John Graham-Cumming: Cea mai grozavă maşinărie care n-a existat

Ştiinţa computerelor a început în anii 1830. John Graham-Cumming ne spune povestea "motorului analitic" mecanic, alimentat cu aburi a lui Charles Babbage şi cum Ada Lovelace, matematiciană şi fiica Lordului Byron, a văzut dincolo de simplele sale abilităţi de calcul și și-a imaginat viitorul computerelor.
(Înregistrat la TEDxImperialCollege)

Maşinăria despre care voi vorbi

o numesc cea mai mare maşinărie care n-a existat,

o maşinărie care n-a fost construită niciodată,

şi totuşi va fi construită.

A fost o maşinărie care a fost proiectată

cu mult înainte ca cineva să se gândească la computere.

Dacă ştiţi câte ceva despre istoria computerelor,

ştiţi că în anii 1930-1940,

au fost create computere simple,

care au iniţiat revoluţia computerelor de azi,

şi aţi avea dreptate,

doar că secolul ar fi greșit.

Primul computer a fost de fapt proiectat

între 1830-1840, nu între 1930-1940.

A fost proiectat, unele componente fiind prototipuri,

iar părţile construite sunt aici

în South Kensington.

Maşinăria a fost construită de acest tip, Charles Babbage.

Am o mare afinitate pentru Charles Babbage

pentru că părul lui e mereu ciufulit

în toate pozele.
(Râsete)

Era un om foarte bogat şi într-un fel,

făcea parte din aristocraţia Marii Britanii.

Într-o sâmbătă seara în Marylebone,

dacă erai parte din intelligentsia acelei perioade,

ai fi fost invitat în această casă la o serată -

Invita pe toată lumea:

regi, Ducele de Wellington, mulţi oameni faimoşi -

şi v-ar fi arătat una din maşinăriile sale mecanice.

Îmi lipsesc vremurile când puteai

merge la o serată unde îți era prezentat

un computer mecanic. (Râsete)

Dar Babbage însuşi s-a născut

la sfârşitul secolului XVIII,

şi a fost un matematician cunoscut.

A deţinut postul pe care l-a avut Newton la Cambridge,

şi care a fost deţinut recent de către Stephen Hawking.

E mai puţin cunoscut decât oricare din ei pentru că

a avut ideea de a face dispozitive mecanice de calcul

şi n-a făcut niciodată vreunul.

N-a construit niciodată unul pentru că avea capul plin de idei.

De fiecare dată când avea o idee bună gândea,

"E genial, voi construi asta.

Voi cheltui o avere pe asta. Am o idee și mai bună.

Voi lucra la asta. Şi o voi face şi pe asta." (Râsete)

A făcut asta până când Sir Robert Peel, pe atunci Prim-Ministru,

l-a dat afară din Downing Street nr. 10.

Să dai pe cineva afară însemna în acele zile,

"S-aveți o zi bună, domnule!" (Râsete)

Ce a proiectat a fost monstruozitatea de aici,

motorul analitic. Ca să vă faceţi o idee,

asta e o perspectivă de sus.

Toate aceste cercuri sunt roți dinţate, un maldăr de roţi dinţate,

mare cât o locomotivă cu aburi.

În timp ce vorbesc, vreau să vă imaginaţi

această maşinărie gigantică.

Știm cât de minunat ar fi sunat motorul asta.

Am să vă arăt arhitectura maşinăriei

- de aceea e arhitectura calculatoarelor -

şi am să vă povestesc despre această maşinărie, care-i un calculator.

Să vorbim despre memorie.

Memoria e asemănătoare cu memoria unui calculator de azi,

numai că era făcută în întregime din metal,

stive şi stive de roţi dinţate, câte 30 suprapuse.

Imaginaţi-vă ceva atât de înalt din roţi,

sute şi sute de roţi,

cu numere pe ele.

E o maşină decimală. Totul e făcut în sistem decimal.

S-a gândit să folosească sistemul binar.

Dar cu sistemul binar maşinăria ar fi fost

ridicol de înaltă. Chiar și aşa e enormă.

Deci, avea memorie.

Memoria e această parte de aici.

Toată arată așa.

Această monstruozitate de aici e unitatea CPU.

Bineînţeles că e mare.

În totalitate mecanică. Tot conceptul e mecanic.

Asta-i o poză a unui prototip pentru o parte din CPU

aflată la Muzeul de Ştiinţă.

Unitatea CPU putea face cele patru funcţii fundamentale ale artimeticii:

adunare, înmulţire, scădere, împărţire --

ceea ce deja e o performanţă în metal,

dar mai putea face ceva ce face un computer

dar nu un calculator:

această maşinărie putea lua o decizie pe baza memoriei interne.

Putea rezolva algoritmul "if-then" pentru programări de bază

şi asta a transformat-o conceptual într-un computer.

Putea să evalueze. Nu doar să calculeze. Putea să facă mai multe.

Acum, dacă ne uităm şi ne oprim un minut,

să ne gândim la cip-urile de azi,

nu putem privi în intr-un cip de silicon. E prea mic.

Totuşi, dacă am putea,

am vedea ceva foarte asemănător cu asta.

Există această complexitate incredibilă într-un CPU,

şi această regularitate incredibilă în memorie.

Dacă aţi văzut vreodată o amplificare cu microscopul electronic,

aţi vedea asta. Totul arată așa,

iar bucăţica asta de aici e incredibil de complicată.

Acest mecanism de roţi dinţate face ce face un computer,

dar bineînţeles trebuie să-l programezi şi bineînţeles,

Babbage a folosit tehnologia disponibilă din acele vremuri,

tehnologie care avea să reapară în anii '50, '60, '70,

și anume cartele perforate. Acesta de aici

e unul din cele trei cititoare de cartelele perforate,

iar acesta e un program aflat la Muzeul de Ştiinţe,

nu departe de aici, creat de Charles Babbage,

expus acolo -- puteţi merge să-l vedeţi --

aşteptând ca maşina să fie construită.

Nu există doar unul, sunt mai multe.

A pregătit programe anticipând că asta se va întâmpla.

Motivul pentru care utilizau cartele perforate era că Jacquard,

în Franţa, crease războiul de ţesut mecanic

care ţesea modele incredibile controlate de cartele perforate,

aşa că el doar a reconvertit tehnologia disponibilă,

şi ca orice a făcut, a utilizat tehnologia de epocă,

roţi dinţate, abur, dispozitive mecanice

din 1830, 1840, 1850. Întâmplător, în acelaşi an

cu Charles Babbage, s-a născut Michael Faraday,

care avea să revoluţioneze complet totul

inventând dinamul, transformatorul ș.a.m.d.

Bineînţeles, Babbage dorea să utilizeze tehnologie verificată,

ca aburul şi altele asemenea.

Acum, avea nevoie de accesorii.

Evident, ai acum un computer.

Ai cartele perforate, o unitate CPU şi memorie.

Ai nevoie de accesorii de care trebuie să faci rost.

Nu vin de la sine.

În primul rând, aveai sunet. Aveai un clopoţel,

deci dacă ceva mergea rău - (Râsete) -

sau maşinăria necesita să vină asistentul,

era un clopoţel care suna. (Râsete)

Există de fapt o instrucţiune pe cartela perforată

care spune "Sună clopoţelul."
Vă imaginați acest "Ding!"

Gândiți-vă un minut, imaginaţi-vă toate acele zgomote,

"Click clack click click click,"

locomotiva cu abur, "Ding" (Râsete)

Ai nevoie și de o imprimantă, toată lumea are nevoie de imprimantă.

Asta e o imagine a mecanismului de imprimare

pentru altă maşinărie de-a lui, numită Motorul Diferenţial # 2,

pe care n-a construit-o niciodată, dar pe care Muzeul de Ştiinţe

a construit-o între anii '80 şi '90.

Din nou, e o imprimantă complet mecanică.

Imprima doar numere pentru ca era obsedat de numere,

dar imprima pe hârtie şi aranja cuvintele pe rânduri,

dacă ajungea la sfârşitul rândului, trecea pe rândul următor.

De asemenea ai nevoie de grafică, nu-i aşa?

Asta dacă vrei să faci ceva cu grafică.

Și-a spus, "Am nevoie de un plotter. Am o bucată mare de hârtie

şi un stilou şi-l voi face să schițeze."

Aşa că a proiectat și un plotter,

şi în acest moment cred că obținuse

o maşinărie destul de bună.

Iată că apare această femeie, Ada Lovelace.

Imaginaţi-vă aceste serate, toate aceste lucruri grozave şi bune.

Această doamnă e fiica acelui nebun, rău

şi periculos-de-ştiut Lord Byron,

iar mama ei, fiind îngrijorată că ar fi putut

moşteni câte ceva din nebunia şi răutatea Lordului Byron,

s-a gândit, "Ştiu soluţia: Matematica e soluția.

O vom învăţa matematică. Asta o va calma."

(Râsete) Pentru că bineînţeles,

n-a existat niciodată un matematician care să înebunească,

deci va fi bine. (Râsete)

Totul va fi bine. Aşa că a fost instruită în matematică,

şi merge la una din aceste serate cu mama ei,

şi Charles Babbage îşi prezintă maşinăria.

Şi Ducele de Wellington era acolo, dupa cum ştiţi.

Îşi scoate maşinăria, face o demonstraţie,

şi ea înţelege. E unica persoană, în timpul vieţii sale,

care spune "Înţeleg ce face asta,

şi înţeleg viitorul acestei maşinării."

Îi datorăm enorm pentru că ştim multe

despre maşinăria pe care Babbage intenţiona să o construiască,

datorită ei.

Unii oameni o consideră prima programatoare.

Acesta e un pasaj dintr-o lucrare pe care a tradus-o.

E un program scris într-un stil particular.

Istoric, nu e în totalitate exact că ea e prima programatoare,

de fapt a făcut ceva şi mai uimitor.

În loc să fie doar programator,

a văzut ceva ce Babbage n-a văzut.

Babbage era obsedat de matematică.

Construia o maşinărie să facă operaţii matematice,

şi Lovelace a spus, "Ai putea face mai mult decât matematică

cu această maşinărie."

Toți din sală aveți un computer acum,

pentru că toată lumea are un telefon.

Dacă intri în acel telefon, orice în acel telefon

computer sau alt dispozitiv de calcul e matematică.

În final totul se reduce la numere.

Fie că e video, text, muzică, voce, totul se reduce la numere,

la bază sunt funcţii matematice,

şi Lovelace a spus, "Doar pentru că faci

funcţii matematice şi simboluri

nu înseamnă că aceste lucruri nu pot reprezenta

alte lucruri în lumea reală, cum ar fi muzica."

A fost un salt imens, pentru că Babbage spune,

"Am putea procesa funcţii uimitoare şi am putea printa

tabele cu numere şi am putea desena grafice," - (Râsete) -

iar Lovelace spune, "Uite, această mașinărie

ar putea chiar să compună muzică

dacă-i dai o reprezentare numerică pentru muzică."

Asta e ce numesc eu Saltul lui Lovelace.

Când spui că-i programatoare, a făcut câte ceva,

dar ce a contat e că a spus că viitorul

va fi mult mai mult decât atât.

Acum, după o sută de ani, vine acest tip,

Alan Turing și în 1936 inventează din nou computerul.

Bineînţeles, maşinăria lui Babbage era în întregime mecanică.

Maşinăria lui Turing era în întregime teoretică.

Amândoi veneau cu o perspectivă matematică,

dar Turing ne-a spus ceva foarte important.

A pus bazele matematice

pentru ştiinţa computerelor zicând:

"Nu contează cum faci un computer."

Nu contează dacă computerul tău e mecanic,

ca al lui Babbage, sau electronic ca cele de azi,

sau poate în viitor ca celula vie,

sau din nou mecanice când intrăm în nano-tehnologie.

Ne putem întoarce la maşinăria lui Babbage

şi doar o micşorăm. Toate sunt computere.

E într-un fel o esenţă de calcul.

E numită teza Church-Turing.

Şi dintr-o dată, faci legătura și spui,

ce a construit Babbage a fost cu adevărat un computer.

De fapt, era capabil să facă tot ce facem azi

cu computerele, numai că foarte încet. (Râsete)

Ca să vă faceţi o idee cât de încet,

avea aproximativ 1k de memorie.

Folosea cartele perforate care erau introduse,

şi mergea de 10.000 de ori mai încet decât primul ZX81.

Avea un pachet RAM.

Puteai adăuga multă memorie suplimentară dacă vroiai.

(Râsete)
Deci, unde ne-a adus asta azi?

Aici sunt planurile.

În Swindon, arhivele Muzeului de Ştiinţe,

sunt sute de planuri şi mii de pagini de notiţe

scrise de Charles Babbage despre acest motor analitic.

Unul e un set de planuri pe care-l numim Plan 28.

E şi numele fundaţiei caritabile pe care am întemeiat-o

împreună cu Doron Swade, care a fost curatorul de calcul

la Muzeul de Ştiinţe şi în acelaşi timp a condus

proiectul de construire a unui motor analitic.

Planul nostru este să-l construim.

Aici în South Kensington, vom construi motorul analitic.

Proiectul are un număr de etape.

Una a fost scanarea arhivei lui Babbage.

Asta s-a făcut. A doua este studiul

tuturor acelor planuri ca să stabilim ce să construim.

A treia parte e o simulare pe calculator a acelei maşinării,

şi ultima e să-l construim fizic la Muzeul de Ştiinţe.

Când va fi construit, veţi putea înţelege în sfârşit cum funcţionează un computer,

pentru că în loc să aveţi un cip minuscul în faţa voastră,

vă veţi uita la acest obiect imens şi veţi spune,

"O, văd cum funcţionează memoria, văd unitatea CPU operând,

O aud operând. Probabil că miros cum operează." (Râsete)

Dar între timp vom face o simulare.

Chiar Babbage însuşi a scris,

de îndată ce motorul analitic există,

cu siguranţă va trasa cursul viitor al ştiinţei.

Bineînţeles, nu l-a constuit niciodată pentru că era mereu ocupat

cu planuri noi, dar când a fost construit, bineînţeles,

în 1940, totul s-a schimbat,

Acum, vă dau doar o idee de cum arată în mişcare,

cu un film care arată cum funcţionează

doar o parte din mecanismul unităţii centrale.

Sunt trei seturi de roţi dinţate
şi va executa o operație de adunare.

Acesta e mecanismul de adunare în acţiune,

aşa că imaginaţi-vă această maşinărie gigantică.

Așadar, daţi-mi cinci ani.

Înainte de 2030 îl vom avea.

Va mulţumesc foarte mult. (Aplauze)