Така, машината за която ще ви говоря е това, което аз наричам: най-голямата машина, която никога не е била. Това е машина, която никога не е била построена, и въпреки това ще бъде построена. Това бе машина, която бе проектирана дълго преди някой изобщо да е мислил за компютри.
So the machine I'm going to talk you about is what I call the greatest machine that never was. It was a machine that was never built, and yet, it will be built. It was a machine that was designed long before anyone thought about computers.
Ако знаете нещо за историята на компютрите, то вие знаете, че през 30-те и 40-те години бяха създадени прости компютри, които започнаха компютърната революция, която имаме днес, и ще бъдете прави, с изключение, че щяхте да имате грешния век. Първият компютър всъщност бе проектиран през 1830 - 1840 г., а не през 1930 - 1940 г. Той е бил проектиран, и части от него били прототипни, и части от него, които били построени, са тук в Южен Кенсингтън.
If you know anything about the history of computers, you will know that in the '30s and the '40s, simple computers were created that started the computer revolution we have today, and you would be correct, except for you'd have the wrong century. The first computer was really designed in the 1830s and 1840s, not the 1930s and 1940s. It was designed, and parts of it were prototyped, and the bits of it that were built are here in South Kensington.
Тази машина била построена от този човек, Чарлз Бабидж. Сега имам голям афинитет за Чарлз Бабидж защото косата му винаги е била напълно занемарена ето така във всяка една картина. (Смях) Той е бил много богат мъж, и един вид, част от аристокрацията в Англия, и в събота вечер в Марилбоун, ако сте били част от интелигенцията на този период, щяхте да сте поканени в неговата къща на соаре – и той канел всички: крале, херцога на Уелингтън, много, много известни личности – и той щеше да ви покаже, една от неговите механични машини.
That machine was built by this guy, Charles Babbage. Now, I have a great affinity for Charles Babbage because his hair is always completely unkempt like this in every single picture. (Laughter) He was a very wealthy man, and a sort of, part of the aristocracy of Britain, and on a Saturday night in Marylebone, were you part of the intelligentsia of that period, you would have been invited round to his house for a soiree — and he invited everybody: kings, the Duke of Wellington, many, many famous people — and he would have shown you one of his mechanical machines.
Сега наистина ми липсва тази ера, нали знаете, през която бихте могли да отидете на соаре и да видите механичен компютър да бъде демонстриран пред вас. (Смях) Но Бабидж, самият Бабидж е роден в края на 18-и век, и е бил доста известен математик. Той заемал поста, който Нютон държал в Кеймбридж, и наскоро бе държан от Стивън Хокинг. Той е по-малко известен и от двамата от тях защото му дошла идеята да направи механични изчислителни устройства и никога не направил нито едно от тях.
I really miss that era, you know, where you could go around for a soiree and see a mechanical computer get demonstrated to you. (Laughter) But Babbage, Babbage himself was born at the end of the 18th century, and was a fairly famous mathematician. He held the post that Newton held at Cambridge, and that was recently held by Stephen Hawking. He's less well known than either of them because he got this idea to make mechanical computing devices and never made any of them.
Причината поради която никога не направил никоя от тях, че той е класически нърд. Всеки път, когато имал добра идея, той си мислил, "Това е брилянтно, започвам изграждането на това. Ще похарча цяло състояние за него. Имам по-добра идея. Ще работя върху тази. (Смях) И ще направя това." Той правил това докато сър Робърт Пийл, тогава министър-председател, в общи линии го изритал от Даунинг Стрийт №10, и отстраняване в тези дни, означавало да се каже: "Желая ви добър ден, сър." (Смях)
The reason he never made any of them, he's a classic nerd. Every time he had a good idea, he'd think, "That's brilliant, I'm going to start building that one. I'll spend a fortune on it. I've got a better idea. I'm going to work on this one. (Laughter) And I'm going to do this one." He did this until Sir Robert Peel, then Prime Minister, basically kicked him out of Number 10 Downing Street, and kicking him out, in those days, that meant saying, "I bid you good day, sir." (Laughter)
Това, което създал е това чудовище тук, аналитичният двигател. Сега, само да ви дам представа за това, това е изглед отгоре. Всеки един от тези кръгове е зъбно колело, набор от колела, и това нещо е толкова голямо колкото парен локомотив. Така както си говоря, искам да си представите тази гигантска машина. Чухме тези прекрасни звуци, които наподобяват как това нещо щеше да звучи. И ще ви преведа през архитектурата на машината — Ето защо е компютърната архитектура — и ви кажа за тази машина, която е компютър.
The thing he designed was this monstrosity here, the analytical engine. Now, just to give you an idea of this, this is a view from above. Every one of these circles is a cog, a stack of cogs, and this thing is as big as a steam locomotive. So as I go through this talk, I want you to imagine this gigantic machine. We heard those wonderful sounds of what this thing would have sounded like. And I'm going to take you through the architecture of the machine — that's why it's computer architecture — and tell you about this machine, which is a computer.
Така че нека да поговорим за паметта. Паметта е като паметта на компютъра днес, освен че е направена изцяло от метал, купчини от зъбни колела, 30 колела високо. Представете си това нещо, толкова високо от колела стотици и стотици от тях, и те имат изобилие от тях. Тя е десетична машина. Всичко се прави в десетична система. И е мислел да използва двоична система. Проблемът с използването на двоичната система е, че машината щеше да бъде толкова висока, че би било абсурдно. Такава каквато е, тя е огромна. Така че той има памет. Паметта е това парченце тук. Виждате всичко като това.
So let's talk about the memory. The memory is very like the memory of a computer today, except it was all made out of metal, stacks and stacks of cogs, 30 cogs high. Imagine a thing this high of cogs, hundreds and hundreds of them, and they've got numbers on them. It's a decimal machine. Everything's done in decimal. And he thought about using binary. The problem with using binary is that the machine would have been so tall, it would have been ridiculous. As it is, it's enormous. So he's got memory. The memory is this bit over here. You see it all like this.
Това чудовище тук е процесорът, чипът, ако щете. Разбира се, толкова е голям. Напълно механичeн. Цялата тази машина е механична. Това е картина на прототип за част от процесора, която е в музея на науката.
This monstrosity over here is the CPU, the chip, if you like. Of course, it's this big. Completely mechanical. This whole machine is mechanical. This is a picture of a prototype for part of the CPU which is in the Science Museum.
Процесорът може да прави четирите основни функции на аритметиката - събиране, умножение, изваждане, деление - което вече е малък подвиг в метал, но тя може също да направи нещо, което компютърът прави и калкулатора не може: тази машина може да погледне собствената си вътрешна памет и да вземе решение. Тя може да направи "Ако тогава" за основни програмисти, и, това е което го прави фундаментално компютър. Тя може да изчислява. Тя не само може да смята. Тя може да направи повече.
The CPU could do the four fundamental functions of arithmetic -- so addition, multiplication, subtraction, division -- which already is a bit of a feat in metal, but it could also do something that a computer does and a calculator doesn't: this machine could look at its own internal memory and make a decision. It could do the "if then" for basic programmers, and that fundamentally made it into a computer. It could compute. It couldn't just calculate. It could do more.
Сега, ако наблюдаваме това, и спрем за една минута, и мислим за чиповете днес, ние не можем да погледнем вътре в силиконов чип. Той е просто прекалено малък. И все пак, ако го направите, ще видите нещо много, много подобно на това. Има тази невероятна сложност в процесора, и тази невероятна редовност в паметта. Ако някога сте гледали образ чрез електронен микроскоп, ще видите това. Това цялото изглежда същото, тогава ето това парченце тук, което е невероятно сложно.
Now, if we look at this, and we stop for a minute, and we think about chips today, we can't look inside a silicon chip. It's just so tiny. Yet if you did, you would see something very, very similar to this. There's this incredible complexity in the CPU, and this incredible regularity in the memory. If you've ever seen an electron microscope picture, you'll see this. This all looks the same, then there's this bit over here which is incredibly complicated.
Всичко, което този колелов механизъм прави тук, е това, което прави и компютъра, но разбира се трябва да програмирате това нещо и разбира се, Бабидж използва технологията на своето време и технологията, която ще се появи отново през 50-те, 60-те и 70-те, което са перфокартите. Това нещо тук е един от трите четци на перфокарти тук, и това е програма в Музея на науката, не далеч от тук, създаден от Чарлз Бабидж, седи си там (може да отидете да я видите), изчаквайки машината да бъде построена. И там не е само една от тях, има много такива. Той е изготвял програми, прогнозирайки, че това ще се случи.
All this cog wheel mechanism here is doing is what a computer does, but of course you need to program this thing, and of course, Babbage used the technology of the day and the technology that would reappear in the '50s, '60s and '70s, which is punch cards. This thing over here is one of three punch card readers in here, and this is a program in the Science Museum, just not far from here, created by Charles Babbage, that is sitting there — you can go see it — waiting for the machine to be built. And there's not just one of these, there's many of them. He prepared programs anticipating this would happen.
Причината, поради която използват перфокарти е, че Жакард, във Франция е създал Жакардовия тъкачен стан, който е тъкал тези невероятни модели, контролирани от перфокарти така че той просто е преизползвал технологията на деня, и като всичко останало, което е направил, той използвал технология от неговата епоха, така 1830-те, 1840-те, 1850-те, колела, пара, механични устройства. Иронично роден през същата година като Чарлз Бабидж е Майкъл Фарадей, който по-късно напълно ще революционизира всичко с динамото, трансформаторите, всички тези видове неща. Бабидж, разбира се, искал да използва доказани технологии, като пара и подобни неща.
Now, the reason they used punch cards was that Jacquard, in France, had created the Jacquard loom, which was weaving these incredible patterns controlled by punch cards, so he was just repurposing the technology of the day, and like everything else he did, he's using the technology of his era, so 1830s, 1840s, 1850s, cogs, steam, mechanical devices. Ironically, born the same year as Charles Babbage was Michael Faraday, who would completely revolutionize everything with the dynamo, transformers, all these sorts of things. Babbage, of course, wanted to use proven technology, so steam and things.
Необходими са му били принадлежности. Очевидно е, че имате компютър сега. Имате перфокарти, процесор и памет. Нуждаете се от принадлежности, които да намерите. Не само това ще имате,
Now, he needed accessories. Obviously, you've got a computer now. You've got punch cards, a CPU and memory. You need accessories you're going to come with. You're not just going to have that,
Така че, преди всичко, имате звук. Имате звънец, ако нещо се случи — (смях) — или машината се нуждае от оператор, имало звънец, който може да звънне. (Смях) И там всъщност има инструкция на перфокартата, която казва, "Звънни на звънеца." Така че, можете да си представите този "Тинг!" Знаете ли, просто спрете за момент, представете си всички тези звуци, това нещо, "Клик, клак, клик, клик, клик," парният двигател, "Динг," нали? (Смях)
So, first of all, you had sound. You had a bell, so if anything went wrong — (Laughter) — or the machine needed the attendant to come to it, there was a bell it could ring. (Laughter) And there's actually an instruction on the punch card which says "Ring the bell." So you can imagine this "Ting!" You know, just stop for a moment, imagine all those noises, this thing, "Click, clack click click click," steam engine, "Ding," right? (Laughter)
Трябва ви също принтер, очевидно е, всеки има нужда от принтер. Това всъщност е образ на печатния механизъм за друга негова машина, наречена Диференциален двигател No. 2, който той никога не построил, но който Музея на науката изгражда през 80-те и 90-те години. Изцяло механичен, отново, принтер. Отпечатва само цифри, защото той е бил обсебен от числата, но печата върху хартия, и дори извършва обгръщане на думите, така че ако достигнете до края на реда, той прави като това.
You also need a printer, obviously, and everyone needs a printer. This is actually a picture of the printing mechanism for another machine of his, called the Difference Engine No. 2, which he never built, but which the Science Museum did build in the '80s and '90s. It's completely mechanical, again, a printer. It prints just numbers, because he was obsessed with numbers, but it does print onto paper, and it even does word wrapping, so if you get to the end of the line, it goes around like that.
Трябват ви графики, нали? Имам предвид, ако възнамерявате да правите нещо с графики, така че той казва: "Е, трябва плотер. Имам голям лист хартия и мастилен химикал и ще го накарам да чертае. " Така той проектирани плотер и, знаете ли, в този момент, мисля, че той е достигнал до доста добра машина.
You also need graphics, right? I mean, if you're going to do anything with graphics, so he said, "Well, I need a plotter. I've got a big piece of paper and an ink pen and I'll make it plot." So he designed a plotter as well, and, you know, at that point, I think he got pretty much a pretty good machine.
Покрай него се появява тази жена, Ада Лавлейс. Сега, представете си тези соарета, всички тези добри и велики хора идват. Този дама е дъщеря на лудия, зъл и опасен да се знае Лорд Байрон и майка ѝ се притеснявала, че тя може да е наследила някои луди и лоши черти от характера на Лорд Байрон мисъл, "Аз знам отговора: математиката е решението. Ще я обучаваме математика. Това ще я успокои." (Смях) Защото разбира се, никога не е имало математик, който да не е полудял, така че, разбирате ли, ще се оправи. (Смях) Всичко ще се оправи. Така че тя получава това математическо обучение, и отива на едно от тези соарета с майка си, и Чарлз Бабидж, който както знаете, изважда машината си. Херцогът на Уелингтън е там, нали знаете, измъква машината, очевидно я демонстрира, и тя я схваща. Тя е единственото лице в целия му живот, наистина, който каза: "Разбирам какво това прави, и разбирам бъдещето на тази машина." И сме и много задължени защото знаем много за машината, която Бабидж е възнамерявал да изгради заради нея.
Along comes this woman, Ada Lovelace. Now, imagine these soirees, all these great and good comes along. This lady is the daughter of the mad, bad and dangerous-to-know Lord Byron, and her mother, being a bit worried that she might have inherited some of Lord Byron's madness and badness, thought, "I know the solution: Mathematics is the solution. We'll teach her mathematics. That'll calm her down." (Laughter) Because of course, there's never been a mathematician that's gone crazy, so, you know, that'll be fine. (Laughter) Everything'll be fine. So she's got this mathematical training, and she goes to one of these soirees with her mother, and Charles Babbage, you know, gets out his machine. The Duke of Wellington is there, you know, get out the machine, obviously demonstrates it, and she gets it. She's the only person in his lifetime, really, who said, "I understand what this does, and I understand the future of this machine." And we owe to her an enormous amount because we know a lot about the machine that Babbage was intending to build because of her.
Сега някои хора я наричат първият програмист. Това е всъщност от един от докладите, който тя превежда. Това е една програма, написана в определен стил. Не е исторически, изцяло точно, че тя е първият програмист, и наистина, тя направи нещо по-невероятно. Вместо просто да е програмист, тя видяла нещо, което Бабидж не бил.
Now, some people call her the first programmer. This is actually from one of -- the paper that she translated. This is a program written in a particular style. It's not, historically, totally accurate that she's the first programmer, and actually, she did something more amazing. Rather than just being a programmer, she saw something that Babbage didn't.
Бабидж е напълно обсебен от математиката. Той изграждал машина, за да се занимава с математика, и Лавлейс казва: "можете да правите повече от математика с тази машина." И точно както правите, всеки в тази стая вече има компютър точно сега, защото имат телефон. Ако сте в този телефон, всяко едно нещо в този телефон или компютър или друго компютърно устройство, е математика. Има числа най-вече. Дали това е видео или текст или музика или глас, всичко това са числа, това е всичко, под него, математически функции, и Лавлейс казва: "Просто защото правиш математически функции и символи не означава, че тези неща не могат да представляват други неща в реалния свят, като например музика." Това е и голям скок, защото Бабидж там казва, "Можем да изчислим тези удивителни функции и да отпечатаме таблици на числа и начертаем графики," - (смях) - и Лавлейс е там и казва, "Вижте, това нещо дори може да композира музика, ако му покажете числено представяне на музиката." Това наричам скока на Лавлейс. Когато казвате, че тя е програмист, тя е правила малко, но истината е да се заяви, че бъдещето ще бъде много, много повече от това.
Babbage was totally obsessed with mathematics. He was building a machine to do mathematics, and Lovelace said, "You could do more than mathematics on this machine." And just as you do, everyone in this room already's got a computer on them right now, because they've got a phone. If you go into that phone, every single thing in that phone or computer or any other computing device is mathematics. It's all numbers at the bottom. Whether it's video or text or music or voice, it's all numbers, it's all, underlying it, mathematical functions happening, and Lovelace said, "Just because you're doing mathematical functions and symbols doesn't mean these things can't represent other things in the real world, such as music." This was a huge leap, because Babbage is there saying, "We could compute these amazing functions and print out tables of numbers and draw graphs," — (Laughter) — and Lovelace is there and she says, "Look, this thing could even compose music if you told it a representation of music numerically." So this is what I call Lovelace's Leap. When you say she's a programmer, she did do some, but the real thing is to have said the future is going to be much, much more than this.
Сега сто години по-късно, този човек се появява, Алън Тюринг и през 1936 и измисля компютъра отново. Сега разбира се, машината на Бабидж е изцяло механична.. Машината на Тюринг е изцяло теоретична. И двамата идват от математическа страна, но Тюринг ни каза нещо много важно. Той установи математическите основи за компютърните науки и каза, "Няма значение как ще направите компютър." Няма значение дали е механичен, подобно на Бабидж, или електронен, както компютрите днес, или може би в бъдеще, клетки, или отново, механични отново, веднъж стигнем ли в нанотехнологията. Можем да се върнем към машината на Бабидж и просто да я направим малка. Всички тези неща са компютри. В известен смисъл има изчислителна същност. Това се нарича тезата на Чърч-Тюринг.
Now, a hundred years later, this guy comes along, Alan Turing, and in 1936, and invents the computer all over again. Now, of course, Babbage's machine was entirely mechanical. Turing's machine was entirely theoretical. Both of these guys were coming from a mathematical perspective, but Turing told us something very important. He laid down the mathematical foundations for computer science, and said, "It doesn't matter how you make a computer." It doesn't matter if your computer's mechanical, like Babbage's was, or electronic, like computers are today, or perhaps in the future, cells, or, again, mechanical again, once we get into nanotechnology. We could go back to Babbage's machine and just make it tiny. All those things are computers. There is in a sense a computing essence. This is called the Church–Turing thesis.
И така изведнъж, получавате тази връзка, където вие казвате това нещо, построено от Бабидж наистина е компютър. В действителност, способно е да направи всичко, което правим днес с компютри, само много бавно. (Смях) За да ви дам представа колко бавно, има около 1k памет. Използва перфокарти, които са били захранвани, и работи около 10 000 пъти по-бавно от първия ZX81. Той имаше пакет RAM памет. Можете да добавите много допълнителна памет, ако поискате.
And so suddenly, you get this link where you say this thing Babbage had built really was a computer. In fact, it was capable of doing everything we do today with computers, only really slowly. (Laughter) To give you an idea of how slowly, it had about 1k of memory. It used punch cards, which were being fed in, and it ran about 10,000 times slower the first ZX81. It did have a RAM pack. You could add on a lot of extra memory if you wanted to.
(Смях) Ами къде ни води това днес? Така че има планове. В Суиндън, архивите на музея на науката , има стотици планове и хиляди страници на бележки, написани от Чарлз Бабидж за този аналитичен двигател. Един от тези е набор от плановете, наречен план 28 и това също е името на благотворителност, която започнах с Дорън Суейд, който е бил уредник на компютрите в музея на науката, както и човекът, който е управлявал проекта за изграждане на различния двигател, и плана ни е да го изградим. Тук в Южен Кенсингтън, ще изградим аналитичния двигател.
(Laughter) So, where does that bring us today? So there are plans. Over in Swindon, the Science Museum archives, there are hundreds of plans and thousands of pages of notes written by Charles Babbage about this analytical engine. One of those is a set of plans that we call Plan 28, and that is also the name of a charity that I started with Doron Swade, who was the curator of computing at the Science Museum, and also the person who drove the project to build a difference engine, and our plan is to build it. Here in South Kensington, we will build the analytical engine.
Проектът има няколко части. Едната е сканиране на архива на Бабидж. Това е извършено. Втората сега е изследването на всички тези планове, за да определим какво да се изгради. Третата част е компютърно симулиране на тази машина, и последната част е да го изградим физически в музея на науката.
The project has a number of parts to it. One was the scanning of Babbage's archive. That's been done. The second is now the study of all of those plans to determine what to build. The third part is a computer simulation of that machine, and the last part is to physically build it at the Science Museum.
Когато е изграден, най-сетне ще може да разберете как даден компютър работи, защото вместо да имате малък чип пред вас, трябва да разгледате това огромно нещо и кажете: "А, виждам паметта да работи, виждам оперативната единица, чувам я да работи. Вероятно я мириша да работа." (Смях) Но между другото, ще направим симулация.
When it's built, you'll finally be able to understand how a computer works, because rather than having a tiny chip in front of you, you've got to look at this humongous thing and say, "Ah, I see the memory operating, I see the CPU operating, I hear it operating. I probably smell it operating." (Laughter) But in between that we're going to do a simulation.
Самият Бабидж пише, казва: след като аналитичният двигател съществува, той със сигурност ще насочи бъдещия ход на науката. Разбира се, той никога не я е построил, защото той винаги си пилял времето с новите планове, но когато най-сетне била построена, разбира се, през 1940, всичко се променило.
Babbage himself wrote, he said, as soon as the analytical engine exists, it will surely guide the future course of science. Of course, he never built it, because he was always fiddling with new plans, but when it did get built, of course, in the 1940s, everything changed.
Сега просто ще ви дам да вкусите това, което изглежда като движение с видео, което показва само една част от процесорния механизъм да работи. Така че това са само три набора от колела, и ще бъде добавено. Това е механизъм за добавяне в действие, така че си представете тази гигантска машина.
Now, I'll just give you a little taste of what it looks like in motion with a video which shows just one part of the CPU mechanism working. So this is just three sets of cogs, and it's going to add. This is the adding mechanism in action, so you imagine this gigantic machine.
И така дайте ми пет години. Преди 2030, ще я имаме.
So, give me five years. Before the 2030s happen, we'll have it.
Много благодаря. (Аплодисменти)
Thank you very much. (Applause)