Mauchly a Eckert: dvojka, která stvořila první počítač

Kandidátů na titul „první počítač“ je celá řada a pro každý z možných strojů lze na hromádku snést skutečnosti, které by toto potvrdily a nenápadně zamlčovat vlastnosti, které by takovému závěru naopak nenahrávaly. O jednom s těchto strojů však nikdo nepochybuje. Zatímco o počítačích Mark I, ABC či Z3 tehdy nikdo netušil, že existují (to platí ostatně i dnes), ENIAC byl ve své době zdrojem inspirace i pro tvůrce sci-fi. Tento mamutí elektronický mozek, na svou dobu neuvěřitelně rychlý, všechny fascinoval.

 
Tým, který stál u zrodu prvního univerzálního elektronického počítače ENIAC. Práci na samotném vývoji vedli dva muži – John Eckert jakožto šéfinženýr (zcela vlevo) a John Mauchly, který vedl teoretickou část vývoje (uprostřed vzadu) / obr.: Profimedia

Zatímco jiné tehdejší počítače vznikaly na univerzitách či díky snaze několika osamělých jedinců, s ENIACem to bylo jiné. Na rozdíl od ostatních strojů se od prvního okamžiku počítalo s tvorbou univerzálního počítače, splňující Turingovo kritérium pro univerzální Turingův stroj, přičemž hlavním parametrem měla být rychlost a přesnost výpočtů. Vše ostatní – včetně ceny, což bylo zásadní – bylo považováno za druhotné. Vývoj počítače totiž platila armáda a měl primárně sloužit k výpočtům dělostřeleckých tabulek.

Nelze si samozřejmě představit, že by se generálové a admirálové někde v kasárnách sami pustili do díla. Na to pochopitelně měli lidi. Dle dobré tradice americké armády byl vývoj zadán univerzitě, konkrétně na University of Pennsylvania. Musíme si uvědomit, že tehdy ještě neexistovala žádná firma, která by něco takového uměla vyrobit. Ani IBM neměla dostupnou technologii, ačkoliv s její pomocí vznikl na Harvardu konkurenční Mark I. Ten byl ale podstatně levnější a v důsledku toho i pomalejší.

Vzhledem k tomu, že vývoj platila armáda, tak šlo pochopitelně o vývoj tajný a veřejnost se o něm dozvěděla až v roce 1946. Nicméně, už dříve měli někteří odborníci možnost nahlédnout pod pokličku. Projekt dostal kódové označení PX a byl svěřen fyzikům Mauchlymu a Eckertovi. Oba dva už počátkem čtyřicátých let pochopili, že pokud má být jakýkoliv výpočetní stroj opravdu rychlý, musí být plně elektronický.

John Mauchly: musí to jít elektronicky

Starší z pověřené dvojice vynálezců se narodil v roce 1907 v hlavním městě USA. Už od dětství nebylo o jeho budoucí kariéře pochyb. Jeho otec byl fyzikem, šéfem vývoje ústavu pro výzkum zemského magnetismu na Carnegieho institutu. Malý John vyrůstal na předměstí Chevy Chase, kde bydlela tehdejší washingtonská vědecká smetánka. John se proto už za mlada setkával s mnoha významnými osobnostmi.

Kromě toho pomáhal otci v práci, konkrétně s výpočty na mechanické kalkulačce. Díky hodinám strávených točením kličkou a neustálým zapisováním čísel pochopil už jako mladík, kde jsou v tomto způsobu počítání slabá místa. Zajímal se o elektriku a dokázal už ve svých čtrnácti opravovat elektrickou instalaci v okolních vilkách. Přežil, navzdory faktu, že neměl pochopitelně žádné formální vzdělání v tomto oboru.

Leč, toužil po něm, což vzhledem k jeho výjimečnému nadání nebyl až zas takový problém. Doktorát z fyziky získal na Johns Hopkins Univerzity (v rámci programu pro výjimečně nadané studenty) a stal se profesorem. V tomto směru byl přímo vynikajícím příkladem skvělého pedagoga. Měl nejen velmi vstřícnou a přátelskou osobnost, ale dokázal i náročné problémy vysvětlovat lehce a rozložit je na jednoduché části tak přirozeně, že byl studenty přímo milován. Rád se zúčastnil společenského života, rád jedl, popíjel alkohol a nevyhýbal se ani ženám. V žádném případě tedy nešlo o nějakého podivínského vědce, který si v temnu laboratoře cosi tajemně kutí.

Při výkladu se snažil být pokud možno zábavný a zaujmout. Tak například moment otáčení vysvětloval na příkladu sama sebe, kdy při otáčení prudce rozpažil či naopak připažil (známe z krasobruslení). Princip akce a reakce pak vysvětloval na skateboardu, což jednou vedlo k pádu a zlomenině ruky.

Ve třicátých letech se zabýval problémem, který jej nakonec vedl ke konstrukci počítače. Zkoumal, zda by nebylo možné vytvářet dlouhodobé předpovědi počasí v závislosti na slunečních skvrnách či erupcích. Aby tuto možnou závislost prozkoumal, získal meteorologická data z asi dvou stovek stanic za několik posledních let a potřeboval je zpracovat. Pochopitelně – mechanickou kalkulačkou. Práce to byla šílená, takže si na ni najal jakési studenty, kterým platil padesát centů za hodinu.

Stejně jako ostatní pionýři počítačů, i on začal snít o stroji, který by počítal mnohem rychleji a s menší námahou. Před tím, než se pustil do prvních plánů, chtěl ale zjistit, co jsou v tomto ohledu schopni nabídnout ostatní výzkumníci.

IBM tehdy představila elektromechanickou kalkulačku, která si čísla načítala z děrných štítků. Mauchly si ji vyzkoušel a ihned mu byl jasný její zásadní nedostatek. Rychlost načítání dat byla enormně pomalá. Pochopil, že jediná cesta k opravdu rychlým počítacím strojům vede přes plně elektronický návrh.

V září 1940 se zúčastnil představení Complex Number Calculatoru, jakéhosi předchůdce počítačky či počítače, který byl omezeně programovatelný, ovšem elektromechanický, založený na elektromechanických relé a dokonce pracoval s binární logikou. Na této demonstraci se sešel výkvět tehdejších odborníků a zajímavé bylo, že samotný počítač byl umístěn v Bell Labs, nikoliv v Dartmouth College, kde se představení konalo.

 
Complex Number Calculator z roku 1940 uměl elektromechanickou cestou počítat matematické úlohy. Byl ale příliš jednoduchý a hlavně pomalý.
(Image courtesy of Computer History Museum)

Data byla přenášena pomocí dálnopisu do počítače, který stejnou cestou vrátil výsledek. Publikum počítači zadávalo úkoly a ten je obvykle zhruba po minutě vyřešil. Někteří, například Norbert Wiener, se pokoušel stroj přelstít úlohou vydělit jakékoliv číslo nulou, ale ten se nachytat nedal. Jeho autor, George Stibitz, mohl být na svůj stroj hrdý, leč Mauchly zde opětovně pochopil, že relé jsou příliš pomalá, musí použít elektronky.

Elektronická inspirace u ABC

Někdy v prosinci 1940 se poprvé setkal s Atanasoffem, o němž jsme si povídali minule. Atanasoff mu svůj stroj líčil velkolepě a Mauchly se (dle vlastních slov) domníval, že konečně narazil na něco, co mu s výpočty pomůže. Co jej zaujalo nejvíce, byla láce – uložení a zpracování jedné číslice stálo na  Atanasoffě ABC pouhé dva dolary. Mauchly se předběžně propočítal, že plně elektronkový počítač bude mnohem dražší, cenu odhadl na třináct dolarů.

John Vincent Atanasoff: Vynálezce elektronického počítače

V červnu 1941 měl konečně možnost ABC spatřit. Přijel k Atanasoffovi domů i se svým šestiletým synem 13. června a víkend strávil zkoumáním stroje. Především Atanasoffův nápad na paměť složenou z kondenzátorů mu přišel naprosto geniální. To bylo řešení, jak udělat paměť na tehdejší poměry neuvěřitelně levnou. Požádal Atanasoffa, aby si mohl jeho detailní popis počítače vzít, ale to Atanasoff zamítl – byl to jeho originál, kromě toho se začínal obávat, zda o svém doposud nepatentovaném stroji neprozradil příliš.

 
Počítač ABC byl pro Mauchlyho inspirací, byl totiž zcela elektronický a díky tomu rychlý. Chyběla mu ale univerzálnost a nebyl to tedy plnohodnotný programovatelný počítač, uměl řešit jen soustavy rovnic. Celek byl každopádně na svou dobu docela kompaktní (foto: počítač ABC, Wikimedia, Manop, CC BY-SA 3.0)

Později Mauchly tvrdil, že celkově na něj ABC moc nezapůsobil. Nebyl plně elektronický, nebyl univerzálně programovatelný a byl pomalý. Ještě později, když byl jeho patent na ENIAC Atanasoffem napaden, tak dokonce tvrdil, že jej tehdejší návštěva zklamala. Prý čekal víc. Jak to skutečně bylo, to se už asi nikdy nedozvíme.

V roce 1941 se zúčastnil kurzu na Moore School of Electrical Engineering, což byla v podstatě fakulta spadající pod pensylvánskou univerzitu. Během těch deseti týdnů se dozvěděl vše podstatné o používání elektronek v elektronických obvodech. Kromě toho si uvědomil, že možnost pracovat na této fakultě by mu přinesla naději na získání financí ke stavbě počítače, takže nelenil, podal žádost a po absolvování kurzu byl přijat za instruktora. To nejdůležitější bylo ale setkání s o dvanáct let mladším pracovníkem laboratoře Eckertem.

John Presper Eckert: inženýrská strana týmu

Ten mladý muž, s nímž se Mauchly na pensylvánské univerzitě seznámil, byl milionářské dítě, jediný syn realitního magnáta z Philadelphie. Jeho úspěch však nebyl pouze otázkou rodinných financí. Byl nadaným studentem, který to skvělé rodinné zázemí dokázal beze zbytku využít.

Už od mládí vynalézal různé zlepšováky, stavěl rádia a zvukové zesilovače. Vzhledem ke skvělým školním výsledkům (druhé místo v celostátním žebříčku testů z matematiky) byl přijat na MIT, ale patří k nemnoha, kteří tuto čest odmítli. Rodiče si jej totiž přáli mít doma, takže jej přesvědčili, aby raději vystudoval na domovské Pensylvánské univerzitě. Nesplnil ale zcela jejich očekávání, protože místo ekonomie se vrhl na elektrické inženýrství a zakotvil v ústavu, o němž jsme se již zmínili.

V roce 1940, tedy když mu bylo 21, získal první patent za zařízení pro záznam zvuku na filmový pás pomocí světelné modulace. Mezi studenty (a asi i mladšími profesory) se ale stal mnohem populárnější jeho „Osculometer“, což byl přístroj na měření kvality polibku. Každý z páru sevřel v dlani příslušný kabel, při polibku došlo k propojení elektrického okruhu a na řadě žárovek byla měřena „dokonalost“ tohoto aktu. A když jste byli dostatečně vášniví, rozsvítili jste nejen deset žárovek, ale ozvala se i siréna. Zkušenější si namáčeli ruce a olizovali rty, těm méně zkušeným nezbývalo, než decimovat partnerky.

Eckert byl na rozdíl od Mauchlyho perfekcionista s daleko choleričtější povahou. Stačilo málo a vybuchl, ovšem jeho hněv obvykle netrval dlouho. Když přemýšlel, tak musel přecházet po místnosti, v prstech si točil hodinovým řetízkem (bez připojených hodinek), kousal si nehty a jeho zrak nepřítomně přejížděl sem a tam. Mnozí jej nazývali inženýrem inženýrů a Eckert sám měl pocit, že lidé jako on jsou přirozeným doplňkem teoretických vědců, jakým byl Mauchly. Sám o tomto později prohlásil: „Fyzik je ten, kdo se zajímá o pravdu. Inženýr je ten, který se snaží dokončit práci.“ Je nesporné, že setkání s Eckertem bylo pro Mauchlyho životní výhrou.

V druhé kapitole se dozvíte, jaký převratný stroj tito dva Johnové se svým týmem vytvořili...