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.
Машина, о которой я расскажу — самая грандиозная из всех неосуществлённых машин. Это машина никогда не была построена, но обязательно будет. Это машина была спроектирована задолго до того, как люди стали думать о компьютерах.
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.
Если вы немного знакомы с историей компьютеров, тогда вы скажете, что где-то в 30-40-х годах были созданы простейшие компьютеры, положившие начало сегодняшней компьютерной революции, и будете совершенно правы, разве что ошибётесь веком. На самом деле первый компьютер был разработан в 1830-х и 40-х, а не в 1930-х и 40-х. Он был разработан и частично смоделирован, и некоторые его детали находятся здесь, в Южном Кенсингтоне.
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.
Машина эта была построена вот этим господином, Чарлзом Бэббиджем. У меня с Чарлзом Бэббиджем есть некоторое сходство — волосы у него постоянно всклокочены на всех фотографиях. (Смех) Он был очень богатый человек и, в своём роде, был представителем британской аристократии. Субботним вечером в Мэрилбоне, если вы были представителем тогдашней интеллигенции, вас бы пригласили к нему в гости на званый ужин — а приглашал он всех: королей, герцога Веллингтона, множество знаменитых людей — и он показал бы вам одну из его механических машин.
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.
Я на самом деле завидую тому времени, когда, знаете ли, можно было пойти на вечеринку и увидеть демонстрацию механического компьютера. (Смех) А Бэббидж, сам Бэббидж родился в конце 18 века, и был довольно известным математиком. Он занимал такой же пост, как Ньютон в Кембридже, и который недавно занимал Стивен Хокинг. Бэббидж был не так известен, как эти двое, потому что у него была идея сделать механические компьютерные устройства, но он их так и не построил.
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)
Он никогда не построил ни одно из них, потому что он был классический умник. Каждый раз, когда у него появлялась хорошая идея, он думал: «Отличная идея, начну-ка я её воплощать! Эта идея обойдётся мне в целое состояние. У меня есть идея получше. Займусь-ка я и ей тоже. (Смех) И вот этой тоже». Так он и продолжал, пока Сэр Роберт Пил, тогдашний премьер-министр, практически не вышвырнул его из дома номер 10 по Даунинг Стрит, а «вышвырнуть» в те дни значило сказать: «Желаю вам всего хорошего, сэр!» (Смех)
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.
Вот машина, которую Бэббидж спроектировал. Чудовищный аналитический двигатель. Вот это вид сверху. Каждый из этих кругов — шестерёнки, наборы шестерёнок, а размером эта штуковина с паровой локомотив. Я хочу, чтобы вы представили себе эту гигантскую машину. Удивительные звуки, что мы слышали — вот так бы эта машина звучала. Сейчас я собираюсь познакомить вас с архитектурой этой машины — отсюда название «компьютерная архитектура» — и рассказать об этой машине, а именно — о компьютере.
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.
Итак, давайте обсудим память. Память очень похожа на память современного компьютера, за исключением того, что вся она сделана из металла, из комплектов зубчатых колёсиков, до 30 колёсиков высотой. Представьте себе штуковину с таким количеством колёсиков, сотен и сотен колёсиков, и все они помечены номерами. Это десятичная машина. Всё здесь устроено в десятичной системе. А Бэббидж думал о том, чтобы использовать двоичную систему. Однако использование двоичного кода сделало бы машину смехотворно высокой. Она и так уже огромная. Итак, здесь есть память. Вот эта частичка здесь. Вы это дело видите вот так.
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.
Вот эта чудовищная штука здесь — центральный процессор. Конечно, он вот такой огромный. Сплошная механика. Вся эта машина полностью механическая. Вот изображение модели части процессора, находящейся в Музее Науки.
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.
Центральный процессор мог выполнять четыре основных арифметических действия: сложение, умножение, вычитание и деление. Это уже само по себе произведение искусства из металла, но он мог бы делать и то, что может делать компьютер, а калькулятор — не может: эта машина могла бы заглянуть в собственную память и принять решение. Она могла выполнять оператор «если ... то» из основ программирования, что принципиально и сделало эту машину компьютером. Машина могла делать вычисления. Не только считать. Она могла гораздо больше.
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.
Если мы посмотрим вот сюда, на минутку задержимся и подумаем о современных чипах — мы не можем заглянуть внутрь чипа. Он крошечный. А если бы вы смогли, то увидели бы нечто очень, очень похожее вот на это. Центральный процессор невообразимо сложный, и такой потрясающий порядок у памяти. Если вы хоть раз видели изображение в электронном микроскопе, вот что бы вы увидели. Всё это выглядит одинаково, а вот этот кусочек, вот здесь, он необычайно сложный.
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.
Весь этот шестерёночный механизм работает так же, как и компьютер, но его надо запрограммировать, и, конечно, Бэббидж использовал технологию своего времени. Технологию, которая появилась заново в 50-х, 60-х и 70-х, а именно — перфокарты. Вот эта штуковина здесь — это один из трёх считывателей перфокарт. А это — программа из местного Музея Науки, созданная Чарльзом Бэббиджем. Она там хранится — можете пойти на неё посмотреть — и ждёт, чтоб её воплотили в жизнь. И она не одна такая, там таких много. Он приготовил программы в ожидании этого события.
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.
А перфокарты он использовал потому, что Жаккард во Франции создал жаккардовый ткацкий станок, который ткал изумительные узоры под контролем перфорированной призмы, и Бэббидж просто использовал технологию того времени по другому назначению, как и всё, что он делал, используя технологию своей эпохи, а именно 1830-х, 40-х, 50-х: шестерёнки, пар, механические приборы. По иронии судьбы в одном году с Чарльзом Бэббиджем родился Майкл Фарадей, которому предстояло всё революционизировать с помощью динамо и трансформаторов. Бэббидж, естественно, хотел использовать проверенную технологию — пар и прочее.
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,
Естественно, ему нужны были аксессуары. Понятно, что сейчас у вас есть компьютер. Есть перфокарты, процессор и память. Для работы нужны аксессуары. Без этого нельзя.
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)
Итак, прежде всего был звук. Колокол. Так что если что-то было не так — (Смех) — или если машине нужно было, чтобы подошёл ассистент, у машины был колокольчик. (Смех) И даже была инструкция на перфокарте, где говорилось: «Звони в колокол!» Можете себе представить этот «Дзынь!» Вот задержитесь на минутку и представьте себе все эти звуки, вот это: «Тик-так, тик-так!», паровой двигатель: «Дзынь!», так ведь? (Смех)
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.
Далее, нужен принтер. Всем нужен принтер. Вот это изображение печатного механизма для другой его машины: «Двигатель для Вычисления Разницы №2», которую он так никогда и не построил, но которую построил Музей Науки в 80-90-х. Это опять совершенно механический принтер. Он печатает только цифры, так как Бэббидж безумно любил цифры, но зато он печатает на бумаге и даже делает перенос слова, так что когда вы доходите до конца строки, она возвращается вот таким образом.
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.
Также нужна графика, правильно? Так что Бэббидж сказал себе: «Короче, мне нужен плоттер. Вот большой лист бумаги, чернила, и я сделаю чертёж». Так он спроектировал и плоттер, и к этому моменту у него была готова довольно хорошая машина.
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.
И тут появляется эта дама, Ада Лавлейс. Представьте себе эти званые вечера, куда приходят все великие и заслуженные. Эта дама — дочь сумасшедшего с очень плохой репутацией лорда Байрона, знакомство с которым водить опасно. Потому её мать, в опасении, что дочь может унаследовать байроновское сумасшествие и его отрицательную натуру, подумала: «Спасение — в математике. «Мы станем её учить математике. Это её успокоит». (Смех) Ну конечно, ведь неизвестно ни одного сумасшедшего математика. Так что всё будет отлично. (Смех) Всё будет замечательно. Итак, дочь заканчивает курс математики и приходит на один из таких вечеров со своей матерью. Чарльз Бэббидж, как обычно, достаёт свою машину. Герцог Веллингтон тоже здесь, все дела, достаёт свою машину, показывает её, конечно, и Ада моментально всё схватывает. Она единственная из современников сказала: «Я понимаю, что эта машина делает, и я вижу, какое у этой машины будущее». Мы страшно ей обязаны, потому что мы знаем довольно много о машине, которую собирался построить Бэббидж, благодаря ей.
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.
Сегодня некоторые называют её первым программистом. Вот это один из документов, который она перевела. Это программа, написанная определённым стилем. Исторически, возможно, это и не точно, что она первый программист, но она сделала нечто совершенно поразительное. Она была не просто программистом, она увидела нечто, что Бэббидж не видел.
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.
Бэббидж был совершенно одержим математикой. Он строил машину для выполнения вычислений, а Лавлейс сказала: «Эта машина могла бы гораздо больше, чем производить вычисления». И точно — у каждого в этом зале уже есть компьютер с собой, ведь у вас есть мобильный телефон. Если вы посмотрите на свой мобильник, всё в нём, или в любом другом вычислительном приборе — математика. В конечном итоге это всё цифры. Видео, текст или музыка, голос — всё цифры. В основе всего этого лежат математические действия. Лавлейс сказала: «То, что это только математические функции и символы не значит, что они не могут обозначать другие реалии окружающего мира, например, музыку». Это был большой скачок, поскольку Бэббидж вот здесь говорит: «Мы могли бы производить все эти изумительные вычисления и печатать таблицы с цифрами, и чертить графики». (Смех) А Лавлейс говорит: «Послушайте, эта машина могла бы и музыку сочинять, если бы вы научили её цифровому представлению музыки». Это я называю Скачком Лавлейс. Если вы считаете, что она программист, ну да, она немного программировала, но гораздо важнее её слова о том, что будущее у машины гораздо, гораздо больше, чем это.
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.
Далее, сто лет спустя, появляется вот этот господин, Алан Тьюринг, и в 1936 году заново изобретает компьютер. Конечно, машина Бэббиджа была совершенно механическая. Машина Тьюринга была полностью теоретическая. Подход у обоих был математический, но Тьюринг сообщил нам нечто очень важное. Он изложил математические основы компьютерной науки и сказал: «Неважно, как вы построите компьютер». Неважно, механический ли у вас компьютер, как у Бэббиджа, или электронный, как современные компьютеры, или, возможно в будущем, клеточные, а затем снова механические, когда мы освоим нанотехнологии. Мы могли бы вернуться к машине Бэббиджа и просто сделать её маленькой. Все эти машины — компьютеры. В каком-то смысле это — сущность вычислений. Это называется тезис Чёрча-Тьюринга.
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.
И тут-то тебя и осеняет внезапно: Бэббидж на самом-то деле построил компьютер. Фактически, эта машина была способна выполнять все операции, что мы сегодня выполняем на компьютере, только очень медленно. (Смех) Чтобы вы представили себе, насколько медленно, память у неё была около 1 килобайта. В ней использовались поочерёдно вставляемые в неё перфокарты, и она была в 10 тысяч раз медленнее, чем первый ZX81. У неё имелся пакет ОЗУ [оперативное запоминающее устройство], и при желании можно было добавить дополнительной памяти.
(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.
(Смех) Итак, что это нам даёт сегодня? Есть чертежи. В Свиндоне, в архивах Музея Науки, хранятся сотни планов и тысячи страниц заметок, написанных Чарльзом Бэббиджем об этой аналитической машине. Один из этих наборов планов мы называем План 28. Так называется и благотворительный фонд, который я основал вместе с Дороном Свейдом — куратором компьютерного отдела Музея Науки, а также человеком, который предложил проект постройки механического калькулятора, и мы планируем его построить. Здесь, в Южном Кенсингтоне, мы построим аналитический калькулятор.
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.
Проект состоит из нескольких этапов. Один из них был систематизация архива Бэббиджа. Этот этап завершён. Второй этап — изучение всех планов, чтобы определиться, что мы будем строить. Третий этап — компьютерная модель этой машины, а последний этап — реальная постройка машины в Музее Науки.
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.
Когда она будет построена, всем будет совершенно понятно, как работает компьютер, потому что вместо того, чтобы смотреть на крошечную микросхему, вы посмотрите на эту огромную машину и скажете: «Ага! Я вижу память в действии, я вижу процессор в действии, Я слышу, как она работает. Я слышу запахи её работы». (Смех) По ходу дела мы построим и симуляцию процесса.
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.
Бэббидж сам писал, что появление аналитического двигателя определит будущее направление развития науки. Он его так и не построил, поскольку вечно отвлекался на новые планы, но когда вычислительная машина была построена, в конце 1940-х, её появление изменило всё.
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.
Посмотрите, как это выглядит в движении. Видео показывает одну из деталей процессора в работе. Это просто три набора шестерёнок, а к ним прибавится ещё. Это добавляющий механизм в действии, так что вы можете себе представить гигантскую машину.
So, give me five years. Before the 2030s happen, we'll have it.
Короче, дайте мне пять лет. К началу 2030-х она у нас будет.
Thank you very much. (Applause)
Большое спасибо. (Аплодисменты)