Приложения математики всегда были в поле зрения Винера. По его идее был создан прибор для корректировки электрических цепей, он думает о вычислительных машинах, разрабатывает вопросы кодировки и декодировки сообщений.
Во время второй мировой войны Винер занимается задачей об управлении огнем зенитной артиллерии. В предыдущей войне он составлял таблицы для стрельбы по неподвижным целям, а как управлять огнем по маневрирующей мишени? Винер строит теорию прогнозирования, на основе которой создаются реальные приборы.
Работая над прикладными задачами, Винер постепенно придаст все большее значение роли обратной связи в самых разнообразных системах. Ученый начинает искать явления обратной связи в физиологии. Винер приходит к мысли, что имеются универсальные законы управления, развития, преобразования информации и в технических и в живых системах. Он начинает говорить о новой науке – кибернетике.
В 1948 г. вышла в свет его книга «Кибернетика, или управление и связь в животном и машине», и ее тираж быстро разошелся. Имя создателя новой науки стало широко известным Винер пишет новые книги и брошюры, которые переводятся на многие языки мира, выступает с лекциями в разных странах, обсуждает и развивает различные аспекты кибернетики.
Винер был одним из крупнейших математиков XX в, но его широкая известность связана прежде всего с его репутацией создателя и популяризатора кибернетики.
------------------------------------------
Следующим важным шагом в развитии вычислительной техники было создание суммирующих машин и арифмометров. Такие машины были сконструированы независимо друг от друга разными изобретателями.
В рукописях итальянского ученого Леонардо да Винчи (1452-1519) имеется эскиз 13-разрядного суммирующего устройства. Проект другой, 6-разрядной, машины был разработан немецким ученым В. Шиккардом (1592-1636), а сама машина была построена предположительно в 1623 г. Однако эти изобретения оставались неизвестными вплоть до середины XX в. и поэтому никакого влияния на развитие вычислительной техники не оказали.
Более 300 лет считалось, что первую суммирующую (8-разрядную) машину сконструировал в 1641 г. и построил в 1645 г. Б. Паскаль, который к тому же наладил «серийное производство» своих машин. Несколько экземпляров машин сохранилось до наших дней. Эти механические машины позволяли выполнять сложение и вычитание, а также умножение (деление) путем многократного сложения (вычитания).
Конструкторы суммирующих машин впервые осуществили идею представления чисел углом поворота счетных колес: каждому числу от 0 до 9 соответствовал свой угол. При реализации другой идеи – идеи автоматического переноса десятков – Паскаль столкнулся с определенной трудностью: изобретенный им механизм переноса десятков работал при вращении счетных колес только в одном направлении, а это не позволяло производить вычитание вращением колес в противоположную сторону. Простой и остроумный выход из этого положения, найденный Паскалем, был настолько удачен, что используется в современных ЭВМ. Паскаль заменил вычитание сложением с дополнением вычитаемого. Для 8-разрядной машины Паскаля, работавшей в десятичной системе, дополнением числа A будет число (100000000 - A), поэтому операция вычитания B - A может быть заменена сложением:
B + (100000000 - A) = 100000000 + (B - A).
Получившееся число будет больше искомой разности на 100000000, но так как машина – 8-разрядная, то единица в девятом разряде просто пропадает при переносе десятков из восьмого.
Первый экземпляр первого в мире арифмометра, выполнявшего все четыре действия арифметики, был создан в 1673 г. Г. В. Лейбницем после почти сорокалетней работы над «арифметическим инструментом».
В XVII 1-ХIX вв. продолжалось совершенствование механических арифмометров, а затем и арифмометров с электрическим приводом. Эти усовершенствования носили чисто механический характер и с переходом на электронику утратили свое значение.
Исключение составляют лишь машины английского ученого Ч. Беббиджа (1791-1871): разностная (1822) и аналитическая (1830, проект).
Разностная машина предназначалась для табулирования многочленов и с современной точки зрения являлась специализированной вычислительной машиной с фиксированной (жесткой) программой. Машина имела «память»: несколько регистров для хранения чисел; счетчик числа операций со звонком – при выполнении заданного числа шагов вычислений раздавался звонок; печатающее устройство – результаты выводились на печать, причем по времени эта операция совмещалась с вычислениями на следующем шаге.
При работе над разностной машиной Беббидж пришел к идее создания цифровой вычислительной машины для выполнения разнообразных научных и технических расчетов, которая, работая автоматически, выполняла бы заданную программу. Проект этой машины, названной автором аналитической, поражает прежде всего тем, что в нем предугаданы все основные устройства современных ЭВМ, а также задачи, которые могут быть решены с ее помощью.
Аналитическая машина Беббиджа должна была включать в себя следующие устройства: «склад» - устройство для хранения цифровой информации (теперь его называют запоминающим или памятью);
«фабрика» - устройство, выполняющее операции над числами, взятыми на «складе» (ныне это – арифметическое устройство);
устройство, для которого Беббидж не придумал названия и которое управляло последовательностью действий машины (сейчас это – устройство управления);
устройство ввода и вывода информации.
В ожидании результатов вычислений.
В качестве носителей информации при вводе и выводе Беббидж предполагал использовать перфорированные карточки (перфокарты) типа тех, что применял французский ткач и механик Ж.М. Жаккар (1752-1834) для управления работой ткацкого станка. Беббидж предусмотрел ввод в машину таблиц значений функций с контролем при вводе значений аргумента.
Выходная информация могла печататься, а также пробиваться на перфокартах, что давало возможность при необходимости снова вводить ее в машину.
Беббидж предложил также идею управления вычислительным процессом программным путем и соответствующую команду – аналог современной команды условного перехода: вопрос о выборе одного из двух возможных продолжений программы решался машиной в зависимости от знака некоторой вычисляемой величины.
Беббидж предусмотрел также специальный счетчик количества операций, который имеется у всех современных ЭВМ.
Таким образом, аналитическая машина Беббиджа была первой в мире программно- управляемой вычислительной машиной. Для этой машины были составлены и первые в мире программы, а первым программистом была Августа Ада Лавлейс (1815-1852) – дочь английского поэта Дж. Байрона. В ее честь один из современных языков программирования называется «Ада».
Современные ЭВМ по своей структуре очень близки к аналитической машине Беббиджа, но, в отличие от нее (и всех механических арифмометров), используют совершенно другой принцип реализации вычислений, основанный на двоичной системе счисления.
Двоичный принцип реализуется при помощи электромагнитного реле – элемента, который может находиться в одном из двух возможных состояний и переходить из одного состояния в другое при воздействии внешнего электрического сигнала.