„Az a vágy,
hogy gazdaságosabbá tegyék az aritmetikai számításokat az idő, és szellemi
erőfeszítés szempontjából, valamint, hogy kiszűrjék az ember hibára való
hajlamát, valószínűleg egyidős magával az aritmetika tudományával.” Howard H.
Aiken
Howard H.
Aiken, a Mark I. atyja
avagy
Babbage gépe életre kel
Howard H. Aiken 1900. március 9-én
született az USA New Jersey államában, Hobokenben, de Indianapolisban nőtt fel.
Miközben a Wisconsin egyetemre járt, már dolgozott a helyi villamos műveknél.
1923-ban kapott BS diplomát. A Master szintet 1937-ben érte el a Harvardon, és
ugyanitt szerzett doktori fokozatot fizikából 1939-ben.
A címben
említett Charles Babbage az 1800-as
évek közepén alkotott, és őt tekinthetjük az első általános célú számítógép megalkotójának. Erről bővebben lehet
olvasni az Ada Byronról szóló cikkemben.
Babbage csillagászati
számításokat végzett, és bizony ennél a munkánál elég monoton módon kell
napokig számolni, számolni, számolni. Ráadásul mindig becsúszhat egy hiba is,
ami miatt elölről kell kezdeni az egészet. Nem csoda, hogy hozzálátott
megalkotni egy gépet, amelyik gyorsan, és tévedés nélkül elvégzi ezt a munkát.
El is készült a differenciál gép terve, de maga a gép sosem készült el, mert
Babbage túlságosan nagyratörő terveihez nem volt meg a szükséges technika.
De Babbage
elkészítette az analitikus gép
tervét is, ami kiemeli őt az akkori tervezők közül. Ez a gép ugyanis nem csak egyféle számítás elvégzésére képes, mint
kortársai, hanem lyukkártyával bármely művelet programozható számára. Ezzel
a géppel is az volt a baj, mint az elődjével, így Babbage életében ez sem lett
kész.
Babbage
(jobbra) egyébként elég boldogtalan ember volt. Biztosan javított volna a
kedélyén, ha megtudja, hogy 100 év múlva az ő gépeit használják az emberek. (A
vissza a jövőbe c. film jut eszembe, amikor a Doki meglátja a fluxus
kondenzátort. „Működik! Működik! Végre feltaláltam valamit, ami működik!”)
A történet
ott kezdődött, hogy 1929-ben Benjamin D. Wood, a Columbia Egyetem kutatási
hivatalának vezetője rávette az IBM akkori vezérigazgatóját, Thomas J. Watsont,
hogy alapítsa meg a Columbia Egyetem Statisztikai Hivatalát (Columbia
University Computing Bureau).
1931-ben itt
helyezték üzembe a "differencia-tabulátorként" emlegetett szerkezetet
(lent), amely gyakorlatilag Babbage
differencia gépének egy modernizált változata volt. A Hivatal ügyfelei közé
tartozott gyakorlatilag minden lényeges észak-amerikai felsőoktatási intézmény:
a Columbia Egyetem, a Carnegie Alapítvány, a Yale, a Pittsburghi, a Chicagói,
az Ohiói, a Harvard, a California és a Princeton Egyetemek.

Nos, 1939-ben Aiken differenciálegyenleteket
oldott meg vigasztalan monotonitással. Természetesen benne is felmerült,
hogy mindezt automatizálni is lehetne. Már 1937-ben is foglalkozott tudományos
számítógép tervezésével, és felállított négy alapkövetelményt a géppel
kapcsolatban:
1. A gép legyen képes mind
pozitív, mind negatív számok kezelésére.
2. Működése legyen teljesen
automatikus, ne igényeljen emberi közreműködést.
3. Használjon különféle
matematikai függvényeket, melyek az eddigieknél sokkal bonyolultabbak is
lehetnek.
4. A matematikai műveletek
sorrendjében végezze el a számítást.
Több számítógép gyártó,
és a Harvard elnöke sem vállalta a gép megépítését, de az IBM kötélnek állt, és
1939-ben elkezdődött a MARK I. építése.
Ez a gép szinte teljesen a Babbage féle
analitikus gép megvalósítása volt, persze nem gőzgép hajtotta, hanem
elektromos áram, és relék működtek benne.
A
megvalósítást nehezítette, hogy közbejött a második világháború, ami alatt
Aiken a haditengerészet parancsnoka volt, később ő vezette itt a Computing
Project-et. Végül a gép 1944 májusában kezdett működni, és 15 éves pályafutása
alatt rengeteg katonai célú számítást végzett el.
A Mark I. (lent) 72
változót tudott tárolni, mindegyik 23 jegyű lehetett, plusz az előjel. Ezen
kívül 60 állandót is tárolt, ezeket külön kapcsolókkal, kézzel kellett
beállítani. Egy másodpercig tartott egy összeadás, 6 s-ig egy szorzás, és 11
s-ig egy osztás. Az adatokat és műveleteket lyukszalagon kapta, és a kimenet is
ilyen volt. Egy nap folyamatos működéssel egy ember 6 havi munkáját volt képes
elvégezni.

A gép óriási
volt. 15,3m hosszú, 2,4m magas, 31500 kg tömegű, 800 km huzalt, 3 millió
kapcsolást tartalmazott, és olyan hangja volt, mintha százezer kötőtű csattogna
a teremben. Az olvasó ezt a cikket valószínűleg egy kb. 5 kg-os asztali gépen,
vagy egy 2 kg-os laptopon, vagy egy néhány dekás ipad-on olvassa, amely
milliárdnyi adatot tárol, egy másodperc alatt billió műveletet végez, a
bemenete billentyűzet és egér, a kimenet képernyő, vagy nyomtató, és
teljesen zajtalan. Ennyit fejlődtünk kb. 65 év alatt. De térjünk vissza 1944-be.
Ahogy készen
lett a Mark I., máris kicsinek bizonyult, és Aiken megbízást kapott egy
nagyobb, és gyorsabb gép elkészítésére. Csupán 2 év múlva már működött a Mark
II. (jobbra), de Aikennek rá kellett döbbennie, hogy az elektromechanikus gépek
ideje lejárt. A későbbi Mark III. már elektroncsövet is tartalmazott, így
növelve a gyorsaságot és a megbízhatóságot, de még ez a gép is tartalmazott
reléket (200 relé, 5000 elektroncső, 1300 dióda). Az adatokat és a programokat
mágnesszalagról olvasták be, tárolóként mágneses dobegység működött, ami nyolc
mágneses dobból állt, és 4200 tároló helyet tartalmazott. Az adatkiadást öt
mágnesszalaggal vezérelt írógép végezte. 28 kHz-es ütemfrekvencia esetén a Mark
III-nak egy összeadásra már csak négy, egy szorzásra tizenkét ezredmásodperc
kellett. Kevéssel később Aiken megépítette az első teljesen elektroncsöves
számítógépet, a Mark IV-et.
Persze nem csak a
hardver fejlődött ekkor, hanem a szoftver is. Még 1944-ben a Mark I-en kezdett
dolgozni Grace Murray Hopper (balra)
"The Grand Old Lady of Software" (A szoftver nagyasszonya),
"Amazing Grace" (Bámulatos Grace) "Grandma COBOL" (COBOL
nagyi).
Az ő nevéhez
fűződik az első gépi kódra fordító, ún. compiler program (1952), és Grace
személyéhez kapcsolódik a "bug" (bogár) szónak a hibákra való használata is. A
történet anekdotába illő: Grace a Harvard Egyetemen a Mark II-n dolgozott csapatával.
Egyik nap a gép nem működött, és hosszú keresés után kiderült, hogy az egyik
relé érintkezői közé egy molylepke szorult. A technikusok kivették, és
beragasztották a munkanaplóba, a következő aláírással: "Az első eset, hogy
tényleg megtaláltuk a bogarat."
Aiken 1961-ben vonult
vissza és Floridába költözött, ahol a Miami egyetemen az információ technológia
tiszteletbeli professzorává avatták. Végül 1973. március 14-én halt meg.
Bár nevét a
Mark I – IV. gépek kifejlesztése kapcsán emlegetik, úttörő munkát végzett a
számítógépes nyelvek, parancsok, adatfeldolgozás, számítógépes áramkör elmélet,
és a mágneses tároló eszközök területén.
A számoló
automaták kifejlesztése tipikusan a (jó értelemben vett) lustaságból fakadt, és
ezen kívül is nagyon sok fejlesztés melegágya az, hogy valamit kényelmesebb
géppel végeztetni. Mindenkit csak bátorítani tudok arra, hogy kitalálja, mit
lehetne még gépesíteni a munkájában. Lehet, hogy egy új iparág születik
ezáltal!