Jak powstawał komputer

Maszyna stworzenia
Cały rozszerzający się cyfrowy, komputerowy wszechświat, w którym jesteśmy zanurzeni, narodził się 60 lat temu we wnętrzu jednego komputera – w małym miasteczku w stanie New Jersey.
John von Neuman ze skonstruowanym przez jego zespół komputerem, 1945 r.
Getty Images/Flash Press Media

John von Neuman ze skonstruowanym przez jego zespół komputerem, 1945 r.

Uczeni dyskutujący w stołówce IAS w Princeton, 1947 r.
Getty Images/Flash Press Media

Uczeni dyskutujący w stołówce IAS w Princeton, 1947 r.

Tzw. bomba Turinga. Maszyna dekodująca dane z Enigmy, skonstruowana na przełomie lat 30. i 40. XX w.
National Security Agency/Wikipedia

Tzw. bomba Turinga. Maszyna dekodująca dane z Enigmy, skonstruowana na przełomie lat 30. i 40. XX w.

To miał być raj na ziemi. Abraham Flexner wymyślił Institute for Advanced Study (IAS) w latach 20. ubiegłego wieku jako miejsce, gdzie najwybitniejsi uczeni epoki mogli osiągać intelektualną nirwanę. To dlatego wybrał lokalizację ustronną, ale bez przesady – bo w granicach szacownego Princeton. Godzina, dwie podróży pociągiem dzieliła IAS od Nowego Jorku i Filadelfii. Wybudował tę „wolną społeczność uczonych” od fundamentów. „Możliwe, że instytuty, podobnie jak narody, są najszczęśliwsze, kiedy nie mają historii” – mawiał. Pracownicy i goście Instytutu zostali zwolnieni z obowiązków dydaktycznych, by w tej niemal utopijnej świątyni rozumu oddawać się wyłącznie teoretyzowaniu. Flexner nie przewidywał w IAS obecności eksperymentatorów.

Instytut miał wyznaczać nowe standardy akademickie w kraju, którego ówczesne szkolnictwo było bardziej mierne niż wyższe. Za sprawą historycznej koincydencji Flexner osiągnął dużo więcej. Uratował od nędzy wielu amerykańskich uczonych, gnębionych przez Wielki Kryzys. Przede wszystkim zaś tuż przed wrześniem 1939 r. ściągnął do USA znaczną część elity intelektualnej Europy – Alberta Einsteina, Hermanna Weyla, innego wybitnego niemieckiego fizyka i filozofa, i wielu innych – ratując ich przed jak najbardziej realną zagładą. Flexner sprowadził do USA trochę przedwojennej Getyngi, Zurychu i Budapesztu.

Jak każdy raj, tak i IAS miał swoją wadę wrodzoną. Słynny fizyk Richard Feynman, kiedy odwiedził Instytut w latach 40., pisał o tamtejszych uczonych tak: „Ci biedni dranie mogą teraz usiąść spokojnie i myśleć, OK? Mają okazję coś osiągnąć, ale nic im nie przychodzi do głowy. Nic się nie dzieje, bo wokół brak realnego ożywienia, brak wyzwań. Brak eksperymentatorów. Nie musisz odpowiadać na pytania studentów. Nic!”. Idealne warunki do pracy nierzadko wprawiały naukowców w stan frustracji. Był jednak krótki okres, kiedy teoretycy, doświadczalnicy oraz inżynierowie stworzyli jeden spójny, niepowtarzalny zespół, który zmienił oblicze cywilizacji.

Johnny superczłowiek

Czas ten po raz pierwszy opisuje George Dyson, historyk nauki, w swojej wydanej właśnie książce „Turing’s Cathedral: The Origins of the Digital Universe” („Katedra Turinga: Początki cyfrowego wszechświata”). Dyson pracował nad nią osiem lat, korzystając z odtajnionych niedawno materiałów. Trudno o lepszego autora: Dyson dzieli śmiałość myśli i talent literacki ze swoim ojcem, Freemanem, urodzonym heretykiem współczesnej nauki. Poza tym urodzony w 1953 r. George wychował się w IAS, wśród uczestników projektu, zabawiając się częściami tego, co miało się okazać najważniejszym dotąd komputerem w dziejach ludzkości.

Pierwsze maszyny liczące budowano głównie na potrzeby wojska, bo tylko ono skłonne było w nie inwestować. Brytyjskie Colossusy w latach 40. XX w. łamały szyfry niemieckiej maszyny Lorenza. Po drugiej stronie frontu pracowały komputery Konrada Zuse’a. Ten niemiecki inżynier z przełączników telefonicznych drugiego sortu konstruował urządzenia do projektowania bomb latających. Był wreszcie ENIAC, czyli Electronic Numerical Integrator And Computer. Ta ważąca blisko 30 ton, pracująca w systemie dwójkowym „lokomotywa” Johna Prespera Eckerta i Johna Mauchly’ego, usprawniała proces obliczania tablic artyleryjskich i przyspieszyła budowę pierwszej bomby jądrowej. W tym ostatnim projekcie kolosalną rolę odegrał węgierski emigrant, urodzony w 1903 r. John von Neumann (dla przyjaciół Johnny). I to on namówił generałów, by pójść o krok dalej – stworzyć maszynę w pełni uniwersalną.

Von Neumann doskonale zrozumiał sens i wagę rewolucyjnych prac Alana Turinga, genialnego brytyjskiego matematyka, który jeszcze w latach 30. sformułował podstawy teorii maszyn liczących i sztucznej inteligencji. Opierając się na nich, von Neumann zaprojektował urządzenie tak radykalnie nowatorskie, że – jak pisał – „wiele jego zastosowań miało się okazać jasnych dopiero wtedy, kiedy zacznie się go używać”.

Węgier miał tę przewagę nad chorobliwie nieśmiałym Brytyjczykiem, że był zwierzęciem społecznym i zdołał nadać swoim pomysłom realny kształt. Był – jak Turing – geniuszem, ale nietypowym, bo spełniającym się w działaniu. „Jeśli powstanie kiedyś rasa superludzi, to jej przedstawiciele będą przypominać von Neumanna” – mawiał Edward Teller, powszechnie uważany za ojca bomby wodorowej, nawiasem mówiąc – też urodzony na Węgrzech. Był absolutnym mistrzem we wszystkim – poza muzyką i sportem. Ale uwielbiał wielkie samochody, szybką jazdę, otwarte przestrzenie, kochał swoją drugą ojczyznę, Amerykę, pierwszą miłością Europejczyka, który widział, jak Stary Kontynent pogrąża się w nazistowskim szaleństwie.

Do konserwatywnego Princeton, które Einstein nazywał „wioską półbożków na szczudłach”, von Neumann sprowadził obyczaje socjety międzywojennego Budapesztu. Przyjęcia w domu Johna i Klary wielu uczestników wspomina jako doświadczenie życiowe równie istotne jak praca w IAS. Von Neumann czasem wymykał się z salonu, żeby szybko coś zapisać, porachować, bo najwydajniej pracował w podróży, na lotniskach, zatłoczonych stacjach kolejowych, statkach, w motelach i na imprezach właśnie.

Von Neumann stworzył w IAS miejsce pracy o nieformalnej, stymulującej atmosferze, podobnej do tej, która panowała w Nowym Meksyku podczas pracy nad projektem Manhattan. Skrzyknął naukowców z trudem odnajdujących się w powojennej, skostniałej strukturze akademickiej. Miał von Neumann jeszcze jedną cechę – świetnie dogadywał się z wojskowymi. Po pierwsze dlatego, że głęboko wierzył, że przeciwko Stalinowi należy wszcząć wojnę prewencyjną, zapobiegającą okrucieństwom większym niż nazistowskie. Po drugie, że w przeciwieństwie do większości matematyków uważał, iż dobra nauka rośnie tylko w kontakcie z realnym światem. Tak się składało, że Amerykanie budowali wtedy swoje pierwsze bomby wodorowe. Trzeba było policzyć dokładnie, jak przebiegają kolejne fazy eksplozji. Najlepiej za pomocą nowego komputera. Projekt ruszył pełną parą pod koniec 1945 r.

Cyfrowy mechanik

Von Neumann odkrył wyjątkowo zdolnego inżyniera Juliana Bigelowa. Jak większość pionierów świata komputerów, tak i ten absolwent MIT zdobywał doświadczenie, konstruując systemy na potrzeby wojska (z cybernetykiem Norbertem Wienerem budował systemy artylerii przeciwlotniczej). Zajmował się elektroniką w czasach, gdy uważano ją za coś „raczej podejrzanego i frywolnego”. Będąc dzieckiem Wielkiego Kryzysu zbierał wszystko, co znalazł, i kiedy przyjechał do IAS, kupił starą stodołę i tam to wszystko składował. Był jedną z tych nielicznych w Princeton osób, które potrafiły naprawić samochód.

Za Bigelowem przyszli kolejni inżynierowie. Czasy były trudne, dobra racjonowane, również materiały budowlane, gnieździli się więc początkowo w piwnicach Fuld Hall, centralnego budynku IAS. Spali w głównej sali, w której po południu towarzystwo teoretyków miało zwyczaj rytualnego (kultywowany zresztą do dziś) picia herbaty. Ci ostatni spoglądali na ludzi, którzy zajmowali się „jakimś brudnym sprzętem” z nieskrywaną pogardą. Celowali w tym zwłaszcza humaniści, z zasłużonym skądinąd dla historii sztuki Erwinem Panofskym na czele. Inni, a wśród nich Einstein, dawali z kolei wyraz dezaprobaty dla idei współpracy z wojskiem. Nie przez przypadek budynek, w którym powstała maszyna z IAS, stanął w polu, przy końcu Olden Lane, tak by można było udawać, że nie należy do Instytutu.

Von Neumann i Bigelow podjęli kapitalną decyzję – uznali, że do budowy maszyny użyją powszechnie dostępnych na rynku i tanich elementów. Wybrane przez nich lampy elektronowe były produkowane w ilościach masowych. Ich parametry zmieniały się w miarę używania, ale von Neumann miał ten problem dobrze przemyślany. Wiedział, że niezawodny komputer można złożyć choćby i z tysięcy zawodnych elementów. Wraz z niemieckim ekonomistą Oskarem Morgensternem Węgier opracował wcześniej teorię systemów opisującą podobną sytuację.

Aktualności, komentarze

W nowej POLITYCE

Zobacz pełny spis treści »

Poleć stronę

Zamknij
Facebook Twitter Google+ Wykop Poleć Skomentuj

Ta strona do poprawnego działania wymaga włączenia mechanizmu "ciasteczek" w przeglądarce.

Powrót na stronę główną