Kuka keksi nykyaikaisen tietokoneen?

Ihminen on laskenut jo muinaishistoriasta lähtien. Jopa sarjakuvissa näemme, kuinka ihminen teki neljä pystysuoraa vinoviivaa ja sitten vinoviivan osoittaakseen laskua viiteen.

Varhaisin ”kone”, joka auttoi ihmistä laskemisessa, oli abakus. Abakusta on käytetty Euroopassa, Lähi-idässä, Kiinassa ja Venäjällä vuosisatojen ajan. Niitä käytetään joillakin alueilla vielä nykyäänkin.

Abaakki on rakennettu useista sauvoista, joita pidetään puukehyksessä. Jokaisessa sauvassa on liikuteltavia helmiä, jotka edustavat numeroita. Luku asetetaan ja sitten suoritetaan matemaattinen operaatio, johon liittyy toinen luku.

Charles Babbage

Nykyaikaisen tietojenkäsittelyn ensimmäinen merkittävä kehitys tapahtui 1800-luvulla. Lontoossa syntynyt ja Cambridgessa opiskellut Charles Babbage oli ensiluokkainen matemaatikko. Häntä kutsutaan ”tietokoneen isäksi”, koska hän kehitti ensimmäisen mekaanisen tietokoneen, joka johti nykyaikaiseen elektroniseen tietokoneeseen. Konetta kutsuttiin differenssimoottoriksi. Se oli mekaaninen laskukone, joka käytti yhteenlaskua monimutkaisten matemaattisten funktioiden laskemiseen. Se toimi desimaalijärjestelmässä, ja sen voimanlähteenä käytettiin kahvaa. Babbagen suunnitelma oli virheetön, mutta tuon ajan metallityöläiset eivät kyenneet valmistamaan hammaspyöriä ja muita osia vaadittujen toleranssien mukaisesti. Vuosia myöhemmin, 1980-luvulla, Lontoon tiedemuseo käytti Babbagen suunnitelmia rakentaakseen toimivan osan erotusmoottorista. Vuonna 1991 Babbagen alkuperäisistä suunnitelmista rakennettiin kokonainen toimiva erotusmoottori. Vaaditut toleranssit saavutettiin, ja valmis tietokone oli menestys, joka todisti, että Babbagen kone olisi toiminut.

Babbage suunnitteli edelleen kehittyneemmän koneen, analyyttisen koneen, joka pystyi suorittamaan kaikki neljä tärkeintä matemaattista funktiota – yhteenlaskun, vähennyslaskun, kertolaskun ja jakamisen. Tässä koneessa oli kaikki nykyaikaisten tietokoneiden olennaiset osat ja toiminnot – keskusyksikkö, hallittu virtaus haarojen ja silmukoiden avulla sekä muisti. Kaikki nykyiset elektroniset tietokoneet ovat rakenteeltaan samanlaisia. Tämä kone oli edelleen mekaaninen ja yleiskäyttöinen (se voitiin ohjelmoida), mutta nykyaikaiset tietokoneet ovat tietysti kaikki elektronisia – ei liikkuvia osia. Hän ei pystynyt rakentamaan toimivaa mallia analyyttisestä koneesta, mikä johtui jälleen hammaspyörien valmistamiseen tarvittavan koneistustekniikan puuttumisesta.

Alan Turing

Alan Turingin elämäntarinaa esiteltiin elokuvassa The Imitation Game. Monet pitävät Turingia teoreettisen tietojenkäsittelytieteen ja tekoälyn isänä, mutta Englanti (hänen kotimaansa) ei täysin tunnustanut hänen saavutuksiaan kahdesta syystä. Ensinnäkin, kuten elokuvasta käy ilmi, homoseksuaaleja kohtaan vallitsi voimakas vastenmielisyys ja ennakkoluulot, ja toiseksi suuri osa hänen työstään oli hallituksen salassa pidettävää. Hän kehitti Turingin koneen, joka oli sähköinen yleistietokone. Elokuvasta kävi myös ilmi, että hän oli aivot Saksan äärimmäisen monimutkaisten laivastokoodien murtamisen takana, minkä ansiosta liittoutuneet pystyivät voittamaan natsit monissa ratkaisevissa taisteluissa, kuten kuuluisassa Atlantin taistelussa. Joidenkin arvioiden mukaan Turingin työ pelasti yli 14 miljoonaa ihmishenkeä ja lyhensi sotaa yli kahdella vuodella. Hän jatkoi tietokoneiden parissa työskentelyä sodan jälkeen ja suunnitteli yhden ensimmäisistä tallennetun ohjelman tietokoneista.

Mauchly ja Eckert

Tässä on ongelma: Käydään sotaa tykistöaseilla. Haluaisit osua kohteeseen ensimmäisellä laukauksella, mutta huomioon on otettava monia muuttujia – tykin kulma, tykkityyppi, ammustyyppi, ilman tiheys, tuulen nopeus ja suunta ja paljon muuta.

John von Neumann, joka työskenteli Aberdeenin koekentällä, jossa Yhdysvaltain armeija testaa ja arvioi sotilasaseita ja -laitteita, otti yhteyttä John William Mauchlyyn ja J. Presper Eckertiin, jotka olivat Pennsylvanian yliopiston tutkijoita. Hän pyysi heitä suunnittelemaan ja kehittämään tietokoneen, joka voisi laskea ampumataulukot, joissa otettaisiin huomioon kaikki muuttujat, jotta tykistöupseerit voisivat tähdätä ja ampua aseitaan entistä tarkemmin. He keksivät Electronic Numerical Integrator and Computerin (ENIAC), ensimmäisen yleiskäyttöisen suurikokoisen elektronisen digitaalitietokoneen vuonna 1946. Tässä tietokoneessa sekä tiedot että ohjelma oli tallennettu tietokoneen muistiin. Tämä on useimpien nykyaikaisten tietokonemallien perusta.

ENIAC esiteltiin yleisölle 14. helmikuuta 1946. Vaikka se oli tarkoitettu auttamaan sotaponnistuksia, sota oli tuolloin jo ohi. Sotilaat käyttivät ENIACia kuitenkin erilaisiin laskutoimituksiin, esimerkiksi vetypommin suunnitteluun, sään ennustamiseen, kosmisen säteilyn tutkimiseen ja tuulitunnelien suunnitteluun. Se rakennettiin 17 468 tyhjiöputkesta ja painoi yli 60 000 kiloa – tuolloin se oli maailman suurin yksittäinen elektroniikkalaite. Järjestelmä pystyi suorittamaan 5 000 yhteenlaskua ja 300 kertolaskua sekunnissa – nykypäivän mittapuulla hitaasti, mutta 1 000 kertaa nopeammin kuin mitkään olemassa olevat koneet. Se oli myös erittäin luotettava. Se merkitsi tietokonetekniikan pitkän kehitystien alkua.

Patentinhaltija

Vaikka Mauchly ja Eckert valmistivatkin ensimmäisen suuren mittakaavan elektronisen tietokoneen, he eivät voineet patentoida työtään. Työskennellessään koneensa parissa he tekivät usein matkoja Iowaan saadakseen oppia John Vincent Atanasoffilta, Iowa State Collegen professorilta. Atanasoff oli suunnitellut ja rakentanut 1930-luvun lopulla ja 1940-luvun alussa tietokonelaitteen (hyvin pienen), joka sisälsi kaikki Mauchlyn ja Eckertin käyttämät konseptit.

Tammikuussa 1968 järjestettiin oikeudenkäynti, jossa selvitettiin, oliko Atanasoffilla vai Mauchlyllä oikeus patentoida tietokone. Atanasoff osoitti selvästi, että hän oli antanut luonnoksia, ideoita ja suunnitelmia Mauchlyn käyttöön kesäkuussa 1941. Näitä suunnitelmia voitiin käyttää elektronisen digitaalisen tietokoneen rakentamiseen. Hän pystyi vakuuttavasti osoittamaan, että hän oli ideoinut elektronisen digitaalisen tietokoneen pääkohdat.

Oikeudenkäynti kesti 135 päivää. Tuomarin lausunto annettiin 19. lokakuuta 1973, ja päätelmä oli selvä. Mauchlyn ENIACin perusideat olivat ”peräisin Atanasoffilta, ja ENIACissa vaadittu keksintö oli peräisin Atanasoffilta”. Tuomari totesi lisäksi: ”Eckert ja Mauchly eivät itse ensimmäisenä keksineet automaattista elektronista digitaalista tietokonetta, vaan johtivat tämän kohteen eräältä tohtori John Vincent Atanasoffilta.”

Ja siis tietokoneen keksijä? Tohtori John Vincent Atanasoff!