Ajaloolane George Dyson räägib lugusid tänapäeva arvuti sünnist, selle 16. sajandi algupärast ja vaimukatest märkmikest, mis kuulusid varajasi arvuteid disaininud inseneridele.

 

 
 
 

George Dyson räägib arvutite sünnist


Eelmisel aastal rääkisin ma teile 7 minutit Orioni Projektist, mis polnud väga veenev tehnoloogia, kuid mis tehniliselt oleks võinud töötada, aga selle teostamine oli võimalik poliitilistel põhjustel vaid ühe aasta jooksul, nii et seda ei juhtunud. See oli unistus, mis ei täitunud.

Sel aastal räägin ma teile loo digitaalse arvutustehnika sünnist. See oli täiuslik sissejuhatus. See on lugu millestki, mis õnnestus. See tõesti juhtus ja need masinad on kõikjal meie ümber. Selle tehnoloogia tulek oli vältimatu. Kui need inimesed, kellest ma teile jutustan, poleks seda teinud, oleks seda teinud keegi teine. Nii et see oli õige idee õigel hetkel.

See on Barricelli universum. Universum, kus me elame. See on universum, kus masinad teevad kõike, näiteks bioloogilisi muudatusi. Alustuseks räägin esimesest aatompommist Trinity katses, mis oli Manhattani projekt. See oli pisut nagu TED: tõi kokku väga palju nutikaid inimesi.

Ja kolm kõige nutikamat neist olid Stan Ulam, Richard Feynman ja John von Neumann. See oli von Neumann, kes ütles, et lisaks pommile töötas ta millegi palju tähtsama kallal kui pommid: ta pidas silmas arvuteid. Ta mitte ainult ei unistanud neist, vaid ka ehitas. Ta ehitas selle masina. (Naer)

Ta ehitas selle masina ja meile demonstreeriti, kuidas see töötab koos oma väikeste osadega. See idee on väga pika ajalooga. Esimene inimene, kes selle ära seletas oli Thomas Hobbes, kes aastal 1651 kirjeldas, kuidas aritmeetika ja loogika on üks ja seesama, ja kui sa tahad luua tehislikku mõtlemist ja loogikat, saad sa teha seda aritmeetika abil. Ta ütles, et sul on vaja liita ja lahutada. Leibniz, kes tuli pisut hiljem - aastal 1679 - näitas, et sul ei lähe isegi vaja lahutamist. Kõike saab teha ka ainult liitmisega.

Siin on meil kahendsüsteemne arvutamine ja loogika, mis viis arvutite revolutsioonini, ja Leibniz oli esimene inimene, kes rääkis sellise masina ehitamisest. Ta pakkus välja, et seda võiks teha marmorkuulidega, loogikaväravate süsteemiga, mida nimetatakse nüüd nihkeregistriteks, kus sa nihutad väravaid ja kukutad radadele marmorkuulikesi. Ja seda teevad praegu kõik masinad, kuid marmorkuulide asemel kasutatakse nüüd elektrone.

Hüppame von Neumanni juurde aastasse 1945, kus ta sama asja justkui uuesti leiutab. Ja aastal 1945 pärast sõda oli olemas elektroonika, et katsetada ja see masin valmis ehitada. Niisiis on 1945. aasta juuni - aatompommi pole veel visatud - ja von Neumann paneb kokku teooriat, mille järgi masin ehitada, mis viib meid tagasi Turingini, kes käis varem välja idee, et seda kõike saaks teha ühe väga nutitu, väikese, piiratud olekus masinaga, mis tegeleb lindi sisse ja välja lugemisega.

Üks teine Neumanni algatatud asi oli seotud ilma ennustamise raskustega. Lewis Richardson nägi, kuidas seda saaks lahendada kärgstruktuuri alusel jaotatud inimestega, andes neile igaühele pisikese osa ja pannes hiljem osad kokku. Siin on elektriline mudel, mis illustreerib tahet omavat meelt, kuid mis võimaldab vaid kahte mõtet. (Naer) Ja see ongi lihtsaim arvuti. Põhiliselt selleks sul ongi kvantbitti vaja, kuna sel on vaid kaks mõtet. Pannes palju selliseid kokku, saad sa nüüdisaegse arvuti põhikomponendid: aritmeetikaploki, juhtploki, mälu, salvestusmeediumi, sisendid ja väljundid.

Aga siin on üks konks. Ja see on ülioluline - me nägime seda nende programmide käivitamisel. Juhised, mis sellise arvuti tegevust reguleerivad, peavad olema antud ülimalt detailselt. Programmeerimine peab olema ideaalne või see ei tööta. Kui sa nüüd selle algupära vaatad, siis klassikaline ajalugu viib meid tagasi ENIAC'ini. Aga masin, millest ma teile rääkima hakkan, Süvauuringute Instituudi masin, mis on päris seal üleval, peaks tegelikult olema siin. Nii et ma üritan ajalugu parandada ja jagada tunnustust mõnele mehele, kes seda rohkem vääriks. Sellise arvuti abil avaneksid meie ees universumid, mis jäävad hetkel väljapoole mistahes instrumendi haardest, nii et see avab meile täiesti uue maailma, ja need inimesed nägid seda.

Mees, kes pidi selle masina ehitama on see keskmine, Vladimir Zworykin, RCA'st (Americal Radio Corporation) RCA langetas ühe oma kõige viletsama äriotsuse ajaloos ja otsustas arvutitega mitte tegeleda. Aga esimesed kohtumised 1945. a novembris toimusid kõik RCA ruumides. RCA pani sellele kõigele alguse ja ütles, teate, televiisorid on tulevik, mitte arvutid. Kõik põhiline oli neil olemas - kõik asjad, mis nende masinate tööks oli vaja.

Von Neumann, üks loogik ja sõjaväelasest matemaatik panid selle kokku. Siis neil oli vaja kohta, kus ehitada. Kui RCA ütles "ei", otsustasid nad ehitada Princetonis, kus Freeman töötas instituudis. Seal möödus minu lapsepõlv. See olen mina, see on mu õde Esther, kes teile ennist esines, nii et me mõlemad olime selle asja sünni juures. See on Freeman, väga ammu, ja see olin mina. Ja see on von Neumann ja Morgenstern, kes kirjutasid mänguteooria.

Kõik need jõud said Princetonis kokku. Oppenheimer, kes oli ehitanud aatompommi. Seda masinat kasutati peamiselt pommikalkulatsioonide teostamiseks. Ja Julian Bigelow, kes asus tööle insenerina, et välja selgitada, kuidas elektroonika abil see tõepoolest valmis ehitada. Kogu kamp, kes tööle asus, eesotsas naised, kes tegid suurema osa kodeerimisest, olid esimesed programmeerijad.

Need olid prototüüpveidrikud, nohikud. Nad ei sobinud instituuti. See on murelik kiri direktorilt, et nad on "suhkru osas eriti ebaõiglased." (Naer) Te võite seda teksti lugeda. (Naer) Niimoodi sattusid häkkerid esimest korda jamasse. (Naer) Need ei olnud teoreetilise füüsika teadlased. Nad olid tõelised jootekolvi-vennad ja nad tõesti ehitasid selle. Ja meie jaoks on see nüüd enesestmõistetav, et igas sellises masinas on miljardeid transistoreid, tegemas miljardeid operatsioone sekundis - ilma äpardusteta. Nemad kasutasid vaakumlampe ning väga piiratud ja lohakaid meetodeid, et raadiovaakumlambid binaarsüsteemis toimima panna. Nad kasutasid 6J6 mudelit, tavalist raadiolampi, sest nad leidsid, et need on palju töökindlamad kui kallimad lambid.

Ja kõike, mida nad instituudis tegid, publitseeriti igal sammul. Koostati raporteid, nii et seda masinat klooniti 15 kohas üle maailma. Kuid see oli tõesti esimene mikroprotsessor. Kõik tänapäeva arvutid on selle masina koopiad. Mälu hoiti siis katoodkiirte torudes - tohutu hulk täpikesi toru pinnal, väga-väga tundlikud elektromagneetilistele muutustele. Nii et seal oli 40 sellist toru, nagu 40-hobujõuline mootor, mis jooksutab mälu. (Naer)

Sisendiks ja väljundiks oli algselt perfolint. See on jalgratta ratastest tehtud lindikoguja. See on teie arvutites olevate kõvaketaste esiisa. Siis hakkasid nad kasutama magnettrumlit. Siin modifitseeritakse IBM'i seadmeid, kust pärineb terve IBM'i andmetöötluse tööstus. Ja see on arvutigraafika algus, nn "Graph'g-Beam Turn On". Järgmine slaid on, niipalju kui mina tean, esimene digitaalpilti näitav ekraan, 1954 aastal.

Von Neumann oli juba kadunud teoreetilisse pilve, korraldades abstraktseid uuringuid, kuidas ehitada töökindlaid masinaid ebakindlatest komponentidest. Need tüübid, kes jõid ära kõik suhkruga tee, kirjutasid enda logiraamatutesse, üritame seda asja tööle saada - 2600 vaakumlambiga, mis pooltel kordadel ei tööta.

Ma olengi viimased kuus kuud logiraamatutes tuhninud. "Tööaeg: kaks minutit. Sisend, väljund: 90 minutit." Sellesse on arvestatud ka suur inimvea võimalus. Nii üritavad nad kogu aeg aru saada, oli see masina viga? Oli see inimviga? Mis on kood, mis on raudvara? See on insener, kes põrnitseb lampi number 36, üritades aru saada, miks mälu ei ole fookuses. Ta pidi mälu fokusseerima - tundub korras.

Nii pidi ta iga lampi fokusseerima lihtsalt selleks, et mälu töökorda seada, rääkimata, teate küll, tarkvara probleemidest. "Mõttetu, läksin koju." (Naer). "Seda asja on võimatu järgida, kus on juhendid?" Nii et juba siis viriseti manuaalide üle. "Enne kui ma vastikusega selle asja sulgen". "Üldine aritmeetika. Tööde logiraamat" Põletame ohtralt südaöist õli. MANIAC, mis sai selle masina akronüümiks - Mathematical And Numerical Integrator And Calculator "kaotas mälu". "MANIAC'i mälu taastus voolu väljalülitumisel", "masin või inimene?". "Ahaa!" Nad said aru - probleem on koodis: "Leidsin koodist vea, loodetavasti". "Koodiviga, masin pole süüdi." "Kurat, ma olen vahel sama jäärapäine kui see masin." (Naer) "Ja saabus koidik." Nii et nad töötasid terve öö.

Masin töötas 24 tundi päevas peamiselt pommiga seotud kalkulatsioonide kallal. "Kuni siiani on kõik raisatud aeg." "Mis kasu sest on? Head ööd." "Pealüliti väljas. Põrgusse sellega. Liiga väljas." (Naer) "Konditsioneeriga on midagi valesti - õhus on tunda kärssavate ajamlintide haisu." "Lühis - ärge lülitage masinat sisse." "IBM masin jätab perfokaartidele tõrvalaadset ollust. Tõrv on katuselt." Nii et nad töötasid tõesti rasketes oludes. (Naer)

Näe, "hiir on roninud puhurisse, regulaatori raami taha, pannes puhuri vibreerima. Tulemus: hiirt pole enam". (Naer) "Siin puhkab hiir. Sündinud: ?. Surnud: 4:50, mai 1953" (Naer) Siin on siseringi nali, mille keegi on siia lisanud: "Siin puhkab Marston Mouse." Kui sa oled matemaatik, siis saad sellest aru, sest Marston oli matemaatik, kes oli arvutite instituudis hoidmise vastu.

"Leidsin trumlist jaanimardika." "Kiirus on kaks kilotsüklit." See on kaks tuhat tsüklit sekundis - "Jah, ma olen tossike" - nii et kaks kilotsüklit oli aeglane. Suurim kiirus oli 16 kilotsüklit. Ma ei tea, kas te mäletate Mac'i, mis oli 16 megahertsiga. See oli aeglane. "Ma olen suutnud korrata mõlemat tulemust. Kust ma tean, kumb on õige, eeldades, et üks on õige? See on nüüd kolmas tulemus. Mind on jälle haneks tõmmatud." (Naer) "Oleme ennegi neid vigu korranud." "Masin töötab kenasti. Kood mitte." "Juhtub ainult siis, kui masin töötab." Ja mõnikord on kõik hästi. "See masin on kaunis ja igavese rõõmu allikas." "Töötab ideaalselt." "Mõte enne lahkumist: kui on veel suuremaid ja paremaid vigu, me saame nad kätte."

Keegi neist ei oleks pidanud aimama, et nad disainivad pomme. Nad disainisid vesinikpomme. Aga ühel hilisõhtul oli keegi logiraamatusse lõpuks pommi joonistanud. See oli tulemus. See oli Mike, esimene termotuumapomm, aastal 1952. Mis loodi selle masina abil instituudi taga metsas.

Von Neumann oli see, kes kutsus terve bande veidrikke üle maailma kokku, et probleemid lahendada. Barricelli asus looma, nagu me seda nüüd kutsume, tehiselu, üritades näha, kas selles tehisuniversumis ... Ta oli viirusi uuriv geneetik - kõvasti enda ajast ees. Ta on praegugi osadest asjadest ees. Üritab käivitada arvutis töötavat tehislikku geneetilist süsteemi. Tema universum sai alguse 3. märtsil 1953. Nii et järgmine teisipäev on sellest möödas 50 aastat. Ta nägi kõike seisukohalt ... Ta suutis lugeda binaarkoodi otse masinast. Ta sai sellega suurepäraselt läbi. Teised ei saanud masinat tööle. Temaga töötas see aga alati. Isegi vigu suudeti korrata. (Naer) "Dr Baricelli väidab, et masin eksib, kood on õige." Nii et ta disainis universumi ja jooksutas seda.

Kui pommi-inimesed koju läksid, lubati tema sinna. Ta jooksutas koodi terve öö. Kui keegi mäletab Stephen Wolframi, siis tema taasleiutas selle. Ja ta kirjutas artikli. Seda ei pandud luku taha ja läks kaduma. See publitseeriti kirjanduses. "Kui elusorganisme on nii kerge luua, miks mitte luua iseendast koopiaid?" Nii ta otsustas proovida ja käivitada masinates toimiva tehisbioloogia. Ja ta leidis kõik need ... Just kui loodusteadlane oleks tulnud, vaadanud seda väikest 5000-baidist universumi, ja näinud, kuidas bioloogias toimivad kõik need asjad, mida meie näeme pärismaailmas.

Need on mõned näited tema universumist. Aga need jäävadki kõigest numbriteks; neist ei saa organisme. Neil peab midagi olema. Sul on genotüüp ja sul kujuneb välja fenotüüp. Need peavad midagi tegema. Ja ta hakkas sellega tegelema, ta hakkas andma neile numbrilistele olenditele midagi, millega mängida, malemäng teise masinaga, jne. Ja nad hakkasid arenema. Ja ta läks seejärel riigi peale tuuritama. Ja kui kuskil oli uuem kiirem masin, võttis ta selle kasutusele, ja ta nägi just seda, kuhu oleme praegu jõudnud: et programmid, selle asemel et välja lülituda, kui sa programmist väljud, töötaksid edasi. Ta nägi põhimõtteliselt kõike seda, mida Windows praegu teeb, - töötades nagu mitmerakuline organism mitmes masinas - ta nägi kõike seda ette.

Tema meelest oli evolutsioon intelligentne protsess. Mitte mingit sorti looja tarkus, vaid tohutu paralleelne arvutus, millel on mingil määral intelligentsi. Ta läks nii kaugele, et ütles, et ta ei väida, et see on elutruu, või mingi uut tüüpi elu, vaid lihtsalt teine versioon samasugusest protsessist. Ja pole suurt vahet sellel, mida tema tegi arvutis, ja sellel, mida loodus tegi miljardeid aastaid tagasi. Kas meie suudaks seda praegu korrata?

Kui ma siis läksin arhiivi ta asju otsima, tuli arhivaar ühel päeval ja ütles: "Ma arvan, et me leidsime veel ühe äravisatud kasti." Ja see oli tema perfokaartide maailm. Seal see siis kössitabki 50 aastat hiljem. Nii öelda tardunud asendis. Need olid juhised selle käivitamiseks - see on tegelikult lähtekood ühe sellise universumi jaoks, koos kirjaga inseneridelt, kel tekkis mõningaid probleeme. "Siin koodis peab olema midagi, mida te pole veel ära seletanud." Ja ma arvan, et see ongi tõde. Me ei saa siiani aru, kuidas need väga lihtsad juhised viivad kasvava keerukuseni.

Mis on üldse eraldusjooneks elutruu ja reaalselt elusoleva vahel? Need kaardid hoitakse nüüd tänu minu ilmumisele alles. Ja küsimus on, kas me peaks need tööle panema või mitte? Noh et, kas me saaks need tööle? Kas panna need internetti? Need masinad arvaksid, et nad ... need organismid, kui nad taas ellu ärkaksid, et nad on surnud ja taevasse sattunud, et siin on universum ... Minu sülearvuti on 10 tuhat miljonit korda suurem universumist, kus nemad elasid, kui Baricelli projekti lõpetas. Ta mõtles kauge tuleviku peale, kus kõik kasvaks tõesti uueks eluvormiks.

Ja just see praegu toimubki! Kui Juan Enriquez rääkis meile neist 12 triljonist bitist, mida saadetakse edasi-tagasi, kogu sellest geneetilistest infost, mis läheb proteoomika laborisse, siis selline oligi Baricelli ettekujutus: et see digitaalne kood masinates hakkabki tegelikult koodeerima - see kodeerib juba nukleiinhapete põhjal. Me oleme seda teinud alates PCR'i kasutuselevõtust ja DNA fragmentide sünteesimisest. Ja varsti hakkame me proteiine sünteesima, ja nagu Steve näitas, avab see meile täiesti uue maailma.

See on maailm, mida von Neumann ette kujutas. See publitseeriti pärast tema surma: tema niiöelda lõpetamata kirjutised isepaljunevatest masinatest. Mida on vaja, et masinad jõuaksid punkti, kus nad hakkaksid paljunema. Selleks oli tegelikult vaja kolme inimest: Baricellil oli kontseptsioon koodist kui elusolendist. Von Neumann teadis, kuidas need masinad ehitada. Viimaste andmete järgi ehitataksegi 4 miljonit sellist von Neumanni masinat igas ööpäevas. Ja Julian Bigelow, kes suri 10 päeva eest - see on John Markoffi järelhüüe talle - tema oli tähtis puuduv lüli, insener, kes tuli ja teadis, kuidas vaakumlambid ühendada ja asi käima panna.

Ja kõigi meie arvutite sees on koopia struktuurist, mille ta ühel päeval lihtsalt disainis paberi ja pliiatsiga. Me oleme selle eest talle palju tänu võlgu. Ta seletas lahkelt, milline vaim valitses kõigi nende inimestete keskel, kes kogunesid 40-ndaltel Kõrgemate Uuringute Instituuti projektiga tegelema ning avaldasid selle tasuta ilma patentide, piirangute ja intellektuaalomandi vaidlusteta kogu ülejäänud maailmale. See on logiraamatu viimane sissekanne, kui masin 1958. a juulis välja lülitati. Ja see siin on Julian Bigelow, kes lasi masinal töötada südaööni, mil see ametlikult välja lülitati. Ja see ongi kõik. Ma tänan teid. (Aplaus)