ג'ון גראהם-קמינג: המכונה הכי נפלאה שמעולם לא היתה

המכונה שאני עומד לדבר עליה היא מה שאני קורא המכונה הכי נפלאה שמעולם לא היתה. זו מכונה שמעולם לא נבנתה, אבל, היא עוד תיבנה. זו היתה מכונה שתוכננה הרבה לפני שמישהו בכלל חשב על מחשבים.

מי שמכיר קצת את היסטוריית המחשבים, יודע שבשנות ה30 וה-40, יצרו מחשבים פשוטים אשר החלו את מהפכת המחשבים של היום, וזה אכן מדוייק, אלא שהמאה לא נכונה. המחשב הראשון נוצר בשנות ה-30 וה-40 של המאה ה-19 ולא של מאה ה-20. הוא תוכנן וחלקים ממנו שימשו כאבי-טיפוס, וחלקים ממנו נמצאים כאן בדרום קנסינגטון.

המכונה ההיא נבנתה על-ידי אדם זה, צ'ארלס באבאג'. יש לי חיבה גדולה לצ'ארלס באבאג' מכיוון ששיערו תמיד היה פרוע כמו כאן, בכל תמונה ותמונה. (צחוק) הוא היה אמיד מאוד ובמובן מסויים היה חלק מאצולת בריטניה. בלילות ימי שבת במרילבון, אם היית שייך לשכבת האינטלגנציה של אותה תקופה, היית מוזמן לחצר בית זה לנשף -- והוא הזמין את כולם: מלכים, את הדוכס מוולינגטון והמון מפורסמים אחרים -- והוא היה נוהג להציג את אחת מהמכונות שלו.

אני באמת מתגעגע לאותה תקופה שבה היה ניתן ללכת לנשף ולראות מחשב מיכני המוצג בפניך. (צחוק) אבל באבאג' עצמו נולד בסוף המאה ה-18, והיה מתמטיקאי די ידוע. הוא נשא במישרה שניוטון נשא בקיימברידג', ושלאחרונה החזיק בה סטיבן הוקינג. הוא מוכר פחות מכל אחד מהם מאחר והוא מעולם לא יישם את רעיונו לבניית מחשבים מיכניים.

הסיבה שהוא מעולם בנה כאלה היתה שהוא היה החנון הקלאסי. בכל פעם שהיה לו רעיון טוב, הוא היה חושב, "זה רעיון מבריק, אתחיל לבנות את זה. אוציא על זה הון רב. אה, יש לי רעיון יותר טוב. עכשיו אעבוד על זה. (צחוק) ועכשיו אעשה את זה." הוא עשה זאת עד אשר סר רוברט פיל, ראש-הממשלה דאז, בעצם סילק אותו אל מחוץ לדאונינג 10, ולסלק, פירוש הדבר באותם הימים היה לומר, "אני מאחל לך יום טוב, אדוני." (צחוק)

הדבר שהוא הגה היה המפלצת הזו כאן, המכונה האנליטית. רק כדי לתת לכם מושג עליה, זהו מבט מלמעלה. כל אחד מהעיגולים האלה הוא גלגל-שיניים, ערימת גלגלי-שיניים, והדבר הזה גדול כמו קטר קיטור. לכן לאורך ההרצאה, אבקש שתדמיינו את המכונה הענקית הזו. שמענו את הקולות הנפלאים ההם של איך שהמכונה הזו עשויה היתה להישמע. אקח אתכם לסיור דרך ארכיטקטורת המכונה -- לכן קוראים לזה ארכיטקטורת מחשבים -- ואספר לכם על המכונה, שהיא בעצם מחשב.

הבה נדבר על הזיכרון. הזיכרון דומה מאוד לזיכרון מחשב של היום, אלא שהוא היה עשוי ממתכת, ערימות על גבי ערימות של גלגלי-שיניים, בגובה 30 גלגלי-שיניים. תחשבו על משהו שעשוי מגלגלי-שיניים בגובה כזה, מאות על גבי מאות, ועליהם רשומים מספרים. זוהי מכונה עשרונית. הכל מתבצע באופן עשרוני. הוא חשב להשתמש בשיטה הבינארית. הבעיה בשיטה זו שהמכונה היתה אז כל-כך גבוהה שזה פשוט לא מציאותי. גם ככה היא ענקית. יש גם זיכרון. הזיכרון זו הפיסה הזו כאן. כולם נראים כך.

המפלצת הזו כאן זה המעבד, השבב אם תרצו. גם הוא כזה גדול. הכל מיכני. כל המחשב הוא מיכני. זוהי תמונת אב-טיפוס של רכיב מהמעבד הנמצא היום במוזיאון המדע.

המעבד יכל לבצע את ארבעת הפעולות הבסיסיות בחשבון -- חיבור, חיסור, כפל וחילוק -- שזה כבר הישג לבצע זאת עם מתכת, אבל הוא יכל לעשות עוד משהו שמחשב עושה אבל מחשבון לא יכול: מכונה זו יכלה להסתכל על הזיכרון הפנימי שלה ולקבל החלטות. היא יכלה לבצע את תנאי ה"אם אז" של מתכנת מתחיל, וזה בעיקרון הפך אותה למחשב. היא יכלה לחשב ולא רק לעשות פעולות חשבוניות.

אם נעצור לרגע ונחשוב על השבבים של היום, הרי איננו יכולים לראות אל תוך שבב הסיליקון. הוא כל-כך קטן. אבל אם בכל זאת היינו יכולים, היינו רואים משהו שמאוד דומה לזה. יש את המורכבות המדהימה במעבד, ואת החוקיות המדהימה בזיכרון. אם ראיתם פעם תמונה של מיקרוסקופ אלקטרוני, בטח ראיתם את זה. כל זה נראה אותו הדבר, ויש את הדבר הזה כאן שהוא מאוד מורכב.

כל המנגנון הזה של גלגלי-השיניים עושה מה שמחשב עושה, אבל ברור שצריך לתכנת אותו, וכמובן, שבאבאג' השתמש בטכולוגיה של אז ובטכנולוגיה שתופיע שוב בשנות ה-50, ה-60 וה-70 של מאה ה-20, שזה כרטיסי ניקוב. הדבר הזה כאן הוא אחד משלושת קוראי כרטיסי ניקוב, וזו תוכנה במוזיאון המדע, ממש לא רחוק מכאן, שיצר צ'ארלס באבאג', המונחת שם -- אפשר ללכת ולראות -- וממתינה למכונה שאמורה להיבנות. ויש שם לא רק אחת כזו, יש הרבה כאלו. הוא יצר תוכנות בציפייה שזה יקרה.

הסיבה שהם השתמשו בכרטיסי ניקוב היתה שזאקארד, בצרפת, יצר את הנול של זאקארד, שארג את הצורות המדהימות הללו בעזרת שליטה באמצעות כרטיסי ניקוב, כך שהוא רק מצא ייעוד חדש לטכנולוגיה של אותם הימים, וכמו כל דבר אחר שהוא עשה, הוא השתמש בטכנולוגיה של תקופתו כגון גלגלי-שיניים, קיטור, מכשירים מיכניים של שנות ה-1830, 1840, 1850. באופן אירוני, באותה שנה בה נולד באבאג', נולד גם מייקל פאראדיי, שגרם למהפיכה רבתית בהכל עם הדינמו, שנאים וכדומה. באבאג' כמובן רצה להשתמש בטכנולוגיה מוכחת, כמו קיטור וכדומה.

הוא נזקק לאביזרי עזר. טוב, היום יש לנו את המחשב. יש לנו כרטיסי ניקוב, מעבד וזיכרון. יש צורך באביזרי עזר שאפשר לעבוד איתם. אלה לא באים בקלות.

כך שבתחילה היה צליל. היה פעמון, כך שאם משהו לא היה כשורה -- (צחוק) -- או שהמכונה היתה זקוקה למטפל שייגש אליה, היה פעמון שאפשר לצלצל. (צחוק) למעשה קיימת הוראה על כרטיס הניקוב האומרת "צלצל בפעמון". לכן ניתן לדמיין את ה"טינג!" הבה נעצור לרגע ונדמיין את כל הרעשים הללו, את ה"קליק, קלאק, קליק, קליק, קליק." מנוע קיטור, "דינג", נכון? (צחוק)

צריך גם מדפסת, ברור, כולם זקוקים למדפסת. זוהי למעשה תמונה של מנגנון הדפסה במכונה אחרת שלו, הנקראת מכונת ההפרשים מס' 2, שהוא מעולם לא בנה, אבל המוזיאון למדע כן בנה בשנות ה-80 וה-90. היא כולה מיכנית, שוב, מדפסת. היא מדפיסה רק מספרים, כי היתה לו אובססיה למספרים, אבל היא כן מדפיסה על נייר ואפילו מבצעת הורדת שורה, כך שאם מגיעים לסוף שורה, היא יורדת ככה.

צריך גם גרפיקה, נכון? כלומר, אם ברצונכם להתעסק עם גרפיקה, אז הוא אמר, "טוב, אני צריך מדפסת גרפית. יש לי חתיכת נייר גדולה, עט-דיו ואצייר גרף." לכן הוא גם תכנן מדפסת לגרפים, ובשלב זה, אני חושב שהיתה לו מכונה די טובה.

באותו זמן הופיעה אישה זו, אדה לאבלס. תנסו לדמיין את הנשפים, כל המכובדים מגיעים. אישה זו היא בתו של לורד ביירון המשוגע, הרע והמסוכן, ואימה, בהיותה קצת מודאגת שבתה אולי ירשה חלק מהשיגעון והרוע של לורד ביירון, חשבה, "יש לי פיתרון: מתמטיקה היא הפיתרון. נלמד אותה מתמטיקה. זה ירגיע אותה." (צחוק) כי הרי ברור, אף פעם לא היה מתמטיקאי שהשתגע, לכן הכל יהיה בסדר. (צחוק) כך היא קיבלה הכשרה מתמטית, והיא הולכת לאחד הנשפים עם אימה, וצ'ארלס באבאג' מוציא החוצה את המכונה שלו. גם הדוכס מוולינגטון שם. הוא מוציא את המכונה, מציג את ביצועיה, והיא פתאום תופסת את זה. היא האדם היחיד בחייו, ממש כך, שאומר, "אני מבינה מה זה עושה, ואני מבינה מה צופן העתיד למכונה זו." אנו חבים לה המון כי אנו יודעים הרבה דברים על המכונה שבאבאג' התכוון לבנות, אך ורק בגללה.

יש כאלה המכנים אותה המתכנתת הראשונה. זהו קטע מאחד התרגומים שלה. זוהי תוכנית הכתובה בסגנון מיוחד. היסטורית זה כלל לא מדוייק שהיא המתכנתת הראשונה, אבל למעשה, היא עשתה משהו יותר מדהים. סתם מאשר להיות מתכנתת, היא ראתה משהו שבאבאג' לא.

באבאג' היה שקוע לחלוטין במתמטיקה. הוא בנה מכונה שתבצע פעולות מתמטיות, ולאבלס אמרה, "אפשר לעשות יותר ממתמטיקה במכונה זו." וכמו שאתם, לכל אחד כאן יש עליו מחשב ממש כרגע, כי יש לכם טלפון (נייד). אם תיכנסו לטלפון, כל דבר באותו טלפון, או מחשב או כל מכשיר חישוב אחר זה מתמטיקה. בסופו של דבר הכל מספרים. בין אם זה וידאו או טקסט או מוזיקה או קול, הכל זה מספרים, אצל כולם, מונחות ביסודם פונקציות מתמטיות שפועלות, ולאבלס אמרה, "רק בגלל שאתם מתעסקים בפונקציות וסמלים מתמטיים, אין פירוש הדבר שהם לא יכולים לייצג דברים אחרים מהעולם הממשי, כגון מוזיקה." זו היתה קפיצה ענקית, כי באבאג' שם אומר, "אנו יכולים לחשב את הפונקציות ולהדפיס טבלאות מספרים ולצייר גרפים," -- צחוק -- ולאבלס עומדת שם ואומרת, "תראו, הדבר הזה יכול אפילו להלחין מוזיקה אם תגידו לו כיצד לייצג מוזיקה במספרים." זה מה שאני קורא לו הקפיצה של לאבלס. כאשר אומרים שהיא מתכנתת, היא אכן עשתה זאת, אבל הדבר היותר משמעותי זה לומר שהעתיד הולך להיות הרבה יותר מזה.

מאה שנים מאוחר יותר, אדם זה הופיע, אלן טורינג, וב-1936 המציא את המחשב שוב מחדש. ברור שהמכונה של באבאג' היתה כולה מיכנית. המכונה של טורינג היתה כולה בתאוריה. שני האנשים הללו באו מתפיסה מתמטית, אבל טורינג סיפר לנו משהו מאוד חשוב. הוא הניח את יסודות המתמטיקה בעבור מדעי המחשב ואמר, "אין זה חשוב כיצד בונים מחשב." אין זה משנה אם המחשב שלכם מיכני, כמו של באבאג', או אלקטרוני, כמו המחשבים היום, או אולי בעתיד יהיה עשוי מתאים, או שוב, מיכני, ברגע שניכנס לננו-טכנולוגיה. נוכל לחזור למכונה של באבאג' ולהפכה לזעירה. כל הדברים הללו הם מחשבים. יש בבסיסם עיקרון חישובי. זה נקרא תיזת צ'רצ'-טורינג.

ואז לפתע, נוצר הקשר ואנו אומרים שהדבר הזה שבאבאג' בנה היה באמת מחשב. בעצם, הוא היה מסוגל לעשול כל דבר שאנו עושים כיום עם מחשבים, אבל בצורה מאוד איטית. (צחוק) כדי לתת מושג עד כמה איטי, היה לו זיכרון 1K. הוא השתמש בכרטיסי ניקוב שהוזנו פנימה, והוא פעל פי-10,000 לאט יותר מאשר ZX81 הראשון. היה לו זיכרון RAM. ניתן היה להוסיף המון זיכרון נוסף אם רצו בכך.

(צחוק) אז, לאן זה מביא אותנו היום? יש תיכנונים. בסווינדון, בארכיוני מוזיאון המדע, ישנן המון תוכניות ואלפי דפים של הערות שנכתבו על-ידי צ'ארלס באבאג' על המכונה האנליטית הזו. אחת מהן היא מערך של תוכניות שאנו קוראים לה תוכנית 28, וזהו גם שמה של פעילות צדקה שיזמתי ביחד עם דורון סווייד, שהיה הממונה על מיחשוב במוזיאון המדע, וגם זה שהוביל את המיזם לבניית מכונת ההפרשים, ואנו מתכננים לבנותה. כאן בדרום קנסינגטון נבנה את המכונה האנליטית.

למיזם מספר חלקים. אחד היה סריקת הארכיון של באבאג'. זה מתבצע. השני הוא הלימוד של כל אותן התוכניות כדי להחליט מה לבנות. החלק השלישי זה הדמיית מחשב של אותה מכונה, והחלק האחרון זה לבנות אותה פיזית במוזיאון המדע.

כאשר היא תיבנה, נוכל סוף, סוף להבין כיצד עובד מחשב, כי במקום שיהיה לפנינו שבב זעיר, נוכל להסתכל על הדבר העצום הזה ולומר, "אה, אני רואה זיכרון בפעולה, אני רואה מעבד בפעולה, אני שומע אותם עובדים. אולי אני מריח אותם בזמן עבודתם." (צחוק) אבל לפני זה אנו הולכים לעשות הדמיה.

באבאג' עצמו כתב, הוא אמר, ברגע שהמכונה האנליטית תתקיים, היא לבטח תצביע על המסלול העתידי של המדע. כמובן, הוא אף פעם לא בנה אותה, כי הוא כל הזמן התעסק עם תכנונים חדשים, אבל כאשר כן בנו אותה, בשנות ה-1940, הכל השתנה.

עכשיו, רק על קצה המזלג, אתן לכם מושג כיצד זה נראה בתנועה בעזרת סרטון המראה רק חלק אחד ממנגנון המעבד שעובד. אלה רק 3 מערכים של גלגלי-שיניים, והם עומדים לעשות פעולת חיבור מתמטי. זהו מנגנון חיבור מתמטי בפעולה, וכך, תדמיינו את כל המכונה הענקית הזו.

תנו לי 5 שנים. לפני 2030, תהיה לנו אותה.

תודה רבה לכם. (מחיאות כפיים)