Tartalomjegyzék
Elõszó a magyar kiadáshoz (Kovács Gyõzõ) Elõszó a 2. magyar kiadáshoz (Kovács Gyõzõ) Bevezetés (Herman H. Goldstine)
9 12 15
Elsõ rész. Történelmi áttekintés a II. világháború kezdetéig
17
1. A kezdet 2. Charles Babbage és analitikus gépe 3. A Csillagászati Évkönyv 4. Az egyetemek; Maxwell és Boole 5. Integrátorok és planiméterek 6. Michelson; a Fourier-együtthatók és a Gibbs-jelenség 7. A Boole-algebra: x2 = xx = x 8. Billings, Hollerith és a népszámlálás 9. A ballisztika és a nagy matematikusok kiemelkedése 10. Bush differenciálanalizátora és más analóg eszközök 11. Alkalmazkodás a tudomány igényeihez 12. A digitális számítóeszközök reneszánsza és diadala
19 25 39 42 48 59 66 71 77 87 105 112
Második rész. A háború során kifejlesztett gépek: az ENIAC és az EDVAC
117
1. Az ENIAC-ot megelõzõ elektronikus kísérletek 2. A Ballisztikai Kutató Laboratórium 3. Az analóg és a digitális eszközök közötti különbségek 4. Az ENIAC megépítésének kezdeti lépései 5. ENIAC, a matematikai gép 6. Neumann János és a számítógép 7. Túl az ENIAC-on 8. Az EDVAC struktúrája 9. Az elképzelések térhódítása 10. Az ENIAC-kal elvégzett elsõ számítások
119 122 133 140 147 156 170 187 193 205 7
Harmadik rész. A II. világháború után: a Neumann-féle gép és a Felsõfokú Tanulmányok Intézete
213
1. Az EDVAC után 2. A Felsõfokú Tanulmányok Intézetének gépe – az IAS számítógép 3. Az automaták elmélete és a logikai gépek 4. A numerikus matematika 5. A numerikus meteorológia 6. A mérnöki munka és eredményei 7. A számítógép és az UNESCO 8. Az ipari gyártás kezdete 9. Programozási nyelvek 10. Következtetések
215 226 242 254 265 270 283 287 293 301
Függelékek
307
1. függelék. Számítógép-fejlesztés néhány országban 2. függelék. Kovács Gyõzõ: A számítógép-fejlesztés korai szakasza Magyarországon 3. függelék. Nicolas A. Vonneuman megjegyzései Kötetünk képei Név- és tárgymutató
309
8
320 332 336 359
Bevezetés
Ez a mû meglehetõsen természetes módon oszlik három részre: a második világháborút megelõzõ korszakra; a háború idején különösen a Pennsylvania Egyetem Moore villamosmérnöki intézetében (Moore School of Electrical Engineering, University of Pennsylvania) lezajló eseményekre; végül 1957tel bezárólag a háború utáni idõszakban, a Princetoni Egyetem Felsõfokú Tanulmányok Intézetében (Institute for Advanced Study in Princeton) történtekre. Az utóbbi két idõszak vezetõként érintett engem is; az ebbõl eredõ stiláris különbségeket az Olvasó kétségkívül érzékelni fogja. A szöveg írásakor ugyanis kézenfekvõnek tûnt számomra, hogy az eseményeket úgy rögzítsem, ahogyan akkor láttam õket. Az, hogy egy történetet az események egyik részvevõje írjon meg, természetesen a legjobb esetben is kényes vállalkozás, mert ez a körülmény bizonyos fokig megterhelheti a beszámolót a személyes elõítéletekkel. Ennek ellensúlyozására viszont azt mondhatjuk, hogy ez a tény lehetõvé teszi a történetben szereplõ személyek és események alapos, pontos megértését. Olyan ember számára, aki az eseményekben nem vett részt, ez nagyon nehéz. Úgy döntöttem tehát, hogy érdemes ezt a beszámolót a tõlem telhetõ legnagyobb tárgyilagossággal megírni, de minden alkalommal figyelmeztetem az Olvasót, milyen esetleges csapdák várnak rá, miközben ebben a korban kóborol. A számolás segédeszközeinek történetét természetesen legalább két, egymástól alapvetõen különbözõ módon lehet megírni: összpontosíthatjuk figyelmünket vagy magukra a készülékekre, vagy az ötletekre és az azokat kigondoló emberekre. Én magam meglehetõsen önkényesen úgy döntöttem, hogy az ötleteknek és az embereknek adok elsõbbséget, talán mert személy szerint ezt a megközelítést tartom érdekesebbnek. Minden esetben megkíséreltem a készülékrõl is eleget elmondani mûködésének megértéséhez, anélkül, hogy a leírás túlságosan technikai jellegûvé válnék. Az Olvasó igen gyakran fog találkozni az idõrendi elbeszélést megszakító kitérõkkel, amelyekben megpróbálok elmagyarázni valamilyen technikai kérdést, hogy az Olvasó ne maradjon tájékozatlan annak lényege felõl. Remélem, hogy ezek a közbeiktatott részek nem hátráltatják túlságosan a beszámolót. A háborúból, meglehetõsen váratlanul, az 1942 és 1946 közötti idõszakra vonatkozó személyi iratcsomóknak egy különlegesen nagy paksamétájával kerül15
tem ki; ezeknek az éveknek a dokumentációja tehát a lehetõ legteljesebb. Valamivel kisebb terjedelemben bár, de rendelkezem iratokkal az 1946 57 közötti idõszakra vonatkozóan is, és módomban volt betekinteni a princetoni idõszakra vonatkozó más dokumentumokba is. A beszámolót tehát a szóban forgó idõszakok hiteles dokumentumai messzemenõen alátámasztják, így az nem pusztán egyetlen személy visszaemlékezésein alapul. Jómagam a teljes dokumentációs anyagot leveleket, jelentéseket stb. átadtam az Amhurstbeli (Massachusetts állam) Hampshire College könyvtárának, így a késõbbi kutatók teljes áttekintést nyerhetnek az iratok fölött. Ezzel összefüggésben szeretném kifejezni köszönetemet az irántam tanúsított elõzékenységéért, valamint a rendelkezésemre bocsátott dokumentumokért Arthur W. Burks-nek, a michigani Egyetem professzorának, Henry Halliday úrnak Minneapolisból, és Dr. Carl Kaysennek, a Felsõfokú Tanulmányok Intézete igazgatójának, aki hozzáférhetõvé tette számomra az Intézet anyagait. Köszönetet szeretnék mondani titkárnõmnek, Doris Crowell asszonynak is, amiért oly türelmesen, fáradhatatlanul és szívélyesen segédkezett a munkában. Hálával szeretnék megemlékezni arról a segítségrõl, amelyet Richard Luxnertõl, a Yorktown Heights (New York állam) Thomas J. Watson Kutatóközpont szakkönyvtárosától kaptam. Fölbecsülhetetlen értékûek voltak számomra az általa megszerzett könyvek, folyóiratcikkek stb. Legfõképpen köszönetet szeretnék mondani ifjabb Thomas J. Watson úrnak, amiért olyan feltételekkel alkalmazott az IBM-nél, hogy az elmúlt néhány év során lehetõségem nyílt e könyvön dolgozni. Meg kell említenem azt a sok értékes beszélgetést, amelyet barátaimmal és családtagjaimmal folytattam, akik türelmesen végighallgattak, számos tanácscsal láttak el, és tartózkodás nélkül nyilvánítottak véleményt. Végezetül szeretném köszönetemet kifejezni a Princeton Egyetem Kiadójának azokért az erõfeszítésekért, amelyekkel e könyv megjelenését lehetõvé és az írást stilárisan vonzóvá tették.
H. H. G. Yorktown Heights, New York állam, 1972. január
16
1. fejezet
A kezdet
Egy történetnek természetesen soha nincs olyan kezdete, ami elõtt semmi lényeges nem történt, közvetlenül utána pedig már igen. Úgy tûnik, az emberi gondolkodás egyik sajátossága, hogy a legtöbb témakörben a problémák tanulmányozására (vagy legalábbis kísérleti jellegû megközelítésére) irányuló gondos kutatás az idõben visszafelé haladva egyre többet tár föl. Így van ez a mi témánkkal is. Ennélfogva némileg önkényesen döntöttem úgy, hogy a számítógépek 1600 elõtti történetérõl csak néhány hivatkozást ejtek, és az 1800 elõtti idõszakot is a lehetõ legrövidebben tárgyalom. A legtöbb megjegyzés, amelyet errõl az idõszakról tenni kívánok, valójában fõ témámat, a korai elektronikus digitális számológépek tárgyalását készíti elõ. Egyetlen mentségem erre az önkényes eljárásra, hogy e korai idõszakok részletesebb taglalása csak nagyon kevéssel bõvítené az elektronikus számítógépekkel kapcsolatos ismereteinket. Ha néha mégis el fogunk kalandozni, azt azért tesszük, mert az egyik vagy másik szereplõvel kapcsolatos érdekességek ezt indokolják; mert hasznosnak tûnik, hogy egy adott korszak intellektuális, kulturális vagy társadalmi hátterét érzékeltessük. Ez a döntés azonban talán mégsem teljesen önkényes. Ha elfogadjuk Needhamnek és más tudósoknak a meglehetõsen ésszerû álláspontját, okkal tekinthetjük az 1600-as évet vízválasztónak a tudománytörténetben.l Galilei (1564 1642) elõtt is léteztek természetesen szellemi óriások, azonban õ tette meg azt a hatalmas lépést, amit a természettudományok matematizálásának nevezünk. Nagy természettudósok addig is kutatták a természet titkait, végeztek méréseket; azonban Galileire volt szükség, hogy ezeket az adatokat matematikai formulákba foglalva megadja a szükséges lökést a természettudományok fejlõdésének. Nem árt itt fölidézni, hogy az ezt megelõzõ idõben az európai matematika nem volt lényegesen fejlettebb az arabnál, amely viszont európai és kínai eszméken, fogalmakon alapult. Ekkor azonban hirtelen, a matematika és a fizika öszszekapcsolódásának eredményeképpen, történik valami Európában, ami elindítja a természettudományokat a Galileitõl Newtonig vezetõ úton. A gyakorlati, empirikus tudásnak és a matematikának ez az összeolvadása lett a bölcsek köve , amelynek érintése egy csapásra megváltoztatja a matematikát és a természettudományokat. 1580 körül Francois Vieta (1540 1603) világrengetõ felfedezésként bevezeti a matematikában a betûk használatát az ismeretlenek és 1
Joseph Needham: Science and Civilisation in China A tudomány és a civilizáció Kínában, vol. 3. (Cambridge, 1959), 155. old.
19
az általános paraméterek jelölésére. Azt, amit ma algebrának és aritmetikának hívunk, õ logistica speciosának, ill. logistica numerosának nevezte.2 A tárgyalt téma szempontjából a sorban John Napier (1550 1617), a skóciai Merchiston földesura következik, aki 1614-ben föltalálta a logaritmust; talán õ volt az elsõ ember, aki megértette és 1617-ben Rabdologia címû dolgozatában közzétette az aritmetikai mûveleteknél a tizedesvesszõ használatát, majd Edmund Gunter (1581 1626), aki 1620-ban föltalálta a logarléc õsét.3 Magát a logarlécet 1632ben William Oughtred (1575 1660), és tõle függetlenül Richard Delamine találta fel, aki 1630-ban tette közzé az elsõ beszámolót errõl az eszközrõl.4 Talán az analitikus geometria, amelyet 1637-ben René Descartes (1596 1650) fedezett föl, a következõ nagy mérföldkõ azon az úton, amely a differenciál- és integrálszámítás Newton és Leibniz általi fölfedezéséhez vezet. A Descartes-tól Newtonig és Leibnizig vezetõ lánc utolsó, szerény céljaink szempontjából érdekes szeme Pascal összeadógépe 1642-bõl. Mint Needham mondja arról a hatalmas intellektuális forradalomról, amely oly messzire lökte Európát az araboktól, indiaiaktól és kínaiaktól, Mindeddig senkinek sem sikerült teljesen megértenie e fejlõdés belsõ mechanizmusát. 5 A hajtóerõ, amely ehhez a kiugráshoz vezetett, a matematika korábban elkülönült két ágának az indiaiaktól és a kínaiaktól származó algebrának és a görögök geometriájának a keresztezése volt. Megint csak Needham szerint: e kettõ házassága, az algebrai módszereknek a geometria területén való alkalmazása volt a legnagyobb egyedi lépés az egzakt tudományok fejlõdésének történetében . Mint említettük, Galilei volt az, aki két másik nagy eszmeáramlatot egyesített. Egyetlen egységbe fogta össze a matematikait és a kísérletit, és ez vezetett a modern természettudomány és technika fejlõdéséhez . Ez az oka annak, hogy beszámolónkat éppen ennél az idõpontnál kezdjük. Amikor így teszünk, természetesen nem bánunk méltányosan azokkal az érdekes készülékekkel, amelyeket sokkal korábban mohamedán tudósok alkottak meg. Rendkívül hálás vagyok Otto Neugebauer professzornak, az asztronómiaés matematikatörténet kutatójának, amiért fölhívta a figyelmemet egy 15. századi iráni asztronómus és matematikus, Dzsámsid ben Masszud ben Mahmud Gijjád ed-Din al-Kassi (1393 1449) által szerkesztett különleges mûszerekre. Al-Kassi egy szamarkandi csillagászati obszervatórium vezetõje volt, amelyet Ulug bég, Timur Lenk unokája alapított.6 Al-Kassi mohamedán matematikus, aki a természetes számok negyedik hatványának összegzésével, trigonometriai számításokkal, approximációkkal foglalkozó rövidebb közleményeket publikált Õ használt elsõként tizedestörtet; kiszámította 2p értékét tizenhat tizedesjegy pontossággal. Szerkezetei segédeszközök voltak az asztrológusok (csillagjósok) és asztronómusok (csillagászok) számára a számításaik egyszerûsítéséhez. Konjunkciós lemeze olyan eszköz volt, amellyel meg lehetett állapítani, mikor van két bolygó konjunkció2
F. Cajori: A History of Mathematics Matematikatörténet (New York, 1893) 138 139. old. Ugyanott 148. old. L. D. E. Smith: A Source Book of Mathematics Matematikatörténeti forrásgyûjtemény, vol. 1. (1959), 156 164. old. A ×jelet is Oughtred találta ki a szorzásra. 5 Needham, i. m. lj. 1., 156. old. 6 E. S. Kennedy: Al-K~ sh§ s Plate of Conjunctions Al-Kassi konjunkciós lemeze , Isis, vol. 38. (1947), 56 59. old. A Fifteenth-Century Planetary Computer: al-K~sh§ s Tabaq al-Man~ teq Egy XV. századi bolygószámító gép: al-Kassi Tabaq alManateq-je I. és II. rész Isis, vol. 41. (1950), 180 183. old., és vol. 43. (1952), 41 50. old. A Fifteenth-Century Lunar Eclipse Computer Egy XV. századi holdfogyatkozás-számító gép. Scripta Mathematica, vol. 17. (1951), 91-97. old. és The Planetary Equatorium of Jamshid Ghiath al-Din al-K~ sh§ Dzsámsid Gijjád al-Din al-Kassi planetáris ekvatóriuma (Princeton, 1960). 3 4
20