Jak šla historie

Tento článek vyšel v tzv. tématu týdne v CW 6/94, jako čtvrtý ze série článků věnované prvopočátkům výpočetní techniky.

V dnešní době, kdy nové a nové modely počítačů vznikají doslova jak houby po dešti, je téměř nemožné získat o nich úplný přehled - to je snad možné jen tehdy, pokud se zaměříme pouze na produkty určité konkrétní firmy. Ovšem v pionýrských dobách výpočetní techniky tomu bylo poněkud jinak. Tehdy ještě bylo v lidských silách zaznamenávat vývoj v celé jeho šíři. Pokusme se i my o malý přehled těch nejvýznamnějších momentů, které stály u samého zrodu dnešního báječného světa počítačů.

Od Napiera k Hollerithovi

1617 - Napierovy "kosti"

Skotský matematik John Napier (1550-1617) vstoupil do historie tím, že vymyslel logaritmy - a umožnil tak převést násobení a dělení na sčítání a odčítání. Na sklonku svého života zkonstruoval zvláštní výpočetní pomůcku, představující předchůdce pozdějších logaritmických pravítek. Šlo o soustavu tyčinek z kostí či slonoviny (odsud: Napierovy kosti), představující jakési pohyblivé násobící tabulky. S jejich pomocí pak bylo možné snáze násobit a dělit.

1621 - Logaritmické pravítko (Oughtred)

Anglický matematik William Oughtred (1575-1660) sestrojil v roce 1621 soustavu soustředných kruhů s možností vzájemného otáčení. Na okraje jednotlivých kruhů pak nanesl stupnice, používající Napierovy logaritmy. Svůj výtvor, který nazval "Circles of Proportion", byl vlastně prvním logaritmickým pravítkem ( i když kruhového tvaru).

1623 - První mechanický kalkulátor (Shickard)

Profesor Wilhelm Schickard (1592-1635) z německého Tübingenu sestrojil v roce 1623 své "počítající hodiny". Byl to mechanický stroj, schopný násobit a dělit, přičemž tyto dvě operace převáděl pomocí logaritmů na sčítání a odčítání (k reprezentaci desítkových čísel přitom používal kolečka s desíti zuby). Sám Schickard prý sestrojil několik exemplářů takovýchto strojů. Jeden z nich chtěl vytvořit i pro svého přítele, astronoma Johana Keplera, ale zpola hotový stroj vzal za své při požáru. Ve vřavě třicetileté války, ve které Schicard zahynul, se pak ztratily jak již existující stroje, tak i jejich plány. Tyto však byly v roce 1935 objeveny (pak se sice ještě jednou ztratily, během druhé světové války, ale naštěstíse znovu našly). V roce 1960 pak byl Schicardův počítací stroj podle původních nákresů postaven znovu, a fungoval.

1645 - První automatický mechanický kalkulátor (Pascal)

Mladý Blaise Pascal (1623-1662) se prý nemohl dívat na to, jak se jeho otec, daňový kontrolor, trápil nad sloupci čísel. A tak sedl, a začal vymýšlet různé varianty počítacích strojů (vymyslel údajně asi 50 různých variant). Definitivní model své kalkulačky (nazvané příznačně: "Pascaline") pak sestrojil v roce 1645. Uměla jen sčítat a odčítat, a jako první byla založena na velmi přesných mechanických převodech - což je princip, který v mechanických počítačích strojích dominoval po několik století, až do nástupu novodobých technologií, které umožnily budovat počítače na bázi elektronických prvků.

Určitou nevýhodou Pascalova počítacího stroje bylo to, že výsledky výpočtu nemohly být přímo odečítány, ale musely být nejprve poměrně složitým způsobem interpretovány. Přesto měl Pascalův stroj i jistý komerční úspěch - těchto strojů bylo údajně prodáno mezi 10 a 15. Ale co je to proti odbytu dnešních počítačů PC!

1666 - První mechanická násobička (Morland)

Sir Samuel Morland (1625-1695), bývalý sekretář Olivera Cromwella a pozdější vrchní mechanik na dvoře anglického krále Karla II., sestrojil první počítací stroj, který dokázal přímo násobit a dělit (a nerealizoval tudíž tyto operace převodem na sčítání a odčítání). Mechanická konstrukce však byla mnohem méně spolehlivá, než u Pascalova počítacího stroje.

1673 - První univerzální počítací stroj (Leibnitz)

Německý filosof a matematik Gottfriend Wilhelm von Leibniz (1646-1716) chtěl nejprve dovybavit Pascalův počítací stroj schopností násobení a dělení. To se mu nedařilo, a tak se rozhodl raději pro zcela nový návrh počítacího stroje. V roce 1673 sestrojil svůj vlastní stroj, ve kterém použil válec se stupňovitým ozubením, známý také jako tzv. Leibnitzovo kolo. Výsledkem byl počítací stroj, který dokázal pracovat s 5 až 12-místnými čísly, a splňoval tehdejší požadavky matematiků. Jeho principy se používaly ještě dalších cca 300 let.

1786 - Koncepce diferenciálního stroje (Mueller)

J.H.Müeller přichází v roce 1786 s myšlenkou tzv. "diferenciálního stroje", neboli specializovaného kalkulátoru pro výpočet hodnot polynomu na základě rozdílu (diference) mezi hodnotami funkce v definovaných bodech (což je použitelné pro všechny funkce, které jsou na zvoleném intervalu aproximovatelné polynomiální funkcí). Müeller však nedokázal sehnat dost finančních prostředků pro praktickou realizaci svého projektu, a tak od něj nakonec ustoupil.

1820 - První sériově vyráběný počítací stroj (Colmar)

Francouz Charles Xavier Thomas de Colmar (1785-1870) sestrojil počítací stroj, který používal zjednodušenou a zdokonalenou verzí Leibnitzova kola. Válečky s devíti zuby různé délky v tomto stroji poháněly malá posuvná kolečka, jejichž pohyb se přenášel na čítače. Colmarův stroj, nazvaný "Arithmometer", získal v roce 1862 na mezinárodní výstavě v Londýně zlatou medaili. Již dříve jej ale jeho autor úspěšně prodával pařížským pojišťovnám a dalším finančním institucím. Celkem bylo vyrobeno a prodáno asi 1500 arithmometrů.

1833 - Analytical Engine (Babbage)

Angličan Charles Babbage (1792-1871) chtěl nejprve minimalizovat chyby, ke kterým docházelo při "ručních" výpočtech matematických tabulek. Proto nejprve oživil myšlenky diferenciálních stroje, a v roce 1922 začal s jeho konstrukcí (na rozdíl od J.H. Müllera si pro svůj projet zajistil financování ze státních zdrojů). V roce 1832 Babbage dokončil fungující prototyp svého diferenciálního stroje, ale místo dalšího pokračování na něm se raději rozhodl pro "analytický stroj", který by byl schopen provádět jakékoli numerické výpočty.

Babbageův Analytical Engine měl být poháněn parním strojem, a měl být řízen programem na děrných štítcích. Měl pracovat s padesátimístnými čísly, měl být schopen měnit další průběh výpočtu v závislosti na jeho dosavadním průběhu (měl tedy mít podmíněné skoky), a počítal dokonce i s možností volání podprogramů. Poslední verze projektu předpokládala, že Analytical Engine bude mít paměť pro 50 40-místných slov (čísel) a dva střadače (akumulátory), a celkem tři snímače děrných stítků pro program a data. Sčítání dvou čísel měl stroj zvládnout za 3 sekundy, a násobení či dělení mu mělo trvat 2 až 4 minuty.

Přestože Babbage svůj Analytical Engine nikdy nedokončil, spolu se svými spolupracovníky zformuloval základní principy programového řízení počítačů, které jsou dodnes platné.

Při troše dobré vůle je možné považovat jeho (byť nedokončený) Analytical Engine za první samočinný počítač v historii.

1890 Děrnoštítkový stroj (Hollerith)

Když mělo v roce 1890 dojít v USA k dalšímu sčítání lidu, byla vypsána veřejná soutěž na konstrukci počítacího stroje, který by v tomto jistě nelehkém úkolu pomohl. Soutěž vyhrál se svým děrnoštítkovým strojem pan Herman Hollerith (1860-1929), který v té době působil na slavné MIT ve státě Massachussets.

Použití jeho strojů sice zvýšilo náklady na sčítání lidu (oproti předchozímu sčítání) o 98%, ale na druhé straně jej značně urychlilo a zpřesnilo. Přispělo dokonce i ke standardizaci používaných děrných štítků - Hollerithův štítek, který se díky sčítání všeobecně prosadil, měl přesně rozměr tehdejší jednodolarové bankovky.

Herman Hollerith po svém technickém úspěchu dosáhl i úspěchu obchodního: založil úspěšnou firmu Tabulating Machine Company, která později ještě úspěšněji fůzovala a přejmenovala se na International Business Machines Corporation. Neznáte někdo firmu IBM?