Šiandien mūsų kišenėse telpa įrenginiai, kurie milijonus kartų galingesni už techniką, kadaise padėjusią žmogui nusileisti ant Mėnulio. Tačiau kelias iki šio neįtikėtino technologinio patogumo nebuvo nei trumpas, nei paprastas. Viskas prasidėjo nuo mašinų, kurios užėmė ištisus kambarius ar net kelis pastato aukštus, svėrė dešimtis tonų ir reikalavo tiek elektros energijos, kad jas įjungus kartais pritemdavo aplinkinių miestelių šviesos. Šie gigantiški, nuolat dūzgiantys ir didžiulį karštį skleidžiantys aparatai nebuvo tiesiog inžineriniai eksperimentai. Tai buvo patys pirmieji, sunkūs žingsniai į skaitmeninę revoliuciją, visiems laikams pakeitusią tai, kaip mes dirbame, bendraujame ir suprantame mus supantį pasaulį. Nors iš pirmo žvilgsnio šie primityvūs elektroniniai milžinai atrodo tolimi ir nesuprantami, jų architektūra ir veikimo principai padėjo tvirtus pagrindus kiekvienam išmaniajam telefonui, nešiojamam kompiuteriui ar galingam debesijos serveriui, kurį naudojame šiandien.
Nuo mechaninių idėjų iki pirmųjų elektroninių gigantų
Nors mes esame pratę kompiuterius sieti su dvidešimtojo amžiaus viduriu ir modernybe, šių prietaisų koncepcija gimė gerokai anksčiau nei buvo išrasta elektros lemputė. Jau devynioliktame amžiuje anglų matematikas ir išradėjas Charles Babbage suprojektavo Analitinę mašiną – mechaninį įrenginį, kuris turėjo atlikti sudėtingus matematinius skaičiavimus naudojant krumpliaračius ir svirtis. Nors ši mašina taip ir nebuvo pilnai pastatyta jam esant gyvam, jo idėjos, kartu su pirmąja programuotoja laikomos Ada Lovelace įžvalgomis, suformavo teorinį pagrindą ateities inovacijoms. Babbage ir Lovelace suprato, kad mašina gali ne tik skaičiuoti skaičius, bet ir manipuliuoti simboliais pagal iš anksto nustatytas taisykles.
Visgi, tikrasis lūžis įvyko prasidėjus Antrajam pasauliniam karui. Kariuomenei žūtbūt reikėjo greitų ir tikslių skaičiavimų – pradedant artilerijos sviedinių trajektorijų lentelėmis ir baigiant sudėtingų priešo šifrų nulaužimu. Mechaniniai skaičiuotuvai ir žmonės, vadinami „kompiuteriais“ (taip, anksčiau kompiuteris buvo profesija, o ne daiktas), tiesiog nebespėjo dorotis su milžinišku duomenų kiekiu. Reikėjo kažko naujo, greito ir galingo. Būtent šis nenumaldomas poreikis paskatino inžinierius pereiti nuo lėtų mechaninių dalių prie elektronikos – vakuuminių lempų, kurios neturėjo jokių judančių detalių ir galėjo perduoti signalus tūkstančius kartų greičiau.
ENIAC – monstras, pradėjęs skaitmeninę erą
Kalbėdami apie pirmuosius tikrus kompiuterius, neabejotinai turime paminėti ENIAC (angl. Electronic Numerical Integrator and Computer). Sukurtas Pensilvanijos universitete ir viešai pristatytas tūkstantis devyni šimtai keturiasdešimt šeštaisiais metais, šis įrenginys tapo tikra to meto sensacija. ENIAC nebuvo tiesiog didelis – jis buvo tiesiogine to žodžio prasme kambario dydžio. Jis užėmė apie šimtą šešiasdešimt septynis kvadratinius metrus, svėrė beveik trisdešimt tonų ir buvo sudarytas iš daugiau nei aštuoniolikos tūkstančių vakuuminių lempų, septyniasdešimties tūkstančių rezistorių ir dešimties tūkstančių kondensatorių.
Programuoti šį milžiną buvo titaniškas darbas. Tuo metu nebuvo jokių klaviatūrų, pelių ar monitorių. ENIAC neturėjo net ir operacinės sistemos. Norint priversti kompiuterį atlikti naują užduotį, operatoriams tekdavo fiziškai perjunginėti tūkstančius laidų ir jungiklių didžiulėse spintose. Šį itin sudėtingą, loginio mąstymo ir kantrybės reikalaujantį darbą atliko moterys, kurios istorijoje žinomos kaip „ENIAC merginos“. Jos valandų valandas studijavo mašinos schemas ir laidų išvedžiojimus, tapdamos pačiomis pirmosiomis pasaulyje programinės įrangos inžinierėmis. Be jų atsidavimo, šis elektroninis monstras būtų buvęs tik nenaudinga metalo ir stiklo krūva.
Kaip veikė šios milžiniškos mašinos?
Pirmųjų kompiuterių širdis buvo vakuuminės lempos. Jos veikė kaip elektroniniai jungikliai, kurie galėjo praleisti arba sustabdyti elektros srovę, taip sukuriant dvejetainės sistemos pagrindą – nuliukus ir vienetukus. Tačiau vakuuminės lempos turėjo didžiulį trūkumą: jos buvo labai trapios, naudojo milžiniškus kiekius elektros energijos ir išskirdavo tiek karščio, kad patalpose nuolat reikėdavo galingų vėdinimo sistemų. Be to, lempos nuolat perdegdavo. Sakoma, kad ENIAC veikimo metu bent viena lempa perdegdavo kas kelias dienas, ir inžinieriams tekdavo skubiai ieškoti gedimo vietos tarp tūkstančių kitų lempų.
Informacijos įvedimas ir išvedimas taip pat smarkiai skyrėsi nuo šių dienų. Duomenys dažniausiai buvo įvedami naudojant perfokortas – specialaus kartono korteles su išmuštomis skylutėmis. Kompiuterio skaitytuvas, aptikęs skylutę, fiksuodavo elektrinį signalą. Tai buvo lėtas ir klaidiems jautrus procesas. Jei netyčia sumaišydavote perfokortų krūvą ar pametėte bent vieną kortelę, visa programa galėjo nustoti veikti arba pateikti visiškai neteisingus rezultatus.
Komercinių kompiuterių aušra: UNIVAC ir IBM
Pasibaigus karui, technologijos greitai rado kelią į civilinį gyvenimą ir verslą. Tūkstantis devyni šimtai penkiasdešimt pirmaisiais metais buvo sukurtas UNIVAC I – pirmasis komercinis kompiuteris, kurį buvo galima nusipirkti. Ši mašina išgarsėjo tūkstantis devyni šimtai penkiasdešimt antraisiais metais, kai JAV prezidento rinkimų naktį, išanalizavusi vos kelis procentus pradinių balsavimo rezultatų, tiksliai nuspėjo Dwighto D. Eisenhowerio pergalę. Televizijos transliuotojai iš pradžių net nepatikėjo mašinos prognoze, nes ji visiškai prasilenkė su to meto politikos ekspertų lūkesčiais. Kai ryte paaiškėjo, kad kompiuteris buvo visiškai teisus, visuomenė suprato – prasidėjo nauja era.
Netrukus į rinką agresyviai žengė ir kompanija IBM, kuri iki tol specializavosi perfokortų ir mechaninių skaičiavimo mašinų gamyboje. IBM pristatė savo pirmuosius masinės gamybos kompiuterius, tokius kaip IBM 650. Nors jie vis dar buvo didžiuliai ir brangūs, didžiosios korporacijos, bankai ir draudimo bendrovės suprato, kad investicijos į šias mašinas atsiperka dėl neįtikėtino duomenų apdorojimo greičio. Algų skaičiavimas, kuris anksčiau reikalavo ištisų buhalterių skyrių savaičių darbo, dabar galėjo būti atliktas per kelias valandas.
Technologinis šuolis: tranzistorių išradimas
Nepaisant visų ankstyvųjų laimėjimų, vakuuminės lempos stabdė kompiuterių evoliuciją. Jei inžinieriai norėjo sukurti galingesnį kompiuterį, jiems reikėjo daugiau lempų, o tai reiškė dar didesnį pastatą, dar daugiau sunaudojamos elektros ir dar didesnį lempų perdegimo procentą. Reikėjo revoliucijos mikroelektronikoje.
Ši revoliucija įvyko tūkstantis devyni šimtai keturiasdešimt septintaisiais metais, kai „Bell Labs“ mokslininkai išrado tranzistorių. Tranzistorius atliko tą pačią funkciją kaip ir vakuuminė lempa – reguliavo elektros srovę – tačiau jis buvo gaminamas iš puslaidininkių (pavyzdžiui, silicio), buvo nepalyginamai mažesnis, naudojo tik trupinėlį energijos ir beveik neskleidė karščio. Šis išradimas leido kompiuteriams susitraukti nuo viso kambario dydžio iki kelių spintų, o vėliau – ir iki rašomojo stalo dydžio. Tranzistoriai atvėrė duris integrinių grandynų ir mikroprocesorių erai, kuri galiausiai atvedė mus prie šiuolaikinių išmaniųjų įrenginių.
Kodėl pirmieji kompiuteriai buvo tokie svarbūs žmonijai?
Kambario dydžio mašinos, nepaisant jų gremėzdiškumo, atliko kritinį vaidmenį formuojant moderniąją visuomenę. Jų įtaka buvo jaučiama kone kiekvienoje srityje:
- Kosmoso tyrinėjimai: Be sudėtingų orbitos ir trajektorijų skaičiavimų, kuriuos atliko ankstyvieji kompiuteriai, nei palydovų iškėlimas, nei garsioji „Apollo“ misija į Mėnulį nebūtų buvę įmanomi.
- Mokslo pažanga: Kompiuteriai leido mokslininkams analizuoti didžiulius duomenų kiekius per rekordiškai trumpą laiką. Tai paspartino atradimus fizikos, chemijos, genetikos ir net meteorologijos srityse – pirmą kartą tapo įmanoma kurti tikslesnius orų prognozių modelius.
- Verslo automatizavimas: Finansų sektorius buvo transformuotas iš esmės. Atsirado galimybė greitai apdoroti tūkstančius bankinių operacijų, sekti inventorių didelėse gamyklose ir kurti sudėtingas logistikos sistemas.
- Nacionalinis saugumas: Vyriausybės naudojo galingus kompiuterius ne tik ginklų sistemų kūrimui šaltojo karo metais, bet ir radarų tinklų stebėjimui bei slaptų kodų šifravimui.
Dažniausiai užduodami klausimai apie pirmuosius kompiuterius
Kiek svėrė pirmasis kompiuteris?
Jei kalbame apie garsųjį ENIAC kompiuterį, jis svėrė apie trisdešimt tonų. Tai tolygu maždaug penkių suaugusių dramblių svoriui. Transportuoti ar perkelti tokią mašiną buvo praktiškai neįmanoma, todėl ji buvo surenkama ir laikoma vienoje vietoje.
Kas yra laikomas pirmuoju kompiuteriu pasaulyje?
Atsakymas priklauso nuo to, kaip apibrėšime žodį „kompiuteris“. Mechaninių skaičiavimo mašinų pradininku laikomas Charles Babbage su savo Analitine mašina. Jei kalbame apie elektroninius ir programuojamus įrenginius, dažniausiai išskiriamas vokiečių inžinieriaus Konrado Zuse sukurtas Z3 (1941 m.) arba amerikiečių ENIAC (1945 m.), kuris buvo pirmasis pilnai elektroninis bendrosios paskirties kompiuteris.
Kaip žmonės programavo šias ankstyvąsias mašinas?
Pačioje pradžioje programavimas reiškė fizinį laidų perjungimą iš vieno lizdo į kitą, taip pat šimtų jungiklių nustatymą į atitinkamas padėtis. Vėliau, tobulėjant technologijoms, buvo pradėtos naudoti perfokortos ir popierinės juostos su skylutėmis, kurios leido kompiuteriui perskaityti įvedamas instrukcijas be poreikio kaskart fiziškai perjunginėti laidus.
Kodėl jie buvo tokie dideli?
Pirmieji kompiuteriai naudojo tūkstančius vakuuminių lempų. Kiekviena lempa buvo maždaug mažos elektros lemputės dydžio. Kadangi joms reikėjo daug erdvės, laidų ir galingos aušinimo sistemos, visas įrenginys natūraliai išsiplėsdavo per visą kambarį. Tik išradus mažyčius tranzistorius ir mikročipus, kompiuterių dydis drastiškai sumažėjo.
Nematomas pamatas, ant kurio stovi mūsų skaitmeninė kasdienybė
Gilinantis į skaičiavimo mašinų evoliuciją, darosi akivaizdu, kad technologijų pažanga neatsiranda iš niekur. Tai yra nuoseklus, ištisų kartų mokslininkų, inžinierių ir vizionierių darbas. Tos milžiniškos, kaistančios ir garsiai ūžiančios mašinos, kurioms reikėjo dešimčių inžinierių priežiūros, šiandien gali atrodyti kaip archajiški muziejų eksponatai. Tačiau jose slypinti logika, informacijos apdorojimo architektūra ir atkaklus žmogaus noras priversti mašiną mąstyti išliko nepakitę.
Kiekvieną kartą, kai išsiunčiame elektroninį laišką, naršome internete, naudojamės navigacija ar stebime dirbtinio intelekto generuojamus atsakymus, mes netiesiogiai liečiame tą patį kodą ir tą pačią dviejų būsenų – vienetuko ir nuliuko – sistemą, kurią kadaise fiziškai perjunginėjo moterys operatorės didžiulėse ENIAC salėse. Pirmųjų kompiuterių istorija yra daugiau nei pasakojimas apie laidus ir lempas. Tai istorija apie nepažabotą žmogaus vaizduotę ir drąsą sukurti įrankius, kurie per kelis dešimtmečius sugebėjo pakeisti absoliučiai visą pasaulio infrastruktūrą, atverdami duris į tokią ateitį, kurios nepajėgė nuspėti net patys šių nuostabių mašinų kūrėjai.
