John Graham-Cumming: Najwspanialsza maszyna, która nigdy nie powstała

Informatyka rozpoczęła się w latach 30. - 1830. John Graham-Cumming opowiada historię mechanicznej, zasilanej parą „maszyny analitycznej” Charlesa Babbage'a. Mówi też jak córka Lorda Byrona, Ada Lovelace, matematyczka, przewidziała przyszłość komputerów. (Nagrane podczas TEDxImperialCollege)

Maszyna, o której dziś opowiem

jest wspaniała, ale nigdy nie powstała.

Nie została nigdy zbudowana,

ale jednak na pewno zbudowana zostanie.

Została zaprojektowana

na długo zanim myślano o komputerach.

Jeśli macie pojęcie o historii komputerów,

to wiecie, że w latach 30. i 40.

powstały proste komputery,

które zapoczątkowały rewolucję komputerową.

Mielibyście rację,

ale pomylilibyście stulecia.

Pierwszy komputer zaprojektowano

w latach 1830-40., a nie 1930-40.

Powstały prototypy części projektu

i są w Londynie

w South Kensington.

Ta maszyna została stworzona
przez Charlesa Babbaga.

Sądzę, że mam coś wspólnego z Charlesem,

ponieważ jego włosy
są w kompletnym nieładzie

na każdym zdjęciu. (Śmiech)

Był bardzo bogaty i w zasadzie

należał do brytyjskiej arystokracji,

więc w sobotnie wieczory w Marylebone,

jeśli należałeś do inteligencji,

zostałbyś do niego zaproszony

na "wieczorek" - a zapraszał wszystkich:

królów, Księcia Wellington
i wielu innych sławnych ludzi.

Na tych przyjęciach pokazałby wam
jedno ze swoich mechanicznych urządzeń.

Bardzo tęsknię za tą epoką,

kiedy na przyjęciach demonstrowano

mechaniczne komputery. (Śmiech)

Babbage urodził się

pod koniec XVIII wieku,

i był całkiem znanym matematykiem.

W Cambridge miał tą samą posadę co Newton,

niedawno zajmował ją Stephen Hawking.

Nie jest tak znany, bo wpadł na pomysł

konstruowania maszyn matematycznych,

ale żadnej z nich nie zbudował.

Był on klasycznym przykładem kujona.

Zawsze gdy wpadał na dobry pomysł, myślał:

"Super, zacznę coś takiego budować.

Wydam na to fortunę. Ale mam lepszy pomysł.

Zacznę pracować nad tym.
Jednak zbuduję to." (Śmiech)

Robił tak dopóki premier Sir Robert Peel,

nie wykopał go z rządu,

co wtedy znaczyło, że powiedział mu:

"Życzę panu miłego dnia". (Śmiech)

Zaprojektował to okropieństwo,

czyli silnik analityczny.
Aby pokazać jak to wygląda...

To widok z góry.

Każde z kółek to tryb, stos trybów,

a cała maszyna jest wielkości lokomotywy.

Dlatego chciałbym żebyście wyobrazili sobie

tą gigantyczną maszynę.
Możemy usłyszeć jak brzmiałyby

cudowne dźwięki wydobywające się z niej.

Przedstawię też architekturę tej maszyny,

to architektura komputerowa

i opowiem wam o maszynie-komputerze.

Porozmawiajmy o pamięci.

Jest podobna
do pamięci współczesnych komputerów,

ale zrobiona z metalu,

wielu stosów trybów, po 30 na stosie.

Wyobraźcie sobie to, stworzone z trybów,

wielu setek trybów,

na których znajdują się cyfry.

Wszystko oparte jest o system dziesiętny.

Babbage myślał o użyciu systemu binarnego.

Problem z systemem binarnym jest taki,

że maszyna byłaby absurdalnie wysoka.

Miał więc pamięć.

Pamięć to ta część tutaj.

Jak widać.

Ten olbrzym tutaj to procesor, albo chip.

Oczywiście jest wielki.

Całkowicie mechaniczny, jak cała maszyna.

Oto zdjęcie prototypu części procesora,

który znajduje się w Muzeum Nauki.

Wykonywał podstawowe
działania arytmetyczne,

tj. dodawanie, mnożenie,
odejmowanie i dzielenie.

Co jest niezłym osiągnięciem jak na metal,

ale mógł również robić coś,
co potrafi komputer,

a kalkulator nie:

potrafiła przeszukać swoją pamięć
i podjąć decyzję.

Potrafiła zastosować "if-then"
znane początkującym programistom,

i właśnie dzięki temu była komputerem.

Potrafiła znacznie więcej niż tylko liczyć.

Jeśli weźmiemy to pod uwagę

i zastanowimy się nad chipami dziś,

to uświadomimy sobie,
że nie można obejrzeć ich wnętrza.

Są tak maleńkie,

że widać tylko to.

To niesamowita złożoność procesora,

i niesamowita regularność pamięci.

Obraz z mikroskopu elektronowego,

wygląda tak. Wszystko wygląda tak samo,

ale ten element jest niesamowicie złożony.

Dzięki kołom zębatym robi to, co komputer,

ale wymaga najpierw zaprogramowania.

Babbage wykorzystał ówczesną technologię,

która pojawiła się w latach 1850-70.

czyli kart dziurkowanych.

To trzy czytniki kart dziurkowanych

i program z Science Museum, tu niedaleko,

utworzony przez Charlesa Babbaga.

Można iść i obejrzeć,

ten program czeka na zbudowanie maszyny.

Nie tylko ten, jest ich więcej.

Babbage przygotował programy,
przewidując, że do tego dojdzie.

Dlaczego użył kart dziurkowanych?

We Francji Jacquard zbudował krosno
- maszynę żakardową,

tkającą wzory na podstawie
"programów" na kartach dziurkowanych.

Babbage po prostu zmienił
cel technologii z jego epoki

tak samo jak ze wszystkim innym, co robił.

Wykorzystując technologie swojej epoki,
tzn. z lat 1830-50., koła zębate, parę,

urządzenia mechaniczne.
Jak na ironię, w tym samym roku

co Babbage, urodził się Michael Faraday,

który zrewolucjonizował wszystko

dynamem, transformatorem
i resztą swoich wynalazków.

Babbage chciał użyć
sprawdzonej technologii,

czyli pary i tym podobnym.

No więc potrzebował akcesoriów.

Teraz mamy oczywiście komputer.

Czyli mamy karty drukowane,
procesor i pamięć.

Wprowadzając nową maszynę
musisz mieć akcesoria.

Sama maszyna nie wystarczy.

Po pierwsze dźwięk, zastosował dzwonek

gdyby coś poszło nie tak (Śmiech)

albo, żeby wezwać pomoc operatora,

po to właśnie był dzwonek. (Śmiech)

A instrukcja znajdowała się na karcie:

"Zadzwoń". Wyobraźcie sobie dźwięk "Dzyń!".

Wyobraźmy sobie te wszystkie dźwięki:

"Klik, klak, klik, klik",

odgłos silnika parowego, "Dzyń". (Śmiech)

Oczywiście potrzebujemy też drukarki.

To mechanizm drukujący Babbaga,

którą nazwał maszyną różnicową nr 2.

Nie on ją zbudował, a Science Museum

w latach 1980-90.

Jest to całkowicie mechaniczna drukarka.

Drukuje same cyfry,
Babbage miał na ich punkcie obsesję.

Używa papieru, nawet zawija wiersze,

po dojechaniu na koniec wiersza, robi tak.

Potrzebujemy też grafiki, prawda?

Potrzebujemy też grafiki, prawda?

"Potrzebuję plotera.
Mam dużą kartkę i pióro

Zrobię maszynę,
która będzie kreślić obrazy.".

No i zaprojektował też ploter.

Moim zdaniem w tym momencie powstała

całkiem dobra maszyna.

Tu pojawia się kobieta, Ada Lovelace.

Wyobraźmy sobie taki wieczorek,
eleganckie towarzystwo.

A tu pojawia się córka szalonego, złego

i niebezpiecznego Lorda Byrona.

Jej matka, zmartwiona tym,

że córka mogła odziedziczyć szaleństwo
i złe skłonności po ojcu

pomyślała sobie, że ma rozwiązanie.

"Niech się uczy matematyki, to ją usidli”.

(Śmiech) Racja, przecież nie było

matematyka, który by zwariował.

Przecież to najlepsze rozwiązanie. (Śmiech)

Ada skończyła studia matematyczne.

Matka zabrała ją na taki wieczorek,

a tam Charles Babbage
prezentuje swoją maszynę.

Jest tam Książę Wellington,
czyli trzeba się pokazać,

Babbage demonstruje wszystkim maszynę,

ale tylko ona rozumie.
Tylko ona powiedziała:

"Rozumiem, do czego to jest

i wiem jaką to ma przyszłość".

Zawdzięczamy Adzie bardzo dużo.
To dzięki niej wiemy

tyle o maszynie,
którą chciał skonstruować Babbage.

Właśnie dzięki niej.

Nazwano ją pierwszą programistką.

Ten tekst przetłumaczony przez Adę.

to program napisany w określonym stylu.

Określenie jej jako pierwszego programisty
nie jest chronologicznie.

Jednak zrobiła coś bardziej zadziwiającego.

Nie do końca działała jak programista.

Zauważyła coś, czego nie widział Babbage.

On miał obsesję na punkcie matematyki.

Dlatego budował "maszynę do matematyki".

A Lovelavce powiedziała,
że można to poszerzyć.

Zupełnie jak teraz, każde z was

ma tu ze sobą komputer,

przecież każdy ma telefon.

Gdybyście się mu przyjrzeli,
to każdy najmniejszy element

w telefonie, w komputerze
lub innym urządzeniu obliczeniowym

to matematyka. U podstaw zawsze są cyfry.

Obraz, tekst czy muzyka, zawsze najpierw

są to funkcje matematyczne.

Lovelace stwierdziła, że tylko dlatego,

że maszyna stosuje symbole
i wykonuje funkcje matematyczne

nie znaczy, że nie mogą one symbolizować

innych elementów ze świata, np. muzyki".

To był ogromny przeskok. Babbage twierdził:

"Możemy obliczać te funkcje i drukować

sobie tabele liczb,
rysować wykresy".(Śmiech)

Aż tu nagle zjawia się Lovelace i mówi:

"Ta maszyna może nawet komponować muzykę,

jeśli przedstawić muzykę
w sposób numeryczny".

Nazywam to skokiem Lovelace.

Była programistką, trochę się tym zajmowała

ale jej prawdziwa zasługa to stwierdzenie,
że przyszłość tej maszyny

to o wiele, wiele więcej.

100 lat później pojawia się ten gość...

Alan Turing w 1936
wynajduje komputer na nowo.

Maszyna Babbaga była mechaniczna.

Maszyna Turinga była teoretyczna.

Obaj podeszli do problemu
z perspektywy matematycznej,

jednak Turing powiedział coś ważnego.

Dał matematyczne podstawy informatyki.

Powiedział:

"Nie ma znaczenia jak zbudujesz komputer”.

Nieważne czy jest mechaniczny,

jak u Babbaga,
czy jak współczesne komputery.

Może w przszłości będą organiczne
albo ponownie mechaniczne,

po opanowaniu nanotechnologii.

Moglibyśmy powrócić do maszyny Babbaga

i zbudować ją, tylko maleńką.
To wszystko są komputery.

To esencja komputera.

Oto tzw. hipoteza Churcha-Turinga.

I nagle otrzymujemy ogniwo łączące

i możemy stwierdzić,
że Babbage zbudował komputer.

Tak naprawdę,
jego maszyna mogła wykonać wszystko,

co robimy dziś za pomocą komputerów,
tylko bardzo wolno. (Śmiech)

Aby pokazać jak wolno, powiem wam,

że miała około 1kB pamięci.

Wykorzystywała karty drukowane
wkładane do maszyny.

Działała około 10 000 razy wolniej
niż pierwszy ZX Spectrum – ZX81,

Maszyna miała pakiet pamięci RAM.

Użytkownik mógł zamontować
dużo dodatkowej pamięci.

(Śmiech) Do czego to nas prowadzi dziś?

To są plany.

W archiwum muzeum w Swindon

są setki planów i tysiące stron notatek

na temat silnika analitycznego
autorstwa Charlesa Babbaga.

Jeden z tych dokumentów nazwaliśmy Plan 28.

Tak samo nazwałem fundację,

założoną z Doronem Swadem,
kustoszem działu komputerów

w Science Museum. To on jest siłą napędową

projektu budowy maszyny różnicowej.

Planujemy ją zbudować.

Właśnie tu, w South Kensington
budujemy maszynę analityczną.

Projekt obejmuje wiele części.

M. in. skanowanie archiwum Babbage'a.

To już zrobiliśmy.
Drugi etap to przebadanie

wszystkich planów,
aby określić, co zbudować.

Trzeci etap to symulacja
komputerowa maszyny.

Ostatni etap - zbudowanie w Science Museum.

Gdy ją zbudujemy,
będzie można zrozumieć komputer.

Zamiast patrzeć na malutkiego czipa

spojrzymy na tego potwora i powiemy:

"Widzę jak działa pamięć,
widzę jak działa procesor,

słyszę to. Chyba nawet czuję". (Śmiech)

Jednak w teraz przeprowadzimy symulację.

Sam Babbage napisał,

że gdy już zbudujemy maszynę analityczną

wskaże nam ona przyszły kurs nauki.

Niestety nie udało mu się jej zbudować,

bo ciągle kombinował z nowymi planami.

A po zbudowaniu maszyny w latach
1940. wszystko się zmieniło.

A teraz pokażę zajawkę maszyny w ruchu,

oto wideo prezentujące działanie

jednej tylko części mechanizmu procesora.

To po prostu 3 zestawy zębatek.

Zaczyna się dodawanie.
To mechanizm dodający w ruchu.

Pozwala to sobie wyobrazić
jak gigantyczna będzie całość.

Dajcie mi pięć lat.

Zbudujemy to do 2030, obiecuję.

Dziękuję bardzo. (Brawa).