Короткі історичні відомості про засоби зберігання, передавання й опрацювання повідомлень.

Стародавні люди здобували інформацію, спостерігаючи явища природи, та використовували її для організації своєї діяльності. Якщо вони бачили, що небо затягується хмарами, то відміняли полювання. Спостерігаючи за рухом небесних тіл, вони визначали час початку сівби чи збирання врожаю.

Спілкуючись один з одним за допомогою жестів і звуків, стародавні люди обмінювалися повідомленнями. Жести і звуки— перші засоби передавання повідомлень.

Першим засобом зберігання повідомлень була пам'ять людини.Коли обсяг повідомлень, якими користувалися стародавні люди, значно збільшився, стало складніше запам'ятовувати їх та передавати усною мовою. Це спричинило появу писемності- більш ефективного засобу зберігання повідомлень. Можливо, спочатку це були зарубки на дереві, якими, наприклад, позначався шлях до місця полювання, або наскельні малюнки, які відображали вагомі для первісної людини події в її житті.

Згодом для зберігання повідомлень почали використовувати палиці з зарубками. На стародавньому єгипетському барельєфі XIII ст. до н. є. збереглося зображення бога Тота, який за допомогою зарубок на пальмовій гілці карбує строк правління фараона. У середні віки за допомогою спеціальних палиць (бирок) проводили облік збирання податків. Бирка розрізалася на дві поздовжні частини, одна з яких залишалася в селянина, а інша - у збирача податків. По зарубках на обох частинах і проводили облік сплачених податків, який перевірявся прикладанням частин бирки одна до одної.

В інших стародавніх народів використовували мотузки з вузликами. Із тих далеких часів прийшло до нас прислів'я: «Зав'яжи вузлик на пам'ять».

З розвитком писемності з'явилися папіруси та інші рукописи, за допомогою яких зберігалися й передавалися з покоління в покоління різноманітні повідомлення. Стародавні книги зберігали в спеціальних місцях і користувалися ними тільки писемні люди, яких тоді було небагато. Вони містили відомості про історичні події, секрети майстерності різних професій, філософські праці про устрій Всесвіту, релігійні трактати та багато іншого.

З появою книгодрукування інформація стала доступною для ширшого кола людей. Найдавніше з відомих сьогодні друкованих видань «Алмазна Сутра» випущене в Китаї у 868 р. Перше в Європі друковане видання здійснив німецький ремісник Йоганн Гутенберг (1394-1468), його перша друкована книга «Біблія» вийшла в 1445 р. Засновником книгодрукування в Україні й у Росії був Іван Федоров (1510-1583). У 1564 р. він випустив у Москві «Апостол», в 1574 р. у Львові першу слов'янську «Азбуку» і нове видання «Апостола», а в 1581 р. в Острозі - першу слов'янську Біблію.

Видання книг та їх поширення стимулювало підвищення рівня писемності населення і збільшення числа людей, які отримали доступ до різноманітних повідомлень і мали змогу використовувати їх у своїй діяльності.

Змінювалися не лише засоби зберігання повідомлень, а й канали їх передавання.

У стародавні часи повідомлення передавалося від одної людини до іншої під час усної розмови, а також за допомогою спеціальних посланців, які передавали важливі повідомлення на великі відстані.

Усім відома легенда про давньогрецького воїна, який приніс до Афін звістку про перемогу грецького війська над персами під селищем Марафон і впав замертво від втоми. Ця подія сталася у 490 р. до н. є., і саме на честь мужності й витривалості цього воїна було започатковано на Олімпійських іграх змагання з бігу на марафонську дистанцію довжиною 42 км 195 м (відстань, яку, за легендою, пробіг цей воїн), перемога на якій є однією з найпочесніших.

Стародавні воїни сповіщали про появу військ ворога спеціальними багаттями або звуками барабанів.

З розвитком писемності повідомлення починають передавати в письмовій формі. Доставляли листи і повідомлення друзі і знайомі, спеціальні посланці. Крім звичайної пошти, існувала так звана «голубина пошта», в якій спеціально навченим голубам прив'язували до лапки повідомлення.

Лише в середині XIX ст. з'явилися такі засоби передавання повідомлень, як телеграф і телефон.

Зі збільшенням обсягу інформації та її складності людині стало неможливо оперативно опрацьовувати її. Виникла потреба в пристроях для опрацювання інформації, перш за все числової.

Першим засобом обчислення були пальці. Про це свідчать, наприклад, римські цифри І, V, X.

У стародавній слов'янській нумерації одиниці називалися «перстами», тобто пальцями, а назва цифри 5 походить від слова «п'ясть» (кисть руки). Назви числівників у багатьох мовах підтверджують те, що в стародавніх людей знаряддям лічби були переважно пальці. Пальцева лічба використовувалася досить довго, про що свідчить, наприклад, трактат ірландського математика Веди Досточтимого (VIII ст.), в якому викладені способи представлення на пальцях різних чисел до 1 мільйона. Пальцеве представлення чисел іноді використовується і в наші дні. На біржах пропозиції, запити та ціни оголошуються маклерами на пальцях, без жодного слова.

Значним кроком уперед у розвитку засобів обчислення стало створення абака у V ст. до н. є. у Стародавній Греції. Ідею такого пристрою греки запозичили у Вави-лоні. Спочатку абак являв собою дошку з паралельними вертикальними поглибленими відрізками, на які клались якісь предмети, найчастіше камінці. Кожен такий відрізок було поділено на дві частини: більшу й меншу. На більшу клали від одного до чотирьох предметів, а на меншу — один чи два. Значення, які приписували камінцям на різних лініях, були різні, залежно від того, для яких конкретних обчислень використовувався абак. У римського історика Полібія є такі слова: «Побажає обліковець, і коштуватиме камінець один халк, а побажає - так і цілий талант» (халк і талант - грошові одиниці Стародавнього Риму). Найчастіше лічба проводилася п'ятірками, а камінці на меншій частині відрізка позначали число таких п'ятірок.

Пізніше замість камінців почали використовувати морську гальку. Галька латиною - calculus. Звідси пішли слова: calculatore (лат.), calculate (англ.) - обчислювати, лічити, а також слово української мови калькулятор.

З часом абак поширився у багатьох країнах, де до його конструкції були внесені ті чи інші вдосконалення. Китайці помістили абак у дерев'яну рамку, а камінці замінили на кісточки від фруктів, які нанизували на нитки всередині цієї рамки. Замість горизонтальної лінії, яка поділяла на абаці відрізки на дві частини, зробили внутрішню перегородку.

У Росії і в Україні абаки з'явилися тільки у XVI ст. за часів царя Івана IV Грозного. Називалися вони рахівницями. Вони були мало поширені, надійно зберігалися, до них мали доступ тільки спеціально підготовлені для цього люди. У них уперше лічба велася не п'ятірками, а десятками. Саме такі рахівниці використовувалися в подальшому в багатьох країнах світу.

Абаки, а потім рахівниці були єдиним засобом проведення обчислень до середини XVII ст. Ними продовжували широко користуватися майже до кінця XX ст.

У 1642 р. французький математик, фізик, інженер і філософ Блез Паскаль (1623-1662) подав на розгляд королівської ради свою механічну обчислювальну машину. Його батько був інтендантом фортеці французького міста Руана і багато часу витрачав на всілякі підрахунки. Коли сину виповнилося 16 років, батько почав залучати його, як помічника, до своєї роботи. Робота, яку мав виконувати Блез, була одноманітною і малоцікавою. Тому він вирішив полегшити собі й батькові багатогодинну рутинну обчислювальну роботу і створити механічний обчислювальний прилад.

Основу цього приладу складали зубчасті коліщатка, які були поділені на 10 частин і з'єднані так, щоб при обертанні одного з них на 10 поділок наступне поверталося на 1 поділку.

Паскаль уперше створив обчислювальний прилад із механічним перенесенням одиниці до наступного розряду при додаванні.

За допомогою обчислювального пристрою Паскаля можна було лише додавати натуральні числа. Ось як, наприклад, виконувалася дія: 234 + 367. Біля кожного коліщатка було невелике віконце. За допомогою спеціального пристрою коліщатка можна було обертати. До початку виконання самої дії треба було повернути потрібні коліщатка так, щоб у віконцях встановилися цифри першого доданка: 2, 3 і 4. Далі спеціальна ручка зчіплювалася з крайнім правим коліщатком і робилося 7 обертів, при кожному з яких крайнє праве коліщатко поверталося на 1 поділку і у віконці з'являлася наступна цифра. Після шостого оберту, коли у віконці одиниць з'являлася цифра 0, сусіднє коліщатко поверталося на 1 поділку і у віконці десятків з'являлася цифра 4, тобто відбувалося перенесення одиниці в наступний розряд. Потім ручка зчіплювалася з наступним коліщатком і робилося 6 обертів. Після останнього (шостого) оберту у віконці десятків з'являвся 0, а у віконці сотень цифра 2 автоматично змінювалася на 3, тобто знову відбувалося перенесення одиниці в наступний розряд. Додавання сотень відбувалося аналогічним чином.

У середині XX ст. історики знайшли документ, який свідчив, що не Паскалю належить пріоритет ідеї створення механічного обчислювального приладу з автоматичним перенесенням одиниці до наступного розряду. У 1623 р. німецький математик, астроном та інженер Вільгельм Шиккард (1592-1635) у листі до Йоганна Кеплера, відомого німецького астронома і математика, повідомляв про свій проект такого обчислювального приладу. Серед неопублікованих рукописів видатного італійського художника, математика, інженера і філософа Леонардо да Вінчі (1452-1519) знайдено ескіз 13-розрядного додавального приладу з десятизубчастими коліщатками.

Але Ідеї Леонардо да Вінчі і Шиккарда так і залишилися ідеями. Заслуга ж Паскаля полягає в тому, що він був першим, кому вдалося за своїми проектами створити діючий механічний обчислювальний прилад.

Паскаль добре розумів недосконалість своєї першої обчислювальної машини, тому декілька разів удосконалював її. До нашого часу збереглися 8 екземплярів обчислювальних приладів, зроблених самим Паскалем у різні роки.

У подальшому ідеї Шиккарда і Паскаля були розвинуті та вдосконалені багатьма математиками й інженерами, що спричинило створення досконаліших обчислювальних приладів. Серед них німецький учений Готф-рид Лейбніц (1646-1716), який створив перший у світі арифмометр- механічний обчислювальний прилад, що виконував усі чотири арифметичні дії.

Принцип використання зубчастих коліщаток при перенесенні одиниці до наступного розряду використовувався в обчислювальних машинах до середини XIX ст, і продовжує використовуватися і в наші дні в різноманітних лічильниках (електричних, газових, спідометрах тощо). На честь Паскаля була названа одна з мов програмування – Pascal.

На початку XIX ст. виникла ідея створення такого обчислювального приладу, який би сам керував обертанням своїх «лічильних коліщаток», тобто виконував обчислення без безпосередньої участі людини. Людині залишалося виконати всю підготовчу роботу, ввести до приладу необхідні початкові дані та порядок обчислень, а сам процес обчислень і отримання результатів виконувався б автоматично.

Проект першого такого приладу був запропонований у 1834 р. англійським математиком і інженером Чарльзом Беббіджем (1792-1871). Він назвав свій прилад «Аналітична машина». Створенню цієї машини Беббідж присвятив усі наступні роки свого життя.

Згідно з проектом Беббіджа, аналітична машина мала такі складові частини:

1. «Склад» для зберігання чисел (у сучасній термінології - запам'ятовуючий пристрій, або пам'ять).

2. «Млин» для виконання арифметичних дій з числами (у сучасній термінології - арифметичний пристрій).

3. Пристрій, який керує послідовністю виконання арифметичних операцій (у сучасній термінології - пристрій керування).

4. Пристрій для введення початкових (вхідних) даних.

5. Пристрій для виведення результатів.

Для зберігання чисел Беббідж пропонував використовувати регістри, що складалися з десяти лічильних коліщаток. Колене з них може зупинятися в одному з десяти положень, а отже, «запам'ятовувати» одну десяткову цифру. Беббідж планував створити запам'ятовуючий пристрій на 1000 чисел по 50 десяткових знаків у кожному. Для порівняння можна сказати, що одна з перших ЕОМ мала ємність пам'яті тільки 250 десятицифрових чисел.

Для перенесення чисел із пам'яті до інших частин машини передбачалося використання зубчастих рейок, які зчіплюються із зубцями на коліщатках. Цей рух передається, наприклад, до арифметичного пристрою, де одне з коліщаток регістра переміщується в потрібне положення.

Створенню арифметичного пристрою Беббідж приділив особливу увагу. Тут йому вдалося зробити один з найвидатніших своїх винаходів: систему наскрізного перенесення. Згідно з його конструкцією, при додаванні, наприклад, чисел 19994 + 8 перенесення здійснювалося не в кожний наступний розряд послідовно, а в усі розряди одночасно.

Час виконання арифметичних дій передбачався таким: на додавання або віднімання двох 50-цифрових чисел - 1 с, на множення або ділення - 1 хв.

Особлива роль у машині Беббіджа відводилася пристрою керування. У нього повинна була закладатися послідовність наказів (програма),згідно з якою відбувається вся робота обчислювальної машини. Ця програма мала бути складена людиною і спеціальним чином закодована на перфокартах. Ідея використання тонких картонних карток з дірочками (перфокарт)належить французькому винахідникові Жозефу Жаккару (1752-1834). Він у 1802 р. винайшов ткацький верстат, в якому візерунок тканини задавався набором перфокарт з пробитими на них у певних місцях дірочками. Першу програму для машини Беббіджа склала Ада Лавлейс (1815-1852), дочка відомого англійського поета Джорджа Байрона, яка працювала разом з Беббіджем над створенням проекту «Аналітичної машини» та його реалізацією. Ада Лавлейс вважається першим у світі програмістом, і на її честь названо одну із сучасних мов програмування Ada.

В аналітичній машині передбачалося кілька способів виведення результатів: друкування однієї чи двох копій, виготовлення стереотипного відбитку або пробиття на перфокартах.

І хоча Беббідж зробив понад 200 креслень різних вузлів своєї машини і понад 30 варіантів її загальної компоновки, створити реально діючу обчислювальну машину йому не вдалося. Але його проект став основою для розробки і створення сучасних електронних обчислювальних машин, перша з яких з'явилася майже через 100 років після появи проекту Чарльза Беббіджа.

Діючу обчислювальну машину, аналогічну машині Беббіджа, вдалося створити тільки на початку 40-х років XX ст. У ній поряд з механічними частинами, які основані на зубчастих коліщатках, використовувалися й електромеханічні частини, зроблені на електричних реле. Додавання в цій машині тривало 0,3 с, множення - 5,7 с, а ділення - 15,3 с.

Діючу модель аналітичної машини Беббіджа за його оригінальними кресленнями створили на початку 90-х років минулого століття співробітники Лондонського музею науки.

У XX ст. з'явилися пристрої для опрацювання звукової, текстової, графічної, відео та іншої інформації.

Тоді ж і виникла наука інформатика. Поштовхом для розвитку цієї науки стало одне з найвизначніших досягнень XX ст. - створення ЕОМ, універсального технічного засобу для роботи з інформацією.

Корені науки інформатика лежать в іншій науці - кібернетиці.Термін «кібернетика» вперше з'явився на початку XIX ст., коли французький фізик Андре Марі Ампер (1775-1836) вирішив створити класифікацію всіх існуючих і майбутніх наук. Для науки, яка займеться управлінням (Ампер мав на увазі науку про управління людським суспільством), він увів назву «кібернетика» від грецького - майстерний в управлінні.

У Стародавній Греції цей титул присвоювався кращим майстрам управління колісницями. Потім термін «кібернетикос» був запозичений римлянами. Так в латині з'явився термін «губернатор» - топ, хто управляє провінцією. Отже, терміни «кібернетика» і «губернатор» мають спільне походження.

Після Ампера про науку управління забули майже на 100 років. У 1948 р. американський математик Норберт Вінер (1894-1964) відновив термін «кібернетика», позначивши ним науку про управління в живій природі і в технічних системах.

Сьогодні кібернетику визначають як науку про загальні принципи управління в різних системах: технічних, біологічних, соціальних. Вона вивчає зв'язки між психологією і математикою, розробляє методи створення штучного інтелекту.