Сегодня слово «компьютер» обычно вызывает в воображении тонкую плату с микросхемами. Но вычислительная машина может быть собрана из шестерён, рычагов, валов или даже сосудов с водой. Её задача та же: принять значения, выполнить по заданным правилам последовательность операций и выдать результат. До эпохи микропроцессоров такие устройства предсказывали приливы, решали уравнения и помогали анализировать экономику.
| Место | Машина | Что вычисляла |
|---|---|---|
| 5 | Z1 Конрада Цузе | Двоичные арифметические операции |
| 4 | Дифференциальный анализатор Буша | Дифференциальные уравнения |
| 3 | MONIAC | Потоки денег в экономике |
| 2 | Tide Predicting Machine No. 2 | Приливы и течения |
| 1 | ENIAC | Баллистические таблицы и общие численные задачи |
5. Z1 Конрада Цузе
В 1938 году инженер Конрад Цузе закончил Z1 – программируемую вычислительную машину с механическими переключающими элементами. Металлические штифты занимали одно из двух положений, соответствовавших нулю и единице. Это был двоичный принцип, но реализованный без электронных транзисторов: детали двигались механически, а команды вводились через считываемую программу.
Цузе хотел автоматизировать утомительные расчёты для строительных конструкций. Z1 оказалась ненадёжной: сложные механизмы часто заедали. Оригинал был уничтожен во время Второй мировой войны, и в 1989 году сам Цузе собрал реконструкцию для Немецкого музея техники в Берлине. Машина важна не рекордной скоростью, а ранней попыткой объединить память, арифметический блок и программное управление в одном устройстве.
4. Дифференциальный анализатор Буша
В 1931 году профессор MIT Вэнивар Буш создал механический дифференциальный анализатор. Он занимал комнату: моторы вращали длинные валы, а колёсно-дисковые интеграторы связывались между собой, чтобы решать дифференциальные уравнения. Первой практической областью стали задачи электрических сетей; затем принцип применяли и для других инженерных расчётов.
Вместо того чтобы записывать каждую арифметическую операцию отдельно, оператор настраивал соединения машины под систему уравнений. Валы физически представляли изменяющиеся величины, а движение механизмов проходило через интегрирование. Это аналоговый компьютер: он не выдавал ряд двоичных разрядов, а моделировал математическую зависимость движением деталей. По сравнению с Z1 это был не настольный автомат, а лабораторный вычислительный комплекс для непрерывных величин.
3. MONIAC
Экономист Билл Филлипс придумал MONIAC в 1949 году, чтобы наглядно показывать движение денег в экономике. Внутри машины насосы перекачивали окрашенную воду по трубкам между резервуарами. Потоки обозначали доходы, расходы, налоги, сбережения и инвестиции; меняя заслонки и настройки, исследователь мог наблюдать, как одно решение отражается на других частях модели.
MONIAC не предсказывал точное будущее страны и не заменял экономическую теорию. Он делал видимыми связи внутри упрощённой модели национального дохода. Примерно дюжину таких аппаратов изготовили для университетов и организаций; экземпляр Мельбурнского университета прибыл туда в 1953 году. Среди машин подборки это единственный компьютер, в котором вычислительную логику можно буквально увидеть как потоки воды.
2. Tide Predicting Machine No. 2
Американская Tide Predicting Machine No. 2, известная как «латунный мозг», с 1910 по 1965 год помогала рассчитывать приливы. Это тяжёлая механическая система из шкивов, цепей и передач. Она суммировала периодические составляющие приливного движения, связанные с взаимным расположением Земли, Луны и Солнца, а затем вычерчивала прогноз на бумаге.
Для морских служб таблицы приливов были не отвлечённой математикой: от времени подъёма воды зависели навигация, портовые работы и планирование военных высадок. По оценке NOAA, за день аппарат выполнял расчёт, который вручную занял бы у большой группы математиков несравнимо больше времени. В отличие от гидравлической модели MONIAC, «латунный мозг» не показывал систему в виде потоков: он превращал множество гармонических колебаний в практический график уровня воды.
1. ENIAC
ENIAC строили с 1943 по 1945 год для Лаборатории баллистических исследований армии США. В отличие от предыдущих машин списка, он считал электронно – на вакуумных лампах. Аппарат занимал целый зал, а настройка новой задачи требовала переключать соединения и задавать положения переключателей. Его первой целью были баллистические таблицы для артиллерии; позднее машину использовали для широкого круга численных вычислений.
Компьютерная история не сводится к единственному «первому компьютеру»: разные устройства автоматизировали разные виды вычислений. Но ENIAC показал, насколько быстро большие электронные системы могут работать с универсальными численными задачами. Он был шумным, прожорливым и требовал команды операторов, зато стал важным шагом от специализированных механических установок к программируемым электронным машинам.
От механических штифтов Z1 до лампового зала ENIAC вычисление постепенно отделялось от конкретного механизма. Каждый компьютер здесь вырос из своей практической задачи, и именно поэтому ранняя история вычислений похожа не на прямую дорогу к ноутбуку, а на музей устройств, придуманных под разные виды невидимой работы.