В наши дни скорость работы процессора измеряется в гигагерцах, а объём оперативной памяти – в гигабайтах. Современные компьютеры работают в тысячу раз быстрее тех, что начали появляться в домах несколько десятилетий назад. Нетрудно заметить, что вычислительный процесс в последнее время продвинулся далеко вперёд и стал приобретать промышленные масштабы. Но, быть может, на самом деле мы ушли не так далеко, как нам кажется?
От аналоговых и механических вычислений до ранних цифровых снимков другой планеты; от первых мультимедийных средств до изобретения интернета ещё до того, как он стал так называться – история знает много примеров технологий высокого уровня, которые по тем или иным причинам не пользовались популярностью. В этой статье мы расскажем о достижениях вычислительной техники, которые казались невероятными для своего времени. Мы рассмотрим несколько примеров вычислительных устройств до прихода цифровой эпохи, взглянем на опережавшие своё время технологии 20-го века и уделим особое внимание самой безумной в плане технологических экспериментов декаде —80-ым.
Вычислительные достижения давно и не очень минувших дней
История вычислительной техники знает немало примеров невероятных изобретений, которые до сих пор будоражат учёные умы. Далее приводится небольшая выборка устройств, которые были изобретены раньше, чем можно подумать.
Исмаил аль-Джазари: древняя робототехника
Многие считают Исмаил аль-Джазари (1136-1206) отцом робототехники. Он создал первого человекоподобного робота, а также стал своего рода сторонником открытого кода от древнего мира.
В 1206 году аль-Джазари объединил свои работы в трактат «Книга знаний об остроумных механических устройствах». Он включил туда тщательно проработанные чертежи своих машин. Многие историки науки считают его книгу пособием для самоделов. В отличие от других изобретателей аль-Джазари писал простым языком, понятным широкой аудитории, в надежде на то, что другие продолжат его дело.
Устройства аль-Джазари на века опередили европейскую науку, а также вдохновили Леонардо да Винчи на создание собственных изобретений. Многие из них до сих пор существуют в той или иной форме. А изобретение коленчатого вала и механизмов преобразования вращательного движения в возвратно-поступательное заложили базис для индустриальной революции.
Особый интерес представляет его музыкальная группа из роботов и так называемые замковые часы. Музыкальная группа состояла из сидящих на лодке 4-х роботов. Созданы они были для того, чтобы развлекать гостей на королевских приёмах. Особого внимания заслуживал барабанщик, представлявший собой программируемую драм-машину, работающую за счёт колышков на кулачках. Ритмы можно заранее запрограммировать, сдвигая колышки. Колышки в свою очередь ударяли по рычагам, управляющими перкуссией. Помимо того, что эта конструкция являет собой программируемую драм-машину, – предположительно первую в мире – она также считается первым программируемым роботом.
Что касается замковых часов, то они представляли собой крайне сложное устройство, которое не только показывало время, но также отслеживало нахождение пояса Зодиака, а также солнечной и лунной орбит. Другими особенностями замковых часов были манекены, появлявшиеся по окончании каждого часа, а также механические соколы, кидавшие шары в вазы.
Особого упоминания заслуживает возможность перепрограммировать продолжительность суток, чтобы позже учесть их при смене времён года. Часы аль-Джазари считают самым ранним программируемым аналоговым компьютером.
Лорд Кельвин: золотая пора аналоговых компьютеров
В 1872 году физик и математик Сэр Уильям Томсон (1824-1907), позже известный как Лорд Кельвин, спроектировал машину предсказания приливов и отливов. Его устройство заложило основы для создания аналоговых вычислительных машин в первой половине 20-го века.
Методы прогнозирования приливов и отливов изобрели пару столетий назад, ещё во времена появления теории Исаака Ньютона о том, что Солнце и Луна воздействуют на отливы Земли. Затем она получила развитие благодаря Пьеру-Симону Лапласу в 1770-х и Джорджу Дарвину в 1860-х годах.
Однако применяемые формулы были необычайно сложны, и расчёты производились людьми вручную. Оттого прогнозирование приливов и отливов было делом трудным и ненадёжным. Такое положение не устраивало Сэра Томсона, знающего толк в расчётах и приобретшего славу плодовитого изобретателя.
Благодаря продуманной системе шкивов и проводов машина Томсона могла автоматически предсказать уровень воды во время прилива и отлива для конкретной локации в заданное время. Разработанные в последующие годы машины увеличились в размерах и были значительно модернизированы. А созданные в США и Германии модификации имели стратегическое значение во время Первой мировой войны.
Продолжением собственных трудов стало создание гармонического анализатора в 1876 году. Устройство представляло собой набор дисков и использовалось для суммирования тригонометрических рядов. Томсон отмечал, что похожее устройство могло бы решать дифференциальные уравнения.
Один экземпляр машины предсказания приливов и отливов из примерно 30 ныне существующих выставлен в Национальном океанографическом центре в городе Ливерпуль, Великобритания. Устройство находится в полностью исправном состоянии. Построенная в 1929 году, эта машина помогала предсказывать приливы и отливы для высадки союзников в Нормандии в 1944 году.
Чарльз Бэббидж: механические вычислительные устройства & цифровые технологии в стиле стимпанк
До сих пор мы рассматривали аналоговые вычислительные машины. Бесспорно, они в корне отличаются от нынешних цифровых компьютеров. Происхождение цифровых устройств обычно связывают с именем Чарльза Бэббиджа (1791-1871).
Его первым изобретением стала разностная машина – приводимый в движение посредством кривошипа механический компьютер, который отображал цифры на вращающемся циферблате. Вы, конечно, могли бы возразить, что устройство похоже на старинный калькулятор, и ничего особенного в нём нет. Однако функциональные возможности разностной машины выходят далеко за пределы карманного Casio. Машина могла решать комплексные уравнения, придерживаться числовой последовательности и даже извлекать корень квадратного уравнения. Разностная машина интересна тем, что была перспективной с точки зрения программирования: её можно было запрограммировать таким образом, чтобы она отображала определённое число, в то время как сам процесс запускался другим числом.
Однако это была всего лишь модель, а значит работать на полную мощь она не могла. И хотя Бэббиджу удалось собрать начальные средства для проекта, из-за постоянных смен целей конструирования и ссор с инженерами британское правительство прекратило финансирование, а работа так и не была завершена. Бэббидж был жестоко высмеян в масштабе всей страны.
Разностная машина была важной вехой в истории компьютерной техники, несмотря на ту участь, которая её постигла. И всё-таки цифровым компьютером это устройство назвать нельзя. Это был всего лишь механический компьютер. Чтобы узнать, откуда берут начало цифровые вычисления, нужно взглянуть на аналитическую машину.
Оговоримся, что аналитическая машина была только спроектирована, но не сконструирована. Однако тщательность, с которой Бэббидж проработал своё творение, пугает: программную его часть составляли перфорированные карты, 16,2 килобайта хранилища, нечто похожее на процессор «The Mill» и даже язык программирования вроде Ассемблера.
Словом, аналитическая машина включала в себя базовые компоненты современного компьютера. Её технические характеристики сходны с характеристиками универсальной ЭВМ середины 20-го века, несмотря на то что работала она медленнее и, вероятно, была ещё более гигантских размеров.
Учитывая, что машина так и не была построена, саму идею о её создании можно легко воспринять как некую причуду, однако, как показывает современный анализ, машина могла бы заработать.
Наработками учёного воспользовалась Ада Лавлейс, подруга Бэббиджа. Она написала первый алгоритм для машины, и потому считается первым программистом в истории. И да, первым программистом –цифровых, а не механических устройств – была женщина.
Если бы Королевское общество вдохновилась идеей Бэббиджа и у учёного хватило бы смирения выслушать опасения инвесторов, то компьютерная революция случилась в начале века.
Ранняя передача цифровых сигналов из космоса
Немногие на Западе знают, что в 1970-х годах СССР отправил на Венеру несколько космических кораблей. Аппараты направляли на Землю цифровые снимки нашего ближайшего соседа по планете.
В период с 1960 по 1980 год космической программе «Венера» уделялось особое внимание. Это случилось после серии неудачных пусков автоматических космических станций (АМС) на Марс. Поскольку Венера была ближе к Земле, чем Марс, руководству казалось, что достичь и исследовать её будет более надёжным предприятием.
Но и с Венерой было не всё так просто: АМС должны были выдерживать экстремально высокие температуры и атмосферное давление, чтобы отправлять данные о поверхности планеты обратно на Землю.
Всего СССР отправил на Венеру 16 космических станций. Они собирали полезную информацию: данные телеметрии, химический состав, показания температуры. Но получить снимки с поверхности планеты удалось лишь с запуском Венеры 9 и 10.
Конструкция этих космических кораблей была значительно укреплена по сравнению с ранними образцами АМС. Это нужно было для того, чтобы выдержать адски высокие температуры (примерно 460°С) и давящую атмосферу (в 92 раза выше земной). АМС были отправлены в противоположные концы планеты и передавали данные по радиоволнам в течение 50 минут, прежде чем сгореть в пекле Венеры.
Снимки были чёрно-белыми и имели низкое по сегодняшним стандартам разрешение – 512× 115. С помощью методов реконструкции, появившихся впоследствии, специалистам удалось сделать из них впечатляюще чёткие изображения.
В 1982-м Советы снова отправили АМС на Венеру. На этот раз 13-я и 14-я Венеры послали на Землю цветные фото в более высоком разрешении (1024×252). А ещё станции впервые направили звукозаписи с Венеры: так учёные пытались измерить скорость ветра.
Эти данные позволили получить более полное представление о ландшафте планеты: бесконечные пустыни из чёрного камня, простирающиеся под жёлтым небом; ветер со скоростью 358 км/ч гоняющий потоки воздуха, насыщенного углекислым газом, и облака из серной кислоты. Брутально, но завораживающе.
Назад в будущее: безумные технологии 80-х
Восьмидесятые: время, когда компьютеры и видеоигры наконец стали появляться в домах обывателей, а люди начали всерьёз увлекаться техникой. Некоторые устройства сейчас кажутся смешными, однако некоторые, как вы позже убедитесь, опередили своё время.
Графика, видео и звук: передовые мультимедиа от Atari и Commodore
В 1985-м компьютерные технологии сделали мощный рывок вперёд за счёт появления двух 16-битных машин: Atari ST и Commodore Amiga. Следует учитывать, что Commodore 64 – король 8-битных систем – появился на рынке всего за пару лет до того, как ему на смену пришли компьютеры следующего поколения.
Новые вычислительные машины были построены на Motorola 68000, процессоре, применявшемся на производственных рабочих станциях и игровых автоматах. Помимо Atari и Commodore был ещё Macintosh (1984) от Apple, но он был очень небольших размеров, чёрно-белым, ограниченным в мультимедийных возможностях и слишком дорогим. Не в пример ему Atari и Amiga продавались по разумной цене и были невероятно мощными за свои деньги.
Там, где создатели Commodore разрабатывали специальное оборудование для улучшенных графики и звука, Atari применяла грубую силу – пускала в ход более быстрый CPU и увеличила по сравнению с Amiga объём памяти в 2 раза, переманивая тем самым клиентов у Commodore.
В то время как в традиционные 8-битные микрокомпьютеры и IBM-совместимые ПК были заточены под DOS, новые машины были оптимизированы в плане железа таким образом, чтобы применять десктопную ОС. Это привело к тому, что микрокомпьютеры и ПК потеряли в производительности, когда столкнулись с новой графической средой. Новые машины отличались мощной графикой и звуком, в то время как конкуренты на их фоне выглядели непритязательно и были дорогими. Люди, у которых никогда раньше не было компьютера – особенно творческие личности– теперь присматривались к новым моделям.
Мультимедиа находят свою нишу
Оба компьютера были известны своими аудиовизуальными возможностями: Atari прекрасно подходил для сведения музыки, Amiga – для обработки видео.
Вместо имевшегося в ST дешёвого и низкокачественного звукового чипа Atari разработала новый с MIDI-портами. И хотя он добавил стоимости машине на 75 центов, благодаря ему Atari нашла свою нишу в мире музыки.
С MIDI-портом ST по-настоящему засияла. Она имела меньшее, чем у большинства конкурентов, время отклика и прекрасный графический интерфейс. Программы вроде Cubase появились именно на ST, а MIDI-функционалом этого ПК до сих пользуются топовые музыканты.
Что касается Amiga, публику очаровали утилиты для рисования вроде Deluxe Draw. Возможности её анимации впоследствии стали стандартом всей гейм-индустрии, в частности благодаря студии LucasArts и её серии игр Monkey Island.
Deluxe Video придумала слайд-шоу задолго до появления PowerPoint, а презентации её были верхом изысканности.
В 1990-м году Video Toaster использовал функцию синхронизации с параметрами развёртки от Amiga. Благодаря ей теперь можно было создавать наборы спецэффектов. Это в свою очередь позволило компьютерам Amiga конкурировать с устройствами, работающими на телевизионных станциях, которые стоили более 100 000 долларов.
В обоих компьютерах имелось много ресурсов для гейм-разработки, однако специально предназначенные графика и звук от Amiga более естественно вписались в рамки и поныне активной демосцены, где кодеры беспрестанно ищут уязвимости в железе для того, чтобы создать самые захватывающие аудиовизуальные презентации.
А что сегодня?
Несмотря на то, что производство Atari и Commodore прекратилось несколько десятилетий назад, обе машины все ещё пользуются популярностью и продолжают существовать за счёт очень активных сообществ. За счёт универсальности стандарта MIDI Atari ST можно синхронизировать с современным музыкальным оборудованием, что и делает с успехом Fatboy Slim.
Amiga выживает за счёт воссозданий программируемых логических интегральных схем и архивов. Если вы хотите установить рабочий стол Amiga вместе с приложениями на современное железо, проект с открытым исходным кодом AROS вам в помощь. С его помощью можно перенести AmigaOS на платформы с архитектурой x86, PowerPC и Raspberry Pi.
Minitel: сеть до появления мировой паутины
В 1970-х французское правительство решило полностью реконструировать систему телефонной связи. Телекоммуникационная сеть Франции считалась наименее развитой во всём индустриальном мире. В то же время во многих офисах страны стояли американские компьютеры и ПО.
Понимая, что такое положение вещей может привести к кризису, французский президент Валери Жискар д’Эстен принял ряд мер, изложенных раннее в докладе «Компьютеризация общества» (Саймон Нора и Ален Минк).
В необходимости проведения капитального ремонта телефонных сетей Франция увидела для себя возможность возглавить компьютерную революцию. Это могло случиться за счёт распространения автоматизированных сервисов через новую телефонную сеть. Доступ к ним можно было бы получить через стандартизованный терминал. Помимо того, что терминал мог выступать в качестве замены телефонному справочнику, для правительства он так же был средством продвижения монетизированных сервисов.
Работа над проектом началась в 1978-м, а первые экспериментальные образцы увидели свет в 1980 году. Их назвали Minitel. Они были в широком доступе, имели монохромный ЭЛТ-монитор и клавиатуру AZERTY.
В большинстве своём машины Minitel были всего лишь примитивными терминалами, где символы образовывали блоки текста, за счёт чего создавалась рудиментарная графика. Полноценными компьютерами эти устройства назвать было нельзя, поскольку работали они счёт подключения к PAVI – системе передачи текстов и изображений.
Minitel набирает популярность
Девайсы подобного рода имелись и в других странах (например, Ceefax в Великобритании или Telidon в Канаде), однако особой популярностью они не пользовались. Во Франции же Minitel стал явлением общенационального масштаба.
Пользоваться Minitel было легко и просто, а юзеры обнаружили, что поиск через телефонную справочную службу был быстрее, чем через телефонную книгу. Помимо этого, клиентам предлагались почтовые и чат-сервисы – и это за 10 лет до того, как они стали обычным делом в Интернете.
Цветные объявления показывали юзерам, как пользоваться банковскими услугами, купить билеты в кинотеатр или забронировать отпуск. Французские потребители стали массово приобретать терминалы. На пике своей популярности Minitel имел более 26 000 действующих сервисов.
В том месте, где мог бы находиться сейчас домен сайта, тогда размещалась реклама сервисов Minitel с известным префиксом набора номера 3615. Например, 3615 FOOT для новостей о футболе. Как и в настоящей сети интернет, в системе Minitel имелись онлайн-знакомства и тематические чаты для взрослых. Бесплатное программное обеспечение также пользовалось популярностью: оно были дешевле, чем подключение к электронной доске объявлений или даже к мировой паутине на ранних порах, и быстрее, чем ожидание дискет по почте.
Через Minitel студенты организовывали протестные движения, подобно тому, как они делают это сейчас через соцсети. В настоящее время, чтобы зарегистрироваться на каком-либо сервисе, нужен аккаунт в соцсетях или почтовый адрес, а тогда, чтобы подать заявку на поступление в университет, требовался Minitel.
В конце концов мировая паутина одолела Minitel, но определённые сервисы во Франции ещё долго были доступны только через эту информационную систему, прежде чем мигрировать в интернет-пространство. Во время этого переходного периода у некоторых сервисов имелись официальные сайты, однако бронирование или регистрация осуществлялись только через терминалы.
Minitel пользовался большой популярностью: общее количество терминалов в 90-е годы достигло отметки 9 млн., что в общей сложности составило 832 млн евро в 1998 году. И даже в 2010-м году продажи терминалов составили порядка 30 млн евро. 810 000 единиц всё ещё использовались, когда сервис закрылся в 2012г.
Где мы сейчас?
Выходит, что раньше было лучше, а все нынешние компьютерные мощности и текущий прогресс ничего не значат? Нет, это вздор. Однако сейчас наши машины стали работать в тысячу раз быстрее, а производительность их в тысячу раз не увеличивается– это определённо не те результаты, на которые мы рассчитывали десятилетиями раннее.
Сравнить хотя бы последние 10 лет с восьмидесятыми годами прошлого века. Всего за 2 года мы перешли от Commodore 64 к Amiga, т. е. совершили огромный прыжок от одного поколения машин к другому. Примерно тогда же был представлен 32-разрядный 386-й процессор. В начале десятилетия объём оперативной памяти исчислялся в килобайтах, а к концу–в мегабайтах.
Бытовавшие в 80-90-х годах представления о будущем, где у каждого имелась бы летающая машина, а виртуальная реальность заменила бы клавиатуру и мышь, сейчас кажутся смешными и нелепыми. Но если взглянуть на впечатляющие темпы технологического прогресса тех десятилетий и предположить, что темпы остались бы прежними, то, можно сказать, что представления эти были не такими уж и беспочвенными. Во многих отношениях прогресс замедляется. Изменения сейчас носят более эволюционный характер, нежели революционный.
В 80-е годы игры, выпущенные с разницей в несколько лет, могли значительно отличаться друг от друга, а разница между играми 1980-х и 1990-х годов была огромной. Но если сравнивать игры 2000 и 2020-х годов, то различия в опыте их прохождения нельзя назвать радикальными.
Мы используем тяжеловесные операционные системы для выполнения задач, которые сходны с теми, что были в 80 и 90-х годах. Но там, где в процессе их выполнения в современных компьютерах всплывает куча предупреждений, уведомлений об обновлении и сообщений об ошибках, в старых вычислительных машинах это происходит проще и без лишнего информационного шума.
Современные технологии отличаются от прежних обилием сырой вычислительной мощности: кажется, что любую проблему можно решить, просто добавив оперативной памяти и циклов CPU. Это привело к появлению высокоуровневого программирования, которое стало намного ближе к железу.
С одной стороны, эта дополнительная вычислительная мощность внесла программирование в массы, – в связи с этим даже возникло движение, выступающее за отмену кода – но с другой стороны, код наполнился всяким мусором и потерял прежнюю изящность, а также стал требовать больше ресурсов для выполнения простых задач. Это привело к тому, что современные веб-браузеры способны потреблять гигабайты оперативной памяти, даже если сайт, который вы открываете, весит всего несколько килобайт!
Какой урок можно извлечь из всего этого?
Будь осторожны, когда употребляете слово «устаревший». Новый не значит лучший, и тем более передовой. Можно, конечно, приобрести железо нового поколения, однако будет ли оно соответствовать вашим целям? И могут ли старые технологии достичь лучших результатов по сравнению с теми, что вы используете сейчас?
История вычислительной техники знает массу примеров, когда блестящие технические решения были утеряны. Однако если бы мы пожелали изучить методологии или форм-факторы, которые не пользовались популярностью в прошлом, то, возможно, смогли бы сильно продвинуть вперёд текущие технологии.
Отделы ИТ могли бы задуматься о найме программистов и инженеров старшего поколения – они могли бы помочь оптимизировать код и взглянуть на текущие вызовы с разных сторон. Так у молодых кодеров мог бы уйти целый день на создание визуальной среды программирования, Unix-ветераны же с помощью терминала справились бы с этой задачей за пару минут.
Старшее поколение программистов в свою очередь могло бы взять код из высокоуровневых языков и применить их алгоритмы на низкоуровневых языках, таких как С или даже Assembly! Точно так же считающиеся устаревшими инженерные методы могли бы стать простыми и эффективными решениями проблем, которые сбивают с толку более молодых инженеров, знакомыми только с современными технологиями.
