historia informatyki

Informatyka była na początku nauką zajmującą się metodami i techniką przesyłania informacji, lecz wraz z upowszechnieniem komputera podzieliła się na wiele nowych gałęzi. W ten sposób powstały dziedziny związane co prawda z informatyką, lecz jednocześnie ściśle odnoszące się do całkowicie innych obszarów nauki, jak ekonomia, medycyna, prawo, pedagogika czy językoznastwo. My zainteresowani jesteśmy dziedziną informatyki, która zajmuje się zarówno budową komputera oraz procesami zachodzącymi, jak i procesami obsługi i wykorzystania komputera. Cały ten dział opiera się na algorytmice (algorytmika jest to nauka traktująca o algorytmach jako opisach postępowania). Informatyka dzieli się na trzy podstawowe działy: dział programowania elektronicznych maszyn cyfrowych, dział maszyn i systemów automatycznego przetwarzania informacji oraz dział metodologii wykorzystania wszelkich urządzeń (i systemów) automatycznego przetwarzania informacji. Dział programowania elektronicznych maszyn cyfrowych obejmuje teoretyczne i praktyczne problemy struktur danych, algorytmów przetwarzania (danych), języków programowania i modeli obliczeń. Dział maszyn i systemów przetwarzania informacji dotyczy projektowania urządzeń do przetwarzania danych i obejmuje architekturę elektronicznych maszyn cyfrowych, organizację sieci systemów liczących wraz z ich oprogramowaniem podstawowym oraz związane z tym problemy badawcze. Obszerny dział metodologii wykorzystywania urządzeń i systemów przetwarzania informacji zawiera metody numeryczne, przetwarzanie tekstów, sztuczną inteligencję i zajmuje się opracowywaniem sposobów wykorzystywania urządzeń oraz systemów automatycznego przetwarzania informacji w różnych dziedzinach nauki, techniki, gospodarki i medycyny, m.in. organizacją tzw. systemów ekspertowych. Pierwsza wyodrębniła się jako samodzielna dziedzina w latach sześćdziesiątych XXw., chociaż rozwój narzędzi używanych do przetwarzania informacji rozpoczął się już w starożytności. Najstarsze dokumenty pisma pochodzą przypuszczalnie z ok. IV tysiąclecia p.n.e. Są to tabliczki klinowe Sumerów z Mezopotamii. Narzędziem używanym do przetwarzania informacji (do rachowania) był abak (rodzaj liczydła używanego w starożytności) używany przez starożytnych Egipcjan, Greków i Rzymian. W muzeum w Atenach znajdują się marmurowe tabliczki do liczenia z ok. IV w. p.n.e. Pierwszy znany, bardziej skomplikowany przyrząd służący do obliczeń (prawdopodobnie do obliczeń nawigacyjnych) pochodzi z ok. 80 p.n.e. Jest to mechanizm wydobyty w początkach XXw. z wraku statku w pobliżu wyspy Antikithira na Morzu Śródziemnym. Innym znanym urządzeniem do liczenia jest liczydło skonstruowane w 967 przez Gerberta z Aurillac, późniejszego papieża Sylwestra II. Wynalazkiem o dużym znaczeniu dla rozwoju techniki obliczeniowej były logarytmy wynalezione w 1614 przez matematyka szkockiego J. Nepera i zastosowane przez niego tzw. pałeczki Nepera, pozwalające na znaczne przyśpieszenie żmudnych obliczeń. Wynalazek Nepera zapoczątkował rozwój służących do liczenia urządzeń pracujących na zasadzie analogowej. Do urządzeń tego typu należy suwak logarytmiczny wynaleziony ok. 1622 przez matematyków angielskich E.Guntera i W.Oughtreda oraz planimetr zaprojektowany w 1814 przez inżyniera niemieckiego J.M.Hermanna. Maszyna analogowa (analizator równań różniczkowych) zbudowana w 1930 przez elektronika amerykańskiego V.Brusha była najbardziej złożoną maszyną mechaniczną, jaka kiedykolwiek działała. Pierwszym znanym cyfrowym mechanicznym urządzeniem liczącym była czterodziałaniowa maszyna licząca, zaprojektowana w 1623 przez niemieckiego astronoma, orientalistę i matematyka W.Schickharda. W dwadzieścia lat później matematyk francuski B.Pascal zbudował dwudziałaniową maszynę do liczenia, która zdobyła tak duży rozgłos, że Pascal przez długi czas uchodził za wynalazcę pierwszej maszyny do liczenia. Sickhardowi i Pascalowi udało się skonstruować mechanizm do przenoszenia dziesiątków przy dodawaniu i odejmowaniu. Był to pierwszy krok w kierunku automatyzacji urządzeń liczących. W 1671 niemiecki matematyk i filozof G.W.Leibniz zrealizował prostą czterodziałaniową maszynę do liczenia, ale i on również nie stworzył automatu (we współczesnym znaczeniu tego słowa). Automatyzację procesu przetwarzania danych zapoczątkował wynalazek tkacza francuskiego J.M.Jacquarda, pokazany w 1801 na wystawie w Paryżu. Jacquard użył do sterowania krosnem tkackim kart dziurkowanych z zakodowanym na nich całym wzorem, który miał być tkany. Ten sposób sterowania maszyną wykorzystał matematyk angielski Ch.Babbage. Pierwszym jego pomysłem była maszyna “różnicowa”(1822). Po dziesięciu latach prób udało mu się technicznie zrealizować tylko fragment tej maszyny. Z tego niepowodzenia zrodził się projekt (1833) nowej maszyny, nazwanej przez Babbage'a maszyną “analityczną”. Była ona historycznie pierwszym projektem maszyny matematycznej odpowiadającej w swej strukturze współczesnej elektronicznej maszynie cyfrowej. Maszyna ta miała być wyposażona w arytmometr (sterowany, podobnie jak maszyna Jacquarda, za pomocą kart dziurkowanych), w pamięć o pojemności tysiąca “słów” po pięćdziesiąt cyfr dziesiętnych i w urządzenie do wczytywania kart dziurkowanych. Maszyna Babbage'a nie została nigdy do końca zbudowana, ponieważ nie dysponował on odpowiednimi środkami technicznymi i finansowymi do realizacji swego pomysłu. W latach trzydziestych XIXw. powstała idea tworzenia wymiennych programów dla automatycznych maszyn liczących. Pomysł ten przypisuje się A.A.Lovelace, córce poety angielskiego G.G.Byrona, która sugerowała takie rozwiązanie Babbage'owi [ADA] . Idee powstałe w latach trzydziestych XIXw. zostały zrealizowane po przeszło stu latach przez inżyniera niemieckiego K.Zusego, chociaż elementy użyte do skonstruowanej przez niego maszyny zostały wynalezione znacznie wcześniej- przekaźnik elektryczny wynaleziono w 1835. Maszyna “Z-3” uruchomiona w 1441, zbudowana przez Zusego na zasadzie wyłączników elektromechanicznych z przełącznikiem elektrycznym, była pierwszym automatycznym urządzeniem liczącym sterowanym za pomocą programu, które rzeczywiście funkcjonowało. Zuse był też prawdopodobnie twórcą pierwszego problemowego języka programowania, nazwanego przez niego “planowym obliczeniem”. Maszyna MARK I - pierwsza uniwersalna automatyczna maszyna cyfrowa- zaprojektowana przez fizyka amerykańskiego H.Aikena i jego współpracowników, uruchomiona w 1944, była również maszyną przekaźnikową. Wykonywała ona trzy dodawania na 1s. Jedno mnożenie trwało 6s, a jedno dzielenie 15s. Maszyna mogła zapamiętać 72 liczby dwudziestotrzycyfrowe. Obecnie, kiedy nasze komputery mają moc obliczeniową ponad 300Mhz nie zdajemy sobie sprawy jak ciężko pracowali pradziadowie naszych maszyn.