|
Совершенно секретно
"Энигма" - бабушка шифровальных машин
В 1944 году Франклин Рузвельт, президент США, пришел к логичному выводу, что военное поражение Германии - дело уже решенное, а потому озаботился послевоенными хлопотами (принять участие в которых ему не было суждено). В частности, Рузвельта волновал вопрос о том, какие уроки должны извлечь Соединенные Штаты из Второй Мировой войны. С этим вопросом президент и обратился к своему председателю Комитета по военной политике и одновременно руководителю Бюро научных исследований и разработок при правительстве США Вэнниверу Бушу.
Как помнят уважаемые читатели (см.
Upgrade # 15 (105)), Вэннивер Буш в начале 30-х годов создал так называемый дифференциальный анализатор - специальное устройство для решения дифференциальных уравнений, поскольку слишком усложнились в XX веке дифференциальные уравнения и вручную выполнять все расчеты было уже просто невмоготу. Можно, конечно, возразить: дались им эти дифференциальные уравнения, из-за чего, собственно, весь сыр-бор? Это как сказать. Я вот попробовал провести такой мысленный эксперимент: представил, что случилось бы с моей квартирой, исчезни из нее все те предметы, появление которых было бы невозможно без дифференциального исчисления.
В мгновение ока с моего стола улетучились все CD и дискеты. Я и глазом не успел моргнуть, как остался без компьютера и цветного струйного принтера. Почуяв неладное, я медленно повернул голову в сторону и увидел, что остался без телевизора, видеомагнитофона и музыкального центра, а когда вернул голову в исходную позицию, то обнаружил, что вдобавок ко всему остался без настольной лампы и телефона.
Люстра исчезла тоже, а заодно и настенные электронные часы. Впрочем, мои ручные часы также не пожелали остаться вместе со мной. Я бросил робкий взгляд за окно и обнаружил, что не вижу высотки МГУ, а равно и всех прочих высотных и простых многоэтажных домов. Пятиэтажек не было тоже, а по улицам, вдоль которых стояли одно- и двухэтажные дома (по большей части деревянные) бодро топали куда-то вдаль одетые в зипуны и тулупы люди, изредка проезжали телеги и проносились кавалеристы.
Поскольку день клонился к закату и в моей комнате с малюсеньким оконцем становилось темно, я пошел на кухню искать свечной огарок. Проходя мимо ванной и туалета и не обнаружив таковых (оно и не удивительно, ведь городская канализация - очень сложное инженерное сооружение), я тупо поглядел на печь, которая сменила плиту и уселся возле открытой печной заслонки, поскольку иных источников света в доме уже не было.
Оторвав от березового полена кусок бересты (моя любимая мелованная бумага испарилась) и взяв уголек (не стало моей любимой автоматической гелевой ручки), я попытался записать мои наблюдения и вдруг вспомнил: да ведь это все понарошку, на самом деле я живу в мире дифференциального исчисления и могу пользоваться всеми благами современной цивилизации! Вот когда, наконец, я понял лозунг, когда-то висевший в нашей школе в кабинете математики: "Математика - царица всех наук". Воистину!
Так что Вэннивер Буш очень правильно поступал, когда изобретал свой дифференциальный анализатор. С тех пор, правда, он изрядно продвинулся по служебной и социальной лестнице. В 1938 году Буш был избран президентом вашингтонского Института Карнеги, а в 1940 году назначен председателем Государственного комитета оборонных исследований при президенте США. С 1941 по 1947 год Вэннивер Буш возглавляет бюро научных исследований и разработок при правительстве США. С 1939 по 1941 гг. Буш является председателем Национального наблюдательного совета по аэронавтике. Заодно он входит в состав Высшего политического совета, во главе которого - президент США. Так что Рузвельт знал, с кем советоваться.
На запрос своего президента Буш дал пространный ответ и в частности заявил, что "государственные интересы в области науки и образования могут быть наилучшим образом достигнуты созданием Национального фонда науки". Этот фонд - NSF (National Science Foundation) - был создан в 1950 году и стал чем-то средним между Академией наук и министерством науки и технологии. Но это было чуть позже, а пока в США и Англии разворачивались секретные работы по созданию полноценных вычислительных машин, и Буш здесь играл далеко не последнюю роль.
Кстати, еще не успели остыть руины Хиросимы, а в журнале "The Atlantic Monthly" вышла статья В. Буша "Пока мы мыслим", в которой, в частности, описывалась следующая идея: "обсудим устройство персонального назначения. Пусть оно называется Memex и представляет собой что-то вроде автоматизированного архива или библиотеки. Memex хранит все нужные книги, записи, корреспонденцию.
Прибор автоматизирован до такой степени, что дает ответы на вопросы, заданные в простой форме, то есть очень гибок в общении. Скорость ответов высока и не заставляет ждать. Имеется графический экран, клавиатура и кнопки управления. Когда пользователь ищет нужную книгу, он должен ввести ее мнемонический код и нажать нужную для поиска кнопку. Перед ним на экране появится первая страница. Должна быть возможность листать книгу в любом направлении. Можно будет остановиться на выбранной странице, а потом пойти по ссылке и найти следующий материал. При этом всегда можно вернуться к предыдущей странице или одновременно рассматривать несколько страниц". Несложно сообразить, что уже в 1945 г. В. Буш предложил идею гипертекста в том виде, как он реализован сегодня.
Пока Рузвельт и Буш вели диалог о будущем науки, англичане несколько опередили своих... э-э-э... бывших поданных в деле создания полноценных вычислительных машин. Впрочем, об этом стало известно лишь спустя много лет, поскольку британское правительство полностью контролировало все работы по созданию машины COLOSSUS и рассматривало этот проект как военную тайну на протяжении 30 лет.
После того как британские службы дешифровки потерпели полное фиаско при взломе немецких шифров, составленных машиной "Энигма" (ENIGMA), правительство Ее Величества (или нет, тогда это еще было правительство Его Величества) основало суперсекретную лабораторию для создания электронного компьютера, который получил название COLOSSUS. Разработчиками машины были М. Ньюмен и Т. Ф. Флауэрс. В работах активное участие принимал английский математик Алан Тьюринг.
В 1943 г. вычислительный агрегат на 1500 лампах был создан и стал грызть шифры "Энигмы" как семечки.
Приблизительно в это же самое время молодой американский математик Говард Айкен писал в Гарварде исследование на тему проектирования ручных счетных машин. Не исключено, что помимо проектирования он еще и производил расчеты на этих самых ручных счетных машинах (посчитал, небось, на счетах парочку-другую дифуров энного порядка).
Как бы там ни было, но Айкен осознал в полной мере, насколько важной является проблема автоматизации вычислений. И что же сделал этот полный энтузиазма парень? Он пошел в университетскую библиотеку и наткнулся там на информацию о машине Чарльза Бэббиджа. Другой на его месте похихикал бы по поводу шестеренчатого компьютера, но Говард Айкен был не из таких.
Ему в голову пришла чудесная мысль: если у Бэббиджа ни черта лысого не получилось с шестеренками, то, может, построить точно такую же машину, но на другой элементной базе, на реле, например? И разработал проект создания большой счетной машины. И не только разработал проект, но еще и нашел спонсора. Спонсором машины Айкена стал не кто-нибудь, а Томас Уотсон, президент IBM, который вложил в проект 500 тысяч долларов. Вот бы все капиталисты были бы такими же!
Работы по строительству компьютера Mark-1 - так назвал свое детище Говард Айкен - начались в 1939 году. Этим делом занимался нью-йоркский отдел IBM. В 1944 году состоялась официальная передача машины Гарвардскому университету. Mark-1 содержал около 750 тысяч деталей, 3000 реле и более 800 км проводов, работал с 72 словами по 23 десятичных знака и мог выполнить любую команду за шесть секунд. Управление вооружениями ВМФ США, не посоветовавшись с В. Бушем, сразу же заказало новый компьютер - Mark-2, который был построен в 1947 году. Но, увы, он уже безнадежно устарел, ибо наступала эра электроники.
По принятой классификации вся вычислительная техника делится на четыре поколения: ламповые; транзисторные; на интегральных схемах и на сверхбольших интегральных схемах. Первой машиной первого поколения считается электронный цифровой интегратор и компьютер ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Computer). Создатель этой машины - Джон Моушли, профессор физики из пенсильванского университета, - был знаком с идеями Атанасова (уже мной описанными) и смекнул, что правительство США крайне заинтересовано в создании мощного вычислительного устройства.
В 1943 году он получил деньги (от военных, понятное дело) на строительство электронного вычислительного агрегата. К работам он привлек своего студента Джона Экерта (а заодно еще 200 человек). Машина удалась на славу. Она состояла из 18 000 электровакуумных ламп и 1500 реле, весила 30 тонн, занимала 300 кв. метров площади и потребляла 140 киловатт электроэнергии. У машины было 20 регистров, каждый из которых мог содержать 10-разрядное десятичное число, 6000 многоканальных выключателей и километры кабелей обеспечивали программирование этого чуда.
Между прочим, с ENIAC программистская легенда связывает появление термина bug ("жучок") - программная ошибка. Якобы когда ENIAC запустили в первый раз, то машина никак не хотела нормально работать. Инженеры потратили несколько часов, проверяя все кабели и разъемы, пока наконец не обнаружили источник ошибки - мотылька, замкнувшего контакт... Ну, не знаю, не знаю... Я в это как-то не очень верю. По-моему, этот несчастный мотылек должен был сгореть еще на подлете к тем тысячам ламп, из которых состоял ENIAC.
ENIAC был запущен в 1946 году, то есть тогда, когда он, собственно, уже не был нужен военным, поскольку в ближайшие годы ни с кем воевать не предполагалось (правда, через четыре года ENIAC все же пригодился - для войны в Корее). В связи с этим Моушли и Экерт по настоянию В. Буша организовали специальную школу, где делились опытом со своими коллегами. С этой школы, в общем-то, и началось развитие интереса к созданию электронных цифровых компьютеров.
А в это время один из участников проекта ENIAC, Джон фон Нейман, отправился в Институт специальных исследований в Принстоне, чтобы сконструировать собственную версию вычислительной машины. Этой машине предстояло самым глобальным образом повлиять на архитектуру всех последующих компьютеров мира и IBM PC в том числе.
|
