Σύνταξη άρθρου: Ευθύμης Κυρίκος

Επιμέλεια άρθρου: Κωνσταντίνος Ουρανός

 

Διάφανη αναπαραγωγή του μηχανισμού των Αντικυθήρων, του πρώτου υπολογιστή. Το παρόν είναι έκθεμα του Μουσείου Ηρακλειδών

Κάποια στιγμή στην ιστορία της ανθρωπότητας απαιτήθηκε ο πολλαπλασιασμός και η αύξηση της υπολογιστικής ικανότητας του ανθρώπινου μυαλού, δηλαδή η χρήση μηχανών για υπολογισμούς. Η εξέλιξη αυτή δεν έγινε από έναν άνθρωπο. Η διαδικασία υπήρξε μακροχρόνια και συνέβαλλαν πολλοί άνθρωποι και επιστήμες για αυτόν τον σκοπό. Κάποιοι από τους επιστήμονες αυτούς υπήρξαν εξαιρετικά λαμπρά μυαλά και άλλαξαν τον ρουν της ιστορίας ενώ για κάποιους άλλους από αυτούς η σπουδαία τους ανακάληψη ήταν υπόθεση επιστημονικής ρουτίνας. Όλοι όμως δημιούργησαν τον κόσμο των σύγχρονων υπολογιστών.

Μπλαιζ Πασκάλ (Blaise Pascal)

O φυσικομαθηματικός Μπλαιζ Πασκάλ γεννήθηκε στη Γαλλία το 1623 και πέθανε το 1662. Αν και στη μεγαλύτερη περίοδο της έρευνάς του εστίασε πάνω στη μηχανική των ρευστών επεκτείνοντας την εργασία του Ευανγγελίστα Τορριτσέλλι (Evangelista Torricelli), είχε και εξέχοντα ρόλο στη δημιουργία των πρώτων μηχανικών αριθμομηχανών. Το 1642 ξεκίνησε να εργάζεται πάνω στον σχεδιασμό μηχανικών αριθμομηχανών και, αφού δημιούργησε 50 πρωτότυπα σχέδια, κατασκεύασε 20 ολοκληρωμένες αριθμομηχανές (που ονομάστηκαν αργότερα αριθμομηχανές Pascal ή Πασκαλίνες/Pascalines) μέσα στα επόμενα δέκα χρόνια. Η μηχανική αριθμομηχανή του Πασκάλ είχε τη δυνατότητα εκτέλεσης πρόσθεσης και αφαίρεσης δύο αριθμών, ενώ ο πολλαπλασιασμός και η διαίρεση εκτελούνταν με επαναληπτικές διαδικασίες. Ιστορικά θεωρείται ο ένας από τους δύο εφευρέτες των μηχανικών αριθμομηχανών μαζί με τον Βίλχελμ Σίκαρντ (Wilhelm Schickard).

Μηχανική αριθμομηχανή του Πασκάλ

Ζοζέφ Ζακάρ (Joseph Marie Jacquard)

Ο Ζακάρ ήταν Γάλλος υφαντουργός και έμπορος. Γεννήθηκε το 1752 στη Λυών και πέθανε το 1834. Ανήκε σε οικογένεια υφαντουργών. Έμεινε στην ιστορία ως ο εφευρέτης του προγραμματιζόμενου αργαλειού. Εκείνη την εποχή ένα βασικό πρόβλημα της υφαντουργικής ήταν η αδυναμία μαζικής παραγωγής υφασμάτων με πολύπλοκα σχέδια και χρώματα καθώς η διαδικασία ύφανσης στον αργαλειό γινόταν με το χέρι. Έτσι ο Ζακάρ εργάστηκε πάνω στο πρόβλημα και κατασκεύασε μια σειρά αργαλειών που είχαν ως σκοπό τη μεγαλύτερη αυτοματοποίηση της παραγωγής.

Από το 1800 άρχισε να σχεδιάζει διάφορους αργαλειούς. Εφηύρε τον πατητό αργαλειό, έναν αργαλειό για να υφαίνονται δίχτυα και το 1804 ξεκίνησε να εργάζεται πάνω στον αυτόματο αργαλειό, ώστε να μπορεί να παράγει αυτόματα σχέδια πάνω σε μεταξωτό ύφασμα. Ωστόσο οι πρώτες αυτές εφευρέσεις δεν ήταν πλήρεις και καλοφτιαγμένες και δεν είχαν τα κατάλληλα αποτελέσματα.

Ο αυτόματος αργαλειός. Στην κορυφή φαίνονται οι διάτρητες κάρτες που ελέγχουν την ύφανση. Κάθε σχέδιο χρειάζεται έναν πολύ μεγάλο αριθμό διάτρητων καρτών για την απεικόνιση

Το 1803 συμμετείχε σε ένα συμπόσιο υφαντουργών στο Παρίσι στο οποίο έκανε μια επίδειξη του αυτόματου αργαλειού του. Από αυτό το συμπόσιο προτάθηκαν στο Ζακάρ διάφορες βελτιώσεις. Τελικώς, ο αυτόματος αργαλειός ολοκληρώθηκε το 1805. Ως το 1812 είχαν πουληθεί έντεκα χιλιάδες αυτόματοι αργαλειοί σε όλη τη Γαλλία.

Η μηχανή ήταν ουσιαστικά ένας μηχανικός αργαλειός που χρησιμοποιούσε διάτρητες κάρτες. Κάθε κάρτα διέθετε πολλές σειρές από τρύπες και πάρα πολλές κάρτες συνδυάζονταν μαζί για να τυπωθεί το επιθυμητό σχέδιο πάνω στο ύφασμα. Για να μπορέσουμε να καταλάβουμε λίγο καλύτερα πώς λειτουργούσε η μηχανή, θα πρέπει να γνωρίζουμε πώς γίνεται η πλέξη πάνω στο ύφασμα. Ο αργαλειός αποτελείται από δύο κάθετα μεταξύ τους επίπεδα ινών υφάσματος, οι οποίες μπλέκονται μεταξύ τους σε τετράγωνα και παράγουν την υφή του υφάσματος καθώς και το σχέδιο. Ο αργαλειός διαθέτει δύο μοχλούς, έναν που ελέγχει το οριζόντιο επίπεδο πλέξης και έναν που ελέγχει το κάθετο επίπεδο πλέξης. Καθώς στο κάθετο επίπεδο γινόταν η πλέξη των ινών, οι κάρτες αυτές μέσω των οπών τους έλεγχαν ποιες από τις ίνες θα πλέκονται με το κάθετο επίπεδο κάθε φορά. Έτσι μετά από χιλιάδες κύκλους λειτουργίας του αργαλειού το σχέδιο σιγά-σιγά άρχισε να δημιουργείται.

Ο αργαλειός του Ζακάρ, εκτός από τη μεγάλη σπουδαιότητα του ως κατασκευή, αποτέλεσε και την πρώτη λογική μηχανή, η οποία μπορούσε να αποθηκεύσει ένα σχέδιο με μία αλληλουχία οπών πάνω σε κάρτες. Χωρίς να το γνωρίζει, εφηύρε ένα πρώιμο μέσο αποθήκευσης της πληροφορίας μέσω δυαδικού μετασχηματισμού από οπές και έλλειψη οπών. Αυτός ο μετασχηματισμός της πληροφορίας του σχεδίου σε οπές πάνω σε διάτρητες κάρτες αποτελεί ουσιαστικά και μία από τις πρώτες μορφές προγραμματισμού και είναι κάτι που εκείνη την εποχή το έκαναν εκπαιδευμένοι εργάτες. Οι εργάτες αυτοί ήταν στην ουσία και οι πρώτη προγραμματιστές της ιστορίας.

Τσαρλς Μπάμπατζ (Charles Babbage)

Ο Τσαρλς Μπάμπατζ γεννήθηκε το 1791 και πέθανε το 1871. Ήταν ένας Άγγλος μαθηματικός φιλόσοφος και μηχανικός που έζησε στο Λονδίνο και σπούδασε στο διάσημο Κολέγιο της Αγίας Τριάδας στο Κέιμπριτζ (Trinity College of Cambridge). Από πολλούς θεωρείται ο πατέρας των υπολογιστών, καθώς κατασκεύασε τον πρώτο μηχανικό υπολογιστή, ενώ οι ιδέες του πάνω στα μοντέλα των υπολογιστικών μηχανών συνιστούν τις βάσεις των μοντέρνων ηλεκτρονικών υπολογιστών. Η μεγάλη συνεισφορά του Μπάμπατζ γίνεται αντιληπτή πλήρως από τα δύο μοντέλα μηχανών που σχεδίασε, τη διαφορική μηχανή και την αναλυτική μηχανή.

Η εργασία του πάνω στη δημιουργία της αναλυτικής μηχανής αποτελεί τη βασική ιδέα πάνω στην οποία βασίζονται οι σύγχρονοι υπολογιστές. Η βασική αυτή ιδέα συνοψίζεται στο πως υπάρχει πάντα μια δεδομένη είσοδος δεδομένων για υπολογισμό μέσα στη μηχανή, στην οποία αντιστοιχεί πάντα η ίδια έξοδος. Οι δύο κυριότερες κατασκευές του, όπως προαναφέρθηκε, ήταν η διαφορική μηχανή και η αναλυτική μηχανή. Αν και παρέμειναν από τον ίδιο ως σχέδια και δεν τις κατασκεύασε ποτέ, καθώς δε βρήκε χρηματοδότηση, η λειτουργία τους επαληθεύτηκε μετά από πολλά χρόνια οπότε και κατασκευάστηκαν. Ας τις δούμε.

Η Διαφορική μηχανή

Τη εποχή που έζησε ο Τσαρλς Μπάμπατζ οι περισσότερες μαθηματικές συναρτήσεις που χρησιμοποιούνταν από μηχανικούς και επιστήμονες (λογαριθμικές και τριγωνομετρικές συναρτήσεις) προσεγγίζονταν από πολυώνυμα για μεγαλύτερη ευκολία. Ωστόσο, εκείνη την εποχή οι συντελεστές των πολυωνύμων υπολογίζονταν χειροκίνητα και καταγράφονταν σε πίνακες, με αποτέλεσμα να παράγονται πολλά λάθη κατά τη διαδικασία των υπολογισμών. Η ιστορική αυτή ανάγκη για γρήγορους και σωστούς υπολογισμούς ενέπνευσε στον Τσαρλς Μπάμπατζ την ιδέα κατασκευής του πρώτου αυτόματου μηχανικού υπολογιστή σχεδιασμένου να υπολογίζει πίνακες πολυωνυμικών συντελεστών.

Η ιδέα για την κατασκευή των μηχανισμών υπολογισμού της διαφορικής μηχανής βασίστηκε στη σύλληψη των μηχανικών υπολογιστικών μηχανών του Γάλλου Μπλαιζ Πασκάλ (Blaise Pascal) και του Γερμανού Γκόττφρηντ Λάιπνιζ (Gottfried Wilhelm Leibniz) καθώς και στην αρχή που εφαρμόστηκε από την αρχαιότητα με τον μηχανισμό των Αντικυθήρων. Ένας μηχανισμός γραναζιών διαφορετικών μεγεθών περιστρέφεται με το χέρι μέσω μιας λαβής και από την ποσότητα των στροφών παράγεται ένας αριθμός, που είναι το αποτέλεσμα της αντίστοιχης πράξης.

Μοντέλο της διαφορικής μηχανής. Ένα λειτουργικό αντίγραφο κατασκευάστηκε το 1989 και βρίσκεται στο μουσείο του Λονδίνου

Η κατασκευή της μηχανής ξεκίνησε το 1819 και η πρώτη της έκδοση ολοκληρώθηκε το 1822. Λειτουργούσε χειροκίνητα περιστρέφοντας μια λαβή και εκτελούσε πράξεις στο δεκαδικό σύστημα. Το 1823 η αγγλική κυβέρνηση ενδιαφέρθηκε για το έργο και προσέφερε χρηματοδότηση στον Τσαρλς Μπάμπατζ. Ωστόσο εκείνη την εποχή, αν και τα σχέδια κατασκευής ήταν απολύτως εφικτά, τόσο οι κατασκευαστικές αστοχίες της εταιρείας που ανέλαβε την κατασκευή των εξαρτημάτων όσο και οι μέθοδοι παραγωγής τους, δεν επέτρεψαν την ολοκλήρωση του έργου. Το 1832 παρουσιάστηκε ένα λειτουργικό μοντέλο της διαφορικής μηχανής. Καθώς όμως δεν ήταν ολοκληρωμένο, είχε την ικανότητα να εκτελεί το ένα έβδομο του συνόλου των υπολογισμών σε σχέση με το αρχικό μοντέλο των σχεδίων. Η μηχανή βρήκε χρήση από την αγγλική κυβέρνηση. Δεν υπήρξε όμως περαιτέρω εξέλιξη καθώς ο Μπάμπατζ αφιερώθηκε στο έργο σχεδιασμού και κατασκευής μιας μηχανής νεότερης τεχνολογίας, την «Αναλυτική Μηχανή».

Η Αναλυτική μηχανή

Η αναλυτική μηχανή ήταν ένας γενικής χρήσης υπολογιστής, που προτάθηκε και σχεδιάστηκε από τον Τσαρλς Μπάμπατζ ως εξέλιξη της διαφορικής μηχανής. Εμφανίστηκε πρώτη φορά ως ιδέα το 1837 και περιγράφηκε ως ένα μοντέλο μηχανής για ευκολότερο και απλούστερο υπολογισμό. Η αναλυτική μηχανή ενσωμάτωνε μία αριθμητική λογική μονάδα, μία μονάδα ελέγχου καθώς και μια μονάδα αποθήκευσης ως μνήμη. Αυτή η αρχιτεκτονική σχεδιασμού ακολουθείται λίγο έως πολύ ως και σήμερα στους ηλεκτρονικούς υπολογιστές. Τα σχέδια του Μπάμπατζ μπορούμε να τα χαρακτηρίσουμε ως τα πρώτα σχέδια ενός υπολογιστή γενικής χρήσης σαν και αυτούς που χρησιμοποιούμε σήμερα με τη διαφορά πως λειτουργούσε μηχανικά και όχι με ηλεκτρισμό. Ωστόσο τα σχέδιά του ποτέ δεν πήραν σάρκα και οστά, ενόσω ζούσε, λόγω της έλλειψης χρηματοδότησης με αποτέλεσμα ο πρώτος υπολογιστής γενικού σκοπού να κατασκευαστεί το 1941, περισσότερα από 100 χρόνια μετά.

Η μηχανή ήταν σχεδιασμένη ώστε να προγραμματίζεται και να λαμβάνει δεδομένα μέσω διάτρητων καρτών, μια μέθοδος που είχε χρησιμοποιηθεί και από τον αυτόματο αργαλειό του Ζακάρ (Jacquard). Η έξοδος της μηχανής, καθώς εκείνη την εποχή δεν υπήρχαν οθόνες, περιλαμβάνει έναν εκτυπωτή και ένα κουδούνι. Επιπλέον, υπήρχε η δυνατότητα να απεικονίζει αριθμούς πάνω σε διάτρητες κάρτες.

Η μηχανή διέθετε μνήμη που μπορεί να αποθηκεύει ως 1.000 αριθμούς και ως 40 δεκαδικά ψηφία. Η αριθμητική λογική μονάδα είναι ικανή να εκτελεί και τις τέσσερις πράξεις, να υπολογίζει τη ρίζα ενός αριθμού καθώς και να συγκρίνει. Επιπλέον, σε αναφορές πάνω στα σχέδια της μηχανής, παρουσιάζεται ένα πλέγμα γραναζιών, που ονομάζεται «ο μύλος» και έπαιζε τον ρόλο του σημερινού επεξεργαστή. Ο μύλος αυτός χρησιμοποιούσε έναν μηχανισμό μικρών πασσάλων, που σε συνδυασμό με γρανάζια, μπορούσε να προσομοιώσει ορισμένες πολυπλοκότερες εντολές, κάτι σαν τον μικροκώδικα που χρησιμοποιούν οι σημερινοί επεξεργαστές και παρεμβάλλεται μεταξύ του υλικού και του συνόλου των εντολών ενός μοντέρνου επεξεργαστή.

Μεταξύ του 1837 και του 1840 ο Τσαρλς Μπάμπατζ ανέπτυξε ορισμένους αλγορίθμους για την αναλυτική μηχανή για πολυώνυμα, επαναληπτικές συναρτήσεις καθώς και έναν αλγόριθμο για την επίλυση γραμμικών συστημάτων με τη μέθοδο απαλοιφής του Γκάους (Gauss).

To 1842 ο Ιταλός μαθηματικός Λουίτζι Φεντερίκο (Luigi Federico Menabrea) δημοσίευσε μια περιγραφή της μηχανής βασισμένος σε μια διάλεξη του Μπάμπατζ. Η δημοσίευση αυτή μεταφράστηκε στα αγγλικά το 1843 από την Άντα Λόβλας (Ada Lovelace), η οποία και προσέθεσε ορισμένες δικές της σημειώσεις και πρότεινε έναν εναλλακτικό τρόπο προγραμματισμού της μηχανής για τον υπολογισμό των αριθμών Bernoulli. Ο παραπάνω αλγόριθμος θεωρείται το πρώτο ολοκληρωμένο πρόγραμμα για υπολογιστή και η Άντα Λόβλας θεωρείται ως η πρώτη προγραμματίστρια της ιστορίας.

Κομμάτι ενός υποσυστήματος της αναλυτικής μηχανής. Δεν κατασκευάστηκε ποτέ ως σήμερα ολοκληρωμένο λειτουργικό αντίγραφο

Ο Μπάμπατζ δεν κατάφερε να ολοκληρώσει ποτέ την αναλυτική μηχανή του, ως τον θάνατό του το 1871. Ακόμα και σήμερα δεν έχει κατασκευαστεί ποτέ λειτουργικό φυσικό μοντέλο της αναλυτικής μηχανής καθώς από τα αρχικά σχέδια δεν καθίσταται σαφής η πλήρη κατανόηση του μηχανισμού. Συγκεκριμένα δεν μπορεί να γίνει κατανοητό από τα σχέδια πώς η μηχανή μπορεί να χειριστεί τους δείκτες στη μνήμη, λειτουργία που είναι απαραίτητη για να μπορεί να λειτουργήσει ο αλγόριθμος που κατασκεύασε η Άντα Λόβλας. Η μόνη φυσική μηχανή που εκτίθεται στο Μουσείο επιστήμης του Λονδίνου είναι η δεύτερη έκδοση της διαφορικής μηχανής του Τσαρλς Μπάμπατζ, που ενσωματώνει ορισμένους από τους μηχανισμούς της αναλυτικής μηχανής, αλλα είναι προγενέστερο έργο.

Άντα Λόβλας (Ada Lovelace)

Η Άντα Λόβλας ήταν Αγγλίδα μαθηματικός και συγγραφέας, που γεννήθηκε το 1815 και πέθανε το 1852 στο Λονδίνο. Ο πατέρας της ήταν ο γνωστός ποιητής Λόρδος Βύρωνας. Η Άντα Λόβλας έγινε ευρέως γνωστή για την εργασία της πάνω στην υπολογιστική αναλυτική μηχανή γενικού σκοπού τους Τσαρλς Μπάμπατζ. Μελετώντας τα σχέδια της αναλυτικής μηχανής διαπίστωσε πως ήταν ικανή να χρησιμοποιηθεί και σε άλλες εφαρμογές πέρα από απλούς υπολογισμούς. Επιπλέον ανέπτυξε τον πρώτο αλγόριθμο για αυτήν τη μηχανή με αποτέλεσμα να αναγνωρίζεται σήμερα ως μία από τους πρώτους προγραμματιστές. Μεταξύ του 1842 και του 1843 η Άντα Λόβλας μετέφρασε ένα άρθρο του Ιταλού μηχανικού Λουίτζι Μεναμπρέα (Luigi Menabrea) πάνω στην υπολογιστική μηχανή προσθέτοντας ένα σετ από σημειώσεις, οι οποίες περιείχαν το πρώτο πρόγραμμα για αυτήν τη μηχανή, έναν αλγόριθμο, ο οποίος μπορούσε να εκτελεστεί από αυτήν.

Μωρίς Μπωτό (Maurice-Émile Baudot)

Ο Μωρίς Μπωτό ήταν Γάλλος μηχανικός και εφευρέτης που γεννήθηκε το 1845 και πέθανε το 1903 στο Μανιώ (Magneux) της Γαλλίας. Προερχόταν από εύπορη οικογένεια καθώς ο πατέρας του διετέλεσε τοπικός δήμαρχος. Δεν είχε κάποια πανεπιστημιακή εκπαίδευση και το 1869 ξεκίνησε να εργάζεται ως χειριστής ασυρμάτου στο γαλλικό ταχυδρομείο. Λόγω της εργασίας του εκπαιδεύτηκε στο σύστημα Μορς και στον τηλέγραφο του Χιούγκς (Hughes) από όπου και εμπνεύστηκε για το έργο του. Ήταν ο εφευρέτης του πρώτου μέσου μετάδοσης ψηφιακών τηλεπικοινωνιών, του κώδικα Baudot, και ένας από τους πρωτοπόρους της τεχνολογίας των τηλεπικοινωνιών. Κατά την εργασία του στο τηλεγραφείο ανέπτυξε ένα σύστημα πολυπλεξίας, που επέτρεπε να στέλνονται πολλά μηνύματα από πολλούς τηλέγραφους χρησιμοποιώντας ένα μόνο κανάλι επικοινωνίας. Με αυτόν το τρόπο πέτυχε να στέλνονται πολλαπλές μεταδόσεις μηνυμάτων μέσω μιας μόνο φυσικής γραμμής. Τον 19ο αιώνα, στην αρχή ακόμα των επικοινωνιών, ο τηλέγραφος αποτελούσε το μοναδικό μέσο τηλεπικοινωνιών. Επειδή το δίκτυο της εποχής στην Ευρώπη δεν είχε ολοκληρωθεί, υπήρχε πρόβλημα στη μεταφορά πολλών μηνυμάτων, λόγω του μικρού δικτύου. Έτσι οι εταιρείες τηλεπικοινωνιών έψαχναν νέους τρόπους για την εξυπηρέτηση των πελατών τους. Η εφεύρεση του Baudot αύξησε κατά πολύ τη χωρητικότητα του δικτύου και επέτρεψε για περισσότερες επικοινωνίες. Άλλωστε, ακόμα και σήμερα η ιδέα της πολυπλεξίας πολλών σημάτων πληροφορίας σε ένα κοινό κανάλι επικοινωνίας είναι η κύρια πρακτική που χρησιμοποιείται στις τηλεπικοινωνίες.

Το 1874 ο Μπωτό πατένταρε τον πρώτο τηλέγραφο με δυνατότητα αυτόματου τυπώματος του μηνύματος. Το σήμα έφτανε στο μηχάνημα και μεταφραζόταν αυτόματα σε χαρακτήρες πάνω στο χαρτί. Η όλη κίνηση και έλεγχος του τυπώματος εκτελούνται από ένα σύνολο πέντε ηλεκτρομαγνητών.

Ο αυτόματος τηλέγραφος του Μωρίς Μπωτό σε γκραβούρα της εποχής

Το σύστημα του Μπωτό αντικατέστησε το παλιό σύστημα τηλέγραφου στη Γαλλία και στη συνέχεια υιοθετήθηκε και από άλλες ευρωπαϊκές χώρες. Σήμερα προς τιμήν του Μπωτό έχει δοθεί το όνομά του στη μονάδα μέτρησης, που υπολογίζει τον ρυθμό των συμβόλων που μεταφέρονται μεταξύ δύο ηλεκτρονικών συσκευών μέσω του κοινού διαύλου επικοινωνίας τους, τη μονάδα baud (baud rate).

Χέρμαν Χόρελιθ (Herman Hollerith)

Ο Χέρμαν Χόρελιθ γεννήθηκε το 1860 και απεβίωσε το 1929 στη Νέα Υόρκη. Το 1875 αποφοίτησε ως μηχανικός από το πανεπιστήμιο Κολούμπια (Columbia University) και το 1890 ολοκλήρωσε το διδακτορικό του πάνω στην ανάπτυξη ενός συστήματος ψηφιοποίησης της πληροφορίας με τη χρήση διάτρητων καρτών. Στη συνέχεια δημιούργησε και εταιρεία μέσω της οποίας ανέπτυξε ηλεκτρομηχανικές συσκευές που προγραμματίζονταν μέσω αυτών των διάτρητων καρτών. Η δημιουργία των συγκεκριμένων μηχανών εκείνη την εποχή ήταν απαραίτητη τόσο στη συλλογή και επεξεργασία δεδομένων, όσο και στη λογιστική. Η εφεύρεση των διάτρητων καρτών σηματοδότησε την αρχή μιας εποχής ημιαυτοματοποίησης της επεξεργασίας της πληροφορίας μέσω ενός προτύπου το οποίο διατηρήθηκε για περίπου 70 με 80 χρόνια. Επίσης ο Χόρελιθ ήταν ο ιδρυτής μιας εταιρείας μηχανικής ταξινόμησης δεδομένων, η οποία το 1911 μαζί με άλλες τρεις εταιρείες συνενώθηκαν και συναποτέλεσαν την πρόδρομη εταιρεία της πολύ γνωστής αργότερα IBM. Ακόμη και σήμερα ο Χέρμαν Χόρελιθ θεωρείται ένας από τους πρωτοπόρους της ανάπτυξης των μεθόδων επεξεργασίας δεδομένων.

Συσκευή ανάγνωσης διάτρητων καρτών του Χέρμαν Χόρελιθ

Τζων Ατανάσοφ (John Vincent Atanasoff)

Ο Τζων Ατανάσοφ ήταν Αμερικανός φυσικός και εφευρέτης, που γεννήθηκε στη Νέα Υόρκη το 1903 και πέθανε το 1995. Έγινε γνωστός για την εφεύρεση του πρώτου ηλεκτρονικού ψηφιακού υπολογιστή. Σπούδασε ηλεκτρολόγος μηχανικός στο πανεπιστήμιο της Φλόριντα και έκανε το διδακτορικό του στη θεωρητική φυσική στο πανεπιστήμιο του Ουισκόνσιν.

Κατά τη περίοδο της διδακτορικής του έρευνας ο Ατανάσοφ έψαχνε τη γρηγορότερη μέθοδο εκτέλεσης υπολογισμών. Οι πιο συνηθισμένες συσκευές εκείνης της εποχής για υπολογισμό ήταν οι μηχανικές αριθμομηχανές (αριθμομηχανή Monroe). Το 1936, εφηύρε μια αναλογική αριθμομηχανή για υπολογισμούς στην ανάλυση επιφανειακών γεωμετριών και σχεδίων. Ωστόσο σε αυτό το σημείο είχαν εξαντληθεί τα όρια των μηχανικών και αναλογικών γραναζιών και δεν μπορούσε να επιτύχουν καλύτερες, πιο ακριβείς και υψηλότερες ταχύτητες στους υπολογισμούς. Το 1939 με τη βοήθεια ενός διδακτορικού φοιτητή, του Κλίφορντ Μπέρι (Clifford Berry), ο Ατανάσοφ δημιούργησε το ABC (Atanasoff–Berry Computer), που ήταν μία ηλεκτρονική αριθμομηχανή βασιζόμενη στο δυαδικό σύστημα λογικής του Μπουλ (Boole). Ως συσκευή είχε την ικανότητα επίλυσης ως και 29 γραμμικών εξισώσεων ταυτόχρονα. Δε διέθετε κεντρική μονάδα επεξεργασίας, όπως διαθέτει ένας σύγχρονος υπολογιστής, αλλά υπήρχε ένα ενιαίο ηλεκτρονικό κύκλωμα, στο οποίο τον ρόλο της μνήμης έπαιζε μία συστοιχία αναγεννητικών πυκνωτών.

Αντίγραφο του Atanasoff–Berry Computer που βρίσκεται στο πανεπιστήμιο της Αϊόβα

Παρόλο που ήταν από τους πρωτοπόρους της κατασκευής ηλεκτρονικών συσκευών δεν θεωρείται ο πατέρας των υπολογιστών καθώς η συσκευή του δεν αποτελούσε υπολογιστή γενικής χρήσης. Η συμβολή του ωστόσο, ήταν ιδιαίτερα σημαντική καθότι κατασκεύασε την πρώτη δυαδική ηλεκτρονική συσκευή δυαδικής λογικής, κάτι που ακολουθούν οι υπολογιστές ακόμα και σήμερα.

Τζων Έκερτ (John Presper Eckert)

O Τζων Έκερτ γεννήθηκε στη Φιλαδέλφεια των Η.Π.Α. το 1919 και πέθανε το 1995. Ήταν γόνος πλούσιας οικογένειας και το 1937 ξεκίνησε να σπουδάζει στη διάσημη σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών του Moore στην Πενσυλβάνια.

Κατά τη διάρκεια των σπουδών του συμμετείχε σε έρευνες πάνω στον χρονισμό των ραντάρ, στη βελτίωση της λειτουργίας του διαφορικού αναλυτή, ένας μηχανικός υπολογιστής για επίλυση διαφορικών εξισώσεων, ενώ παράλληλα βοηθούσε διδάσκοντας ηλεκτρονική σε θερινά τμήματα της σχολής.

Ο δρ. Τζων Μώκλυ (John Mauchly) ήταν διευθυντής του τμήματος φυσικής του κολλεγίου Ursinus και γνωρίστηκε με τον Έκερτ κατά τη διάρκεια ενός θερινού σχολείου. Ο δρ. Μώκλυ πρότεινε τον σχεδιασμό ενός ηλεκτρονικού ψηφιακού υπολογιστή με τη χρήση λυχνιών κενού. Η διάταξη αυτή ήταν πολλές φορές γρηγορότερη και ακριβέστερη σε σχέση με τον διαφορικό αναλυτή για τον υπολογισμό. Το 1943 το σχέδιο παρουσιάστηκε στον στρατό και υπογράφηκε συμβόλαιο με τη σχολή Moore για την κατασκευή του υπολογιστή με τον Έκερτ ως αρχιμηχανικό. Ο υπολογιστής ονομάστηκε ΕΝΙΑC και ολοκληρώθηκε στο τέλος του 1945. Ο ΕΝΙΑC ήταν ο πρώτος υπολογιστής γενικής χρήσης με τον ορισμό που του δίνουμε σήμερα. Με τον ορισμό υπολογιστής γενικής χρήσης εννοούμε μια μηχανή που, αν προγραμματιστεί καταλλήλως, είναι ικανή να εκτελέσει οποιαδήποτε απλή υπολογιστική διαδικασία.

Ο υπολογιστής ENIAC. Στη φωτογραφία φαίνονται και οι χειριστές του υπολογιστή. Εκείνη την εποχή ο προγραμματισμός γινόταν μέσω της αλλαγής των καλωδίων στα κυκλώματα. Για τον επαναπρογραμματισμό της συσκευής οι χειριστές άλλαζαν καλώδια σύμφωνα με κάποια σχέδια ώστε να εκτελούνται οι κατάλληλες ρουτίνες. Δεν υπήρχε ακόμα η έννοια του κώδικα

Ντάγκλας Ένγκελμπαρτ (Douglas Engelbart)

O Ντάγκλας Ένγκελμπαρτ γεννήθηκε το 1925 και πέθανε το 2013. Έζησε στο Όρεγκον των Η.Π.Α. . Ήταν Αμερικανός μηχανικός και εφευρέτης, που σπούδασε στο πανεπιστήμιο του Όρεγκον και δούλεψε και για τον αμερικανικό στρατό. Έγινε γνωστός για τη δουλειά του στο πεδίο αλληλεπίδρασης ανθρώπου και μηχανής. Κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1950 αποφάσισε να αφιερώσει τη ζωή του στην προσπάθεια βελτίωσης της τεχνολογίας προς όφελος του ανθρώπου. Πίστευε πως η νέα τότε τεχνολογία των ηλεκτρονικών υπολογιστών έχει τη δυνατότητα να αυτοματοποιήσει τη ζωή του ανθρώπου, να του προσφέρει περισσότερες γνώσεις και να εξελίξει την ανθρώπινη νοημοσύνη στο σύνολό της. Πρότεινε την ιδέα της δικτύωσης των υπολογιστών, ώστε να μπορούν να συνεργάζονται επιλύοντας τα όλο και πολυπλοκότερα προβλήματα της ανθρωπότητας.

Το πρώτο ποντίκι υπολογιστή

Τη δεκαετία του 1960 ίδρυσε το Augmentation Research Center που σκοπό είχε την έρευνα πάνω στην αλληλεπίδραση του ανθρώπου με τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές, ώστε να είναι πιο εύκολοι στη χρήση για τον μέσο άνθρωπο. Μέσα σε αυτό το ερευνητικό κέντρο αναπτύχθηκαν σπουδαίες τεχνολογίες, όπως η έννοια του γραφικού περιβάλλοντος, το λογισμικό δηλαδή που χρησιμοποιούν οι υπολογιστές σήμερα, ώστε να αλληλεπιδρούν με τον χρήστη και το υπερκείμενο. Η πιο σπουδαία εφεύρεση ωστόσο ήταν το ποντίκι, το οποίο επέτρεπε στον χρήστη να μπορεί να εισάγει πληροφορία σε ολόκληρη την επιφάνεια της οθόνης.

Τόμας Φλάουερς (Thomas Harold Flowers)

Ο Τόμας Χάρολντ Φλάουερς γεννήθηκε το 1905 και απεβίωσε το 1998 στο Λονδίνο. Σπούδασε ηλεκτρολόγος μηχανικός στο πανεπιστήμιο του Λονδίνου (University of London). Ξεκίνησε να εργάζεται ως ερευνητής στον πάροχο τηλεπικοινωνιών του Λονδίνου το 1926. Κατά τη διάρκεια του Δευτέρου Παγκοσμίου Πολέμου εργάστηκε για λογαριασμό του αγγλικού στρατού στην ομάδα που σχεδίασε τον Κολοσσό (Colossus), τον πρώτο προγραμματιζόμενο ηλεκτρονικό υπολογιστή, που χρησιμοποιούνταν για την αποκρυπτογράφηση γερμανικών μηνυμάτων και στην κρυπτογραφία. Βέβαια, η πρώτη επαφή του Φλάουερς με τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές είχε γίνει λίγα χρόνια νωρίτερα, όταν κλήθηκε το 1941 να βοηθήσει τον Άλαν Τιούριγκ (Alan Τuring) να σχεδιάσει και να κατασκευάσει έναν αποκωδικοποιητή βασιζόμενο σε διακόπτες, για να αποκρυπτογραφήσει τα μηνύματα του κώδικα  «Αίνιγμα» (Enigma). Αν και το έργο αυτό δεν ολοκληρώθηκε, ο Τιούρινγκ εντυπωσιάστηκε από την εργασία του Φλάουερς. Το 1943 ο Φλάουερς ήρθε σε επαφή με τον Μαξ Νόιμαν, έναν διάσημο κρυπτογράφο της εποχής, μέσω του Άλαν Τιούρινγκ. Αυτός είχε αναλάβει την αποκρυπτογράφηση ορισμένων πολυπλοκότερων μηνυμάτων σε σχέση με το κώδικα «Αίνιγμα». Σε εκείνο το έργο ο Φλάουερς πρότεινε την κατασκευή ενός πολυπλοκότερου συστήματος αποκρυπτογράφησης, τον Κολοσσό. Η μηχανή αυτή αποτελούνταν από 1.800 λυχνίες κενού και είχε τη δυνατότητα να εκτελεί πολύ περισσότερους υπολογισμούς ανά λεπτό σε σχέση με τις προγενέστερες μηχανές. Δεν αποτελούσε υπολογιστή γενικού σκοπού καθώς ήταν προγραμματισμένη να αποκρυπτογραφεί μηνύματα του συγκεκριμένου τύπου και μόνο. Η προσφορά του Φλάουερς, ήταν όμως ακριβώς αυτό: ο Κολοσσός, ο πρώτος γνήσιος ηλεκτρονικός υπολογιστής.

Ο υπολογιστής «Κολοσσός»

 

Επίλογος

Η σημασία και η προσφορά των επιστημόνων, τους οποίους αναφέρουμε στο παρόν άρθρο, έγκειται στο ότι όλοι αυτοί ήταν πρωτοπόροι στην κατασκευή των πρώιμων αυτόματων μηχανών επεξεργασίας δεδομένων. Χωρίς αυτούς δεν θα είχε δημιουργηθεί το υπόβαθρο εκείνο πάνω στο οποίο «πάτησαν» οι μεγάλοι θεωρητικοί της επιστήμης της πληροφορίας, ώστε να θεμελιωθεί η σύγχρονη επιστήμη των Υπολογιστών.

Πηγές

  • Joseph Marie Jacquard: Inventor of the Jacquard Loom,» IEEE Annals of the History of Computing, vol. 29, no. 4, pp. 98–102
  • Jacquard Mechanisms and Harness Mounting. John Heywood Ltd., Technical Book Depot, Halifax, Yorks
  • Les machines arithmétiques de Blaise Pascal, Mourlevat, Guy (1988).
  • The Modern History of Computing (Stanford Encyclopedia of Philosophy), Copeland, B. Jack (18 December 2000).
  • The Difference Engine: Charles Babbage and the Quest to Build the First Computer, Swade, Doron (2002).
  • A Brief History of Computing. Springer Science & Business Media, O’Regan, Gerard (2012) p. 204. ISBN 978-1-4471-2359-0.
  • «The Babbage Engine: The Engines». Computer History Museum. 2016
  • Ada Lovelace Biography
  • The Froehlich/Kent encyclopedia of telecommunications: Volume 2. Froehlich, E.; Allen Kent . CRC Press. pp. 31–33. ISBN 0-8247-2901-3
  • History of Telegraphy: Its Technology and Application. Institution of Engineering and Technology. Beauchamp, K.G.  pp. 394–395. ISBN 0-85296-792-6.
  • Cambell-Kelly, Martin; Computer: A History of the Information Machine (2ND ed.). Aspray, William (2004)
  • John Vincent Atanasoff. The father of the computer
  • John Vincent Atanasoff and the Birth Of Electronic Digital Computing. JVA Initiative Committee and Iowa State University. 2011.
  • ENIAC: The Triumphs and Tragedies of the World’s First Computer. New York: Walker and Company. McCartney, Scott (1999) pp. 39–41. ISBN 0-8027-1348-3. LCCN 98054845.
  • Markoff, John. «Interview with Doug Engelbart». Archived from the original on April 3, 2015. Retrieved March 31, 2015.
  • «Thomas Flowers Biography». Oxford Dictionary of National Biography. Oxford University Press. 2008. doi:10.1093/ref:odnb/71253.

 

 

 

Ηλ.Ταχ.: robot@athinodromio.gr

Ευθύμης Κυρίκος

Ηλεκτρολόγος Μηχανικός Ειδικός Αυτοματισμού και Ρομποτικής