Эндрю Ходжес - Игра в имитацию

Спроектированная Тьюрингом машина для расчета значений дзета-функции могла бы отлично проиллюстрировать этот вопрос. Она предназначалась для расчета значений дзета-функции в пределах определенной точности вычислений. Если бы он затем обнаружил, что эта точность не удовлетворяет его задаче исследовать гипотезу Римана и требует другого десятичного разряда, то это бы означало полное перепроектирование физического оборудования — с большими по величине зубчатыми колесами или гораздо более выверенной балансировкой. Каждый шаг вперед по повышению точности требовал бы нового оборудования. И, наоборот, если бы значения дзета-функции вычислялись «цифровыми» методами — с помощью карандаша, бумаги и настольных счетных машин — тогда бы повышение точности вычислений означало бы увеличение объема работы в сто раз, но не требовало никаких других физических аппаратов. Это ограничение в физической точности было проблемой в случае с довоенными «дифференциальными анализаторами», призванными устанавливать аналогии (в ракурсе электрических амплитуд) для определенных систем дифференциальных уравнений. Именно этот вопрос установил «большой раздел» между «аналоговым» и «цифровым».

Алан, разумеется, тяготел к «цифровой» машине — машины из Тьюринга «Вычислимых чисел» были точно абстрактными версиями таких машин. Его предрасположенность, должно быть, укрепило длительное экспериментирование с «цифровыми» проблемами в криптоанализе — проблемами, о которых те, что работали над числовыми вопросами, совершенно ничего не знали, в силу секретности, окружавшей их. Алан же, несомненно, знал об аналоговых подходах к решению проблем. Если не считать машины по вычислению значений дзета-функции, аналоговый подход прослеживался в «Далиле». Этот проект принципиально строился на точном измерении амплитуд и коэффициентов пропускании, в отличие от «X-system», которая делала их «цифровыми». Алан должен был признать, что для некоторых проблем аналоговое решение не могло и отдалено соперничать с цифровым методом. Помещение модели летательного аппарата в аэродинамическую трубу сразу же вскрывало картину нагрузок и вихрей, которые не удалось бы получить и за столетия вычислений. В 1945 г. открылся простор для обсуждения относительной практической пользы аналоговых и цифровых устройств и преимуществ для их создания. Но споры вели другие люди, не Алан Тьюринг. Он был предан цифровому подходу, вытекающему из концепции машины Тьюринга, с упором на его потенциальную универсальность. Ни одна аналоговая машина не могла претендовать на универсальность, такие устройства создавались, чтобы быть физическими аналогами конкретных систем с определенными задачами. Следовательно, что его идеи должны были найти свое место среди проектов цифровых вычислительных машин и составить им конкуренцию.

С семнадцатого века были известны машины для сложения и умножения чисел, цифровые эквиваленты логарифмической линейки. У Алана в Хэнслопе была настольная счетная машина (арифмометр), которой он пользовался для вычисления частотных характеристик цепи. Путь от таких устройств до идеи практической универсальной машины был действительно очень долгим. Но к тому времени Алан уже было известно, что попытку пройти его предпринял еще веком ранее английский математик Чарльз Бэббидж (1791–1871). Алан часто разговаривал о нем с Доном Бейли и знал кое-что из того, что планировал Бэббидж.

После разработки «разностной машины» для механизации конкретного числового метода, использовавшегося в построении математических таблиц, Бэббидж задумал (в 1837 г.) «аналитическую машину» для механизации всех математических операций. Она воплощала главную идею замены инженерства различных машин для выполнения разных задач офисной работой по созданию новых инструкций для тех же машин. У Бэббиджа не было теории, подобной теории «Вычислимых чисел», для аргументированного обоснования идеи универсальности, и его внимание было сфокусировано на операциях с использованием чисел в десятичной системе счисления. И все же он ощущал, что ее механизм мог быть применим для производства операций над символами любых типов, и в этом и в других отношениях «аналитическая машина» приближалась в своей концепции к универсальной машине Тьюринга. Бэббидж, по сути, хотел «сканнер», обрабатывающий поток инструкций и вводящий их в действие. Ему пришла в голову идея кодирования инструкций на перфорированных картах, таких, которые тогда использовались для ткачества сложных узоров на парче. Его планы также требовали позиционного хранения чисел на регистрах из зубчатых колес. Каждая программная карта, содержащая команду, задавала бы определенное арифметическое действие, напр., «вычесть число в позиции 5 из числа в позиции 8 и поместить результат в позицию 16». Таким образом, машина, названная им «мельницей», выполняла бы арифметические действия, но самое важное новаторство в планах Бэббиджа сводилось вовсе не к эффективной механизации сложения и умножения. Его концепция заключалась в организации или логическом контроле , управлении арифметическими операциями. И это было главное!

В частности, Бэббидж сформулировал важную идею о возможности совершения перемещений вперед-назад в потоке программных карт, пропусков или повторов, сообразно критериям, которые должны были быть протестированы самой машиной в ходе производимых ей вычислений. Эта идея «условного ветвления» явилась самой передовой идее Бэббиджа. Она была равноценна «свободе», данной машинам Тьюринга, т. е. изменению «конфигурации» сообразно той информации, что считывалась с ленты. И именно она сделала проектируемую машину Бэббиджа универсальной машиной, что ученый очень хорошо сознавал.

Без «условного ветвления», способности механизировать слово «ЕСЛИ», самая выдающаяся вычислительная машина была бы не более, чем возвеличенным арифмометром — сборочным конвейером, где все, от начала и до конца, установлено, заложено, без всякой возможности вмешательства в процесс, однажды начатый. «Условное ветвление» в этой модели явилось бы аналогом конкретизации не только обычных, повседневных задач работников, но и задач по тестированию, решению и контролированию операций управления . Бэббидж имел все возможности, чтобы постичь и проникнуться этой идеей; его книга «Экономика машин и производства» стала базисом современного управления.

Эти идеи на стол лет опередили свое время и никогда не были воплощены в какой-либо действующей машине при жизни Бэббиджа. Государственное финансирование не могло разрешить проблем, поставленных его сверхамбициозными техническими условиями. Продвижению проекта не способствовало презрение Бэббиджа к кураторам, попечителям, администраторам и другим ученым; его собственные усилия не могли вывести механическую инженерию на совершенно новый уровень, и его личного увлеченного проникновения в каждый теоретический и практический аспект работы было недостаточно, чтобы преодолеть эти трудности.