Hellenic Dermatological Pages

1. ΙΣΤΟΡΙΚΗ ΑΝΑΔΡΟΜΗ

Στα βάθη της προϊστορίας του ο άνθρωπος πάντα είχε την ανάγκη να μετράει, ανάγκη που κάλυπτε είτε μετρώντας στα δάκτυλα είτε χαράζοντας γραμμές πάνω στα κόκκαλα, είτε χρησιμοποιώντας πέτρες. Πρίν από 4000 χρόνια οι πρώτοι πολιτισμοί είχαν διαμορφώσει προχωρημένα συστήματα αρίθμησης για να κρατούν λογαριασμό για εμπορικές συναλλαγές ή ακόμα και για τους κύκλους των άστρων, όπως οι κλεψύδρα και τα ρολόγια νερού. Ομως, οι πρώτοι μηχανισμοί πού τηρουμένων των αναλογιών μπορεί να θεωρηθεί ότι μοιάζουν με τους σύγχρονους αναλογικούς υπολογιστές, είναι οι αστρολάβοι. Μερικές χιλιετίες αργότερα έκαναν την εμφάνισή τους τα χειροκίνητα υπολογιστικά όργανα. Σήμερα πιά, μπορούμε να κάνουμε υπολογισμούς εκπληκτικά πολύπλοκους --αλλά και ένα πλήθος εργασιών που φαινομενικά δεν σχετίζονται με αριθμούς-- χάρη στους "ηλεκτρονικούς εγκεφάλους" που ονομάζονται υπολογιστές.

Οι βάσεις για την επανάσταση των υπολογιστών μπήκαν αργά και κοπιαστικά. Η αφετηρία ήταν η ανακάλυψη -πρίν από 1.500 περίπου χρόνια, πιθανώς στην Μεσόγειο- του άβακα. Ο άβακας ήταν ένα σύστημα με χάντρες και ραβδιά που χρησιμοποιούσαν οι έμποροι για να μετρούν και να υπολογίζουν. Ηταν τόσο αποτελεσματικός, ώστε γρήγορα εξαπλώθηκε παντού και σε ορισμένα μέρη εξακολουθεί να χρησιμοποιείται ακόμα. Μόλις τον 17ο αιώνα σε μιά περίοδο μεγάλων πνευματικών αναζητήσεων άρχισε να εμφανίζεται σοβαρός αντίπαλος του άβακα.

Το 1614, είδε το φώς της δημοσιότητας η εργασία του John Neppier από την Σκωτία, ενός εφευρετικού στοχαστή, μαθηματικού και θεολόγου, περί της θεωρίας των λογαρίθμων. Ο λογάριθμος είναι ο εκθέτης ως προς ένα αριθμό βάσης και δείχνει σε ποιά δύναμη πρέπει να υψωθεί η βάση αυτή, για να δώσει συγκεκριμένο αριθμό. Ο Neppier συνειδητοποίησε ότι μπορούμε να εκφράσουμε οποιοδήποτε αριθμό μ' αυτό το συνδυασμό βάσης και λογαρίθμου : πχ, το 100 είναι 10² και το 23 είναι 10^1,3617278. Ανακάλυψε επίσης, ότι ο λογάριθμος του α συν ο λογάριθμος του β, ισούται με τον λογάριθμο του α επί β. Η ανακάλυψη αυτή, μετατρέπει τα σύνθετα προβλήματα πολλαπλασιασμού σε απλούστερα προβλήματα πρόσθεσης. Ετσι, κάποιος που θέλει να πολλαπλασιάσει δύο μεγάλους αριθμούς, αρκεί να βρεί τους λογαρίθμους τους σε έναν πίνακα λογαρίθμων, να τους προσθέσει και να βρεί τον αριθμό που αντιστοιχεί στο άθροισμά τους κυτάζοντας ένα αντίστροφο πίνακα αντι-λογαρίθμων. Ο ίδιος ανακάλυψε το 1617, τη χρονιά που πέθανε, και ένα άλλο, μή-λογαριθμικό βοήθημα για την εκτέλεση πολλαπλασιασμών. Το σύστημα αυτό, έγινε γνωστό με το όνομα "τα κόκαλα του Neppier". Αποτελείτο από μια ομάδα τεμαχισμένων ράβδων, οι οποίες ήταν δυνατόν να τακτοποιηθούν με τρόπο, ώστε η απάντηση σε κάποιο πρόβλημα πολλαπλασιασμού να προκύπτει με την πρόσθεση αριθμών σε ορισμένα τεμάχια που βρίσκονταν το ένα δίπλα στο άλλο.

Το 1642, ο Γάλλος μαθηματικός Pascal, 19 μόλις χρόνων, άρχισε να μελετά την ιδέα μιας αθροιστικής μηχανής. Η μηχανή που τελικά κατασκεύασε ονομάστηκε Pascaline και αποτελείτο από τροχούς, οδοντωτούς και μή, μέσα σε ένα κουτί. Ο χειριστής έπρεπε να καταγράψει τους αριθμούς που ήθελε να προσθέσει περιστρέφοντας τους κατάλληλους τροχούς. Κάθε τροχός είχε σημαδεμένα πάνω του τα ψηφία 0 έως 9 και αντιπροσώπευε μια δεκαδική στήλη (μονάδες, δεκάδες, εκατοντάδες κλπ.). Οταν το σύνολο σε έναν τροχό ξεπερνούσε το 9, ο τροχός αυτός συμπλήρωνε μια πλήρη περιστροφή και "μετέφερε" το ποσό στην επόμενη δεκαδική στήλη, μετακινώντας το διπλανό τροχό πρός τα αριστερά του κατά ένα ψηφίο. Για τις άλλες πράξεις, χρειαζόταν ένα δυσκίνητο σύστημα επαναληπτικών προσθέσεων. Η βασική ιδέα των αλληλένδετων τροχών, παρέμεινε στο κέντρο της λειτουργίας των περισσότερων αθροιστικών μηχανών για 300 χρόνια. Το 1673, ο Γερμανός Leibnitz κατασκεύασε το δικό του μηχανικό υπολογιστή, μια εξελιγμένη μορφή της Pascaline, που έκανε ευκολότερα αφαιρέσεις, πολλαπλασιασμούς και διαιρέσεις.

Το επόμενο άλμα έγινε σ' έναν τομέα που δεν είχε καμία σχέση με αριθμούς: σ' όλη τη διάρκεια του 18ου αιώνα οι Γάλλοι μεταξοϋφαντουργοί πειραματίζονταν με διάφορους τρόπους για να κατευθύνουν τους αργαλειούς τους με διάτρητες ταινίες, κάρτες ή ξύλινα τύμπανα. Το 1804, ο Γάλλος Joseph Marie Jacquard κατασκεύασε έναν αυτόματο αργαλειό που μπορούσε να χειριστεί πολύπλοκα σχέδια. Για να αλλάξει σχέδιο, ο χειριστής έπρεπε απλώς να αντικαταστήσει αυτές τις κάρτες με ένα άλλο πακέτο από κάρτες. Οι διάτρητες κάρτες έμελλε να ασκήσουν τη μεγαλύτερη επιρροή στον προγραμματισμό υπολογιστών. Το 1822 ο Αγγλος Charles Babbage περιέγραψε μια μηχανή, η οποία θα μπορούσε να υπολογίζει και να τυπώνει μακροσκελείς επιστημονικούς πίνακες (επίλυση εξισώσεων 2ου βαθμού με ακρίβεια 8 δεκαδικών ψηφίων). Η διαφορική μηχανή, όπως ονομάσθηκε, λειτουργούσε με οδοντωτούς τροχούς πάνω σε περιστρεφόμενους άξονες με τη βοήθεια στροφάλου. Ο ίδιος, το 1834, προχώρησε στη σύλληψη μιας ακόμα πιό φιλόδοξης μηχανής, που ήταν σχεδιασμένη έτσι, ώστε όχι μόνο να λύνει έναν τύπο μαθηματικών προβλημάτων, αλλά και να εκτελεί ένα ευρύ φάσμα υπολογιστικών καθηκόντων, σύμφωνα με τις οδηγίες του χειριστή της. Αξίζει ίσως να αναφέρουμε ότι τον Babbage βοήθησε πολύ στο έργο του η Λαίδη Augusta Ada, κόρη του γνωστού μας λόρδου Βύρωνα. Η Ada θεωρείται σαν η πρώτη προγραμματίστρια, γιατί αυτή έγραφε τα προγράμματα στην μηχανή. Η αναλυτική μηχανή όπως ονομάσθηκε, παρελάμβανε οδηγίες με τη μορφή διάτρητων καρτών, όμως, ποτέ δεν κατασκευάστηκε.

Δεκαεννιά χρόνια μετά το θάνατο του Babbage, οι διάτρητες κάρτες έκαναν την εμφάνισή τους σε μια μηχανή που λειτουργούσε: ήταν μια μηχανή σύνταξης στατιστικών πινάκων, που κατασκευάσθηκε από τον Herman Hollerith για να επιταχύνει την επεξεργασία των στοιχείων της απογραφής του 1890 στις ΗΠΑ. Το 1924, δημιούργησε την ΙΒΜ (International Buissiness Machines). Σήμερα Η ΙΒΜ είναι η διεθνής πρωτοπορία σ'ένα βιομηχανικό κλάδο που έχει ζωντανέψει τα οράματα και τις προσπάθειες του Babbage για την κατασκευή της αναλυτικής μηχανής.

Το 1943, η ΙΒΜ χρηματοδότησε τον Howard Aiken για να κατασκευάσει τον Mark I. Ο Mark I έμοιαζε με πραγματικό εφιάλτη για τον μηχανικό: είχε ύψος 2,5 μέτρα, μήκος 15 μέτρα και περιείχε πάνω από 750.000 εξαρτήματα συνδεδεμένα μεταξύ τους με καλώδια μήκους 800 χιλιομέτρων. Οι 3.304 διακόπτες του καθώς ανοιγόκλειναν, έκαναν πολύ θορυβώδη την (κατά τ' άλλα αποτελεσματική) λειτουργία του. Από πλευράς υπολογιστικής ισχύος, μπορούσε να πολλαπλασιάζει 2 αριθμούς με 23 ψηφία σε 6 sec.

Ο Β' παγκόσμιος πόλεμος ήταν η αφορμή για περισσότερες ανακαλύψεις. Ο σχεδιασμός αεροπλάνων και οι ανάγκες αποκρυπτογράφησης των εχθρικών κωδικοποιημένων μηνυμάτων εντατικοποίησαν τις έρευνες. Στα τέλη του 1945, τέλειωσε η συναρμολόγηση του ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator). Το ...θηρίο αυτό είχε μήκος 24 μέτρα και ύψος 5, καταλάμβανε χώρο 270 τμ, ενώ οι 19000 τρίοδες λυχνίες κενού κατανάλωναν 200kW και, παρ'όλους τους ανεμιστήρες, ανέβαζαν συχνά τη θερμοκρασία του δωματίου στους 50ο C! Ο διπλασιασμός όμως του μεγέθους του σε σχέση με τον MARK I συνοδευόταν και από αύξηση της ταχύτητας κατά 2000 φορές.

Ενα υπόμνημα-ορόσημο δημοσιεύτηκε το 1945, από τον ουγγρικής καταγωγής μαθηματικό John von Neumann. Εκεί, ανέπτυσσε λεπτομερώς τα πέντε βασικά συστατικά στοιχεία αυτού που ονομάζεται συχνά "αρχιτεκτονική του von Neumann" για τον σύγχρονο υπολογιστή. Για να είναι ταυτόχρονα αποτελεσματικός και γενικής χρήσης, έγραφε, ένας υπολογιστής πρέπει να διαθέτει μνήμη για την αποθήκευση των δεδομένων, "μύλο" ικανό να εκτελεί τις αριθμητικές πράξεις, μονάδα ελέγχου η οποία θα καθοδηγεί το μύλο και μονάδες εισόδου-εξόδου. Τόνισε μάλιστα ότι ένα τέτοιο σύστημα θα έπρεπε να χειρίζεται δυαδικούς αριθμούς, να λειτουργεί ηλεκτρονικά και όχι μηχανικά και να εκτελεί τις λειτουργίες του μία-μία. Οι αρχές αυτές καθοδήγησαν τη σχεδίαση των αρχικών μεγαϋπολογιστών, αλλά και των μικρότερων μηχανών που ακολούθησαν.

Την 1η Ιουλίου του 1948, δημοσιεύθηκε στους Times της Ν.Υόρκης μια σύντομη είδηση για την ανακάλυψη μιας νέας συσκευής "που ονομάζεται τρανζίστορ και έχει διάφορες εφαρμογές στη ραδιοφωνία, εκεί όπου συνήθως χρησιμοποιούνται οι λυχνίες κενού". Η πιό σημαντική ίσως εφεύρεση του αιώνα (παραγνωρισμένη όμως στην εποχή της), είχε γίνει. Ο πρώτος υπολογιστής με τρανζίστορ, ο TRADIC, κατασκευάστηκε το 1955. Περιείχε 800 τρανζίστορ, το καθένα στη δική του θήκη. Μετά την ανάπτυξη των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων (1958-59), οι εξελίξεις ήταν γρήγορες και το 1971 έκανε την εμφάνισή του ο πρώτος μικροεπεξεργαστής, ο Intel 4004. Σήμερα, ο μικροεπεξεργαστής ή μικροτσίπ, είναι ο εγκέφαλος ενός ΠΥ. Αποτελείται από εκατοντάδες χιλιάδες τρανζίστορς, τοποθετημένα πάνω σε μια πολύ μικρή πλάκα από πυρίτιο. Η τεχνολογική πρόοδος είναι πια τόσο γοργή, ώστε σχεδόν κάθε τριετία, μιά νέα γενιά επεξεργαστών εμφανίζεται.