Sok módon el lehet mondani a számítástechnika történetét attól függően, hogy az ember milyen előképekig hajlandó visszatekinteni. Akár a már az ókori görögök is mondatot is elővehetjük, mert bár az antiküthérai szerkezet számítógép nem volt, de számítások elvégzésére szolgáló mechanikus eszköz igen. És mivel az 1902-ben a tengerből felhozott eszköz keletkezését időszámításunk előtt 205-re teszik a régészek, kellemesen kitolja az informatikatörténet képzeletbeli idővonalának a kezdőpontját.
Azért talán jobb kezdőpont 1805. április 15-e, amikor Napóleon közkincsnek nyilvánította Joseph Marie Jacquard szövőgépét. A feltalálónak pedig, aki több korábbi ötletet gyúrt össze, és készített belőlük egy lényegében működő gépet, élete végéig szóló járadékot ítélt meg. Még jobb lenne az 1806-os év, amikor bekerült az iparba a szövőgép, és a városi legenda szerint az állásukat féltő, feldühödött takácslegények a Lyonon átfolyó Saône-ba hajították Jacquard-t. Vagy 1816, amikorra kivasalták a gépből a hibákat, és tényleg forradalmat robbantott ki a textiliparban.

De mi köze van egy szövőgépnek a számítógéphez? A válasz egyszerű és csodálatos: egy mintás szövet, akárcsak egy kötött ruhadarab, leírható kódként. Az egy sima, egy fordított, az lehetne akár egyes és nulla is. A szövőgépen azt kell kódolni, hogy az egymás mellett lévő oszlopok melyik eleme egyes és nulla az adott sorban. Jacquard ezt a kódolást lyukkártya segítségével oldotta meg, így tehát a Jacquard-gépen minden brokátszövet egyben egy program is.

A takácslegények aggodalmát, hogy kevesebb embernek lesz munkája, ha a szövőgépek megjelennek, nem igazolta az élet. Nőtt a mintás textil iránti igény, a textiliparnak egyre több munkásra volt szüksége. Igaz, ebből a mai helyzetre nézve következtetéseket levonni bátor és megfontolatlan dolog.

Háborúba megy a matematika
Számítástechnikát igénylő feladatok is hamarabb voltak, mint számítógépek. Már az első világháborúban kiderült, hogy a modern hadviseléshez elképzelhetetlen mennyiségű tüzérségi táblázatra van szükség. Célkövető radar, számítógép, szenzorhálózatok és a célt a hajó mozgása ellenére is tartó ágyúk híján ilyen táblázatok segítségével számolták ki például, hogy a valamilyen irányba és sebességgel mozgó távoli ellenséges hajókra mekkora töltettel kell lőni és mennyivel kell eléjük vagy mögéjük célozni. A lövöldözés trükkje ugyanis, hogy oda kell lőni, ahol a célpont akkor lesz, amikor a lövedék becsapódik. Kész csoda, hogy bárki bármit eltalált.

Számítástechnikát igénylő feladatok is hamarabb voltak, mint számítógépek. Már az első világháborúban kiderült, hogy a modern hadviseléshez elképzelhetetlen mennyiségű tüzérségi táblázatra van szükség.

A tüzérségi táblázatokat – amelyek bővültek légvédelmi célú és bombázási táblázatokkal is – az elérhető legjobb megoldás, az ember számolta ki. Pontosabban emberek, íróasztaloknál ülve, mechanikus számológépeket kezelve. A feladaton elsőre látszik, hogy gépesített megoldásra született. Monoton, és milliónyi számításra van szükség hozzá, lehetőleg precízen. Problémát csak az okozott, hogy nem voltak még számítógépek. Csak a postai rendszerekhez feltalált jelfogókból (magyarul: relé) épített nagy, ellenben nem túl gyors berendezések.

Az ENIAC számítógép FOTÓ: US Army

Az amerikaiak a problémát egy új, Turing-teljes számítógép megépítésével akarták megoldani, ez lett az ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer). A Turing-teljesség azt jelentette, hogy a gép újraprogramozható volt – azaz nem célszámítógép –, így matematikai problémák garmadát tudta megoldani a rá írt új programokat futtatva. A gépet ugyan tüzérségi számításokhoz építették, de Neumann János megneszelte a létezését, így az ENIAC a hidrogénbomba megteremtésében is komoly szerepet játszott. A munka nagyságát jellemzi, hogy Herman Goldstine, a gép atyja szerint az egyik korai, a nukleáris kísérlethez szükséges számítás bemeneti és kimeneti adatsora összesen egymillió lyukkártyát igényelt.

Neumann, a számítástechnika egyik atyja
Apropó lyukkártya: ez is a számítástechnika folytonosságát szimbolizáló dolgok egyike. 1832-ben javasolta Szemjon Korszakov a használatukat, és ezt annyira jó ötletnek tartotta az ipar, hogy a gépi zongorától a textiliparon át a gépi adatfeldolgozásig seregnyi terület használta adatbeviteli és tárolás sztenderdnek. A brit kódtörők a második világháború alatt heti kétmillió kártyát használtak el. Közben pedig a náci Németország lyukkártyás IBM-gépeket alkalmazott a zsidók minél hatékonyabb kiirtására. (A cég később azzal védekezett, hogy a német leányvállalata náci vezetés alá került.)
A kártyaformátum még mindig felbukkan itt-ott. A repülőtársaságok mára eltűnt beszállókártyáinak alakja őrizte sokáig a lyukkártya alakját és arányait. Az ABC News híradása szerint az amerikai választási rendszerben is használnak olyan lyukasztós szavazógépeket, amelyek még lényegében lyukkártyával működnek. Igaz, ezeket a kártyákat csak újraszámláláskor kell elővenni.

Az óbudai Goldberger Textilipari Gyűjtemény épületében van egy működő Jacquard-gép, Múzeumok Éjszakáján érdemes elzarándokolni és megmutatni az okostelefonunknak, hogy a szépapjuk még dolgozik. Fotó: Szedlák Ádám

Neumann János, a magyar származású matematikus, aki híresen azon a véleményen volt, hogy egy matematikusnak a tizennyolcadik életéve körül már zseniális megoldásokat kell szállítania, és a harmincadik évükre véget is ér az igazán jó korszakuk, ebben a projektben cáfolta az elméletét. A géppel közel negyvenévesen, egy teljes matematikai és elméleti fizikusi pálya után került közelebbi ismeretségbe. Wigner Jenő idézte Neumann-nak azt a nézetét, hogy „ha a matematikát magára hagyják, hogy úgy fejlődjön, barokkossá és érdektelenné válik”. Ez a nyitottság terelte folyton újabb területekre. A Neumann-elvek nevű szabálygyűjteményt, ami miatt a számítástechnika egyik atyjának tekinthetjük, 1945-ben publikálta. Ezek az elvek azt célozzák, hogy az ENIAC-nál rugalmasabb, gyorsabb, jobban használható gépeket tervezhessenek.

Fent: Robert Oppenheimer elméleti fizikus és Neumann János matematikus. Mindketten a Göttingeni Egyetemre jártak, majd tehetségüket és tudásukat a nácizmus felemelkedése miatt az USA-ba menekítették át. Fotó: Wikimedia Commons

Az elvek az építés előtt álló EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) számítógépről szóló, First Draft of a Report on the EDVAC című dokumentumban olvashatók. Ma már részben maguktól értetődők, részben meghaladottak, de az adott korban egyértelművé tették a fejlesztés irányát. Neumann szerint a számítógép teljesen elektronikus működésű, a kettes számrendszert használja, rendelkezik belső memóriával, tároltprogram-elven működik – azaz a számításhoz szükséges adatokat és a programot a memóriájában tárolja –, soros utasítás-végrehajtással működik, univerzális Turing-gép. Emellett leírta, hogy öt funkcionális egységből áll: aritmetikai egység, központi vezérlő, memóriák, bemenet és kimenet.

Egy óceánnal és egy világgal arrébb
Az elvek közül mára a soros végrehajtást például elengedtük. Több processzormagunk van, a párhuzamosított utasítás-végrehajtással pedig időt nyerünk. A mai processzorok ráadásul a valójában módosított Harvard-architektúrát követik, ami a két világ, a Neumann-féle és a harvardi kutatók által elképzelt tervezési módok, plusz a Neumann halála óta eltelt több mint hatvan év alatt megteremtett tudás felhasználásán alapul.

Kiderült, hogy Neumann ugyanannyira képben van a baseballkupa állásával, az egyes csapatok stratégiájával, mint a nukleáris fizikával.

A mai programozóknak máshogy van nehéz dolguk, mert nem lehet minden feladatot párhuzamosítani. Ha a listát összehasonlítjuk Jacquard száz évvel korábbi szövőgépével, látható az is, hogy egy informatikai jellegű céleszköz és egy Neumann-elvű gép közt mi a különbség. A szövőgép lyukkártyáról olvasta le a programot, mechanikus működésű volt, és csak nagy átalakítások árán lehetett volna másra alkalmazni.

Az, hogy a számítógépben meglátta a lehetőséget, Neumann zsenialitását mutatja. A tudósról a kortársai mindig elmondták, hogy bármiről tudott beszélgetni. Egy 1984-es portréfilmben bukkan fel Elisabeth Gormann sztorija (ő Neumann titkárnője volt). Férje, aki sportolók képzésével foglalkozott, aggódott, hogy lesz-e közös beszédtémája Neumann-nal. De kiderült, hogy Neumann ugyanannyira képben van a baseballkupa állásával, az egyes csapatok stratégiájával, mint a nukleáris fizikával. Azt már egy másik beszámolóból tudjuk, hogy Gormann férje ugyanolyan sikert ért volna el, ha őskori történelemmel vagy pár jó viccel próbálkozik a legendásan nagy viccmesélő tudósnál.

AZ EDVAC számítógép Fotó: US Army

Eljutottunk a szövőgéptől a csatahajóig, a csatahajótól pedig a számítógépig. De nem esett például szó a német számítástechnikai úttörőjéről, Konrad Zuséről, aki akkor is számítógépet épített, amikor bombák hullottak a közvetlen közelében. Zuse egy óceánnal és egy világgal arrébb hasonló következtetésekre jutott, mint Neumann. Az ő munkája a legjobb bizonyíték arra, hogy egyes találmányok megszületéséhez nem elég egy-egy zseni, de megfelelő időzítésre is szükség van.