John Graham-Cumming: Najveći stroj koji nikada nije postojao

Računalna znanost je započela u 30-ima... 1830-ima. John Graham-Cumming priča priču o mehaničkom parnom "analitičkom" stroju Charlesa Babbagea i kako je Ada Lovelace, matematičarka i kćer lorda Byrona vidjela iznad njegovih jednostavnih računalnih mogućnosti kako bi zamislili budućnost računala. (Snimljeno na TEDxImperialCollege)

Dakle, uređaj o kojem ću danas govoriti

zovem najvećim uređajem koji nije bio.

Bio je to uređaj koji nije nikada izgrađen,

ali će ipak biti izgrađen.

Bio je to uređaj koji je dizajniran

davno prije nego što je itko razmišljao o računalima.

Ako znate bilo što o povijesti računala,

znati ćete da su u tridesetim i četrdesetim

stvorena jednostavna računala

koja su započela računalnu revoluciju koju imamo danas

i biti ćete u pravu

osim što imate pogrešno stoljeće.

Prvo računalo je zapravo dizajnirano

u 1830-ima i 1840-ima, a ne u 1930-ima i 1940-ima.

Bilo je dizajnirano, a njegovi dijelovi prototipirani,

a komadići su napravljeni ovdje

u South Kensingtonu.

Taj uređaj je napravio ovaj čovjek, Charles Babbage.

Imam snažan afinitet prema Charlesu Babbageu

zbog toga što je njegova kosa uvijek potpuno nepočešljana, ovako

na svakoj pojedinoj fotografiji. (Smijeh)

Bio je jako bogat čovjek, i na neki način

dio britanske aristokracije.

Subotom navečer u Maryleboneu

bili ste dio inteligencije tog doba

i bili biste pozvani u njegovu kuću

na soare --- i on je pozvao svakoga:

kraljeve, Vojvodu od Wellingtona, mnoge, mnoge poznate ljude ---

i pokazao bi Vam jedan od svojih mehaničkih uređaja.

Stvarno mi nedostaje to doba, gdje ste mogli

ići na soare i vidjeti demonstraciju mehaničkog računala.

(Smijeh)

Ali Babbage, sam Babbage je rođen

na kraju 18. stoljeća,

i bio je relativno poznati matematičar.

Držao je Newtonovu poziciju na Cambridgeu,

i koju je donedavno držao Stephen Hawking.

Manje je poznat od njih oboje zbog toga što je

dobio ideju da napravi mehaničke računalne uređaje,

a nikada nije napravio niti jedan.

Razlog zašto nikada nije napravio niti jedan, jer je klasični šmokljan.

Svaki put kad je imao dobru ideju je mislio

"To je sjajno, početi ću izrađivati baš to".

Potrošiti ću bogatstvo na njega. Imam bolju ideju.

Početi ću raditi na ovome. (Smijeh) I raditi ću na ovom.

To je radio dok ga Sir Robert Peel, tadašnji premijer

zapravo nije izbacio s broja 10 u Downing Steetu,

što je tada značilo,

"Želim Vam ugodan dan Gospodine". (Smijeh)

Stvar koju je dizajnirao je ovo čudovište ovdje,

analitički uređaj. Kako bih vam to predočio,

ovo je pogled odozgo.

Svaki ovaj krug je zupčanik, gomila zupčanika,

i ova je stvar velika poput parne lokomotive.

Dakle kako idem kroz ovaj govor želim da zamislite

taj ogromni stroj. Čuli smo prekrasne zvukove

kako bi ta stvar zvučala.

I provesti ću vas kroz arhitekturu tog stroja

--- zbog toga je računalna arhitektura ---

i ispričati vam o tom stroju, koji je računalo.

Pričajmo o memoriji. Memorija

je slična memoriji današnjih računala

osim što je cijela napravljena od metala,

gomile i gomile zupčanika. Visine 30 zupčanika.

Zamislite tu visinu zupčanika,

stotine i stotine njih

s brojevima na njima.

To je decimalan uređaj. Sve se radi decimalno.

Mislio je da koristi binarno. Problem

korištenja binarnog je da bi stroj bio tako

visok da bi bilo smiješno. Kao što je, ogroman je.

Dakle, ima memoriju.

Memorija je ovaj dio ovdje.

Vidite ju poput ovog.

Ovo čudovište ovdje je procesor (CPU), čip, ako vam se više sviđa.

Naravno ovako je velik.

Potpuno mehanički. Ovaj cijeli stroj je mehanički.

Ovo je slika prototipa jednog dijela procesora

koji je u Znanstvenom muzeju.

Procesor može raditi četiri osnovne aritmetičke funkcije --

zbrajanje, množenje, oduzimanje, dijeljenje --

što je već mali podvig u metalu,

ali također može napraviti nešto što računalo

i kalkulator ne mogu:

može tražiti svoju internu memoriju i donositi odluke.

Može raditi "ako tada" za osnovne programere

i to je na kraju u osnovi završilo u računalu.

Moglo je računati. Nije samo izračunavalo. Moglo je učiniti više.

Sada, ako pogledate, i stanemo na minutu

razmislimo o današnjim čipovima,

ne možemo pogledati unutar silicijskog čipa. Tako je sićušan.

A ipak kada biste pogledali, vidjeli bi nešto

vrlo, vrlo slično ovome.

Nevjerojatnu složenost procesora

i nevjerojatnu pravilnost u memoriji.

Ako ste ikad vidjeli fofografiju elektronskog mikroskopa

vidjeli ste ovo. To sve izgleda isto

a opet ovdje je dio koji je nevjerojatno kompliciran.

Sav taj zupčanik-kotač mehanizam radi ono što radi računalo,

ali naravno trebate programirati tu stvar, i naravno

Babbage je koristio tehnologiju tog doba

i tehnologiju koja će se pojaviti 50-ih, 60-ih i 70-ih,

bušene kartice. Ovo ovdje je

jedan od tri čitača bušenih kartica.

Ovo je program u Znanstvenom muzeju,

nedaleko odavde, kojeg je napravio Charles Babbage,

koji sjedi ondje --- možete ga ići pogledati ---

čekajući izgradnju stroja.

Nije samo jedan takav, mnogo ih je.

On je pripremao programe očekujući da će se ovo dogoditi.

Razlog zbog kojeg su koristili bušene kartice je Jacquard

u Francuskoj, koji je kreirao Jacquardov tkalački stan,

i koji je tkao te nevjerojatne uzorke koje su kontrolirale bušene kartice.

Dakle, on je samo promijenio svrhu tehnologije tog doba

i kao sve drugo što je radio, koristio je tehnologiju

svog doba, dakle 1830-ih, 1840-ih, 1850-ih, zupčanike, paru,

mehaničke uređaje. Ironično, rođen iste godine

kao i Charles Babbage je Michael Faraday,

koji će potpuno revolucionizirati sve

s dinamom, transformatorom i sve takve stvari.

Babbage je naravno htio koristiti provjerenu tehnologiju

dakle, paru i takve stvari.

Tada je trebao dodatke.

Očito sada imate računalo.

Imate bušene kartice, procesor i memoriju.

Trebate dodatke koji idu s njima.

Neće samo to imati.

Dakle, prije svega imate zvuk. Imate zvono,

pa ako nešto krene krivo --- (Smijeh) ---

ili stroj treba pomoćnika da dođe do njega,

postojalo je zvono koje može zvoniti. (Smijeh)

I zaista postoje upute na bušenoj kartici

koje kažu "Pozvoni zvono." Dakle možete zamisliti taj "Ting!"

Znate, stanite na trenutak i zamislite sve te zvukove

tu stvar, "Click, clack click click click,"

parni uređaj, "Ding"? (Smijeh)

Također ste trebali pisač, naravno svatko treba pisač.

Ovo je fotografija mehanizma pisača za

njegov drugi stroj, nazvan Difference Engine br. 2,

koji nikada nije napravio, ali koji je Znanstveni muzej

napravio u 80-ima i 90-ima.

U potpunosti je mehanički, ponovno pisač.

Ispisuje samo brojeve, zbog toga što je bio opsjednut brojevima,

ali ispisuje na papir, te također radi prijelom riječi.

Ako dođete do kraja reda, ide ovako.

Također trebate grafiku, zar ne?

Mislim, ako ćete raditi bilo što s grafikom

tako je rekao "Trebam nacrt. Imam veliki komad papira

i tintnu olovku i napraviti ću nacrt."

Dizajnirao je također nacrt,

i znate, od tog trenutka mislim da je imao prilično,

prilično dobar stroj.

Pored toga dolazi ova žena, Ada Lovelace.

Sada zamislite te soaree, sve to dobro dolazi usput.

Ova dama je kći ludog, pokvarenog

i opasnog lorda Byrona.

Njezina majka je bila pomalo zabrinuta da nije slučajno

naslijedila ponešto ludila i zloće lorda Byrona,

je mislila "Znam riješenje: matematika je riješenje.

Učiti ćemo ju matematici. To će je smiriti."

(Smijeh) Naravno

nikada nije postojao matematičar koji je poludio

pa znate, to će biti u redu. (Smijeh)

Sve će biti u redu. Ona ima taj matematički trening

i odlazi na jednu od tih soarea sa svojom majkom,

gdje Charles Babbage, kao što znate, vadi van stroj.

Vojvoda od Wellingtona je ondje, znate,

vadi stroj, naravno pokazuje ga

i ona ga shvaća. Ona je zaista jedina osoba za vrijeme njegova životnog vijeka

koja je rekla "Razumijem što radi,

i razumijem budućnost tog stroja."

Mnogo toga joj dugujemo zbog toga što znamo

dosta o stroju kojeg je Babbage namjeravao izgraditi

zbog nje.

Neki ljudi je zovu prvim programerom.

To je zapravo iz jednog --- rada kojeg je prevela.

Ovo je program pisan posebnim stilom.

Povijesno nije potpuno točno da je ona prvi programer,

a zapravo je napravila nešto više nevjerojatno.

Umjesto da je bila samo programer,

ona je vidjela nešto što Babbage nije vidio.

Babbage je bio potpuno opsjednut matematikom.

Izrađivao je stroj da se bavi matematikom,

a Lovelace je rekla "Možeš raditi mnogo više od matematike

na tom stroju." I kao što ga vi već koristite,

svatko u ovoj prostoriji već ima računalo sa sobom,

upravo sada, zbog toga što imate mobitel.

Ako pogledate u taj telefon, svaka pojedina stvar u tom telefonu

ili računalu ili bilo kojem drugom računalnom uređaju

je matematika. Sve su to brojevi na kraju.

Bez obzira je li video ili tekst ili glazba ili glasovi, sve su to brojevi

sve to podupiru matematičke funkcije.

Lovelace je rekla "Samo zato što koristite

matematičke funkcije i simbole

ne znači da te stvari ne mogu predstavljati

druge stvari u stvarnom svijetu, poput glazbe."

To je bio veliki korak jer Babbage je govorio

"Možemo računati te prekrasne funkcije i ispisivati

tablice brojeva te crtati grafikone," --- (Smijeh) ---

i Lovelace je ondje i govori "Gledaj

te stvari mogu čak komponirati glazbu

ako glazbu prikažete brojčano."

To je ono što ja zovem Lovelacein skok.

Kada kažete da je ona programer, radila je nešto od toga,

ali zapravo trebate reći da će budućnost biti

mnogo, mnogo više od toga.

Sada, stotinu godina kasnije dolazi ovaj čovjek

Alan Turning koji 1936. izumljuje računalo ponovno iz početka.

Babbageov stroj je naravno bio potpuno mehanički.

Turningov stroj je bio potpuno teoretski.

Obojca ovih ljudi su došla iz matematičke perspektive stvari,

ali Turning nam je rekao nešto vrlo važno.

Postavio je matematički temelj

za računalnu znanost i rekao je

"Nije važno kako napravite računalo."

Nije važno je li vaše računalo mehaničko

kao što je bilo Babbageovo, ili elektroničko kao što su računala danas

ili čak u budućnosti, mobiteli ili ponovno

mehanički, kada krenemo u nanotehnologiju.

Možemo se vratiti do Babbageovog stroja

i napraviti ga malenim. Sve te stvari su računala.

U smislu stvari je računalna srž.

To se zove Church--Turningova teza.

I odjednom dobivate poveznicu gdje kažete

da ta stvar koju je Babbage radio je zapravo bila računalo.

U stvari bilo je sposobno napraviti sve što mi radimo danas

s računalima, samo stvarno sporije. (Smijeh)

Da vam prikažem kako sporo

imalo je oko 1k memorije.

Koristilo je bušene kartice koje su se punile

i okretalo se oko 10.000 puta sporije nego prvi ZX81.

Imalo je radnu memoriju.

Mogli ste dodati dodatnu memoriju ako ste željeli.

(Smijeh) Gdje nas to vodi danas?

Postoje planovi.

U Swindonu u arhivu Znanstvenog muzeja

postoje stotine planova i tisuće stranica

bilješki koje je napisao Charles Babbage o tom analitičkom uređaju.

Jedan od njih je plan koji zovemo Plan 28

i što je ujedno ime dobrotvorne ustanove koju sam osnovao

s Doronom Swadeom, koji je bio kustos računalstva

u Znanstvenom muzeju i osoba koja je dovela

do izgradnje projekta "difference engine"

i naš plan je izgraditi ga.

Ovdje u South Kensingtonu izgraditi ćemo analitički uređaj.

Projekt se sastoji od nekoliko dijelova.

Jedan je skeniranje Babbageove arhive.

To je napravljeno. Drugi dio je istražiti

sve te planove kako bi utvrdili što izraditi.

Treći dio je računalna simulacija tog stroja,

a posljednji je dio fizička izgradnja u Znanstvenom muzeju.

Kada bude napravljen moći ćete konačno shvatiti kako radi računalo,

jer rađe nego da imate maleni čip ispred sebe

trebate pogledati tu čudovišnu stvar i reći "Ah

vidim kako radi memorije, vidim kako radi procesor

čujem ga kako radi. Vjerojatno mirišem kako radi." (Smijeh)

Ali između toga ćemo raditi simulaciju.

Sam Babbage je napisao, rekao je

dok got postoji analitički uređaj

zasigurno će predvoditi budući smjer znanosti.

Naravno, nikada ga nije izgradio jer je uvijek petljao

s novim planovima, ali kada se izgradi

u 1940-tima sve se mijenja.

Sada ću vam dati samo mali uvid u to kako izgleda

u kretanju, s videom koji pokazuje

samo jedan dio procesora radi.

Ovo su samo tri kompleta zupčanika

i dodati će ga. Ovo je mehanizam dodavanja

u akciji, pa zamislite taj ogromni stroj.

Dajte mi pet godina.

Prije 2030-e ćemo ga imati.

Puno vam hvala. (Pljesak)