От автомата — к вычислительной машине

Предисловие

Наше время называют веком компьютеров. И по праву: компьютеры уже давно из области фантастики перешли в реальный мир. Их можно встретить в вычислительных центрах фирм и научно-исследовательских организаций, они красуются почти на каждом столе в офисах. По Интернету выдают немыслимые количества информации, доставляют электронную почту, организуют волнующие приключения в игровых приставках, разворачивают свою деятельность почти в каждом бытовом приборе, начиная от микроволновой печи, проигрывателя компакт-дисков и телефона и заканчивая автоматами для продажи и проверки проездных билетов. С помощью роботов собирают автомобили, исследуют далекие планеты и даже ведут домашнее хозяйство.
Едва ли что-либо меняло мир быстрее, чем победное шествие микроэлектроники. И это не могло не иметь своих последствий: компьютеризация привела к резкому сокращению рабочих мест в самых разных профессиях. И хотя вычислительная техника в какой-то мере способствует появлению новых профессий, тем не менее количество этих рабочих мест мало и требует соответствующего образования. Тем важнее своевременно получить информацию о компьютерах и роботах.
Из всех инструментов, когда-либо придуманных человеком, компьютер — самый могущественный и многосторонний. От нас зависит, как мы воспользуемся этим инструментом: на пользу человеку или против него.

От автомата — к вычислительной машине

Чешский писатель Карел Чапек в 1921 году опубликовал необычную пьесу. В ней рисовалась картина будущего, где искусственные рабы-рабочие помогают человеку на производстве и в быту, и даже ведут за него войны.
Чешское слово, обозначающее рабский труд, — «робота» — и натолкнуло писателя назвать эти очень похожие на людей машины роботами.
По сюжету пьесы, фабрикант решает построить супер-роботы, по своим возможностям равные людям: чтобы они не только выполняли разные работы, но и обладали чувствами и желаниями, могли испытывать любовь и счастье, боль и ненависть.
В результате все складывается следующим образом: роботы восстают против своих создателей и в конце концов убивают всех людей.
Когда Чапек писал свою пьесу, роботы были делом будущего. Компьютеров еще тоже не существовало. Сегодня роботы успешно работают на заводах и фабриках, а компьютеры стоят даже в детских комнатах.
Но становится ли от этого наша жизнь приятнее и счастливее? Не захватят ли думающие машины мир, и не уничтожат ли они людей?
Желание человека создать свое механическое подобие уходит корнями в древность. Уже тогда были известны «автоматы» — самодвижущиеся конструкции, которые приводились в движение скрытой механикой. Первый учебник по этой технике написал грек Герон 1900 лет назад. Он создавал искусственных птиц, которые «пели» и «пили». В некоторых храмах были статуи, казавшиеся живыми. Служители церкви приводили их в движение с помощью веревок. Статуи даже делали предсказания и наставления, при этом голос священника передавался по тонким трубкам в рот статуи. Это, конечно, были не настоящие автоматы, но их можно назвать предшественниками роботов. Очевидно, они и послужили основой для создания рассказов и появления жанра научной фантастики.
Этот сюжет просматривается в одном из самых ранних литературных произведений — «Илиаде», появившемся 2700 лет назад. Гомер описывает в ней машины, которые могут сами двигаться, имеют органы чувств и обладают способность говорить, — плоды творения бога-кузнеца Гефеста.
В начале XIX века появился роман ужасов «Франкенштейн», а Е.Т.А. Гофман (1766-1822) в рассказе «Песчаный человек» описал, как молодой студент Натаниель влюбляется в Олимпию, которую считает дочерью своего профессора. Девушка обладает кристально чистым голосом, ее танец отличается своеобразной неловкостью, а губы при поцелуе холодны как лед. Когда же Натаниель узнает правду, он сходит с ума: его возлюбленная — автомат, робот, над которым профессор трудился долгие годы.

К тому времени механика действительно шагнула далеко вперед. Создаваемые куклы были удивительно похожи на людей. Француз Жак де Вокансон в 1737 году соорудил флейтиста, а вскоре после этого — искусственную утку, которая не только повторяла движения настоящей птицы, но могла махать крыльями, есть корм, пить и даже переваривать пищу.
Еще более затейливыми были автоматы швейцарцев братьев Жа-кэ-Дроз, созданные около 1770-х годов: рисовальщик, выполняющий рисунки мелкими штрихами, писец, воспроизводящий несколько слов на бумаге, и органистка — молодая женщина, которая нажимает на клавиши и при этом заметно вздыхает, двигает головой и глазами, а по окончании игры кланяется.
Эти автоматы уже тогда содержали некоторые существенные элементы, присущие сегодняшним роботам: источник энергии, устройства для передачи энергии конечностям и блок управления. Сегодня роботы приводятся в движение электродвигателями и управляют ими с помощью компьютеров. Автоматы могли двигаться благодаря натянутым стальным пружинам, и их, как и часы, нужно было регулярно заводить. Скрытые рычаги и шестеренки сообщали движение. Управление регулировалось валиками со штифтами; такие и сегодня используют в часах с фигурами: когда валик вращается, штифты приводят в движение фигуры. Вокансон создал и автоматический ткацкий станок. Управлялся он с помощью перфорированных картонных карт. Отверстия регулировали движение механики и таким образом позволяли создавать определенные узоры на ткани. Однако ткацкий станок Вокансона был слишком дорог и тяжел. В 1808 году француз Жозеф Мария Жаккар представил усовершенствованный ткацкий станок. Он управлялся с помощью перфоленты. Перфорированный картон обходился дешевле, чем штифтовые валики, и узор изменить было легче. Позже подобные перфоленты стали использоваться в первых компьютерах.
Выполнение действий с числами испокон веков считалось трудоемкой работой, поэтому люди пытались создать вспомогательные средства. Самое древнее из них — счеты, которые представляли собой деревянную раму с разноцветными шариками на проволоках. 5000 лет назад с их помощью производили сложение и вычитание. Изобретателем первой вычислительной машины считается француз Блэз Паскаль (1623-1662). В 1641 году, в возрасте 19 лет, он построил для своего отца восьмиразрядную машину для сложения и вычитания. Машина имела шестеренки с десятью зубьями (по одному для каждой цифры), маленький зубец на каждом колесе обеспечивал перенос десятков: если колесо поворачивали из положения «9» в положение «0», зубец перемещал следующее колесо слева на один десяток.
Нецелесообразность вычислительных машин, в которых каждая команда должна вводиться вручную, стала ясна к середине XIX века. В 1833 году английский математик Чарльз Бэббидж (1792-1871) пришел к мысли записать на перфокарте команды для определенных повторяющихся вычислительных операций — в попытке создания механической вычислительной машины. На эту работу он потратил 30 лет жизни и уйму денег, однако творение не удалось: с помощью шестерен, передач, латунных штанг и прочих механических вспомогательных средств было невозможно реализовать проект. Это удалось лишь 100 лет спустя. Однако Бэббидж считается «отцом компьютера». Его «аналитическая машина» уже имела все узлы, содержащиеся в современных компьютерах: устройства для ввода и вывода чисел, печатающее устройство, запоминающее устройство для чисел, арифметическое устройство для четырех основных арифметических действий и узел с перфокартами.

Автомобили