за добавяне и изваждане използва вакуумни лампи, но паметта и извличането на данни са свързани с механични въртящи се барабани. Другият му основен недостатък, за да бъде смятан за първия съвременен компютър, е, че не е програмируем, нито с общо предназначение; вместо това е пригоден за специалната задача да решава линейни уравнения. Освен това Атанасов така и не успява да го пусне в пълна експлоатация и той изчезва в мазето на щат Айова.
Colossus I в Блетчли Парк, завършен през декември 1943 г. от Макс Нюман и Томи Флауърс (с участието на Алан Тюринг), е първият цифров компютър, който е изцяло електронен, програмируем и оперативен. Той обаче не е машина с общо предназначение или пълна машина на Тюринг; бил е предназначен за конкретната цел да разбива военните кодове на Германия.
Harvard Mark I на Хауърд Ейкън, създаден съвместно с IBM и пуснат в експлоатация през май 1944 г., е програмируем, както ще видим в следващата глава, но е по-скоро електромеханичен, отколкото електронен.
ENIAC, завършен от Преспър Екърт и Джон Маучли през ноември 1945 г., е първата машина, която включва пълния набор от характеристики на съвременния компютър. Тя е изцяло електронна, свръхбърза и може да се програмира, като се включват и изключват кабелите, свързващи различните ѝ блокове. Тя може да променя маршрутите си въз основа на междинни резултати и е квалифицирана като машина с общо предназначение на Тюринг, което означава, че теоретично може да се справи с всяка задача. Най-важното е, че тя работи. „Това е голямото нещо при едно изобретение“, казва по-късно Екърт, като противопоставя тяхната машина на тази на Атанасов. „Трябва да имаш цяла система, която да работи.“ Маучли и Екърт карат машината си да прави някои много мощни изчисления и тя е в постоянна употреба в продължение на десет години. Тя се превръща в основата на повечето последващи компютри.
Последният признак е важен. Когато си приписваме заслуги за дадено изобретение, определяйки кой трябва да бъде отбелязан най-много в историята, един от критериите е да гледаме чий принос се е оказал с най-голямо влияние. Изобретението предполага да се допринесе с нещо за хода на историята и да се повлияе върху развитието на дадена иновация. Ако използваме историческото влияние като стандарт, Екърт и Маучли са най-забележителните новатори. Почти всички компютри от 1950-те години водят началото си от ENIAC. Влиянието на Флауърс, Нюман и Тюринг е малко по-трудно за оценяване. Тяхната работа се пази в строга тайна, но и тримата мъже участват в създаването на британските компютри, изградени след войната. Цузе, който е бил изолиран и подложен на бомбардировки в Берлин, е имал още по-малко влияние върху развитието на компютрите в други страни. Що се отнася до Атанасов, основното, а може би и единственото му влияние върху областта се изразява в това, че той е дал няколко вдъхновения на Маучли, по време на посещението му.
Въпросът за това какви вдъхновения е получил Маучли по време на четиридневното си посещение при Атанасов в Айова през юни 1941 г. се превръща в продължителен правен спор. Това повдига друг критерий, по-скоро юридически, отколкото исторически, за оценка на заслугите за изобретение: Кой, ако има такъв, е получил патентите? В случая с първите компютри това не е никой. Но този резултат се дължи на противоречива правна битка, в резултат на която патентите на Екърт и Маучли са анулирани.
Сагата започва през 1947 г., когато Екърт и Маучли, след като напускат Пенсилвания, подават заявление за патент за работата си по ENIAC, който най-накрая е издаден (патентната система е доста бавна) през 1964 г. По това време компанията Екърт-Маучли и нейните патентни права са продадени на Remington Rand, която става Sperry Rand; тя започва да оказва натиск върху други компании да ѝ плащат лицензионни такси. IBM и Bell Labs сключват сделки, но Honeywell се противопоставя и започва да търси начин да оспори патентите. Тя наема млад адвокат, Чарлз Кол, който има инженерна диплома и е работил в Bell Labs. Мисията му е да оспори патента на Екърт-Маучли, като покаже, че техните идеи не са оригинални.
Следвайки съвет от адвокат на Honeywell, който е учил в щата Айова и е прочел за компютъра, който Атанасов е създал там, Кол посещава Атанасов в дома му в Мериленд. Атанасов е очарован от познанията на Кол за неговия компютър и донякъде възмутен, че никога не е получил голяма заслуга за него, затова предава стотици писма и документи, които показват как Маучли е извлякъл някои идеи от посещението си в Айова. Същата вечер Кол заминава за Вашингтон, за да изслуша лекция, която Маучли изнася. В отговор на въпрос за машината на Атанасов Маучли заявява, че почти не я е разглеждал. Кол осъзнава, че ако успее да накара Маучли да каже това в показанията си, ще може да го дискредитира по време на процеса, като представи документите на Атанасов.
Когато няколко месеца по-късно Маучли разбира, че Атанасов може да помогне на Honeywell да оспори патентите му, той посещава дома на Атанасов в Мериленд, като води със себе си адвокат от Sperry Rand. Срещата е неловка. Маучли заявява, че по време на посещението си в Айова не е прочел внимателно статията на Атанасов и не е разгледал компютъра му, а Атанасов хладнокръвно посочва, че това не е вярно. Маучли остава на вечеря и се опитва да се сближи с Атанасов, но без успех.
През юни 1971 г. въпросът стига до съдебен процес пред федералния съдия Ърл Ларсън в Минеаполис. Маучли се оказва проблемен свидетел. Той твърди, че има слаба памет, че не знае какво е видял по време на посещението си в Айова и многократно се отказва от твърдения, които е направил в предишните си показания, включително от твърдението си, че е видял компютъра на Атанасов само частично покрит и при слаба светлина. За разлика от него Атанасов е много ефективен. Той описва машината, която е построил, демонстрира модел и посочва кои от идеите му е заимствал Маучли. Общо седемдесет и седем свидетели са призовани да дадат показания, други осемдесет са разпитани, а в протокола са включени 32 600 веществени доказателства. Процесът продължава повече от девет месеца, което го прави най-дългият федерален процес до този момент.
Съдията Ларсън се нуждае от още деветнадесет месеца, за да напише окончателното си решение, което е издадено през октомври 1973 г. В него той постановява, че патентът ENIAC на Eckert-Mauchly е невалиден: „Вместо да обжалва, Sperry се споразумява с Honeywell. Екърт и Маучли не са първите изобретатели на автоматичния електронен цифров компютър, а са получили идеята за този обект от д-р Джон Винсент Атанасов.
Становището на съдията, в обем от 248 страници, е задълбочено, но в него не са взети предвид някои съществени разлики между машините. Маучли не е извлякъл чак толкова много от Атанасов, колкото изглежда е смятал съдията. Например, електронната схема на Атанасов използва двоична логика, докато тази на Маучли е десетичена. Ако патентните претенции на Eckert-Mauchly не бяха толкова обширни, вероятно щяха да оцелеят.
Делото не определя дори юридически кой каква част от заслугите си трябва да получи за изобретяването на съвременния компютър, но от него има две важни последици: то възкресява името на Атанасов от мазето на историята и показва много ясно, че големите иновации обикновено са резултат от идеи, които произтичат от голям брой източници. Едно изобретение, особено толкова сложно като компютъра, обикновено не е резултат от индивидуална мозъчна атака, а от съвместно изтъкан гоблен от творчество. Маучли е посетил и разговарял с много хора. Това може би е затруднило патентоването на изобретението му, но не е намалило въздействието му.
Маучли и Екърт трябва да са начело на списъка на хората, които заслужават признание за изобретяването на компютъра, не защото идеите са били само техни, а защото са имали способността да черпят идеи от множество източници, да добавят свои собствени иновации, да изпълнят визията си, като създадат компетентен екип, и да окажат най-голямо влияние върху хода на последващото развитие. Създадената от тях машина е първият електронен компютър с общо предназначение. „Атанасов може и да е спечелил точки в съда, но той се върна към преподаването, а ние продължихме да създаваме първите истински електронни програмируеми компютри“, посочва по-късно Екърт.
Голяма заслуга има и Тюринг, който разработва концепцията за универсален компютър, а след това е част от практическия екип в Блетчли Парк. Как ще класирате историческия принос на останалите зависи отчасти от критериите, които цените. Ако ви привлича романтиката на самотните изобретатели и не ви интересува кой е оказал най-голямо влияние върху напредъка на областта, може да поставите Атанасов и Цузе на високо място. Но основният урок, който може да се извлече от раждането на компютрите, е, че иновацията обикновено е групово усилие, включващо сътрудничество между мечтатели и инженери, и че творчеството идва от използването на много източници. Само в книгите с приказки изобретенията се появяват като гръм от ясно небе или като крушка, изскочила от главата на самотен човек в мазе, таван или гараж.
Първоначална публикация:
Walter Isaacson, The Innovators: How a Group of Hackers, Geniuses, and Geeks Created the Digital Revolution,
2014 by Simon & Schuster, Ch. 2: „The Computer“
[1] Андрю Ходжис, Алън Тюринг: The Enigma (Simon & Schuster, 1983 г.; цитатите се отнасят до Kindle „Centenary Edition“), 439. В допълнение към източниците, цитирани по-долу, този раздел се основава на биографията на Ходжис и неговия уебсайт, http://www.turing.org.uk/; кореспонденцията и документите в Архива на Тюринг, http://www.turingarchive.org/; David Leavitt, The Man Who Knew Too Much (Atlas Books, 2006); S. Barry Cooper and Jan van Leeuwen, Alan Turing: His Work and Impact (Elsevier, 2013); Sara Turing, Alan M. Turing (Cambridge, 1959; цитатите се отнасят до Kindle „Centenary Edition“, с послеслов от John F. Turing, публикуван през 2012 г.); Simon Lavington, editor, Alan Turing and His Contemporaries (BCS, 2012).
[2] Sara Turing, Alan M. Turing, 56.
[3] Историята на Джон Атанасов и споровете за заслуженото му признание са довели до някои страстни писания. Историческата и юридическата битка го изправя срещу създателите на ENIAC, Джон Маучли и Преспър Екърт. Четирите основни книги за Атанасов са написани от хора, които са се опитали да застанат на негова страна в този спор. Алис Бъркс, Кой изобрети компютъра? (Prometheus, 2003 г.), е частично базирана на документите от съдебната битка. Алис Бъркс и Артър Бъркс, Първият електронен компютър: Историята на Атанасов. Артър Бъркс е инженер в екипа на ENIAC, който в крайна сметка критикува Екерт и Маучли. Clark Mollenhoff, Атанасов: Забравеният баща на компютъра (Iowa State, 1988) е написана от репортер, носител на награда Пулицър, който е бил шеф на вашингтонското бюро на Des Moines Register и след като е чул за Атанасов, се е опитал да го възкреси, за да не бъде забравен от историята. Джейн Смайли, Човекът, който изобрети компютъра (Doubleday, 2010 г.) е дело на известната писателка, която се потапя в историята на компютрите и става защитник на Атанасов. За личната биография и ангажираност на Алис и Артър Бъркс вижте техния „Мемоар от 40-те години на миналия век“, Michigan Quarterly Review, Spring 1997, http://hdl.handle.net/2027/spo.act2080.0036.201. Този раздел се основава и на Allan Mackintosh, „Dr. Atanasoff's Computer“, Scientific American, Aug. 1988; Jean Berry, „Clifford Edward Berry: His Role in Early Computers“, Annals of the History of Computing, July 1986; William Broad, „Who Should Get the Glory for Inventing the Computer?“ New York Times, 22 март 1983 г.
