Pierwszy komputer: ENIAC, Z3 czy Babbage? Który naprawdę był pierwszy?

Ustalenie, który komputer był pierwszy, zależy od tego, jak zdefiniujemy samo pojęcie komputera. Jak już schodzimy na ten temat to sprawdź, jak prawidłowo podłączyć monitor do komputera. Czy zasłużył na ten tytuł mechaniczny projekt Charlesa Babbage’a, elektromechaniczny Z3 Konrada Zusego, czy elektroniczny ENIAC? W artykule przyjrzymy się ich konstrukcji, przeznaczeniu i znaczeniu, by sprawdzić, skąd biorą się różne odpowiedzi na to pozornie proste pytanie. Postaram się też wyjaśnić, dlaczego historia pierwszego komputera nie ma jednego oczywistego bohatera.

Odpowiedź na pytanie o pierwszy komputer zależy od przyjętej definicji: czy liczy się automatyczna, programowalna maszyna, czy urządzenie elektroniczne przechowujące program w pamięci? Najważniejsi kandydaci to mechaniczny projekt Charlesa Babbage’a z XIX wieku, niemiecki Z3 Konrada Zusego z 1941 roku oraz amerykański ENIAC, ukończony w 1945 roku i zaprezentowany publicznie rok później.

Historia komputerów nie zaczęła się od jednego urządzenia. Kolejne projekty rozwijały różne pomysły na automatyzację obliczeń, programowanie i przechowywanie danych.

Każdy z tych projektów wyprzedzał swoją epokę w inny sposób. Babbage zaprojektował maszynę analityczną w latach 30. XIX wieku, lecz jej nie zbudował. Z3 wykonywał obliczenia za pomocą przekaźników, a program odczytywał z perforowanej taśmy. Z kolei ENIAC ważył około 27 ton, zawierał blisko 18 tysięcy lamp elektronowych i liczył tysiące razy szybciej niż wcześniejsze urządzenia. Porównanie ich możliwości i ograniczeń pokazuje, dlaczego nie ma jednej krótkiej odpowiedzi na pytanie o „pierwszy komputer”. Jak już śledzisz takie zagadnienia to sprawdź wymagania Windows 10 i oceń komfort pracy.

Porównanie kandydatów do miana pierwszego komputera oraz wkładu Ady Lovelace

Propozycja	Okres	Rodzaj i przeznaczenie	Programowanie i możliwości	Ograniczenia	Znaczenie
Maszyna analityczna Charlesa Babbage’a	Zaprojektowana w 1837 roku	Projekt programowalnego komputera mechanicznego napędzanego silnikiem parowym.	Miała korzystać z kart perforowanych, wykonywać obliczenia w „młynie” i przechowywać liczby w „składzie” — do 1000 liczb po 50 cyfr.	Nie została ukończona ani uruchomiona za życia Babbage’a; budowę utrudniały ograniczenia techniczne i finansowe.	Wczesna koncepcja komputera ogólnego przeznaczenia, wyprzedzająca swoje czasy.
Z3 Konrada Zusego	Ukończony w 1941 roku	Działający, elektromechaniczny komputer cyfrowy wykorzystujący około 2600 przekaźników.	Wykonywał program zapisany na perforowanej taśmie; obsługiwał działania na liczbach zmiennoprzecinkowych i wykonywał 3–4 dodawania na sekundę.	Nie obsługiwał rozgałęzień warunkowych, więc wykonywał instrukcje po kolei i nie był uniwersalną maszyną Turinga. Oryginał zniszczono w 1943 roku.	Jeden z głównych kandydatów do miana pierwszego działającego, automatycznego i programowalnego komputera cyfrowego.
ENIAC	Ukończony i uruchomiony w 1945 roku; zaprezentowany publicznie w 1946 roku	Elektroniczny komputer ogólnego przeznaczenia, początkowo zbudowany do obliczania tabel balistycznych.	Zawierał około 18 tysięcy lamp elektronowych i wykonywał około 5 tysięcy dodawań na sekundę. Można go było przystosować do różnych zadań.	Programowanie kablami i przełącznikami mogło zajmować godziny lub dni. Ważył około 27 ton i zajmował 167 m².	Pionier szybkich, elektronicznych komputerów ogólnego przeznaczenia.
ABC (Atanasoff–Berry Computer)	Powstawał w latach 1937–1942	Wczesny, wyspecjalizowany komputer elektroniczny przeznaczony do rozwiązywania układów równań liniowych.	Wykorzystywał około 300 lamp próżniowych, arytmetykę binarną oraz pamięć z bębnami i kondensatorami.	Nie przechowywał programu w pamięci, trudno było zmieniać zadania, a maszyna nie działała w pełni niezawodnie.	Ważny pionier elektronicznego liczenia, ale nie komputer ogólnego przeznaczenia.
Wkład Ady Lovelace	Opublikowany w 1843 roku	Algorytm i idee programowania opracowane dla projektowanej maszyny analitycznej Babbage’a.	Opisała algorytm obliczania liczb Bernoulliego, podzielony na 25 etapów, i przewidywała przetwarzanie innych symboli.	Algorytmu nie uruchomiono na gotowej maszynie, ponieważ Analityczna Maszyna pozostała projektem.	Jej algorytm jest często uznawany za pierwszy opublikowany program komputerowy; Lovelace bywa nazywana pierwszą programistką.

Babbage zaprojektował maszynę analityczną, ale nigdy jej nie ukończono

W 1837 roku, ponad 100 lat przed ENIAC-iem, Charles Babbage zaprojektował maszynę analityczną — programowalny komputer mechaniczny napędzany silnikiem parowym. Miała wykonywać obliczenia w „młynie”, przechowywać liczby w „składzie” i sterować kolejnością działań. Babbage planował system dziesiętny oraz pamięć na 1000 liczb po 50 cyfr. Programy i dane urządzenie miało odczytywać z kart perforowanych, podobnych do używanych w krosnach żakardowych.

Projekt przerastał możliwości techniczne i finansowe epoki. Babbage nie zbudował kompletnej maszyny, choć przygotował szczegółowe plany i wykonał jej części; prace utrudniały problemy techniczne, brak funduszy oraz spory z rzemieślnikiem Josephem Clementem. W 1843 roku Ada Lovelace opisała, jak maszyna mogłaby obliczać liczby Bernoulliego, dlatego często uznaje się ją za pierwszą programistkę. Czy zatem Babbage stworzył pierwszy komputer? Zaprojektował urządzenie o koncepcji zbliżonej do komputera ogólnego przeznaczenia, ale za jego życia nie powstał działający egzemplarz.

Z3 był działającym i programowalnym komputerem cyfrowym

W 1941 roku Konrad Zuse ukończył w Berlinie Z3 — maszynę, która wykonywała programy. Jej pamięć mieściła 64 słowa po 22 bity, a osobna jednostka arytmetyczna współpracowała z programem zapisanym na perforowanej taśmie filmowej. Około 2600 przekaźników elektromechanicznych pozwalało Z3 wykonywać 3–4 dodawania na sekundę. Choć działał powoli, można go było programować i wykorzystywać do obliczeń.

Najważniejsze cechy i ograniczenia Z3 obejmowały:

• pamięć mieszczącą 64 słowa po 22 bity;
• program zapisany na perforowanej taśmie filmowej;
• wykonywanie 3–4 dodawań na sekundę;
• brak rozgałęzień warunkowych, przez co instrukcje wykonywał po kolei.

Z3 wykonywał działania na liczbach zmiennoprzecinkowych: dodawał, odejmował, mnożył i dzielił, a pierwiastek obliczał w około 3 sekundy. Nie obsługiwał jednak rozgałęzień warunkowych, więc nie był uniwersalną maszyną Turinga: wykonywał instrukcje po kolei, bez decyzji zależnych od wyniku. Bombardowanie Berlina zniszczyło oryginał w 1943 roku, ale w 1961 zbudowano rekonstrukcję. Dlatego Z3 można uznać za jednego z głównych kandydatów do miana pierwszego działającego, automatycznego i programowalnego komputera cyfrowego — zależnie od definicji „komputera”.

ENIAC stał się przełomowym komputerem elektronicznym ogólnego przeznaczenia

Uruchomiony w 1945 roku i zaprezentowany publicznie w lutym 1946 ENIAC był jednym z pierwszych elektronicznych komputerów ogólnego przeznaczenia. Uniwersytet Pensylwanii zbudował go dla armii USA, początkowo do obliczania tabel balistycznych. Maszyna ważyła około 27 ton, zajmowała 167 m² i mieściła 17 468 lamp elektronowych oraz tysiące przełączników, przekaźników i rezystorów. Pobierała około 150 kW, dlatego żartowano, że przy jej pracy przygasają światła.

Największe wrażenie robiła szybkość ENIAC-a: wykonywał około 5 tysięcy dodawań na sekundę, znacznie szybciej niż wcześniejsze maszyny elektromechaniczne. Programowanie wymagało jednak ustawiania kabli i przełączników, co zajmowało godziny, a nawet dni. Mimo to komputer mógł rozwiązywać różne problemy, a nie tylko jedno z góry określone zadanie. Dlatego, porównując go z programowalnym Z3 Konrada Zusego czy projektami Charlesa Babbage’a, warto podkreślić, że przełom ENIAC-a polegał przede wszystkim na połączeniu szybkości z elektronicznym działaniem i ogólnym przeznaczeniem.

ABC był wczesnym, wyspecjalizowanym komputerem elektronicznym

Atanasoff–Berry Computer (ABC) powstawał w latach 1937–1942 na Iowa State College w Stanach Zjednoczonych. John Vincent Atanasoff opracował koncepcję, a Clifford Berry pomagał zbudować maszynę. ABC służył do rozwiązywania układów równań liniowych, nie do wykonywania dowolnych zadań. Wykorzystywał około 300 lamp próżniowych, arytmetykę binarną i pamięć z obracającymi się bębnami oraz kondensatorami.

ABC był jednym z pionierskich urządzeń elektronicznych przeznaczonych do obliczeń. Jego konstrukcja zapowiadała rozwój komputerów, choć maszyna miała ograniczone zastosowanie.

Maszyna ważyła około 320 kg i zajmowała tyle miejsca co duże biurko. Nie przechowywała programu w pamięci, a zmianę zadania utrudniała jej konstrukcja. Operatorzy wprowadzali dane na kartach perforowanych, zaś ABC wykonywał obliczenia w ściśle określony sposób. Co więcej, ukończona maszyna nigdy nie działała w pełni niezawodnie. Dlatego ABC uznaje się za ważnego pioniera elektronicznego liczenia, choć nie spełnia wszystkich kryteriów późniejszych komputerów ogólnego przeznaczenia, takich jak ENIAC.

Ada Lovelace napisała algorytm dla nieukończonej maszyny Babbage’a

Pytanie, czy pierwszym komputerem był ENIAC, Z3 czy maszyna Babbage’a, komplikuje Ada Lovelace. W 1843 roku opublikowała obszerny komentarz do opisu niedokończonej Analitycznej Maszyny Charlesa Babbage’a. Dodała do niego algorytm obliczania liczb Bernoulliego, podzielony na 25 etapów i często uznawany za pierwszy opublikowany program komputerowy. Projekt zakładał użycie kart perforowanych, a jego „skład” miał pomieścić 1000 liczb po 50 cyfr.

Najważniejsze informacje o wkładzie Lovelace i projekcie maszyny to:

• W 1843 roku Lovelace opublikowała komentarz do opisu Analitycznej Maszyny.
• Przedstawiła algorytm obliczania liczb Bernoulliego, składający się z 25 etapów.
• Przewidywała, że maszyna może przetwarzać również inne symbole, jeśli zostaną odpowiednio zakodowane.
• Analityczna Maszyna miała korzystać z kart perforowanych i pomieścić 1000 liczb po 50 cyfr.

Lovelace nie uruchomiła jednak algorytmu na gotowym komputerze: Analityczna Maszyna pozostała projektem. Jej wkład wykraczał poza opis rachunków — zauważyła, że urządzenie mogłoby przetwarzać także inne symbole, jeśli odpowiednio je zakodować. Dlatego Babbage i Lovelace nie stworzyli działającej maszyny, ale sformułowali wczesne idee leżące u podstaw programowania.

Pierwszeństwo zależy od tego, jak zdefiniujemy komputer

To, który komputer uznamy za pierwszy, zależy od przyjętych kryteriów. Jeśli wystarczy automatyczne wykonywanie obliczeń według programu, mocnym kandydatem jest niemiecki Z3 Konrada Zusego z 1941 roku. Ta elektromechaniczna maszyna korzystała z przekaźników, przetwarzała liczby binarnie i wykonywała około 5–10 operacji na sekundę. Z kolei przy kryterium elektronicznego działania wyróżnia się ENIAC, ukończony w 1945 roku i zaprezentowany publicznie rok później. Ważył około 30 ton, zajmował mniej więcej 167 m² i zawierał około 18 tysięcy lamp elektronowych.

Jeszcze wcześniej, w XIX wieku, Charles Babbage zaprojektował mechaniczną maszynę analityczną. Miała być programowalna, a jej rozwiązania przypominały pamięć i jednostkę obliczeniową. Babbage nie zbudował jej w pełni, jednak sam projekt powstał ponad 100 lat przed ENIAC-iem. Dlatego warto rozróżnić kilka kategorii: Z3 można uznać za wczesny działający komputer programowalny, ENIAC — za pioniera elektronicznych maszyn ogólnego przeznaczenia, a Babbage’a — za wizjonera, który opisał komputer, zanim technologia pozwoliła go uruchomić.