Как закалялись «хард» и «софт»

 ВЛАДИМИР ГАКОВ, журналист, писатель-фантаст, лектор. Окончил физфак МГУ. Работал в НИИ. С 1984 г. на творческой работе. В 1990-1991 гг. – Associate Professor, Central Michigan University. С 2003 г. преподает в Академии народного хозяйства. Автор 8 книг и более 1000 публикаций

Как закалялись «хард» и «софт»

Первым компьютером, работавшим в режиме реального времени, стал американский Whirlwind, построенный специалистами Массачусетского технологического института (MIT) в начале 1950-х годов при финансовой поддержке ВМФ США

Кому человечество обязано появлением персонального компьютера? На этот вопрос сегодня ответит даже школьник. Особенно тот, для кого PC – это нечто большее, чем средство поиграть, скачать музыку или свеженький блокбастер. Микропроцессорную революцию, заученно отрапортует такой продвинутый школьник, начали в середине 1970-х годов два Стива – Джобс и Возняк, собравшие первый Apple в стареньком гараже. Да еще одна парочка – Билл и Пол (Гейтс и Аллен), написавшие первую программу MS-DOS для айбиэмовского PC. Вроде бы азы – а что, кто-то сомневается?

Кибернетика до Рождества Христова

Оказывается, да! Ниспровергатели легенд добрались и до этой, казавшейся незыблемой и неприкасаемой. Автор одной из популярных книг по истории компьютеров («Машина-мечта», 2001) Митчелл Уолдроп так прямо и заявляет: «Забудьте Гейтса, Джобса и Возняка – основы современного интерактивного компьютера были заложены за десятилетия до них».

Автор книги подробно аргументирует свое смелое заявление. И с его позицией трудно не согласиться, если… Если в привычном словосочетании «персональный компьютер» главным и определяющим считать первое слово, а не второе. Иначе говоря, если считать главным функции, выполняемые компьютером, а не особенности его «харда» и «софта». При таком подходе действительно достижения вышеупомянутой четверки студентов-недоучек, сбежавших из университетов и пустившихся в свободное предпринимательство, выглядят куда скромнее. Во всяком случае, их следует рассматривать не в сфере научно-технических революций ХХ века, а в области куда более приземленной: практического использования результатов этой революции. Иначе говоря – в бизнесе.

Потому что никакой революции в сфере высоких технологий ни Гейтс с Алленом, ни Джобс с Возняком, если разобраться, не совершали. При всем к ним уважении. Они лишь довели до логического конца – до рынка – идею, впервые разработанную другими. Компьютеры строили и до середины 1970-х годов, да и «персональной» (что в буквальном переводе означает «личной», удобной в употреблении для индивида-«чайника», а не только для специалиста в вычислительной технике) счетную машину сделали тогда, когда все четверо еще бегали в коротких штанишках.

Революционной, перевернувшей все представления о том, зачем вообще нужны компьютеры, была идея интерактивности. Идея о том, что компьютеры – это вовсе не обязательно огромные металлические ящики, занимающие целые комнаты и предназначенные для того, чтобы решать ту или иную математическую задачу, введенную с помощью перфокарт, немалую часть времени просто простаивающие в ожидании новой задачи.

Однако именно таковыми и были, в сущности, все счетные устройства «доэлектронной» эры и большинство первых ЭВМ, построенных в 1940-1950-е годы. Глядя на них, трудно было вообразить, что когда-то потомки этих «динозавров» превратятся в удобные в общении (вот оно – главное слово!) аппараты. Что они будут работать в режиме реального времени и помогут человеку увеличить его творческий потенциал, сделают предельно демократичным процесс доступа к потокам информации, а затем – с помощью глобальной сети – превратят планету в своего рода «глобальную деревню», необычайно упростив сферы коммуникации, образования и бизнеса. Если подобные мысли и блуждали в умах инженеров и программистов первых послевоенных десятилетий, то лишь у тех, кто активно читал научную фантастику.

В одной из своих статей по истории кибернетики в научной фантастике я уже предлагал стартовать от одного из сохранившихся чудес света – потрясающей воображение и сегодня египетской Великой пирамиды. Тоже ведь, если задуматься, результат применения первой, вероятно, в истории циклопической «аналоговой машины» – огромных масс рабов, соответствующим образом организованных и беспрекословно подчинявшихся одному-единственному программисту – фараону Хуфу (более известному под именем Хеопс).

Но если обойтись без столь рискованных аналогий, то первым мудрецом и частично писателем-утопистом, произнесшим слово «кибернетика», был античный мыслитель Платон. В его сочинении «Государство», написанном в IV веке до нашей эры, впервые встречается слово kybernetes (по-гречески – впередсмотрящий на корабле, в более широком смысле – навигатор), причем применительно к делам государственного управления. «Кибернетика» по Платону – это именно искусство управления; отсюда пошли и латинское gubernator, в переводе не нуждающееся. Неслучайно во время оно у нас запрещали кибернетику, называли ее «буржуазной лженаукой» – не автоматизированных линий и не вычислительной техники боялись, ясно как день...

Я уж не говорю о совершенно поразительном откровении одной юной англичанки, в 1816 году задумавшей написать модный в те годы «роман ужасов». Просто так, шутки ради, в компании с приятелями – писателями и поэтами, коротавшими дождливое лето на берегу Женевского озера. Из замысла дебютантки двумя годами позже вышел «Франкенштейн», а саму авторшу звали Мэри Шелли (впрочем, тогда она носила еще девичью фамилию – Годвин). О том, какое значение для современной литературы, философской мысли и массовой культуры имела эта притча об ученом в роли Создателя и о драме его непутевого творения, написаны горы книг. И когда спустя полтора века в лексикон вошло слово «кибернетика», а наиболее продвинутые ученые и философы всерьез заспорили о проблеме искусственного интеллекта, снова вспомнили о чудовище Франкенштейна...

Наперегонки с реальностью

В том же позапрошлом веке, пока в реальном мире изобретали спички, джинсы и бормашины, фантазию писателей будоражили иные сюжеты. Искусственные спутники, телекоммуникации, бытовые автоматы и даже виртуальная реальность!

Насчет спутников я не оговорился. В рассказе ныне забытого американца Эдварда Хэйла «Кирпичная луна» (1869) и вышедшем годом позже продолжении «Жизнь на кирпичной луне» действительно описан первый искусственный спутник Земли. До пионерских работ Циолковского оставалось более четверти века, и у Хэйла гигантское шарообразное кирпичное сооружение диаметром 60 метров запускается на орбиту, естественно, не ракетой-носителем, а двумя циклопическими маховиками из дерева и стальной проволоки. Но стоит умерить иронию, потому что самое интересное – это цель постройки «искусственной луны». Оказывается, чтобы облегчить плавание судам в непогоду, а также для связи на дальние расстояния! Иначе говоря, речь идет о первых навигационных и ретрансляционных спутниках.

А говоря о хозяйственных автоматах, я имел в виду утопический роман британского прозаика Эдварда Булвер-Литтона «Грядущая раса» (1871). Там описано очередное утопическое общество, освободившееся от боли, страстей, войн, бедности, преступности. Как это жителям Утопии удалось? Переложили тяжелую работу на автоматы!

Одно из редких научно-фантастических откровений пришло в канун прошлого века из Германии, где творил местный Жюль Верн – Курд Лассвиц. В своих рассказах он предвидел и бытовые видеофоны, и передачу изображений и музыки на расстояние по «эфирному телеграфу», и даже... компьютер (разумеется, не электронный, а механический)! А в знаменитом романе Лассвица «На двух планетах» (1897) мало того, что предсказаны гигантские орбитальные станции, «подвешенные» над полюсами Земли высокоразвитыми марсианами для межпланетной ретрансляции, так еще и марсианские космические корабли управляются «механическим рулевым», сильно смахивающим на современный автопилот или бортовой компьютер!

Двадцатый век был на подходе, и фантасты старались увидеть «облик грядущего» раньше других. А с наступлением нового столетия открытия в области средств связи, хранения и передачи информации – словом, всего того, без чего была бы невозможна кибернетика и информатика, – не заставили себя ждать.

В 1904 году Джон Флеминг создал первую диодную лампу. Спустя два года была осуществлена первая радиотелефонная передача, создано первое удобное телепечатающее устройство (телекс), а также, если не придираться к терминологии, первый «электронный мозг»! Ибо изобретенная «отцом телефона» Александром Грэмом Беллом система «регулировщика» – иначе говоря, прибор, позволявший временно сохранять электроимпульсы, пока переключатели не образуют устойчивую связь, – что это, как не прообраз запоминающего устройства! Спустя еще год, в 1907-м, американский изобретатель Ли де Форрест создает триод, после чего практическая постройка электронных вычислительных машин стала лишь вопросом времени.

Профессиональные фантазеры, как и положено, не замедлили с «адекватным ответом» на этот вызов ученых и изобретателей.

В утопических романах нашего соотечественника – писателя, ученого и революционера Александра Богданова «Красная звезда» (1908) и «Инженер Мэнни» (1913) предсказаны, среди прочего, цифровые машины (с введением программ на перфолентах), компьютеризированная система учета, маркетинга и планирования в глобальном (правда, снова марсианском!) масштабе. Не говоря о бортовом компьютере на космическом корабле и цифровой связи! Рассказывая о технических находках Богданова, поневоле приходится переходить на сегодняшнюю терминологию, но именно все перечисленное, если отвлечься от архаики языка, и нашло свое отражение на страницах романа, вышедшего за год до начала Первой мировой войны.

Впрочем, писал это не только литератор-утопист, но и ученый, создатель так и не понятой современниками новой науки – тектологии. Фундаментальный двухтомный труд Богданова «Всеобщая организационная наука» был написан в 1913-1918 годах и успел выйти при жизни автора, но о нем благополучно позабыли. (Позже, в разгар борьбы с «лженаукой» – кибернетикой, это забвение оказалось как нельзя кстати...) В этой работе «фантазер» и «утопист» обстоятельно развивает такие идеи, как принцип обратной связи, моделирование (в том числе и экономических процессов), системный подход и прочие азы современной кибернетики, теории управления и смежных дисциплин...

И прежде чем закончить эту вылазку в прошлое научной фантастики, вспомним еще одну прогностическую находку. В романе-утопии Герберта Уэллса «Люди как боги» (1923) – не самом удачном произведении классика – описан принцип действия… электронной почты! Опять-таки если перевести прочитанное в романе почти вековой давности на современный язык.

Спустя два года после выхода романа в свет американец Ванневар Буш построил первую аналоговую счетную машину, перевернув еще одну страницу истории цивилизации. Человечество вступило в новую эру – кибернетическую.

Со скоростью вихря

А теперь вернемся к нашему интерактивному компьютеру, который, по мнению многих, один только и заслуживает прилагательного «персональный».

К середине прошлого века лишь считанные специалисты задумывались над тем, как воплотить фантазии писателей в реальные чертежи, а затем и в «железо». Один из самых ярких примеров подобной настоящей научно-технической революции – экспериментальная машина Whirlwind («Вихрь»), построенная специалистами знаменитого Массачусетского технологического института (MIT) в начале 1950-х годов при финансовой поддержке ВМФ США.

Любопытно, что начали работу над проектом «Whirlwind» еще до окончания войны – в 1944-м. Задача ставилась так: построить не просто еще один «ба-а-альшой» калькулятор, а первый электронный симулятор-тренажер для пилотов американской морской авиации. Иначе говоря, нужна была машина, которая не решала бы дискретные задачи, выдавая ответы и ожидая введения новых данных, а находилась бы постоянно «на связи» между пилотами самолетов и авианосцем. Команда разработчиков во главе с Джеем Форрестером очень быстро сообразила, что для решения поставленной задачи нужно построить именно интерактивную систему, способную реагировать на поступающую непрерывно информацию со скоростью, во всяком случае, не меньшей, чем скорость ее поступления. А лучше бы и с большей.

Джей Форест (слева) и Whirlwind – первый компьютер, работавший в режиме реального времени

Whirlwind и стал первым в истории компьютером, работавшим в режиме реального времени. Однако главная заслуга Форрестера и его команды в том, что они не ограничились выполнением разового задания ВМФ, а быстро разглядели и будущие перспективы подобных машин в широчайшем диапазоне: от логистики и координации целых флотских соединений до противоракетной обороны и контроля над воздушным пространством.

Чтобы продемонстрировать широкие возможности real-time-компьютеров, требовалось дополнительное финансирование, и Форрестер запросил у ВМФ невиданный по тем временам годовой бюджет в размере $1 млн. Дороже тогда не стоил ни один компьютер.

Усовершенствованная модель Whirlwind, запущенная в 1951 году, представляла собой восемь рядов шкафов, набитых ламповыми панелями, и занимала площадь небольшого дома. Производительность машины примерно равнялась одному из лучших PC 1980-х годов (например, модели TRS-80), что для начала 1950-х означало блестящие характеристики. Однако главным революционным новшеством была, как уже говорилось, интерактивность машины, а не усовершенствования в ее «железе» и программном обеспечении.

Whirlwind, несмотря на его громоздкость, можно с полным правом назвать первой «персоналкой», потому что кардинально изменились условия работы человека с машиной. Сотрудники группы Форрестера поочередно заступали на 15-минутные дежурства, во время которых могли постоянно общаться с машиной: наблюдая за экраном (катодной трубкой) дисплея, осуществлять имитацию процессов в режиме реального времени с помощью тут же написанных и вводимых кодов.

Размеры, конечно, тоже имеют значение. Но в остальном – в организации процесса общения человека с машиной – схема ничем не отличалось от нынешних сидений перед монитором. Разве что клавиатуры тогда еще не придумали, но и за этим дело не станет – совсем скоро появится и она.

Это был в полном смысле слова переворот. Однако то, что восхищало и будоражило умы ученых, показалось слишком отвлеченным – и чересчур дорогостоящим – их заказчикам в погонах. Не прошло и нескольких месяцев, как ВМФ заморозил дальнейшее финансирование проекта, пригрозив вообще прикрыть лавочку.

Спас проект Whirlwind, а с ним и все «интерактивно-компьютерное» будущее человечества, как ни странно... Советский Союз!

В 1949-м была взорвана первая советская атомная бомба. И хотя ударная волна в умах американских военных заметно уступала по скорости реальной взрывной, все же к 1951 году до руководства теперь уже ВВС США дошло, что задача защиты воздушного пространства страны от советских бомбардировщиков дальнего действия, способных нести на борту атомные бомбы, отныне перестала быть задачей отвлеченной, из области фантастики. И тогда военные вспомнили о «мозгляках»-компьютерщиках из MIT.

Зонтик для Америки

Группу Форрестера, расширенную за счет новых сотрудников, нацелили на решение новой задачи. Предстояло создать абсолютно уникальную, по последнему слову техники, автоматическую систему раннего оповещения, основу которой должны были составить компьютеры на базе системы Whirlwind. Им вменялось в режиме реального времени координировать радарное слежение, определение целей и наведение истребителей-перехватчиков.

20 апреля 1951 года состоялось первое испытание системы, доказавшей, что поставленная задача может быть решена в принципе. Whirlwind, получив данные с радаров одновременно о трех двигавшихся независимо целях (ими были обычные не реактивные самолеты) в небе над Массачусетсом, рассчитал траектории для перехватчиков так, чтобы те смогли сблизиться с «нарушителями» на расстояние, достаточное для успешной атаки противника.

Военные чины были в восторге, и финансовый кран – теперь уже для полномасштабного проекта, получившего кодовое название Lincoln, – был открыт на полную мощь. Результатом пяти лет интенсивных разработок и потраченных миллионов долларов стала первая в истории система национальной ПВО – SAGE (от Semi-Automatic Ground Environment). Она представляла собой сеть из 23 центров наблюдения за воздушным пространством, разбросанных по всей территории США – от Восточного побережья до Западного. В каждом из «узлов» этой сети до полусотни операторов обслуживали два компьютера (основной и запасной), работавшие в режиме реального времени. Каждая такая машина обеспечивала одновременное слежение за более чем 400 воздушными объектами.

Внешне все выглядело впечатляюще. Однако на возражения скептиков, считавших идею сомнительной, военные ничего конкретного ответить не могли – по понятным причинам система SAGE ни разу не была испытана в реальных боевых условиях. И в 1984 году ее окончательно свернули за ненадобностью.

Терминал первой системы национальной ПВО США – SAGE (Semi-Automatic Ground Environment)	Рабочее место оператора первой системы национальной ПВО США – SAGE (Semi-Automatic Ground Environment)

Но вклад этого сверхсекретного проекта на развитие персональных компьютеров, в том смысле, который был заявлен выше, сегодня трудно переоценить.

Во-первых, именно работы в рамках SAGE привели к рождению еще одной компьютерной мекки Америки – так называемой Восточной Силиконовой долины в штате Массачусетс. В 1952 году, когда проект Lincoln переименовали в одноименную (Линкольновскую) лабораторию, разместившуюся в окрестностях города Лексингтон, туда потянулись лучшие компьютерные кадры со всей Америки. А дальше начался естественный процесс отпочкования, аналогичный тому, что десятилетиями позже превратил затрапезные калифорнийские городки Пало-Альто, Купертино и иже с ними в легендарную Силиконовую долину Западного побережья.

Далее система SAGE стала своего рода трубопроводом, по которому технология Whirlwind потекла в мир «гражданского» бизнеса. Например, в конце 1950-х годов компания IBM выиграла национальный тендер на использование компьютеров SAGE для создания сугубо «мирного» новшества – национальной автоматизированной системы бронирования авиабилетов в режиме real-time. Система, названная SABRE (Semi-Automatic Business-Related Environment), была разработана для авиакомпании American Airlines и вступила в строй в 1964 году, став прототипом для всех нынешних онлайновых систем бронирования и продажи билетов. Чуть раньше, в 1955-м, та же IBM начала промышленный выпуск специального компьютера для бизнеса, впервые применив технологию хранения основной памяти на магнитном железном сердечнике, разработанную Форрестером в 1949 году и запатентованную лишь в середине 1950-х (она доминировала на рынке вплоть до середины 1970-х, когда ее сменили полупроводниковые микрочипы).

Но самым важным «гражданским» результатом работ над SAGE стал тот самый стандартный операторский пульт, который со временем модифицировался в привычную нам сейчас конфигурацию desktop с разнообразной периферией. Именно операторы системы SAGE впервые работали с CRT-экраном дисплея, стандартной клавиатурой и ручным прибором, позволявшим выбрать те или иные изображения на экране. Не мышью, как подумали некоторые (ее время еще не пришло), а предшественником современного электронного карандаша – «световым пистолетом».

А поскольку компьютеры всех 23 центров слежения были связаны друг с другом междугородной телефонной связью, инженерам-конструкторам SAGE пришлось решить еще одну задачу: как передать цифровую информацию по сети, предназначенной для передачи аналоговой. Иначе говоря, оставалось только изобрести модем – что и было со временем сделано.

Когда все это уже работало, Билл Гейтс с Полом Алленом и оба Стива – Джобс и Возняк – еще даже не появились на свет. Но это, как говорили мои любимые братья Стругацкие, уже совсем другая история. О ней – в следующем номере.

(Продолжение следует)