Оболганный гений

Описание наиболее удивительных автоматов можно найти в «Записках по натуральной магии» Брюстера. Можно упомянуть, например, как безусловно существовавшую, карету, созданную Камусом для развлечения малолетнего Людовика XIV. Стоило нажать пружину, как кучер на козлах взмахивал кнутом и лошади трогались в места. Карета останавливалась против кресла принца, с запяток соскакивал паж и открывал дверцу даме, которая выходила и подавала прошение своему государю…

Стоит упомянуть также могикана м-ра Маярдета, успешно отвечавшего на вопросы публики. Тексты вопросов хранились в одинаковых медальонах, которые по желанию зрителей закладывались в автомат. Получив очередной вопрос, могикан погружался в раздумье, заглядывал в книгу и наконец дотрагивался жезлом до двустворчатой дверцы, Последняя тут же распахивалась, что давало возможность прочесть правильный ответ.

Еще более примечательна утка из Вокансона, которая внешне была абсолютной копией живой утки, да кроме того крякала, махала крыльями, пила воду и даже… проглатывала зерно.

Но если упомянутые автоматы верх совершенства, – пишет Эдгар По, то что же тогда являет собой вычислительная машина м-ра Бэббиджа? Машина из дерева и металла, которая не только составляет астрономические и навигационные таблицы по любым исходным данным, но и, благодаря способности исправлять собственные ошибки, выполняет вычислительные операции вполне достоверно. Больше того, она даже печатает полученные результаты без малейшего вмешательства человека. Нельзя ли в связи с этим сказать, что описанная машина превосходит шахматный автомат Мельцеля по всем статьям? Ничуть не бывало – она во всех отношениях стоит ниже его, но, разумеется, лишь при условии (об этом нужно все время помнить), что шахматный автомат есть чистая машина, выполняющая операции без малейшего вмешательства человека.

Следует, отметить, что здесь Эдгар По несколько лукавит. Никогда ни Мельцель, ни Кемпелен не скрывали, что они участвуют в работе автомата.

Читатели, возможно, не все знают, что собой представляла Разностная машина Чарльза Бэббиджа. Разностная машина Чарльза Бэббиджа была одним из ранних прототипов механического компьютера, разработанных в 19 веке.

Разностная машина Чарльза Бэббиджа

Чарльз Бэббидж, британский математик и инженер, представил концепцию разностной машины в 1822 году.

Чарльз Бэббидж

Она была задумана для автоматизации вычислений и выполнения сложных математических операций, которые ранее выполнялись вручную. В 1823 году правительство Великобритании предоставило ему субсидию в размере 1500 фунтов стерлингов (общая сумма правительственных субсидий, полученных Бэббиджем на реализацию проекта, составила в конечном счёте 17 000 фунтов стерлингов).

В ходе работы у Бэббиджа возникла идея создания универсальной вычислительной машины, которую он назвал аналитической и которая стала прообразом современного цифрового компьютера. В единую логическую схему Бэббидж увязал арифметическое устройство (названное им «мельницей»), регистры памяти, объединённые в единое целое («склад»), и устройство ввода-вывода, реализованное с помощью перфокарт трёх типов. Перфокарты операций переключали машину между режимами сложения, вычитания, деления и умножения. Перфокарты переменных управляли передачей данных из памяти в арифметическое устройство и обратно. Числовые перфокарты могли быть использованы как для ввода данных в машину, так и для сохранения результатов вычислений, если памяти было недостаточно.

Основной идеей разностной машины было использование перфокарт (также называемых аналитическими картами) для программирования операций. Машина использовала механические элементы, включая зубчатые колеса и рычаги, чтобы выполнять арифметические операции и сохранять промежуточные результаты. Она могла складывать, вычитать, умножать и делить числа.

Безусловно жаль, что разработка разностной машины была приостановлена из-за финансовых и технических трудностей, и она не была завершена во времена Чарльза Бэббиджа. Однако этот проект лег в основу развития будущих интеллектуальных автоматов и явился предшественником концепции универсальной аналитической машины (Analytical Engine), которая считается предшественницей современных компьютеров. Считается, что основные идеи для создания своего проекта Бэббидж почерпнул из работ Гаспара де Прони, занимавшего должность руководителя бюро переписи при французском правительстве с 1790 по 1800 год.

Здесь следует упомянуть еще одну крайне яркую фигуру, связанную с машиной Бэббиджа. Это Ада Лавлейс (родилась как Августа Ада Кинг, графиня Лавлейс; 1815–1852).

Ада Лавлейс

Она была английским математиком и писательницей, которая получила широкое признание благодаря своей работе над аналитической машиной Чарльза Бэббиджа. Ада была дочерью знаменитого поэта Лорда Байрона и Анны Изабеллы Милбэнк. Однако Байрон покинул семью, когда Ада была ещё младенцем, и они больше не встречались. Лавлейс получила математическое образованние, что было необычно для женщин её времени. Это было частично из-за страхов её матери, что Ада может унаследовать "поэтическое безумие" отца, поэтому она была направлена к наукам.

Ада встретилась с Чарльзом Бэббиджем в возрасте 17 лет и была поражена его разностной машиной. Позже она работала над его аналитической машиной, создавая подробные заметки о его машине. Но, главное, она составила первую в мире программу для этой машины и считается первым программистом в истории.

Ее часто называют первым компьютерным программистом из-за своих аннотаций к описанию этой машины, в которых содержались алгоритмы, предназначенные для обработки на аналитической машине.

Хотя машина Бэббиджа не была построена, аннотации Лавлейс к описанию машины включали в себя то, что считается первой компьютерной программой. Ада Лавлейс ушла из жизни в 1852 году от рака матки в возрасте 36 лет.

Ада Лавлейс оставила неизгладимый след в истории компьютерных наук, и её наследие продолжает вдохновлять и по сей день.

Но, вернёмся к рассуждаем Эдгара По, который пишет, что арифметические и алгебраические действия по самой своей природе неизменны и определённые. Конкретные исходные данные с необходимостью приводят только к строго однозначным результатам. Иными словами, – пишет он, – конечные результаты в данном случае не зависят исключительно от исходных данных. Поэтому вся задача сводится по существу к правильному и строго последовательному выполнению операций. Но ведь это именно тот случай, когда, разработав без особого труда программу автомата и приведя его в действие, мы должны получить строгую и регулярную последовательность операций, неизбежно приводящую к заданной цели уже в силу того, что указанные операции, как бы сложны они не были, строго ограничены и предопределены [9].

Совсем иная ситуация в шахматном автомате, где уже нет строгой последовательности шагов, – рассуждает Эдгар По.

Ни один ход в шахматах не требует однозначно выполнения другого хода. По расположению фигур в данный момент игры мы не в состоянии предсказать их позицию на следующей стадии партии. Достаточно сопоставить первый ход в шахматной партии с исходными алгебраическими данными, и разница между этими вещами сразу станет очевидной. В алгебре второй шаг, по существу, уже задан первым. Ведь он определен исходными данными и поэтому должен быть таким и никаким иным. В шахматах же второй ход не вытекает с необходимостью из первого, – пишет По. В алгебре по мере последовательного продвижения к конечному результату строгая определенность операций незыблема. Второй шаг вытекает из первого, третий из второго…, и так до конца.

В шахматной партии любой последующий ход обычно неопределен. Даже серия ходов не дает, как правило, однозначного результата. Здесь чуть ли не каждый зритель предлагает свой ход. В итоге все определяется решениями самих игроков. Поэтому, даже допустив невозможное, что действия шахматного автомата определяются им самим, следует тут же принять, что эти его действия должны с необходимостью прерываться и нарушаться в соответствии с непредсказуемой волей его соперника. Очевидно, что нет никакой аналогии между линиями поведения шахматного автомата и вычислительной машиной мистера Бэббиджа. И признав шахматный автомат машиной, мы должны одновременно признать, что это действительно самое удивительное изобретение человека [9].

Первый создатель шахматного автомата барон Кемпелен без колебаний объявил его «весьма простым устройством – пустячком, чудесные свойства которого целиком объясняются смелостью основной идеи и удачным выбором методов создания иллюзии». Не следует, однако, придавать этому высказыванию особое значение. Для нас совершенно очевидно, что действия автомата регулируются разумом и ничем иным. Единственный неясный вопрос связан со способом реализации человеческого посредничества, – замечает По.

Эдгара По дает описание автомата и отмечает, что правая рука автомата должна лежать вдоль сундука так, что шахматная доска оказывается под нею. Подушечка вовсе отсутствует, когда (автоматический) игрок держит трубку.