Юрий Даниловский
Перенос технологий,
или
от кого «произошли» компьютеры?
У компьютеров много «родственников»: калькуляторы, «железные Феликсы», логарифмические линейки, но это - «прямое родство». А кто является «двоюродными» и «троюродными» предками самой «агрессивной» технической системы минувшего и текущего столетия: компьютера?
<p>
Сколько частей у копьютера?
<p>
Любой современный компьютер имеет 5 функционально различающихся, принципиально важных частей.
1- устройства ввода информации: клавиатура + мышь, устройство чтения магнитных дисков, устройства чтения CD DVD дисков USB вход для считывания флэшки.
2- Устройство отображения информации для корректировки: монитор
3- Устройство хранения информации: память
4- Устройство совершения операций с информацией: процессор
5- Устройства воспроизведения информации: монитор, принтер, лазерный проектор,
Звуковые колонки или любое электромеханическое устройство.
<p>
Фактически, компьютер предствляет собой системную совокупность 5 видов разных машин, которые заимствованы из разных областей техники в разные периоды времени.
Так, например, монитор, выполняющий 2 пердназначения в представленной «функциональной» модели компьютера это или электроннолучевой ( CRT) или жидкокристаллический (LCD) телевизор. Принтер это хорошо всем известная пишущая машинка, которая эволюционировала в струйные и лазерные версии, которые заимствованы из области полупроводниковых технологий и полиграфии.
<p>
Клавиатура - тоже прямое заимствование и из пишущих машинок, и из клавишных музыкальных инструментов. Это утверждение может показаться спорным, однако «родство» компьютеров и музыкальных инструментов можно проиллюстрировать примерами переноса технологий как в «прямом», так и в «противоположном» направлениях. Для начала рассмотрим направление: «копьютеры - музыкальные инструменты».
<p>
Оптическое пианино
<p>
Совсем недавно в печати промелькнуло сообщение о том, что в Японии создано новое развлекающее устройство по цене 200 $ - Virtual piano. (источник: http://www. did. bz ) Это «оптическое пианино» является результатом прямого переноса технологии виртуальной клавиатуры, разработанной в 2002 году израильской компанией VKB (источник: http://www. vkb. co. il/Technology. htm ). Музыкант имеет возможность носить это портативное устройство с собой, проецировать фортепианную клавиатуру на любую плоскую поверхность и, подключившись через USB к любому компьютеру исполнять музыкальные произведения. Таким образом, «функциональная похожесть» устройства пианино и компьютера в виде клавиатуры, позволила «перенести» разработку из одной области (компьютеры) в другую (музыкальные инструменты).
ФОТОГАЛЕРЕЯ К СТАТЬЕ http://foto. mail. ru/mail/zrts7/292/slideshow
<p>
Всегда ли существовал феномен переноса технологий из вычислительной техники в область музыкальных инструментов? По утверждению американского журнала Live Science, в Древней Греции тоже были «компьютеры», которые были способны вычислять фазы Луны, предсказывать даты солнечных затмений и указывать положение пяти, известных в тот момент астрономам планет. Механизм состоял из 37 бронзовых шестерён и умещался в небольшую деревянную коробку не больше современного дипломата.
Скорее наоборот, можно говорить о том, что «музыкальные автоматы»: музыкальные шкатулки и шарманки были источником переноса технологий в развитие вычислительной техники.
<p>
Итак, больше 2000 лет тому назад вычислительные устройства на основе использования шестерён существовали, однако, говорить о том, что при этом существовал какой-либо «перенос технологий» из вычислительной техники в область создания музыкальных инструментов ( или «музыкальных автоматов») явно нельзя. Скорее наоборот, можно говорить о том, что «музыкальные автоматы»: музыкальные шкатулки и шарманки были источником переноса технологий, помогая развитию вычислительной техники.
<p>
Рассмотрим эту ситуацию подробней, понимая, что современный термин «перенос технологий» (technology transfer) подразумевает прежде всего целенаправленное использование технических решений из одной области в другой, тогда как на протяжении всей истории техники преобладал прежде всего случайный характер таких «совпадений».
<p>
В подавляющем большинстве случаев историкам техники неизвестно был ли «перенос технологий» случайным или целенаправленно осуществлённым, поэтому, с точки зрения автора, правильнее использовать мнение снователя статистической физики Людвига Больцмана о том, что: «случайность есть плохо изученная закономерность». Все приведённые ниже примеры имеют контекст этого высказывания.
<p>
Шарманка - текстильный станок - компьютер
<p>
Никакой компьютер, даже если он « механический», невозможен без системы хранения информации. Так, в только что описанном древнегреческом вычислителе - функцию этого устройства выполняли сами шестерни: их размеры и количество зубцов. В 1822 году в аналитической машине Чарльза Бэббиджа использовались перфокарты двух типов: «маленькие» 5.5Х13 см, управляющие и «большие» 7Х18,5 см для хранения чисел. Затем наступил 1890 год и Герман Холлерит запатентовал табулятор. Этот механический компьютер тоже был далёк от универсальности современных машин и был создан для подсчёта голосов избирателей по заказу правительства США. (Источник Запутанная история или от перфокарты до флеш-карты Вера Денисова 12.04.2007
http://www. infoman. ru/Articles. nsf/0/85D714C2B29747FDC52572BB00465B99 )
<p>
Перфокарты Чарльза Бэббиджа и Германа Холлерита не были «пионерским изобретением», а являлись результатом переноса технологий из текстильной промышленности в область вычислительной техники. Жозеф Мари Жаккард (Jacquard, J. M.752-1834) изобретал ткацкий станок для вязания ковров почти 14 лет: с 1790 по 1804, а окончательный вид с перфокартами его станки получили после изучения швейных автоматов Вокансона (de Vaukanson, 1709-1782) в 1809 году. В год Бородинского сражения ( 812 ) , благодаря поддержке Наполеона, во Франции уже работало 18 тысяч станков.( Но и он не был «пионером»: до этого были станки Базиля Бушона 1725 год и станки с перфолентой Жан – Батиста Фалькона 1728 года…)
<p>
Однако, и в этом шаге технической эволюции трудно назвать это техническое решение по хранению информации «пионерским», потому что музыкальные шкатулки, с «дисковыми перфокартами», металлическими кругами с отверстиями, были известны в Европе, по крайней мере, с 17 ого века. Примерно в это же время появилась «более продвинутая модель шарманки» - колёсная лира. Этот музыкальный инструмент отличается от любого струнного инструмента, например привычной для нас гитары, тем, что все необходимые для исполнения мелодии аккорды уже «взяты» и эта информация хранится в компактном механическом виде на специальных носителях.
Музыканту необходимо только «нажать кнопку» и соответствующее трезвучие будет воспроизведено, если он будет правой рукой вращать рукоять лиры. Левая рука предназначена для операций с «системой ввода», иначе говоря, «клавиатурой».
<p>
Получается довольно любопытная последовательность заимствований идеи перфокарты: музыкальная шкатулка – машина для вязания ковров – машина для подсчёта голосов – устройства хранения и ввода информации для ламповых компьютеров с использованием перфокарт – «магнитная память» - «оптическая память». Удивительно, что принцип функционирования CD ( а также и DVD ) диска опирается всё на те же
«отверстия» и «штифты», которые были и в музыкальных шкатулках. Отличие заключается в том, что «отверстия» превратились в «углубления» наноразмеров, а «штифты» превратились в лучик лазера. Длина волны в погоне за увеличением плотности хранения информации ( «долгоиграния» ) уменьшалась, и из «красного» превращалась в «зелёный» или «синий». Однако, при таком подходе неизбежно возникает вопрос: « а что было до «музыкальных шкатулок»?
<p>
Обратный отсчёт: музыкальные шкатулки - замки - головоломки
<p>
Идея хранения информации на основе пары «отверстие- штифт» оказалась очень «древней». По информации, полученной из книг Александра и Анны Лаврус «Первые замки» и «Протозамки» идея хранить секрет таким способом была использовании и в Древнем Египте, хорошо известны, т. н. «египетские замки» и в Месопотамии, древнешуменском государстве. Потребность в безопасности существовала всегда, так же как и потребность в развлечениях. По утверждению тех же авторов, «..добрая половина сегодняшних «головоломок» – прапрабабушки современных замков. Кольца, фигурные пластины с прорезями, стержни с оголовьями – все это, в свое время, были не игрушки..». Все эти изобретения изначально придумывались для того, чтобы защитить жилище от несанкционированного проникновения посторонних, и только после этого, не выдержав конкуренции с более совершенными системами, типа «ключ – замок» ( «отверстие - штифт», перекочевали в область развлечений, т. е. в огромный класс: «игрушки», куда попадают все некогда «популярные машины» и откуда берут своё начало многие знаменитые сегодня системы. Достаточно вспомнить вертолёт ( аэродромическая машина Ломоносова) или паровую машину.
<p>
Road Map (дорожная карта) переноса технологий
<p>
Вся описанная картина «экспорта идеи» хранения информации в виде пары «отверстие – штифт» приобретает наглядность, если изобразить это графически в виде «дорожной карты», которые так любят крупные руководители. http://foto. mail. ru/mail/zrts7/292/302.html
<p>
Схема переноса технологий на этом рисунке, конечно, не является полной, потому что описывает только 2 из 5 функциональных частей» компьютера: устройтво ввода ( клавиатура) и устройства хранения информации ( память). Проведённый ретроспективный анализ показал любопытную картину. Самыми «дальними родственниками компьютеров по линии» устройств хранения информации можно считать дверные замки, основанные на принципе «отверстие - штырь». Обычные дверные замки по «функциональному смыслу» такие же хранители информации как и
CD / DVD диск. Отличие заключается в том, что дверной замок хранит одну комбинацию «нулей» и «единиц», открывающуюся ключём с «зеркальным набором 1и 0», а CD / DVD диск - очень много таких комбинаций.
<p>
Принцип «отверстие - штырь» ( или «0/1» ) перекочевал в музыкальные шкатулки (17 век ), в текстильные станки( 1725 – 1809 ), в аналитическую машину Бэббиджа ( 1822), табулятор Холлерита( 1890), а потом, почти 60 лет существовал как «устройства ввода на основе перфокарт». В 1952 году знаменитая компания IBM использовала магнитофон в электронно вычислительной машине IBM Model 701.
<p>
Магнитофон, изобретённый в 1898 году Вальдемаром Пульсеном был развитием идеи американского инженера Оверлинга Смита, которую он сформулировал в 1888 году.
Проволока, как носитель информации заменилась на ленту только в 30 ые годы 20 века. Принцип магнитной записи всё тот же: 0 и 1. Если магнитный домен направлен
«поперёк» по отношению к считывающей головке, то это 0, если «вдоль» , то это 1.
<p>
Удивительным во всей этой истории является то, что весь процесс «поглощения» совсем разных машин компьютером ( мы вполне можем использовать такой образ для описания процесса переноса технологий, если будем исходить из модели «закономерного» подхода ) сопровождается и ответным процессом «излучения» или «возврата».
<p>
«Компьютер «вернул» в музыкальные инструменты не только клавиатуру, но и прекрасно встроился в разные версии музыкальных синтезаторов, как клавишных так и струнных. Нам хорошо известны и привычны сегодня «компьютеризированные» музыкальные центры, телевизоры, замки и всё те же «головоломки», которые обоснованно считаются «первопредками» замков.
<p>
Рисунок, который иллюстрирует «двухсторонний» процесс переноса технологий больше всего напоминает рисунок из школьного курса по природоведению: «круговорот воды в природе». Принцип хранения информации «0/1» сначала «подымался вверх к облакм» ( к компьютерам), там «сконденсировался» и затем пролился дождём на все те источники, которые его породили.
<p>
Это всего лишь « литературный образ», однако не будет ничего необычного в том, чтобы использовать его для построения математических моделей, описывающих феномены спиральности развития техники, в котором перенос технологий является ключевым механизмом.
<p>
<p>
Клавиатуры без «клавиатуры»
В завершение этих наблюдений можно посмотреть рис 11, где собраны изображения новых вариантов клавиатур и задать себе вопрос: в каком музыкальном инструменте их можно было бы использовать? Ответ,. который напрашивается у автора такой: это новая версия терминвокса, ( ссылка http://romantiki. ru/forum/viewtopic. php? p=15274&sid=da9d50eb7991db26f4711f759f4f080b
«Термен музыку» можно послушать здесь
http://www. theremin. ru/data/index. html ).
Этот удивительный музыкальный инструмент придумал русский физик ( в такой же степени пианист, потому что учился и в консеерватории, и в Петроградском Политехническом инстуте) в 1920 году. На этом инструменте «играют» перемещением кистей рук вдоль вертикального стержня. Новые клавиатуры позволят сыграть мелодию не вынимая рук из карманов брюк.
