Początki informatyki w Polsce


02-02-2018 18:49:16

Informatyka w Polsce ma bogatą tradycję i na początku dystans dzielący ją od świata nie był wcale duży. W tym roku będziemy obchodzić jej 70-lecie, bo za dzień narodzin nie przyjmuje się bynajmniej momentu wejścia do naszego kraju Facebooka, ale 23 grudnia 1948 r.

Wtedy to właśnie w Gmachu Fizyki Doświadczalnej przy ul. Hożej w Warszawie, z inicjatywy wybitnego matematyka - topologa Kazimierza Kuratowskiego, profesora Uniwersytetu Warszawskiego, dyrektora utworzonego miesiąc wcześniej Państwowego Instytutu Matematycznego (PIM), spotkało się kilku przyszłych pionierów elektronicznych maszyn liczących: prof. Andrzej Mostowski, matematyk zajmujący się głównie logiką matematyczną i algebrą, dr Henryk Greniewski, matematyk i logik oraz trzej młodzi inżynierowie po studiach na Politechnice Gdańskiej: Krystyn Bochenek, Leon Łukaszewicz i Romuald Marczyński, późniejsi profesorowie.

Przeczucie nowej epoki

Profesor Kuratowski podzielił się z zebranymi swoimi wrażeniami z naukowego pobytu w USA. Był pod wrażeniem elektronicznych maszyn liczących, które widział za oceanem i był przekonany, że chociaż jedna taka maszyna powinna być zbudowana w Polsce. W rezultacie tego spotkania zapadła decyzja powołania w ramach PIM Grupy Aparatów Matematycznych (GAM).

Uczestnicy spotkania zresztą już o temacie wiedzieli. Co prawda żelazna kurtyna opuściła się w poprzek kontynentu prawie dwa lata wcześniej, ale nie była jeszcze jednak na tyle szczelna, aby całkiem eliminować istotne informacje. Większość przecieków docierających do kraju izolowanego od szybko rozwijających się zachodnich technologii jednak była przetwarzana na nieco naiwne artykuły popularno-naukowe. - Człowieka i jego trud w wykonywaniu skomplikowanych rachunków mogą zastąpić w wielu przypadkach maszyny do liczenia, pracują one w dodatku o wiele szybciej. Najnowsze typy tych maszyn, zwane mózgami elektronowymi, zbudowano w Stanach Zjednoczonych A. P. Maszyny do liczenia zastępują mózg w tym samym mniej więcej stopniu, w jakim mechanizmy innego rodzaju zastępują mięśnie1.

Od swoistej tabloidyzacji tego zagadnienia nie ustrzegł się nawet szacowny miesięcznik „Problemy”, który w artykule zatytułowanym „Żyjemy w świecie fantastyczniejszym niż świat starych bajek” napisał: ENIAC - robot matematyk. Oddano do użytku ludzkości nowy wynalazek o ogromnym znaczeniu praktycznym. W lutym tego roku Departament Wojny Stanów Zjednoczonych podał do wiadomości publicznej o skonstruowaniu pierwszej w dziejach ludzkości, o fenomenalnych właściwościach, elektronowej maszyny do liczenia2.

Zbudujemy sobie maszynę matematyczną

Zainteresowani sprawą polscy matematycy mogli oczywiście się ograniczyć do śledzenia rozwoju sytuacji  z pozycji obserwatora. W końcu nie mieli dostępu do bardziej szczegółowych publikacji (których zresztą z oczywistych powodów Amerykanie nie ujawniali nawet ówczesnym sojusznikom) i powinni pozytywistycznie uznać, że należy mierzyć zamiary na siły. To, że zdecydowali inaczej wynikało chyba z fascynacji Kuratowskiego, który parę tygodni wcześniej oglądał ENIAC-a i ciągle był pod wrażeniem jego potencjalnych możliwości.

Cel był ambitny, bowiem ENIAC, na którym zamierzali się wzorować, był wówczas gigantem zawierającym przeszło 18 000 lamp elektronowych. Odwaga do zmierzenia się z tak poważnym zadaniem wykazana przez grupkę konstruktorów wegetujących dzięki amerykańskim paczkom z UNRRA i przybyłych na to grudniowe spotkanie w dziurawych butach budzi szacunek. Na dzień przed Wigilią powinni raczej stać w kolejkach po choinkę i prezenty.

To zrozumiałe, że na wojenny kataklizm odreagowywali pasją budowania. Ale przecież powinni się liczyć z realiami, bo kraju wyniszczonym wojną nie było ani właściwego sprzętu, ani materiałów. Brakowało ludzi z niezbędnym doświadczeniem w budowie tak złożonych urządzeń, bo wielu potencjalnych uczestników tego przedsięwzięcia zginęło w czasie wojny lub pozostało na Zachodzie.

Wspomina prof. Łukaszewicz: Jako świeżo promowany inżynier rozpocząłem we wrześniu 1948 r. pracę w Dziale Radiolokacji ówczesnego Państwowego Instytutu Telekomunikacyjnego w Warszawie. Podczas studiów na Politechnice Gdańskiej byłem asystentem matematyki, a jednocześnie kontynuowałem studia matematyczne na Uniwersytecie Warszawskim. Stąd też wielu inżynierów Instytutu zwracało się do mnie z prośbą o rozwiązywanie różnych zadań matematycznych wraz z przeprowadzeniem obliczeń. Obliczenia te wykonywałem posługując się najczęściej papierem, ołówkiem i suwakiem logarytmicznym. Prosił mnie nieraz o takie przysługi również ówczesny dyrektor tego Instytutu, prof. Janusz Groszkowski, który rozwijał wówczas swą słynną teorię generacji częstotliwości. Na jednym z naszych spotkań profesor poinformował mnie, że w powstającym właśnie Państwowym Instytucie Matematycznym planuje się zbudowanie elektronicznej maszyny liczącej. Dodał też, że jeśli mnie ten problem interesuje, to powinienem nawiązać kontakt z prof. Kazimierzem Kuratowskim, organizatorem tego Instytutu. Nie trzeba mi było tego dwa razy powtarzać, bo właśnie przeczytałem w czasopiśmie “Electronics” o ENIAC-u i byłem pod wielkim wrażeniem zarówno konstrukcji, jak i możliwości obliczeniowych tej maszyny. Wynikało z nich, że to, co ja liczę cały dzień, maszyna ta może wykonać w sekundy.[3]

W pierwszym półtorarocznym okresie GAM nie miał nawet lokalu, o który było trudno w zburzonej Warszawie. Dopiero jesienią 1950 r. GAM otrzymał 3 pokoje w odbudowywanym gmachu dawnego Warszawskiego Towarzystwa Naukowego przy ul. Śniadeckich 8. W jednym z nich odbywały się wspólne spotkania, w drugim był magazyn części i elementów, a w trzecim, największym – laboratorium dla trzech zespołów. Krystyn Bochenek pracował nad Analizatorem Równań Algebraicznych Liniowych (ARAL), Leon Łukaszewicz – nad Analizatorem Równań Różniczkowych (ARR), zaś Romuald Marczyński opracowywał maszynę cyfrową – Elektroniczną Maszynę Automatycznie Liczącą (EMAL).

Analog czy cyfra?

 

Prace projektowe nad maszynami liczącymi w Grupie Aparatów Matematycznych nabrały tempa w 1952 r. Pierwszym zrealizowanym urządzeniem była stosunkowo szybka ultradźwiękowa pamięć rtęciowa zbudowana w 1953 r. przez Romualda Marczyńskiego. Działanie pamięci ultradźwiękowej opiera się na dużo mniejszej prędkości rozchodzenia się fali akustycznej w rtęci (w tym przypadku w wypełnionej nią stalowej rurze) w porównaniu z sygnałem elektrycznym, co umożliwia zbudowanie linii opóźniającej. Elektroniczna reprezentacja ciągu zer i jedynek była przetwarzana na sygnał akustyczny, który wolno wędrował przez rurę i był ponownie konwertowany na ciąg binarny, a potem znowu na sygnał akustyczny kursując w tej pętli dowolnie długo. Z informatycznego punktu widzenia był to więc rejestr zapamiętujący krążącą ze stałą prędkością informację. Skonstruowanie tej pamięci miało istotny wpływ na możliwości tworzenia dalszych polskich konstrukcji.

 

Zakończenia rur niestety nie były idealnie szczelne, a pary rtęci powodowały oczywiste zagrożenie dla zdrowia eksperymentatorów. Według anegdoty przekazywanej z jednego pokolenia informatyków na następne, któryś z członków zespołu zauważył, że w aptekach można kupić wykonane z lateksu osłonki z gumką na końcu, które niemal idealne pasują na końcówki rur i eliminują problem oparów. Panie farmaceutki nie były szczególnie zaskoczone, gdy poprosił o sto sztuk, jednak w zdumienie wprawiło je żądanie wystawienia rachunku na ten dość osobisty zakup dla Polskiej Akademii Nauk. Bo już w 1952 r. Państwowy Instytut Matematyczny, w którym funkcjonowała Grupa Aparatów Matematycznych, został przyłączony do PAN.

Także w roku 1953 zespół Leona Łukaszewicza ukończył swój projekt Analizatora Równań Różniczkowych (ARR). Urządzenie składało się z 400 lamp elektronowych i rozwiązywało układy równań z dokładnością do ułamków procenta. Parametry rozwiązywanych równań różniczkowych zmieniało się łatwo przez pokręcanie gałkami potencjometrów, a rezultaty były natychmiast widoczne. Otrzymywane rozwiązania można było obserwować jednocześnie na kilku ekranach. Takimi możliwościami nie dysponowały jeszcze długo maszyny cyfrowe. Była to pierwsza w kraju systematycznie eksploatowana maszyna licząca wykorzystywana do rzeczywistych praktycznych celów, jak np. projektowanie turbin. Twórcy tej maszyny otrzymali za nią nagrodę państwową II stopnia w dziale nauki.

Analogowy Analizator Równań Algebraicznych Liniowych (ARAL), nad którym w GAM pracował Krystyn Bochenek, również okazał się przydatny. W kolejnych wersjach ARAL-1, -2 i -3 służył do rozwiązywania układów 8-12 równań (zresztą nie tylko liniowych) za pomocą kolejnych przybliżeń.

Zarówno ARR, jaki i ARAL były maszynami analogowymi, co wówczas wydawało się oczywistym wyborem ze względu na spore doświadczenie w konstrukcji urządzeń analogowych i niską efektywność lamp elektronowych. Jednak w przeciwieństwie do maszyn cyfrowych były one ograniczone do szczególnych typów obliczeń i w dodatku podatne na kumulowanie się błędów.

EMAL liczy niemal

Próbę skonstruowania maszyny cyfrowej podjął w latach 1953-55 Romuald Marczyński. Elektroniczna Maszyna Automatycznie Licząca (EMAL) miała być urządzeniem szeregowym, dwójkowym, jednoadresowym, zbudowanym z 1000 lamp, z rtęciową pamięcią ultradźwiękową o pojemności 512 słów 39-bitowych (32 rury z rtęcią), pracującym na częstotliwości 750 kHz. Niestety, nigdy w całości nie została uruchomiona – była zbyt zawodna. Dostępne wtedy w Polsce elementy (lampy, łączówki itp.) były niskiej jakości i przy realizacji tak skomplikowanego systemu powodowały problemy trudne do pokonania. W rezultacie mozolnie uruchamiane poszczególne moduły maszyny po dwóch lub trzech dniach przestawały funkcjonować. Naprawy wymagały ciągłej wymiany podzespołów, co przy tak dużej złożoności mogło trwać w nieskończoność. Wtedy właśnie powstało powiedzenie „EMAL liczy niemal”.

Marek Hołyński

1. Jan Rzewuski, Nowoczesne Maszyny Matematyczne, 1947

2.Vidimus, Żyjemy w świecie fantastyczniejszym niż świat starych bajek, Problemy, 6/1946

3 Leon Łukaszewicz, O początkach informatyki w Polsce, Materiały konferencji PTI “40 lat informatyki w Polsce”, Warszawa, 1988

 

 

 

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.  
  6.  

Romuald Marczyński (w białej koszuli) przy pracy nad  Elektroniczną Maszyną Automatycznie Liczącą

 

 

 

 

 

Analizator Równań Różniczkowych w Muzeum Techniki w Warszawie

Komentuje Waldemar Rukść

14-15
Aktualny numer WSZYSTKIE
eNOT.pl - Portal Naczelnej Organizacji Technicznej | eNOT.pl