Джон Греъм-Къминг: Най-голямата машина, която никога не е същестувала

Компютърните науки започнаха през 30-те години...1830-те. Джон Греъм-Къминг разказва историята на механичния, парен "аналитичен двигател" на Чарлз Бабидж и как Ада Лавлейс, математик и дъщеря на Лорд Байрон, видя отвъд неговите прости изчислителни способности, за да си представим бъдещето на компютрите. (Записано на TEDxImperialCollege)

Така, машината за която ще ви говоря

е това, което аз наричам: най-голямата машина, която никога не е била.

Това е машина, която никога не е била построена,

и въпреки това ще бъде построена.

Това бе машина, която бе проектирана

дълго преди някой изобщо да е мислил за компютри.

Ако знаете нещо за историята на компютрите,

то вие знаете, че през 30-те и 40-те години

бяха създадени прости компютри,

които започнаха компютърната революция, която имаме днес,

и ще бъдете прави,

с изключение, че щяхте да имате грешния век.

Първият компютър всъщност бе проектиран

през 1830 - 1840 г., а не през 1930 - 1940 г.

Той е бил проектиран, и части от него били прототипни,

и части от него, които били построени, са тук

в Южен Кенсингтън.

Тази машина била построена от този човек, Чарлз Бабидж.

Сега имам голям афинитет за Чарлз Бабидж

защото косата му винаги е била напълно занемарена ето така

във всяка една картина. (Смях)

Той е бил много богат мъж, и един вид,

част от аристокрацията в Англия,

и в събота вечер в Марилбоун,

ако сте били част от интелигенцията на този период,

щяхте да сте поканени в неговата къща

на соаре – и той канел всички:

крале, херцога на Уелингтън, много, много известни личности –

и той щеше да ви покаже, една от неговите механични машини.

Сега наистина ми липсва тази ера, нали знаете, през която бихте могли да

отидете на соаре и да видите механичен компютър

да бъде демонстриран пред вас. (Смях)

Но Бабидж, самият Бабидж е роден

в края на 18-и век,

и е бил доста известен математик.

Той заемал поста, който Нютон държал в Кеймбридж,

и наскоро бе държан от Стивън Хокинг.

Той е по-малко известен и от двамата от тях защото

му дошла идеята да направи механични изчислителни устройства

и никога не направил нито едно от тях.

Причината поради която никога не направил никоя от тях, че той е класически нърд.

Всеки път, когато имал добра идея, той си мислил,

"Това е брилянтно, започвам изграждането на това.

Ще похарча цяло състояние за него. Имам по-добра идея.

Ще работя върху тази. (Смях) И ще направя това."

Той правил това докато сър Робърт Пийл, тогава министър-председател,

в общи линии го изритал от Даунинг Стрийт №10,

и отстраняване в тези дни, означавало да се каже:

"Желая ви добър ден, сър." (Смях)

Това, което създал е това чудовище тук,

аналитичният двигател. Сега, само да ви дам представа за това,

това е изглед отгоре.

Всеки един от тези кръгове е зъбно колело, набор от колела,

и това нещо е толкова голямо колкото парен локомотив.

Така както си говоря, искам да си представите

тази гигантска машина. Чухме тези прекрасни звуци,

които наподобяват как това нещо щеше да звучи.

И ще ви преведа през архитектурата на машината

— Ето защо е компютърната архитектура —

и ви кажа за тази машина, която е компютър.

Така че нека да поговорим за паметта. Паметта

е като паметта на компютъра днес,

освен че е направена изцяло от метал,

купчини от зъбни колела, 30 колела високо.

Представете си това нещо, толкова високо от колела

стотици и стотици от тях,

и те имат изобилие от тях.

Тя е десетична машина. Всичко се прави в десетична система.

И е мислел да използва двоична система. Проблемът

с използването на двоичната система е, че машината щеше да бъде толкова

висока, че би било абсурдно. Такава каквато е, тя е огромна.

Така че той има памет.

Паметта е това парченце тук.

Виждате всичко като това.

Това чудовище тук е процесорът, чипът, ако щете.

Разбира се, толкова е голям.

Напълно механичeн. Цялата тази машина е механична.

Това е картина на прототип за част от процесора,

която е в музея на науката.

Процесорът може да прави четирите основни функции на аритметиката -

събиране, умножение, изваждане, деление -

което вече е малък подвиг в метал,

но тя може също да направи нещо, което компютърът прави

и калкулатора не може:

тази машина може да погледне собствената си вътрешна памет и да вземе решение.

Тя може да направи "Ако тогава" за основни програмисти,

и, това е което го прави фундаментално компютър.

Тя може да изчислява. Тя не само може да смята. Тя може да направи повече.

Сега, ако наблюдаваме това, и спрем за една минута,

и мислим за чиповете днес, ние не можем

да погледнем вътре в силиконов чип. Той е просто прекалено малък.

И все пак, ако го направите, ще видите нещо

много, много подобно на това.

Има тази невероятна сложност в процесора,

и тази невероятна редовност в паметта.

Ако някога сте гледали образ чрез електронен микроскоп,

ще видите това. Това цялото изглежда същото,

тогава ето това парченце тук, което е невероятно сложно.

Всичко, което този колелов механизъм прави тук, е това, което прави и компютъра,

но разбира се трябва да програмирате това нещо и разбира се,

Бабидж използва технологията на своето време

и технологията, която ще се появи отново през 50-те, 60-те и 70-те,

което са перфокартите. Това нещо тук

е един от трите четци на перфокарти тук,

и това е програма в Музея на науката,

не далеч от тук, създаден от Чарлз Бабидж,

седи си там (може да отидете да я видите),

изчаквайки машината да бъде построена.

И там не е само една от тях, има много такива.

Той е изготвял програми, прогнозирайки, че това ще се случи.

Причината, поради която използват перфокарти е, че Жакард,

във Франция е създал Жакардовия тъкачен стан,

който е тъкал тези невероятни модели, контролирани
от перфокарти

така че той просто е преизползвал технологията на деня,

и като всичко останало, което е направил, той използвал технология

от неговата епоха, така 1830-те, 1840-те, 1850-те, колела, пара,

механични устройства. Иронично роден през същата година

като Чарлз Бабидж е Майкъл Фарадей,

който по-късно напълно ще революционизира всичко

с динамото, трансформаторите, всички тези видове неща.

Бабидж, разбира се, искал да използва доказани технологии,

като пара и подобни неща.

Необходими са му били принадлежности.

Очевидно е, че имате компютър сега.

Имате перфокарти, процесор и памет.

Нуждаете се от принадлежности, които да намерите.

Не само това ще имате,

Така че, преди всичко, имате звук. Имате звънец,

ако нещо се случи — (смях) —

или машината се нуждае от оператор,

имало звънец, който може да звънне. (Смях)

И там всъщност има инструкция на перфокартата,

която казва, "Звънни на звънеца." Така че, можете да си представите този "Тинг!"

Знаете ли, просто спрете за момент, представете си всички тези звуци,

това нещо, "Клик, клак, клик, клик, клик,"

парният двигател, "Динг," нали? (Смях)

Трябва ви също принтер, очевидно е, всеки има нужда от принтер.

Това всъщност е образ на печатния механизъм за

друга негова машина, наречена Диференциален двигател No. 2,

който той никога не построил, но който Музея на науката

изгражда през 80-те и 90-те години.

Изцяло механичен, отново, принтер.

Отпечатва само цифри, защото той е бил обсебен от числата,

но печата върху хартия, и дори извършва обгръщане на думите,

така че ако достигнете до края на реда, той прави като това.

Трябват ви графики, нали?

Имам предвид, ако възнамерявате да правите нещо с графики,

така че той казва: "Е, трябва плотер. Имам голям лист хартия

и мастилен химикал и ще го накарам да чертае. "

Така той проектирани плотер

и, знаете ли, в този момент, мисля, че той е достигнал до

доста добра машина.

Покрай него се появява тази жена, Ада Лавлейс.

Сега, представете си тези соарета, всички тези добри и велики хора идват.

Този дама е дъщеря на лудия, зъл

и опасен да се знае Лорд Байрон

и майка ѝ се притеснявала, че тя може да е

наследила някои луди и лоши черти от характера на Лорд Байрон

мисъл, "Аз знам отговора: математиката е решението.

Ще я обучаваме математика. Това ще я успокои."

(Смях) Защото разбира се,

никога не е имало математик, който да не е полудял,

така че, разбирате ли, ще се оправи. (Смях)

Всичко ще се оправи. Така че тя получава това математическо обучение,

и отива на едно от тези соарета с майка си,

и Чарлз Бабидж, който както знаете, изважда машината си.

Херцогът на Уелингтън е там, нали знаете,

измъква машината, очевидно я демонстрира,

и тя я схваща. Тя е единственото лице в целия му живот, наистина,

който каза: "Разбирам какво това прави,

и разбирам бъдещето на тази машина."

И сме и много задължени защото знаем

много за машината, която Бабидж е възнамерявал да изгради

заради нея.

Сега някои хора я наричат първият програмист.

Това е всъщност от един от докладите, който тя превежда.

Това е една програма, написана в определен стил.

Не е исторически, изцяло точно, че тя е първият програмист,

и наистина, тя направи нещо по-невероятно.

Вместо просто да е програмист,

тя видяла нещо, което Бабидж не бил.

Бабидж е напълно обсебен от математиката.

Той изграждал машина, за да се занимава с математика,

и Лавлейс казва: "можете да правите повече от математика

с тази машина." И точно както правите,

всеки в тази стая вече има компютър

точно сега, защото имат телефон.

Ако сте в този телефон, всяко едно нещо в този телефон

или компютър или друго компютърно устройство,

е математика. Има числа най-вече.

Дали това е видео или текст или музика или глас, всичко това са числа,

това е всичко, под него, математически функции,

и Лавлейс казва: "Просто защото правиш

математически функции и символи

не означава, че тези неща не могат да представляват

други неща в реалния свят, като например музика."

Това е и голям скок, защото Бабидж там казва,

"Можем да изчислим тези удивителни функции и да отпечатаме

таблици на числа и начертаем графики," - (смях) -

и Лавлейс е там и казва, "Вижте,

това нещо дори може да композира музика, ако му

покажете числено представяне на музиката."

Това наричам скока на Лавлейс.

Когато казвате, че тя е програмист, тя е правила малко,

но истината е да се заяви, че бъдещето ще бъде

много, много повече от това.

Сега сто години по-късно, този човек се появява,

Алън Тюринг и през 1936 и измисля компютъра отново.

Сега разбира се, машината на Бабидж е изцяло механична..

Машината на Тюринг е изцяло теоретична.

И двамата идват от математическа страна,

но Тюринг ни каза нещо много важно.

Той установи математическите основи

за компютърните науки и каза,

"Няма значение как ще направите компютър."

Няма значение дали е механичен,

подобно на Бабидж, или електронен, както компютрите днес,

или може би в бъдеще, клетки, или отново,

механични отново, веднъж стигнем ли в нанотехнологията.

Можем да се върнем към машината на Бабидж

и просто да я направим малка. Всички тези неща са компютри.

В известен смисъл има изчислителна същност.

Това се нарича тезата на Чърч-Тюринг.

И така изведнъж, получавате тази връзка, където вие казвате

това нещо, построено от Бабидж наистина е компютър.

В действителност, способно е да направи всичко, което правим днес

с компютри, само много бавно. (Смях)

За да ви дам представа колко бавно,

има около 1k памет.

Използва перфокарти, които са били захранвани,

и работи около 10 000 пъти по-бавно от първия ZX81.

Той имаше пакет RAM памет.

Можете да добавите много допълнителна памет, ако поискате.

(Смях) Ами къде ни води това днес?

Така че има планове.

В Суиндън, архивите на музея на науката ,

има стотици планове и хиляди страници

на бележки, написани от Чарлз Бабидж за този аналитичен двигател.

Един от тези е набор от плановете, наречен план 28

и това също е името на благотворителност, която започнах

с Дорън Суейд, който е бил уредник на компютрите

в музея на науката, както и човекът, който е управлявал

проекта за изграждане на различния двигател,

и плана ни е да го изградим.

Тук в Южен Кенсингтън, ще изградим аналитичния двигател.

Проектът има няколко части.

Едната е сканиране на архива на Бабидж.

Това е извършено. Втората сега е изследването

на всички тези планове, за да определим какво да се изгради.

Третата част е компютърно симулиране на тази машина,

и последната част е да го изградим физически в музея на науката.

Когато е изграден, най-сетне ще може да разберете как даден компютър работи,

защото вместо да имате малък чип пред вас,

трябва да разгледате това огромно нещо и кажете: "А,

виждам паметта да работи, виждам оперативната единица,

чувам я да работи. Вероятно я мириша да работа." (Смях)

Но между другото, ще направим симулация.

Самият Бабидж пише, казва:

след като аналитичният двигател съществува,

той със сигурност ще насочи бъдещия ход на науката.

Разбира се, той никога не я е построил, защото той винаги си пилял времето

с новите планове, но когато най-сетне била построена, разбира се,

през 1940, всичко се променило.

Сега просто ще ви дам да вкусите това, което изглежда като

движение с видео, което показва

само една част от процесорния механизъм да работи.

Така че това са само три набора от колела,

и ще бъде добавено. Това е механизъм за добавяне

в действие, така че си представете тази гигантска машина.

И така дайте ми пет години.

Преди 2030, ще я имаме.

Много благодаря. (Аплодисменти)