Главная arrow Разработки военных лет arrow Появление компьютера
Как начинался компьютер
Компьютерная революция
Двоичный код
Разработки военных лет
Интегральные микросхемы
Микрокомпьютер
Персоны
Сеть
Язык компьютера
Развитие ПО
Гибкие системы
Средства разработки
Информатика
Вычислительная наука
Операционные системы
Искусственный интеллект
Предыстория
Поиск
Знания и рассуждения
Логика
Робототехника
 

 
Появление компьютера Печать
1941 г. Конрад Цузе изобрел и построил первый универсальный компьютер.
В Германии лидерство захватил Конрад Цузе. В 1941 г., почти за два года до того, как Марк-1 перелопатил первые числа, и вскоре после создания пробных моделей ZI и Z2, Цузе построил действующий компьютер - программно-управляемое устройство, основанное на двоичной системе счисления. Машина Z3 была значительно меньше машины Эйкена и гораздо дешевле в производстве. Впрочем, иначе и быть не могло. Хотя правительство и оказало некоторую поддержку Цузе, демобилизовав его через 6 месяцев из армии и предоставив ему должность инженера на одном из предприятий авиационной промышленности, основную часть работы над компьютером он проделал там же, где и начал ее, - в гостиной родительского дома.
 
Как машина Z3, так и ее «преемник» Z4 использовались для расчетов, связанных с конструированием самолетов и ракет. Цузе построил также несколько специализированных компьютеров; два из них помогали при оценке аэродинамических характеристик крыльев и рулей беспилотного, управляемого по радио самолета, который поступил в небольших количествах на вооружение германской армии в самом конце войны. Однако главный замысел Цузе не встретил поддержки со стороны правительства.

В 1942 г. он и австрийский инженер-электрик Хельмут Шрайер, который время от времени сотрудничал с Цузе, предложили создать компьютер принципиально нового типа. Они задумали перевести машину Z3 с электромеханических реле на вакуумные электронные лампы. В отличие от электромеханических переключателей электронные лампы не имеют движущихся частей; они управляются электрическим током исключительно электрическим способом. Машина, задуманная Цузе и Шрайером, должна была работать в тысячу раз быстрее, чем любая из машин, имевшихся в то время в Германии.

Но предложение инженеров отклонили. Война еще только начиналась, и Гитлер, уверенный в быстрой победе, наложил запрет на все долговременные научные разработки. «Нас спросили, когда наши машины заработают, вспоминал Цузе. - Мы ответили, что приблизительно года через два. На что было сказано, что война к тому времени успешно закончится». Говоря о потенциальных сферах применения своего быстродействующего компьютера, Цузе и Шрайер отмечали возможность его использования для расшифровки закодированных сообщений, передаваемых британским командованием по рациям. Тогда еще никто не знал, что англичане уже разрабатывали машину для той же цели.

В отличие от полукустарной работы Цузе в Берлине английский проект относился к разработкам самого высокого приоритета; он осуществлялся в рамках проекта «Ультра», целью которого был поиск способов расшифровки секретных немецких кодов. Идея проекта «Ультра» зародилась после весьма успешной операции, проведенной польской разведкой. Еще до оккупации Польши Германией в 1939 г. поляки умудрились создать точную копию немецкого шифровального аппарата «Загадка» и переправить его в Англию вместе с описанием принципа работы.

Аппарат «Загадка» представлял собой электромеханический телепринтер, в котором шифровка сообщений производилась случайным поворотом рычагов. Отправитель настраивал телепринтер на определенный ключ, вставлял набор штырьков в ячейки (подобно тому как это делается на телефонном коммутаторе) в соответствии с определенной схемой и печатал сообщение. После этого машина автоматически передавала сообщение в зашифрованном виде. Кроме этого поляки ничего не могли сказать англичанам. Без ключа и схемы коммутации (их немцы меняли три раза в день) даже использование в качестве приемника еще одного устройства типа «Загадки» было бесполезно.
 
1936 г. Алан Тьюринг опубликовал свою основополагающую работу «О вычислимых числах».
В надежде раскрыть секрет «Загадки» британская разведка собрала группу блестящих и несколько эксцентричных ученых и поселила их в Блетчли-Парке, обширном имении викторианской эпохи, расположенном неподалеку от Лондона, изолировав от остального мира. Среди «засекреченных парней» были представители различных специальностей - от инженеров до профессоров литературы. Входил в эту группу и математик Алан Тьюринг.


Неиссякаемый источник смелых и оригинальных идей, теоретик из Кембриджского университета, Тьюринг, наверное, был наиболее эксцентричным и, несомненно, самым одаренным членом группы. «Что-то вроде Шелли в науке», - охарактеризовал его один из коллег. Длинноволосый симпатичный молодой человек, всегда в помятом костюме, он не скрывал своих весьма нетрадиционных взглядов, например неверия в бога и т. д. Мать Тьюринга вспоминала, что он «ужасно заикался, а его смех напоминал воронье карканье и раздражал даже самых добрых друзей».

О чудачествах Тьюринга ходили легенды. Говорили, что в бытность в Кембридже он никогда не ставил часы по сигналам точного времени и ни у кого не спрашивал, который час, а, отмечая положение определенной звезды, вычислял время в уме. В Блетчли-Парке он ездил на работу на велосипеде, часто надевая противогаз, чтобы избежать аллергии в период цветения трав. Однажды Тьюринг, обеспокоенный падением курса английского фунта, расплавил некоторое количество серебряных монет и закопал слиток на территории парка, но сразу же забыл, где именно.

Гениальность Тьюринга не вызывала сомнений. В 1936 г. в возрасте 24 лет он написал работу, которой суждено было сыграть исключительно важную роль в развитии вычислительной математики и информатики. Работа касалась очень трудной проблемы математической логики - описания задач, которые не удавалось решить даже теоретически. Пытаясь найти такое описание, Тьюринг использовал в качестве вспомогательного средства мощное, хотя и существующее лишь в его воображении, вычислительное устройство, в котором он предвосхитил ключевые свойства современного компьютера.

Тьюринг назвал свое абстрактное механическое устройство «универсальная машина», поскольку она должна была справляться с любой допустимой, т.е. теоретически разрешимой, задачей - математической или логической. Данные должны были вводиться в машину на бумажной ленте, поделенной на клетки-ячейки. Каждая такая ячейка либо содержала символ, либо была пустой. Машина не только могла обрабатывать записанные на ленте символы, но и изменять их, стирая старые и записывая новые в соответствии с инструкциями, хранимыми в ее внутренней памяти.

Некоторые идеи Тьюринга были в конечном счете воплощены в реальных машинах, построенных в Блетчли-Парке. Сначала удалось создать несколько дешифраторов, в которых использовались электромеханические переключатели такого же типа, как у Конрада Цузе в Берлине, Джона Стибица в Bell Laboratories «Белл телефон лабораторис» и Говарда Эйкена в Гарвардском университете. Эти машины работали по существу «методом проб и ошибок», перебирая до бесконечности всевозможные комбинации из символов немецкого кода, пока не возникал какой-нибудь осмысленный фрагмент. Однако в конце 1943 г. «затворники» Блетчли-Парка сумели построить гораздо более мощные машины. Вместо электромеханических реле в них содержалось около 2000 электронных вакуумных ламп. Примечательно, что именно такую технологию предлагал Цузе для создания новой машины, признанной в Германии нецелесообразной. Даже количество ламп было то же самое. Англичане назвали новую машину «Колосс».

Тысячи перехваченных за день неприятельских сообщений вводились в память «Колосса» так, как это предлагал Алан Тьюринг, - в виде символов, закодированных на перфоленте. Ленту вводили в фотоэлектрическое считывающее устройство, которое сканировало ее с удивительной скоростью - 5000 символов в секунду, после чего в поисках соответствия машина сопоставляла зашифрованное сообщение с уже известными кодами «Загадки». Каждая машина имела пять считывающих устройств, в результате за секунду обрабатывалось поразительное количество информации: около 25000 символов.
 1943 г. «Колосс» принялся за работу, пытаясь расшифровать секретные немецкие коды. 
 
Работа засекреченной группы в Блетчли-Парке носила коллективный характер, и роль Тьюринга в создании «Колосс» и других дешифрующих устройств до сих пор, спустя полвека, хранится в тайне, как это предписывается британским законом о государственной безопасности. «Я не хочу сказать, что мы выиграли войну благодаря Тьюрингу, - говорил впоследствии И. ДЖ. Гуд, математик, работавший под его руководством, - но беру на себя смелость сказать, что без него мы могли бы ее и проиграть».

Хотя использование вакуумных ламп ознаменовало крупный шаг вперед в развитии вычислительной техники, «Колосс» все же был специализированной машиной, применение которой ограничивал ось расшифровкой секретных кодов. Однако на другом берегу Атлантического океана, в Филадельфии, потребности военного времени способствовали появлению устройства, которое по принципам работы и применению было уже ближе к теоретической универсальной машине Тьюринга.