Восхождение перфокарт: от «русского ИИ» для выбора лекарств до переписи населения в США

Даже здесь русские были первыми, а американцы через годы повторили их успех. Патриотическая история с непатриотичным финалом.

Зачем компьютеру понадобились перфокарты? Компьютер не человек. Ему нужно подавать информацию в особом виде — двоичном. Грубо говоря, он понимает нас, людей, так: ток есть — единица, тока нет — ноль.

Но чтобы скормить ему эти данные, мы должны присоединить к компьютеру простое устройство — провод и металлическую пластинку. Когда провод касается пластинки, то возникает импульс — и компьютер считывает наше послание.

Эту простую систему можно улучшить. Сначала сделаем из проводов что-то вроде «щётки», а пластину разделим на небольшие секторы. После этого возьмём кусочек картона, проделаем в нём пару отверстий и положим эту картонную прокладку между «щёткой» и пластинкой. Через отверстия провода будут соприкасаться с пластинкой, в то время как на остальной поверхности — нет. В итоге отверстия будут означать единицы, а всё остальное — нули.

Ровно так и работают перфокарты. А теперь разберёмся, как они появились и стали популярными.

Семён Николаевич Корсаков — русский врач, который первым додумался использовать пластинки с отверстиями в научных целях. До него их применяли только в ткацких станках Жаккарда — там они управляли нитями и хранили в своей бумажной памяти узоры.

Корсаков решил использовать перфокарты, чтобы хранить и кодировать в них информацию с симптомами болезней и лекарствами. В 1832-м он изобрёл гомеоскоп и продемонстрировал его в Академии наук.

Устройство состояло из деревянных дощечек с дырочками. А для управления и поиска подходящих лекарств Корсаков придумал планку с выдвижными штырьками, которые отвечали на вопрос «да» или «нет». Если приходил пациент и говорил, что у него болит нога, то врач — например, Корсаков, — проставлял нужные рычажки и создавал полную картину болезни. После этого он проверял отверстия перфокарты и находил нужное лекарство.

Но на этом русский врач не остановился. Он решил задокументировать принцип работы машины, то, как её можно применять для поиска данных в больших массивах, а также то, как сравнивать разные записи. Короче говоря, он очень отдалённо сформулировал, что такое алгоритм.

Корсаков, воодушевлённый своим изобретением, даже выпустил брошюру и передал её в Императорскую академию наук в Санкт-Петербурге. Но академики не поняли гения, отклонили его творение и написали: «Г-н Корсаков потратил много разума на то, чтобы научить других обходиться совсем без разума».

Так его хейтеры провалили первую русскую компьютерную революцию — словно заводчане из начала нулевых свои полимеры.

Герман Холлерит — именно с этого человека началась эпоха перфокарт. В 1890-м он придумал и создал машину, которая подсчитывает результаты переписи населения США.

Эти данные были нужны, чтобы правильно рассчитывать размер налогов. Перепись проводилась раз в десять лет. Но из-за ручного подсчёта результаты запаздывали примерно на такой же срок.

Вдобавок ручная обработка ещё и дорогая и ненадёжная. Поэтому правительство США в 1890 году объявило конкурс на изобретение, которое помогло бы сократить время подведения итогов и расходы на обработку результатов. Победил молодой инженер Герман Холлерит. Он создал уникальный метод записи данных на перфокартах.

Холлерит понял, что всю информацию о человеке можно записать на карточке с таблицей. Например, при вопросе о семейном положении можно сделать в карточке отверстие, если человек в браке, и не сделать — если холост.

В то время по такому же принципу работали американские железные дороги. В билетах проводники кодировали текстовые описания пассажиров, чтобы распознавать перекупщиков. Описания содержали подробную характеристику о человеке — например, пол, рост и цвет кожи, а иногда и особые приметы.

Холлерит вдохновился этим опытом и придумал систему с карточками из 12 и 24 столбцов с описаниями.

Помимо системы карточек, Холлерит создал перфоратор, который умел быстро заполнять таблицы и помогать переписчикам.

Это устройство напоминало пианино с циферблатами часов. В комплекте с ним шёл ящик для перфокарт. «Пианино» состояло из 40 циферблатов со 100 делениями. Первый — для единиц, второй — для сотен, третий — для тысяч и так далее.

В итоге Холлерит помог правительству США сократить время переписи до трёх месяцев и сэкономить около 150 млн долларов по сегодняшним меркам.

Холлерит решил создать свою компанию — так в 1924-м появилась IBM.

Компания выпускала перфокарты разных форматов, которые различались количеством строк и столбцов. Это было неудобно, и потребовалась какая-то стандартизация. В итоге «голубой гигант» разработал свой стандарт: 10 строк и 80 столбцов с прямоугольными отверстиями. Перфокарты были компактными и вмещали достаточно информации.

Этот формат оставался стандартом для перфокарт до самого конца. Изменения были незначительными — например, в 1960-х годах в США закругляли один из уголков, а в СССР продолжали работать с прямоугольными.

После войны на Западе перфокартами пользовались почти все — от госструктур до бухгалтеров. Да и машины постоянно улучшались — например, появились табуляторы. Они напоминали простой компьютер и умели сортировать карты, сравнивать их, проводить математические операции и записывать данные на другие перфокарты.

Но всё же табуляторам было далеко до компьютеров — с их помощью нельзя было программировать. Зато для автоматизации процессов они подходили идеально, поэтому и просуществовали вплоть до начала XXI века, хотя их производство прекратили ещё в 1970-х.

Автоматизировать научились — стало удобнее, но вот с кодированием информации на перфокартах всё было сложно. Нужен был перфоратор — что-то вроде дырокола. Работал он не автоматически, настраивался вручную, и этот процесс был утомительным и долгим. Поэтому со временем перфоратор начали улучшать, и он стал напоминать пишущую машинку.

Человек нажимал кнопку на клавиатуре, подавал сигнал машине, она его кодировала — и пробивала отверстие в перфокарте. Позже IBM выпустила небольшие карманные перфораторы, которые походили на современные планшеты.

По всему миру в 1960–1970-х годах перфокарты печатались миллионными тиражами ежедневно. Лидером по производству была IBM. Она практически превратилась в монополиста в этой сфере. Позже правительство США даже потребовало от IBM разделить бизнес, чтобы компания не занимала больше 50% рынка производства перфокарт.

Компьютеры сначала тоже работали на перфокартах — на них хранились программы и данные.

Обычно на картах записывали программный код. Каждая карта из 10 строк и 80 столбцов являлась строкой из 80 компьютерных символов — ровно столько помещалось на экране компьютера. А для самих людей сверху на перфокартах писали обычный текст.

Кодировали перфокарты с помощью нулей и единиц или с помощью букв. Последним способом пользовались чаще.

Работать с перфокартами было удобно — легко сортировать, менять местами, добавлять или удалять. Если искать их аналог в современном ПО, то перфокарты — это что-то вроде текстовых редакторов.

Новое время ставило перед программистами новые вызовы — приходилось обрабатывать всё больше информации. Поэтому сначала появились магнитные ленты, а потом оптические диски. И как бы ни было грустно, в итоге перфокарты ушли в прошлое. Хотя их продолжали выпускать некоторые компании — например, Cardamation.

IBM не хотела мириться с таким положением вещей. Поэтому команда инженеров — правда, уже в XXI веке — решила создать подобие жёсткого диска на основе перфокарт, который бы работал со скоростью ОЗУ. Проект получил название Millipede.

Зачем? Жёсткие диски работали медленно — оперативная память в сотни тысяч раз быстрее. Зато они были относительно недорогими и могли хранить большие объёмы информации.

В итоге в IBM создали наноперфокарты, которые должны были объединить преимущества обоих типов носителей. Устройство выглядело очень перспективным. В отличие от жёсткого диска, оно потребляло меньше энергии, вмещало больше данных и работало быстрее. Но тут на рынок пришли твердотельные накопители — флешки и SSD, которые превзошли наноперфокарты по всем параметрам. В итоге проект устарел, даже не успев выйти на рынок. Его закрыли. Эпоха перфокарт кончилась.

Источник: vk.com

Комментарии: