Пиксель. История одной точки - Элви Рэй Смит

Аланом Тьюрингом. Он единолично создал концепции компьютера с хранимой в памяти программой, машинных вычислений и программирования, какими мы их знаем сейчас. Его хаосом стала Вторая мировая война, а его тираном был закон о государственной тайне, который, в свою очередь, не позволил ему использовать свою роль в спасении страны, чтобы защититься, когда его посадили в тюрьму по обвинению в гомосексуальности. Но ошибки иногда частично и запоздало исправляются. Портрет Тьюринга помещен на новой британской банкноте в 50 фунтов стерлингов, поступившей в обращение в 2021 году.

История Тьюринга разворачивается параллельно с историей Джона фон Неймана. Удивительные интеллектуальные способности Джонни сделали его одним из немногих гениев в мире, которые поняли и оценили достижение Тьюринга — изобретение компьютера с хранимой в памяти программой. И, чтобы воплотить идеи Тьюринга, он занялся практической реализацией создания компьютеров с простой архитектурой, позже названной в его честь. Она доминировала в вычислительной технике на протяжении десятилетий.

Тьюринг изобрел концепцию программирования, а фон Нейман дал название этому виду деятельности. Они оба понимали, что программирование или программное обеспечение, а не аппаратура станет главным вызовом в области вычислений.

Две высокие технологии и мотив «Общеизвестная история ошибочна»

Две технологии — компьютеры и кинематограф — внесли свой вклад в развитие Цифрового Света. Во второй части этой книги мы рассмотрели два их ответвления: собственно Цифровой Свет в компьютерах и анимацию в кинематографе. Компьютеры, безусловно, имеют решающее значение для Цифрового Света, и мы обнаружили, что они тесно связаны с ним с момента своего появления. Но кинематограф также значительно повлиял на структуру и терминологию Цифрового Света, а особенно на технологию цифрового кино. Что еще более важно, кино основано на той же фундаментальной и прекрасной идее выборки, что и Цифровой Свет. Кинематограф переносит выборку из пространства во время и подкрепляет наш аргумент о ключевом технологическом значении теоремы Котельникова для современного мира. Одна теория объясняет все вокруг.

Эти две высокие технологии независимо друг от друга иллюстрируют еще один мотив, проходящий через всю книгу: общеизвестная история ошибочна. Он особенно очевиден, когда мы разбираем сложившиеся вокруг них мифы и снова находим для каждой триаду «идея — хаос — тиран», применимую даже к группам людей.

Компьютеры и Цифровой Свет

У изобретенного Тьюрингом компьютера обнаружился существенный недостаток: он работал невыносимо медленно. Универсальная машина под управлением человека вычислила бы «Историю игрушек» от Pixar, но ей бы потребовалось больше времени, чем существует Вселенная. Поэтому Тьюринг запустил проект по созданию электронной версии своего универсального компьютера с хранимой в памяти программой для повышения скорости работы. Он применил уже ставшее общеизвестным практическое правило: чтобы программное обеспечение работало быстрее, реализуйте его на аппаратном уровне. Другими словами, аппаратное и программное обеспечение принципиально эквивалентны, если не учитывать скорость. Я подчеркиваю это, потому что современные историки все еще приписывают создание компьютера с хранимой программой инженерам, разрабатывавшим аппаратное обеспечение в конце 1940-х годов, в то время как Тьюринг уже описал и использовал эту концепцию в своей знаменитой статье 1936 года. В главе 3 я привожу короткое описание его аргументов и объясняю, как его машина решала проблему универсальности.

Под словом «компьютер» мы сегодня подразумеваем именно это: электронную универсальную вычислительную машину с хранимой в памяти программой. Тьюринг отошел от чистой математики и в 1940-х годах присоединился к проекту под названием Pilot Ace по созданию первого такого компьютера. Проект обернулся провалом по причинам, которые я объясняю в главе 4, но саму идею подхватили другие. На самом деле в мире началась гонка за первенство в создании компьютера. Несколько команд бросились создавать электронные вычислительные машины, самые сильные из них — в США и Великобритании.

Впрочем, при тщательном изучении истории выясняется, что многие претенденты на первенство в создании компьютера не соответствуют формальным требованиям. Общепринятые версии в очередной раз оказываются ошибочными. Определенно не были первыми ни американский ENIAC, ни более ранний английский Colossus, поскольку они не отвечают критериям универсального компьютера с хранимой в памяти программой. Исходя из строгого определения компьютера, можно составить список из 10 или около того претендентов. Первым из них появился Baby, построенный в английском Манчестере. Он выиграл гонку благодаря первой успешной реализации электронной памяти. И ее, и сам Baby создали английские инженеры Фредди Уильямс и Том Килбурн на основании технического решения, которое обычно называют трубкой Уильямса. Тьюринг вскоре присоединился к проекту Baby, хотя непосредственно в проектировании и строительстве не участвовал.

Тем временем гениальный Джон фон Нейман намеревался создать первый компьютер в США. Его команда заключила контракт на создание электронной памяти с Владимиром Зворыкиным (известным в Америке как изобретатель телевидения) и возглавляемой им Лабораторией электронных исследований, подразделением Radio Corporation of America (RCA). Если вкратце, то команде Зворыкина не удалось выполнить работу в срок. Команда фон Неймана узнала, как создатели Baby решили проблему памяти с помощью трубки Уильямса, и сразу же взяла эту идею на вооружение.

Фон Нейман разыскал и проанализировал каждый компьютер или компьютероподобную машину в США. Он заметил, что ENIAC получится превратить в компьютер с хранимой в памяти программой, если добавить некоторые простые аппаратные средства. Новую, улучшенную версию я называю ENIAC+. Как я уже говорил, ведутся научные споры, действительно ли ENIAC+ опередил Baby. Две эти машины «родились» с разницей в несколько недель в соответствии практически с любым определением компьютера, а зафиксированные даты ненадежны и все еще обсуждаются историками.

В этой книге я акцентирую внимание на Baby, потому что он визуализировал первые пиксели. В конструкции Уильямса биты хранились на экране электронно-лучевой трубки (ЭЛТ): тире для 1 и точка для 0. Это были элементы отображения Baby (или визуализированные пиксели). Они располагались в виде регулярного массива (растра). Килбурн сделал фотографию, которую я назвал «Первый Свет», в 1947 году, незадолго до официального запуска Baby, состоявшегося в 1948-м.

Из-за совпадения между первым компьютером и Первым Светом в главе 4 излагается история не только компьютеров, но и раннего Цифрового Света. В ней я также начинаю развивать другую тему книги — несводимость истории высоких технологий к повествованию об одном-единственном творческом гении. Даже поверхностный рассказ о создании первых компьютеров я сопровождаю блок-схемой, где указываю, как много людей участвовало в этом процессе.

Но конкретно история создания компьютеров — единственная в книге, которая, так сказать, почти подходит под шаблон одного-единственного творческого гения. На самом верху блок-схемы расположен Алан Тьюринг. Но нет единственного прямого пути от Тьюринга к Baby, первому