A számítástechnika rövid története I.

Írta: Szőke József

Az alábbi anyagban egyes kijelentések vitatottak lehetnek, de nem kívánunk sem vitát generálni sem igazságot tenni. Mivel az idevonatkozó adatok néhol hiányosak, néhol egymásnak ellentmondóak voltak ezért egy-két helyen érdekességként meghagytam őket, de többnyire kivettem, és két három különböző évszám vagy feltaláló név helyett csak egyet hagytam meg (nem biztos, hogy a helyeset).

A cikksorozat célja, hogy röviden, de lehetőleg széleskörűen összefoglaljam a számítástechnika, és a számoló eszközök történetét. (A teljesség igénye nélkül, pl.: az automaták történetével sem foglalkozik ez az anyag, továbbá az analóg számítógépeket is csak a digitális gépek megjelenésének időpontjáig említi.)

A számítástechnika története során a számolást, számításokat segítő tárgyak fejlődése az adott korban rendelkezésre álló eszközöktől, az egyszerűbb (majd egyre bonyolultabb) mechanikus gépeken keresztül, az igen összetett elektronikus, digitális vezérlésű gépekig, automatákig haladt. A mai gépek egyre nagyobb fokú programozhatósággal rendelkeznek (egyre önállóbban tudnak komplex feladatokat is megoldani), valamint jelentősen kibővült feladatkörük.  A korábbi egyszerűbb, konkrét feladatokat (szövés, összeadás, ajtónyitás) ellátó  célgépektől, a komplex és sokféle tevékenységre képes általános célú univerzális gépekig tartó fejlődés, a folyamat végére jelentősen felgyorsult.

Rengeteg félig-meddig dokumentált történet, legenda kering ókori kínai, görög és későbbi arab tudósok és feltalálók által tervezett, esetleg épített gépekről, automatákról (Arkhimédesz, Eratoszthenész, Hérón, Mo Ti, Löw rabbi Góleme stb.). Nem mindig lehet eldönteni, mennyi igazság van ezekben. Annyi bizonyos, az emberiség ősidők óta szeretett volna fizikai/szellemi munkára képes, lehetőleg önirányított gépeket, automatákat, de legalábbis számológépeket építeni.

Az eltelt több ezer év alatt ezek a berendezések (sőt leírásaik is) elvesztek, megsemmisültek, vagy csak töredékesen maradtak fenn. Nagyon sok esetben így azt is nehéz megállapítani, hogy egyik-másik létezett-e egyáltalán, vagy ha töredékes információk, eszközök rendelkezésre állnak is, manapság nehéz megállapítani, hogy annak idején pontosan milyen célt szolgáltak. Persze egyes esetekben találunk kivételeket.

Valószínűleg a számolás és az ezt segítő eszközök története egyidős az emberiség történetével.

Őskor

Egyes források szerint az ősember az ujjait használta, ha meg akart számolni valamit. Később a számoláshoz köveket, fonalakat használtak, az eredményt pedig a barlang falára, csontba vagy falapokba vésve rögzítették.

Az ujjak latin neve: digitus. Ebből származik az angol számjegy, a digit elnevezés is.

Még mindig az adott eszköz elkészítésének konkrét évszáma nélkül, de meg kell említeni két fontos eszközt.

5000 évvel ezelőtt

Abakusz

Az első ismert mechanikus számológép az abakusz. Kb. 5000 éves. (Eszközöket egyébként kb. 300 000 éve használ az emberiség, míg a számfogalmat vélhetően körülbelül 30 000 éve ismeri).

Első eszközként ez tette lehetővé az egyszerűbb műveletek elvégzését. Az abakusz sínekbe helyezett apró kövekből áll. A kövecske latin neve: calculus, innen ered a kalkulátor szó is. Ősi formája hatezer évvel ezelőtt jelent meg, hasonló eszközt használnak ma is a kínaiak és a japánok. Felépítésében tükrözi a római számírás sajátosságait. Az alsó vályúkban 4-4 kő van, a felsőkben 1-1 kő. Egy kő akkor bír számértékkel, ha középre van húzva.

Nagyon sok változata ismert.

A legrégebbi megoldás az volt, hogy egyszerűen a földre húztak néhány vonást, az alkalmi számolás céljára. Hérodotosz leírása szerint már az egyiptomiak használtak ilyet. A vonalak jelentették az 1-es, 10-es, 100-as, stb. helyi értékeket, a köztük lévő hézag pedig az 5-öt, 50-et, 500-at, stb. A számokat kavicsokból rakták ki, mindegyik helyi értékre a megfelelő számú kavicsot. Használtak ilyen célra porral borított táblát is.

Sok abakuszban rudakon, drótokon vagy hornyokban ide-oda mozgatható golyókat találunk. A mai abakusz megoldások ezek leszármazottai. Az egy-egy rúdon lévő golyók helyzete egy-egy számjegyet, a rudak egy-egy helyi értéket jelentenek. Így egy hatsoros (hat rudat tartalmazó) abakuszon a legnagyobb ábrázolható szám a 999 999. Az összeadás és a kivonás igen egyszerűen és gyorsan elvégezhető abakusszal, a szorzás és az osztás sokkal körülményesebb. Az abakusznak igen nagy előnye volt, hogy az analfabéták is tudtak vele számolni.

Az abakusz (vagy más hasonló megoldások) a világ szinte minden táján elterjedt volt.  Még a közelmúltban is találkozhattak vele a Szovjetunióba látogatók, sokszor a pénztárgépek mellett, vagy helyett. A Közel- és a Távol-Keleten ma is népszerű.

Római abakusz

Orosz abakusz

Bináris abakusz

Végül egy ma is használatos változat

Nem szabad lebecsülni az abakusz hatékonyságát. 1946 november 12-én mérte össze erejét a japán Macuzaki, aki szorobánt használt, és az amerikai Wood, aki elektromechanikus számológéppel dolgozott. Azonos számolási feladatokat kellett megoldaniuk. Mindegyik feladatot Macuzaki oldatta meg rövidebb idő alatt.

3100 éve

Kipu

A kipu a kecsuák nyelvén csomót jelent, használati gyakorlatáról Leland L. Locke tudománytörténész már 1923-ban bebizonyította, hogy nem pusztán dekoratív elem, hanem afféle textil abakusz, ahol a csomók jelentést hordoznak.

Az inka birodalom i.e. 1100 körül alakult ki az Andok magasföldjein és a 16. századi spanyol hódításig állt fenn, de sohasem volt írásrendszere, sem írott nyelvemléke. Az inkák 1200 körül a világ legnagyobb államát tartották fenn. De hogyan volt ez lehetséges írásrendszer nélkül?

A Harvard Egyetem antropológusa, Gary Urton legújabb könyve (Signs of the Inka Khipu) szerint az inkák a kipuk hétbites bináris kódrendszere segítségével irányították birodalmukat.

A nagyobb számértékek megjelenésével kialakult az igény az átváltásos rendszerű számábrázolásra, létrejött a tízes, tizenkettes, majd a tizenhatos számrendszer. Az első, máig is fennmaradt helyi értékes írásmód a kipukon látható. A helyi értékes számábrázolás egyik legfőbb formája már több ezer éve alkalmazott volt Amerikában.

Két ábrázolás, az inka kipukról

A kipu készítése közben hét ponton rendre két lehetőség között választott a készítő.

A kipu anyaga (gyapot vagy gyapjú), a fonál sodrásiránya, a csomózás iránya, a szálsűrűség és egyéb tulajdonságok alapján összesen 128 permutáció (kettő a hetediken) jön ki, mely a 24 különböző szín használatának lehetőségével szorozva már 1536 információegységet jelent.

A sumérek 1000-1500 ékírásos szimbolumához képest ez feltétlenül jelentős, az egyiptomi illetve maja hieroglifekhez képest pedig kétszer több.

Persze a szkeptikusok mondhatják azt, hogy ez az egész kicsit olyan, mintha párezer év múlva az utódaink (ha lesznek) Kozsó tincséből, vagy Kiszel Tünci hajszínéből vonnának le különböző következtetéseket (amennyiben marad fenn róluk valamilyen anyag), de nem.

További feltevések szerint a kipu az adott kor egész írásbeliségét jelentette, azaz nemcsak számábrázolásra használták, hanem egyfajta írás volt, míg a számolásra  az inkák az úgynevezett yupana-kat (számolótábla, számolóeszköz) használták. Ez egészen a spanyol hódításig fennmaradt, de sajnos használati módjáról nem sokat tudunk, ugyanis a hódítók szervezkedéstől és lázadástól tartva a birodalom egész területén megsemmisítették az általuk megtalált kipukat és yupanákat, így mindkettőből igen kevés maradt az utókorra.

Annyit megtudtunk több yupana összevetéséből, hogy számrendszerük a Fibonacci sorozatra és a 10, 20, 40 számok hatványaira épült, így a nagy számok megjelenítéséhez szükséges golyók száma minimális.

Yupana régen …


… és ma.

Nepohueltzitzin

A nepohueltzitzin nevű azték komputert közép amerikában használták, ennek a fonalain kukoricaszemek helyettesítették az abakusz korongjait.

A helyiértékek a 20-as számrendszernek megfelelően emelkedtek. Egyes ábrázolások szerint a golyók nemesebb anyagból is készültek, arany és más nemesfémek, vagy féldrágakövek.

Mexikó meghódítása után sajnos ennek az eszköznek a használata is feledésbe merült.

2600 éve

Püthagorasz-féle számolótábla

Az ókori Görögországban alakult ki. A gyakran szükséges számítások eredményét egy-egy táblázatba foglalta, az eredményt errõl csak egyszerûen leolvasták. Ezek a számolótáblák a matematikai táblázatok õsének tekinthetõk.

2500 éve

Valószínűleg sokkal korábban is használtak kifejezetten számolási céllal megmunkált köveket, pálcikákat, de a számolópálcák használatának az i.e. V. sz.-ból bizonyosan van  nyoma Kínában. Koreában még a XX. sz. elején is ilyen pálcikákkal tanították a gyerekeket számolni. Az ábrán látható régi kínai ún. pálcikaszámjegyek világosan magukon viselik a számolópálcák használatának nyomát.

Kínai pálcikaszámjegyek

2200 éve

Antiküthéra Mechanizmus

A mechanizmus egyik kereke

Az ókori szerkezetet 1901-ben találták meg egy elsüllyedt hajóroncsban Kréta szigetétől északra, Antiküthéránál.

A korához képest meghökkentően bonyolult szerkezetet sokan az ókori Hellasz PC-jének tartják.

A szerkezet bonyolultságát jelzi, hogy a készítése utáni ezer év leleteiből sem került elő egyetlen olyan szerkezet sem, ami összemérhető lenne az Antiküthéra Mechanizmussal, így azt sokan az első analóg számítógépben tartják. A berendezést többször vizsgálták a legmodernebb eszközökkel is,

az ókori ősszámítógép titkát talán már meg is fejtették, mindenesetre brit és görög tudósok 2006-ban terjedelmes tanulmányban közölték annak a kutatásnak az eredményét, amit az Antiküthéra Mechanizmusként ismert ókori szerkezeten végeztek. A kutatók szerint nap- és holdfogyatkozások előrejelzésére használták az antik (2200 éves) kalkulátort.

2008-ban a bronz alkatrészekből álló gépezet tüzetes vizsgálata után a kutatók a Nature magazinban megjelent tanulmányukban azt állították, hogy az eszköz időszámításunk előtt 140 és 100 között készült Szirakúzában, ahol Arkhimédész is élt. Lehetséges, hogy ez az eszköz is részben az Ő tervei alapján, a tanítványai közreműködésével készült, száz évvel a halála után.

A háromdimenziós röntgenfelvételek alapján arra következtetnek, hogy a szerkezet egy bonyolult csillagászati eszköz, ami elsősorban a hold- és napfogyatkozások előrejelzésére, valamint a bolygómozgások követésére szolgált. Ezen felül képes volt igen bonyolult műveletekre, tudta szinkronizálni a holdhónapokat és a napéveket is. Egy napév nem egyezik meg a 12 holdhónappal, az eltérés 11 nap, ennyivel rövidebb a 12 holdhónap a napévnél. A tudóscsoport szerint a gép az ókori olimpiák négyéves ciklusának kiszámítására  is használható volt.

A mechanizmus részlete

A fejlődés során a számolási műveletek megkönnyítésére további eszközöket, majd mechanikus gépeket használtak, konstruáltak az emberek. Továbbá különböző módszereket is alkalmaztak a géphasználat mellett.

Ezekről általában pontosabb információink vannak, mint a korábbi berendezésekről, így a felsorolásban egy-egy bizonyos (néha körülbelüli) évszámhoz próbálom hozzárendelni az adott szerkezetet, vagy módszert, de majd csak a következő részben. Addig is elő lehet venni a a régi Tanért-es abakuszt és kicsit gyakorolni a számolást. Még jól jöhet áramszünet alkalmával, ha besüt a nap az ablakon.

Vélemény, hozzászólás?

Adatok megadása vagy bejelentkezés valamelyik ikonnal:

WordPress.com Logo

Hozzászólhat a WordPress.com felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Twitter kép

Hozzászólhat a Twitter felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Facebook kép

Hozzászólhat a Facebook felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Google+ kép

Hozzászólhat a Google+ felhasználói fiók használatával. Kilépés / Módosítás )

Kapcsolódás: %s