Analóg vs. digital:

Korai számítógépek a huszadik század elején

A XIX. és XX. század fordulóját még a jobbára mechanikus alkatrészekből épített analóg számítógépek uralják. (Az 1904-ben felfedezett elektroncső, illetve az elektronikus jelfogók gyakorlati felhasználása csak az 1930-as években kezdődik.)

1878-ban Lord Kelvin ár-apály görbék Fourier-analízisét végzô analóg számolóeszközt épít (“Harmonic Analyser”). Bátyja, James Thomson írja le először az általa elképzelt “integráló-gép”-et (integrating machine), melyet később öccse javaslatára egy hadászati célzó rendszer (fire control system) részeként alkalmaz Arthur Pollen egy 1912 körül megépülő elektronikusan vezérelt mechanikus analóg számítógépben.

A századfordulótól lényegében a második világháborúig az analóg számítógépek elsôdleges felvevôpiaca a haditechnika, elsôsorban “lôelemképzôket”, azaz mozgó célokat is követni képes ballisztikai egyenletek kiszámolására szolgáló szerkezetek készülnek. Egyre nagyobb tölteteket egyre messzebre kilövő ágyúk állnak rendelkezésre, melyek használatakor a célzás egyre kritikusabb probléma volt: a gyorsan mozgó célpontokat már nem volt mindig lehetséges szabad szemmel követni, s a lövedék útját befolyásoló fizikai tényezők – pl. a szél – az egyre hosszabbodó röppályákat egyre nagyobb mértékben befolyásolták. A problémát jól illusztrálja, hogy az első világháború legnagyobb tengeri csatájában (Jütlandi csata, 1916 jún. 1, Északi-tenger, a Jylland-félsziget közelében) német és angol hajók 13-17000 méterről lövöldöztek egymásra, s az angol lövedékek kevesebb mint 3 százaléka talált célba.

De a csapatok, készletek továbbításának tervezéséhez és irányításához szükséges számítások bonyolultsága is gépesítést tett szükségessé. 1914-ben Udo Knorr vasúti menetrendkészítô diagráfot készít, mely cserélhetô vonallapok segítségével, a mozdony típusát, terhelését és a vasútvonal jellegét figyelembe véve számolta ki egy-egy vonal mentsebességét, ill. a menetidôt.

Míg eddig a számolóeszközöknél a pontossághoz, a hibák kiküszöböléséhez képest kevésbé  volt fontos a sebesség, a gépesített gyilkolászás gyors és a hadszíntéren is egyszerűen használható eszközöket követelt.

Hannibal C. Ford 1915-ben alapítja meg az amerikai flotta számára célzó/tüzelő rendszereket fejlesztő cégét. Az 1917-ben a USS Texas nevű hadihajón bemutatott “Ford’s Range Keeper Mark I.” szerkezetet nevezték először ballisztikai számológépnek a célzást segítő eszközök közül. A pontos célzást megvalósító eszközök valóban nagyon összetett számításokat kellett minél pontosabban és minél gyorsabban elvégezniük:

– A célpont követése, célkeresztben tartása már önmagában komoly feladat volt, hiszen a célzó és a célpont egymástól függetlenül mozog. A célzó (melyet “saját hajónak” neveznek ezekben a rendszerekben) saját tervezett mozgásáról a rendszer közvetlen információkkal rendelkezhetett, de annak megvalósulását a fizikai körülmények, az időjárás jelentősen befolyásolta. A célpontnak azonban szándékait sem ismerhette a célzó szerkezet, annak viselkedéséből kellett következtetnie jövőbeli relatív pozíciójára saját elmozdulását is bekalkulálva.

– A célzó szerkezet a hosszú röppályák miatt komoly jóslatokba kellett bocsátkozzon, hiszen nem oda kellett célozni, ahol a célpont a tüzeléskor tartózkodott, hanem oda, ahol néhány perc múlva –  a becsapódás pillanatában – helyet foglal majd. A becsapódás helyének meghatározásához pedig pontos röppályát kellett számolni, mely számos folyamatosan változó, illetve csupán rekurzív módon meghatározható tényező alapján volt kiszámítható: pl. a szél iránya, erőssége, a légellenállás (melynek mértéke a lövedék sebességének függvénye, viszont érdemben befolyásolja a sebességet: ez pl. csak visszacsatolással számolható), a gravitáció, a parallaxis, a tűzerő, a lövedék formája stb. És mindezzel a türelmetlen tüzérek miatt valós időben kellett bánni, azonnal ki kellett mindezt számolni, annak érdekében, hogy a derék katonák bármikor meghúzhassák a ravaszt (ld a fenti kép jobb oldalán a három pisztoly-markolatot), s ne kelljen a jóslatokra várniuk.

A két világháború közötti időszakban a gépesített mészárlás fő eszközeivé a hatalmas hadihajók helyett a repülőgépek (s az őket cipelő anyahajók) lettek, ám a fürgén mozgó új célpontok lepiffentésére szolgáló eszközök még gyorsabb, s pontosabb célzóberendezések kifejlesztését tették szükségessé – ennek köszönhető, hogy az 1910-es években meginduló fejlesztések töretlenül folytatódtak, sőt, felgyorsultak a komoly anyagi ráfordításoknak köszönhetően.

1925-27-ben Vannewar Bush(fogtok még hallani róla) az MIT-n a Bell Laboratories és az IBM munkatársaival közösen nagy kapacítású differenciál-analizátort épít, mely az 1930-as évek végéig a legkomolyabb számolóapparátusnak számít a föld nevû bolygón. Ez volt az első univerzális analóg számítógép. Az eszköz tervezésekor Charles Babbage rendszerét/ötleteit hasznosítja, a programozható szerkezet addig nem látott pontosságú integrál és differenciálszámításra alkalmas.