Vannevar Bush též vedl vývoj analogového počítače (diferencionálního analyzéru), na jehož základě vznikl elektronkový počítač ENIAC.
Po prehistorické době počítačové technologie, v němž zazářila hvězda Charlese Babbagea, nastalo dlouhé období, které britský matematik Leslie Comrie označil, ne zcela oprávněně, jako „temný věk výpočetní techniky“. Tento věk, trvající do konce Druhé světové války, byl dobou, kdy se strojové výpočty začaly realizovat pomocí sofistifikovaných analogových počítačů.
Analogový počítač je založen na podobnosti různých systémů, lépe řečeno na jejich analogii, jež spočívá ve shodném matematickém vyjádření těchto systémů. Příkladem mohou být kmity, které existují v různých fyzikálních soustavách (mechanické, elektrické, hydraulické apod.). Ačkoli se jednotlivé kmity mohou lišit v řadě proměnných, jedno mají společné: lze je popsat shodnou diferenciální rovnicí. Díky této skutečnosti vznikla myšlenka zkoumání vlastností jedné soustavy pomocí jiné. Podmínkou je, aby se obě soustavy chovaly podle stejného matematického zákona.
Rozšíření analogových počítačů bránila jak jejich technologická složitost a náročnost na provoz, tak i skutečnost, že byly zpočátku navrhovány takřka výhradně pro řešení specifických úloh, zejména pro výpočty diferenciálních rovnic. Vývoj těchto diferenciálních analyzátorů, na jejichž základě ke konci Druhé světové války vznikl první elektronkový počítač ENIAC, je spjat především se jménem amerického vědce a vizionáře Vannevara Bushe.
Cesta k analogovému počítači
Narodil se v roce 1890 v Everestu, ve státě Massachusetts. (Není bez zajímavosti, že téhož roku se narodil Karel Čapek, který v době, kdy se Vannevar Bush začal zabývat myšlenkou na konstrukci diferenciálního analyzátoru, dal světu slovo „robot“). Studium, které Bush započal na elitní Taftově škole (Tafts College), přerušil počátek První světové války. Mladý výzkumník v té době začal pracovat ve společnosti General Electric, ale krátce nato byl povolán k armádě, která využila jeho nesporného technického talentu – byl zařazen do skupiny, jejímž úkolem bylo zdokonalovat válečné technologie. K prioritám národní bezpečnosti USA v té době patřilo hledat technická řešení, která by umožnila detekovat německé ponorky potápějící lodě takzvané Dohody (Spojené království, Francie, USA, Rusko).
Na tomto místě je vhodné připomenout, že právě ponorková válka v Atlantském oceánu přinutila Spojené státy vstoupit do ničivé První světové války, a to vzdor tomu, že bezprostředně po jejím vyhlášení na začátku srpna 1914, deklaroval americký prezident Woodrow Wilson neutralitu Spojených států. Dokonce ani potopení britského záoceánské lodi Lusitania, při němž utonulo 128 Američanů, nezměnilo nic na tomto postoji. Když však na počátku roku 1917 vyhlásila německá vláda neomezenou ponorkovou válku vůči všem lodím, včetně amerických, a Německo navíc vytvořilo s Mexikem útočnou alianci, jejímž cílem bylo získat pro Mexiko stát Texas, Wilson požádal Kongres o schválení vyhlášení války. O důležitosti tohoto kroku v prvním celosvětovém válečném konfliktu není třeba pochybovat. Z hlediska vojenské síly měly USA na tehdejší dobu jednu z největších a technicky nejvyvinutějších armád, takže tento krok sehrál rozhodující roli při likvidaci německé bojeschopnosti. Ze Spojených států se právě v důsledku vstupu do „evropského válečného šílenství“ začala rodit supervelmoc.
Skutečnost, že Vannevar Bush pracoval v armádním výzkumu, mu umožnila jednak studium ve speciálním vzdělávacím programu, nejprve na Harvardově univerzitě, pak na Massachusettském technologickém institutu (MIT), zároveň mu získala pověst velmi schopného organizátora, který dokázal spojovat dvě poněkud svárlivé skupiny vědců civilního a armádního výzkumu.
Po skončení války se Bush vrátil do civilního výzkumu na MIT, kde po čtyři roky působil jako asistent profesora na fakultě elektrického inženýrství. Přibližně v době, kdy byl jmenován profesorem, započal práci na konstrukci prvního analogového počítače. Navázal tak na neúspěšné pokusy již zmíněného britského matematika Charlese Babbagea.
Změny ve státní správě, jež provedl Woodrow Wilson, společně s mohutnou válečnou mašinérií na obranu státu, nastartovaly překotné tempo technického rozvoje, jaké ve světě dosud nemělo obdoby. Jedním z nejdůležitějších úkolů 20. let minulého století byla realizace elektrifikovaného státu – v Kalifornii, která tento koncept realizovala jako první stát na světě, se řídili heslem: „S elektřinou ke zdraví, bohatství a štěstí lidstva“. (Nikoli náhodou se o stejný program snažilo sovětské Rusko, ale s poněkud jinou strategií i výsledky.)
Dvacátá léta byla ve Spojených státech dobou obrovských investic do elektrifikace měst a posléze i venkova. Vannevar Bush, který se zabýval výpočty související s přenosem elektrické energie, začal se svými spolupracovníky hledat způsob, zda by řešení diferenciálních rovnic nemohlo zprostředkovat nějaké výpočetní zařízení. Výsledkem jejich práce byl stroj nazvaný diferenciální analyzátor. Jeho činnost byla poprvé představena na MIT v roce 1929. Jednalo se patrně o nejvýznamnější výpočetní zařízení, které bylo vyvinuto v meziválečném období. První verze tohoto stroje, velkého jako menší laboratoř, byla pouze mechanická: výpočty diferenciálních rovnic zprostředkovávaly soustavy ozubených kol a otáčejících se hřídelí. „Programování“, pokud lze o něčem takovém v tomto případě vůbec hovořit, probíhalo tak, že tým vědců měnil propojení součástek zařízení za pomocí šroubováků, klíčů a kladívek. Ale účel světil prostředky. I když nastavení diferenciálního analyzátoru bylo kromobyčejně pracné, stroj dokázal v několika minutách vypočítat rovnice, jejichž řešení by člověku zabralo několik dnů.
Balistické tabulky a zaměřovače
Ačkoli se Vannevar Bush v roce 1932 stal děkanem elektrotechnické fakulty MIT a současně viceprezidentem této přední technické vysoké školy, účastnil se nadále výzkumné práce. Již v té době se zabýval otázkou organizace informací a společně s Johnem Howardem vyvinul Rapid Selector, zařízení určené k rychlé orientaci v mikrofilmových depozitářích. Vedle toho se jeho zájem nadále soustřeďoval na zlepšování analogových počítačů. Když se mu podařilo získat finance z Rockefellerovy nadace, začal se svým týmem pracovat na vývoji vylepšeného elektromechanického výpočetního zařízení, označovaného jako Rockefellerův diferenciální analyzátor (Differential Analyzer).
Bushovy analogové počítače byly sice neohrabané a konstrukčně složité, ale přesto našly uplatnění. Především ovšem vyznačily cestu, která vedla k vývoji elektronkových počítačů, založených na Turingově konceptu. Diferenciální analyzátory se zakrátko nejvíce využívaly v armádě, která pomocí těchto zařízení začala na zkušební střelnici v Aberdeenu ve státě Maryland určovat hodnoty k zaměřování na cíl ve známé vzdálenosti. Přesněji řečeno se jednalo o určení správných úhlů nastavení hlavní, které se podle balistických tabulek řešily právě diferenciálními rovnicemi.
(Zde je nutné v krátké odbočce poznamenat, že využitím analogického počítače pro konstrukci zaměřovačů se zabýval i český inženýr Antonín Svoboda, který úspěšně navazoval na práci Vannevara Bushe. Když se Svoboda v roce 1943 stal členem týmu Radiační laboratoře na MIT, svými zkušenostmi i invencí v mnohém přispěl k vývoji radarem řízeného protiletadlového zaměřovače pro válečné lodě Mark56.)
Po vstupu Spojených států do Druhé světové války se význam analogového počítače umocnil. Současně se ale začaly hledat cesty k efektivnějšímu řešení výpočtů. John Mauchly, jenž pracoval s diferenciálním analyzátorem na Pensylvánské univerzitě, byl prvním, kdo přišel se zcela novým řešením, jehož cílem bylo urychlit výpočty. Ve spolupráci s mladým inženýrem Johnem „Presem“ Eckertem se rozhodl sestavit zařízení, kde mechanické součástky nahradil elektronkami. Je trochu zvláštní, že Bush představě elektronkového počítače nevěřil. Domníval se, že nikdy nebude fungovat. Když však Mauchly a Eckert nakonec i přes Bushův nesouhlas po četných peripetiích získali pro svůj plán podporu, začala konstrukce obrovského počítače ENIAC (Electronical Numerical Integrator and Computer). To už je ale jiný příběh.
Jak uspořádat záplavu informací
Od počátku války působil Vannevar Bush ve vládních institucích. Díky svým organizačním schopnostem se před válkou stal předsedou Výzkumné komise pro otázky národní obrany (National Defense Research Committee). Od roku 1941 vedl Úřad pro vědecký výzkum a rozvoj (Office of Scientific Research and Development, OSRD), zřízený americkou vládou ke koordinaci vědeckého výzkumu. Skutečnost, že byl jakýmsi supervizorem obrovských vědeckých projektů, jako byly vývoj radaru či vývoj atomové bomby, jej přivedla k obecnějším úvahám o vědecké práci. Tyto poznatky později shrnul do textu nazvaného Nekonečný obzor vědy – Zpráva pro prezidenta (Science: The Endless Frontier – A Report to the President 1945).
V této zprávě se zasazoval o to, aby byl výzkum v poválečné době co nejvíc oproštěn od politických rozhodnutí a tlaků. Výsledkem tohoto úsilí, do značné míry příliš idealistického, bylo založení americké Národní vědecké nadace (National Science Foundation), jež později zastřešovala výzkum v mnoha vědeckých oblastech, včetně vývoje superpočítačů a počítačových sítí.
S návrhem koncepce vědecké práce souvisely i úvahy o způsobu organizace informací, jimiž se Bush zabýval již před válkou. Protože byl přesvědčen, že encyklopedický systém a abecedně řazené kartotéky, jsou v době obrovského vědeckého rozvoje a stále užších specializací čím dál méně použitelné, začal se zabývat otázkou, jakým způsobem by v blízké budoucnosti měly být organizovány informace a jejich vyhledávání. Vycházel při tom z představy, že práce s informacemi by měla napodobovat lidskou mysl, v níž se tvoří myšlenky na základě asociací.
Svoje představy shrnul v článku Jak asi myslíme (As We May Think, 1945), kde poprvé představil vizi zařízení fungujícího na principu hypertextu. Tento přístroj, který nazval Memex, měl umožnit zobrazování textů, obrázků, fotografií či filmů shromážděných v depozitáři na základě odkazů. A nejen to. Měl být také schopen odkazy vytvářet.
V době, kdy Bushův slavný článek vyšel, byl tento koncept technicky jen stěží uskutečnitelný. Ale inspiroval řadu vědců a svým způsobem předznamenal vznik World Wide Webu. Na Bushovu teorii přímo navázal Douglas Engelbart, jenž počátkem šedesátých let vytvořil první hypertextový systém fungující v síťovém prostředí. O pár let později se k této představě vrátil Ted Nelson, který Bushovu představu zobecnil a zasadil do globálního rámce univerzální celosvětové knihovny a informačního indexu, jemuž dal jméno Xanadu. Zatímco Engelbart spojil myšlenku Memexu s možnostmi počítačové sítě, Nelson vybudoval koncepční základy hypertextu. I když se jednalo o pokusy, které se nedočkaly širšího uplatnění, představovaly technologii, která inspirovala. Nakonec tyto pokusy zastínil britský fyzik Tim Berners-Lee, který v roce 1989 představil svou koncepci World Wide Webu. To ovšem zdaleka nemohl tušit, jak toto hypertextové řešení, o němž původně snil Vannevar Bush, promění svět.
PŘEDPLATNÉ
ČLÁNKY DO MAILU