Ko so bili računalniki še ljudje

    Pred iznajdbo modernih elektronskih naprav, ki jim danes pravimo računalniki, je imela angleška beseda computer dolga leta povsem drugačen pomen. Z njo niso označevali strojev, ki bi znali računati, ampak prave ljudi iz mesa in krvi, ki so opravljali podobna dela, kot jih danes izvajajo digitalni računalniki. Beseda »računalnik« je pred sredino 20. stoletja označevala človeka, čigar služba je bila, da je računal. Največkrat je šlo za inteligentna in izobražena mlada dekleta, ki žal niso mogla oziroma smela razvijati lastnih raziskovalnih karier, zato so se pogosto zaposlile kot »računalniki« v laboratorijih, na inštitutih in uradih.

    Računanje tirnice Halleyjevega kometa

    Prve velike računske podvige so znanstveniki izvedli že kmalu zatem, ko je Isaac Newton zapisal matematične zakone gibanja, ki veljajo univerzalno za vsa telesa na nebu in na zemlji. Pravi računski izziv za astronome pa so bile orbite gibanja nebesnih teles, ki zaradi medsebojnega vpliva planetov nimajo oblike idealnih krivulj. Pomemben preizkus tako za Newtonovo teorijo kot za računske sposobnosti matematikov je bil denimo izračun trenutka ponovne vrnitve Halleyjevega kometa, za katerega so astronomi vedeli, da se vrne v bližino Sonca približno vsakih petinsedemdeset let, a cikli vračanja niso bili vsakič povsem enaki. Komet se namreč ni gibal natančno po elipsi, ampak so na njegovo pot poleg gravitacije Sonca vplivali tudi planeti.

    Francoski matematik Alexis Claude Clairaut se je spomladi leta 1758 s kolegom in kolegico lotil izračunavanja, kdaj točno naslednje leto bo Halleyjev komet spet viden oziroma se bo najbolj približal Soncu. Pri zapletenem postopku računanja, ki je trajalo več mesecev, sta mu pomagala še Joseph Lalande in Nicole-Reine Lepaute, ki ju danes omenjajo kot ena izmed prvih »računalnikov« v prvotnem pomenu te besede.

    Skupinica treh matematike veščih ljubiteljev astronomije se je vsako jutro zbrala v Palais du Luxembourg v Parizu in do poznega popoldneva z gosjimi peresi na papir izračunavala gibanje slavnega kometa. Sprva so poleg gravitacije Sonca upoštevali tudi vpliv obeh največjih planetov Jupitra in Saturna, a po nekaj mescih računanja se je Clairaut zbal, da jih bo komet prehitel, zato je račune deloma poenostavil. Za vpliv Saturna, ki je bil najdlje stran, je ocenil, da za zadnji del tirnice kometa med gibanjem proti Soncu ni tako pomemben, zato ga je iz računa izpustil.

    Štirinajstega novembra 1758 so rezultate predstavili na Académie des sciences. Clairaut je takrat napovedal, da bo komet točko najbližje Soncu dosegel v sredini aprila naslednje leto, glede na poenostavitve računanja pa je ocenil, da se prava vrednost nahaja nekje v intervalu med 15. marcem in 15. majem. Komet je nato neki nemški astronom kot prvi opazil že na božični večer, Soncu pa se je najbolj približal 13. marca 1759, kar je bilo malo prej, kot je izračunala trojica. To je sprožilo nekaj dvomov v zanesljivost samega postopka numeričnega računanja, a kasneje se je izkazalo, da računarji niso delali napak, ampak pri izračunu niso upoštevali še dveh dodatnih večjih planetov, Urana in Neptuna, ki ju takrat še niso poznali.

    Za Nicole-Reine Lepaute, ki je sodelovala v ekipi izračunavanja poti kometa, so njeni sodobniki zapisali, da je bila takrat edina ženska v Franciji, ki je dejansko kaj vedela o astronomiji. Kasneje je postala pomočnica urednika astronomskega almanaha, ki ga je izdajala akademija in je bil v tistem času pomembno orodje tudi pri navigaciji. V naslednjih letih je izračunala še veliko zelo uporabnih tabel z napovedmi bodočih astronomskih dogodkov. Leta 1762 je samostojno objavila tudi natančno napoved in skice sončnega mrka, ki so ga lahko opazovali nad Evropo 1. aprila 1764.

    Večina »računalnikov« je bila ženskega spola

    Podobno kot že v pionirskih časih numeričnega reševanja enačb gibanja so tudi kasneje pogosto večino težaškega dela opravile računarke ženskega spola. Vendar pa takšni računski podvigi niso bili zmeraj samo del znanstvenih raziskav, ampak so imeli pogosto tudi pomemben strateški pomen za nacionalno varnost. Med drugo svetovno vojno je v ZDA tako veliko mladih žensk z matematično izobrazbo delalo na tajnih vojaških računskih projektih, v okviru katerih so izvajale najrazličnejše izračune, ki jim strokovno pravimo numerično reševanje enačb. Pri bolj zapletenih primerih balistike denimo ne moremo opisati poti leta topovske krogle s katero od znanih krivulj, ampak je treba trajektorijo računati korak za korakom in v vsakem trenutku upoštevati vse dejavnike, ki vplivajo na let. Človeški računalniki so tako za potrebe vojakov vnaprej izračunavali artilerijske tabele za najrazličnejše okoliščine, tako da so lahko topničarji na fronti bolj natančno usmerjali svoje izstrelke.

    Danes prav tako ni splošno znano, da so prav iz takrat velike skupine »človeških računalnikov« rekrutirali prve profesionalne programerje računalnikov v modernem pomenu besede. Šest »računark« je že med drugo svetovno vojno dobilo službo, ki je ni imel pred tem še nihče. Postale so programerke prvega elektronskega digitalnega računalnika, ki se je imenoval ENIAC, razvili pa so ga na univerzi v Pensilvaniji.

    Najvplivnejši magisterij dvajsetega stoletja

    Približno v istem času, ko je množica »človeških računalnikov« za potrebe vojske izračunavala tirnice topovskih krogel, sta se v kavarni Bellovih laboratorijev v New Yorku vsak dan na čaju srečevala znanstvenika Claude Shannon in Alan Turing. Čeprav se leta 1943 zaradi stroge tajnosti neposredno o svojem delu v okviru vojaških raziskav nista smela pogovarjati, sta vseeno našla veliko zanimivih tem, o katerih sta si lahko izmenjavala mnenja. Shannon je denimo za ameriško vojsko preučeval najnovejše metode, kako bi lahko zakodirali glasovna sporočila, ki sta si jih izmenjevala Franklin D. Roosevelt in Winston Churchill med Pentagonom in vojnim kabinetom v Londonu. Turing pa je v okviru britanske skupine za dešifriranje razvil sistem, s katerim so lahko prebirali sporočila nemške vojske, ki so bila zakodirana s posebno napravo, imenovano Enigma, za katero so bili Nemci prepričani, da je nezlomljiva.

    Britanci so na posestvu Bletchley Park postavili veliko tajno središče za dekodiranje, v okviru katerega je Turing s sodelavci zgradil tudi nekakšen zametek računalnika, ki je vsakodnevno preizkusil zelo veliko različnih nastavitev nemške Enigme in tako vedno znova razvozlal šifro ter omogočil Britancem dostop do ključnih podatkov o namerah sovražnika. Podobno, kot so ameriški strokovnjaki za kodiranje odhajali v Anglijo, da bi sodelovali pri razbijanju nemških šifer, je tudi Turing za krajši čas pripotoval v ZDA – vse z namenom, da bi znanstveniki obeh zaveznic čimbolj učinkovito združili moči. A vse to dogajanje je bilo skrbno varovana skrivnost in tudi prihod Turinga v ZDA je bil neke vrste vojaška tajnost.

    Shannon in Turing sta se zato ob čaju pogovarjala predvsem o problemu, ki je teoretike že nekaj let izjemno zanimal, čeprav računalnikov v današnjem pomenu te besede takrat še niso poznali. Oba znanstvenika je fasciniralo vprašanje, ali je teoretično in praktično sploh mogoče, da bi stroji lahko kdaj dejansko mislili, ali pa bodo zmožni le hitrega računanja. Shannon je namreč že v svojem magisteriju, ki ga je zagovarjal leta 1937, pokazal, da lahko s pomočjo elektronskih vezij poustvari vse bistvene logične operacije, ki so značilne za mišljenje. Razvil je metode, kako bi lahko s pomočjo elektronike, ki se je takrat rojevala, reševali logične in računske probleme.

    Kasneje so zgodovinarji znanosti Shannonov magisterij, ki ga je še pred drugo svetovno vojno objavil tudi v obliki znanstvenega članka, razglasili za najpomembnejši in najvplivnejši magisterij dvajsetega stoletja, saj so bili v njem postavljeni temelji sodobne elektronike. Prav Shannon je, poleg Turinga, verjetno najbolj zaslužen za to, da je beseda »računalnik« kmalu po drugi svetovni vojni dobila nov pomen, ki ga ima še danes.