Чудова шістка: дівчата, які термоядерний вибух розраховували

Колись комп'ютери були жінками, калькулятори працювали на електромоторах, замість підручників були креслення, а програмісти виглядали ось так:


ENIAC girls

Під час другої світової війни кожне знаряддя вимагало власної балістичної таблиці і вони розраховувалися для кожного окремого типу снаряда та знаряддя перед відправкою на фронт, і при різних комбінаціях безлічі параметрів (температура повітря, швидкість вітру, щільність ґрунту під знаряддям, піднесення ствола, швидкість снаряда, температура ствола гармати). Цими обчисленнями займалися 75 молоденьких дівчат-випускниць.

Одна з них, Бетті, згадує:
«У той час у нас були механічні калькулятори, на шестеренках і з електроприводом, які могли виконувати найпростіші арифметичні операції. Ви виконували множення і записували відповідь, щоб потім його заново ввести в машину. Ми готували балістичні таблиці для кожного знаряддя, приблизно 1800 траєкторій. Щоб обчислити вручну одну траєкторію вимагалося 30-40 годин просиджування перед столом з листочком і калькулятором. Назва моєї професії для балістичного проекту „комп'ютер“. Ідея була в тому, що я не просто виконувала арифметичні операції, а приймала рішення, що робити на наступному кроці. ENIAC, зробив мене, одну з перших „комп'ютерів“, застарілою технологією.»




Та ж балістична завдання вирішувалося за 30 хвилин диференціальному аналізаторі:
image
Найбільший і складний механічний калькулятор, їх було всього 3 в Америці і 5 або 6 в світі (в Великобританії).
На фото: Kay McNulty і Alyse Snyder

Комп'ютер ENIAC справлявся з подібними балістичними обчисленнями приблизно за 10 секунд. Але щоб його «запрограмувати» на нову задачу (перепідключити кабелю), було потрібно близько двох днів.

ENIAC

Electronic Numerical Integrator and Computer (Електронний числовий інтегратор і обчислювач) — перший електронний цифровий обчислювач загального призначення, який можна було перепрограмувати для вирішення широкого спектру завдань.

На створення ENIAC пішло 200 000 людино-годин і 486 804,22 долара США. Всього комплекс включав в себе 17 468 ламп 16 різних типів, 7200 кремнієвих діодів, 1500 реле, 70 000 резисторів і 10 000 конденсаторів.

Вага — 27 тонн.
Об'єм пам'яті — 20 число-слів.
Споживана потужність — 174 кВт.
Обчислювальна потужність — 357 операцій множення або 5000 операцій додавання в секунду.
Тактова частота — 100 кГц, тобто один імпульс кожні 10 мікросекунд.

Основний обчислювальний такт складався з 20 імпульсів і займав 200 мікросекунд.

Додавання виконувалося за 1 такт, множення — за 14 тактів. Множення замінювалося багаторазовим складанням, так що 1 множення дорівнювало 14 операціями додавання і виконувалося, відповідно, за 2800 мікросекунд.

Пристрій вводу-виводу даних — табулятор перфокарт компанії IBM: 125 карт/хвилину на введення, 100 карт/хвилину на висновок.

Обчислення проводилися в десятковій системі, після ретельного аналізу їй було віддано перевагу перед двійковою системою. Комп'ютер оперував числами максимальною довжиною 20 розрядів.

Програмування задачі на ЭНИАКе могло займати до двох днів, а її рішення — кілька хвилин. Більша частина часу йшла на роздруківку перфокарт і їх сортування. Під час розрахунків доводилося на ходу вносити зміни в програму і чекати заміни перегорілих ламп.

Вихід з ладу однієї лампи, одного конденсатора або резистора означав зупинку роботи всієї машини, всього існувало 1,8 мільярда різних варіантів відмови в кожну секунду. До цього людство не створювало жоден прилад такої складності і з такою вимогою до надійності.



Використання

Термоядерний вибух
В якості випробування Eniacу була поставлена задача математичного моделювання термоядерного вибуху супер-бомби за гіпотезою Улама-Теллера. Фон Нейман, який одночасно працював консультантом і в Лос-Аламоської лабораторії і в Інституті Мура, запропонував групі Теллера використовувати ENIAC для розрахунків ще в початку 1945 року. Рішення проблеми термоядерного зброї вимагало такого величезного обсягу обчислень, що впоратися з ним не могли ніякі електромеханічні калькулятори, які були у розпорядженні Лабораторії.

Продуктивність ЭНИАКа була занадто мала для повноцінного моделювання, тому Метрополіс і Френкель сильно спростили рівняння, ігноруючи багато фізичні ефекти і намагаючись хоча б приблизно розрахувати лише першу фазу вибуху дейтерій-тритієвої суміші в одновимірному просторі.

Деталі та результати виконаних в листопаді — грудні 1945 року розрахунків досі засекречені. Перед ЭНИАКом було поставлено завдання розв'язати складне диференціальне рівняння, для введення вихідних даних до якого знадобилося близько мільйона перфокарт.

Вступна завдання була розбита на кілька частин, щоб дані могли поміститися в пам'ять комп'ютера. Проміжні результати виводилися на перфокарти і після перекомутації знову заводилися в машину. У квітні 1946 року група Теллера обговорила результати розрахунків і зробила висновок, що вони досить обнадійливо (хоча і дуже приблизно) доводять можливість створення водневої бомби.

На обговоренні результатів розрахунку присутній Станіслав Улам. Вражений швидкістю роботи ЭНИАКа, він запропонував зробити розрахунки по термоядерного вибуху методом Монте-Карло. У 1947 році на ЭНИАКе було виконано 9 розрахунків цим методом з різними вихідними параметрами. Після цього метод Монте-Карло став використовуватися у всіх обчисленнях, пов'язаних з розробкою термоядерної зброї.

Крило
Британський фізик Дуглас Хартрі в квітні і липні 1946 року вирішував на ЭНИАКе проблему обтікання повітрям крила літака, що рухається швидше за швидкість звуку. ENIAC видав йому результати розрахунків з точністю до сьомого знаку. Про це досвіді роботи Хартрі написав у статті в вересневому випуску журналу Nature за 1946 рік.

ПІ
У 1949 році фон Нейман використовував ENIAC для розрахунку числа π і e з точністю до 2000 знаків після коми. Фон Неймана цікавило статистичне розподіл цифр в цих числах. Передбачалося, що цифри в цих числах з'являються з рівною імовірністю, а значить — комп'ютери можуть генерувати дійсно випадкові числа, які можна використовувати як ввідні параметри для обчислень методом Монте-Карло. Обчислення числа e були виконані в липні 1949 року, а для числа π — за один день до початку вересня. Результати показали, що «цифри в числі π йдуть у випадковому порядку, а от з числом e все було значно гірше»

Програмування ENIAC

ENIAC міг бути запрограмований на виконання складної послідовності операцій, включаючи цикли, розгалуження і подпроцедуры. Завдання формалізації проблеми і перенесення її всередину машини була комплексною і займала кілька тижнів. Після того як завдання була описана на папері, треба було попрацювати над перемикачами і кабелями. Пару днів. Потім йшов процес верифікації і дебаггінга, крок за кроком виконуючи програму. Програма обчислення залишку від ділення на емуляторі показує як це було.

image
Переглянути повний алгоритм

Дівчата

image

Робота дівчат спочатку була засекречена, але потім світ дізнався про красунь.

image

Ruth Lichterman і Marlyn Wescoff

image
Ruth Lichterman (сіла) і Marlyn Wescoff (варто) «вводять» нову програму ENIAC за допомогою проводів і перемичок.

Frances Spence

image
Jennings і Frances Spence

Kathleen «Kay» McNulty Mauchly Antonelli



image



Jean Bartik

image

Бартик описує першу публічну демонстрацію ENIAC:
«День, коли світ дізнався про ENIAC був самим чудовим днем мого життя. Демонстрація була неймовірною. ENIAC обчислював траєкторію швидше, ніж швидкість кулі. Ми роздавали копії обчислень в той же момент, як вони запускалися. ENIAC був у 1000 разів швидше будь-якої машини на той момент. З усіма вспыхивающими лампочками, це було ток вражаюче бачити наскільки швидко відбуваються обчислення.»
Пізніше, Бартик стала частиною групи, яка проапгрейдила ENIAC до рівня «Stored-computer program». Програма зберігалася в електронній пам'яті комп'ютера, а не «в кабелях і перемичках».
Після війни вона допомагала розробляти BINAC (перший комерційний цифровий комп'ютер) і UNIVAC I.

Згадуючи роки роботи з Eckert and Mauchly, вона описує їх маленьку робочу групу комп'ютерних інженерів як «техно-Камелот» («technical Camelot»).

image
Jean Bartik (праворуч) і Kay McNulty Mauchly Antonelli (ліворуч) подруги на все життя.





Betty Holberton

«У мене була фантастична життя. Все, що я робила, було початком чогось нового»
imageСаме Бетті ми зобов'язані сіро-бежевим комп'ютерів, це вона переконала інженерів відмовитися від чорних кольорів. Вона доклала руку до створення клавіатури.

Вона була одна з тих, хто написав першу generative programming system (SORT/MERGE), і написала перший пакет для аналітики і статистики, який використовувався для перепису населення США в 50е.

Допомагала розробляти C-10, який став прототипом сучасних мов програмування.

Брала участь у розробці ранніх стандартів COBOL і FORTRAN разом з Грейс Хоппер.

Одного разу Бетті вдалося переконати Джона фон Нейманна додати кнопку «stop instruction». Спочатку він поставився до цієї ідеї скептично, але в підсумку визнав необхідність такої функції. пруф


Сьогодні у Бетті день народження.


p.s.
2016 вийшла 20-ти хвилинна документалка, коштує вона 5 доларів, ось можна глянути трейлер.




Разом з компанією Edison продовжуємо весняний марафон публікацій і вітаємо всіх жінок з наступаючим святом.

Я постараюся докопатися до першоджерел IT-технологій, розібратися, як мислили і які концепції були в головах у першопрохідців, про що вони мріяли, яким бачили світ майбутнього. Для чого замислювалися «комп'ютер», «мережа», «гіпертекст», «підсилювачі інтелекту», «система колективного вирішення задач», який сенс вони вкладали в ці поняття, якими інструментами хотіли добитися результату.

Сподіваюся, що ці матеріали стануть натхненням для тих, хто задається питанням, як перейти «від Нуля до Одиниці» (створити щось, чого раніше і в помині не було). Хочеться, щоб IT та «програмування» перестали бути просто «кодингом заради бабла», і нагадати, що вони задумувалися як важіль, щоб змінити методи ведення війни освіта, спосіб спільної діяльності, мислення і комунікації, як спроба вирішити світові проблеми і відповісти на виклики, що постали перед людством. Як-то так.

0 березня. Сеймур Пейперт
1 березня. Xerox Alto
2 березня «Зателефонуйте Джейк». Історія NIC і RFC
3 березня Грейс «бабуля COBOL» Хопер
4 березня Маргарет Гамільтон: «Пацани, я вас на Місяць відправлю»
5 березня Хеді Ламарр. І в кіно знятися оголеною і у ворога торпедою пульнути
7 березня Чудова шістка: дівчата, які термоядерний вибух розраховували

Джерело: Хабрахабр

0 коментарів

Тільки зареєстровані та авторизовані користувачі можуть залишати коментарі.