Удивительная Грейс
У меня был работающий компилятор, и никто им не пользовался.
Мне говорили, что компьютер может выполнять
только арифметические операции.
Грейс Хоппер
Глядя на супертонкие ноутбуки, компактные планшеты и умещающиеся на ладони смартфоны, мы не часто вспоминаем о том, что прародителями современных компьютеров были громоздкие вычислительные машины, которые при этом по своим функциям больше походили на привычные нам калькуляторы. И одним из таких компьютеров, весивших около четырех с половиной тонн и занимавших площадь в несколько десятков квадратных метров, был американский Мark I. В своей памяти он мог удерживать 72 числа, делая по три операции сложения или вычитания в секунду. Для умножения ему требовалось уже 6 секунд, а для деления – больше 15. По сути Мark I представлял собой усовершенствованный арифмометр, заменявший труд примерно 20 операторов с обычными ручными устройствами. Но все же многие исследователи называют именно его первым реально работавшим компьютером из-за наличия возможности программирования. Здесь, пожалуй, стоит уточнить, что стоявшая в лаборатории Гарвардского университета вычислительная машина была первой таковой для США, ведь за несколько лет до этого – 12 мая 1941 года – вниманию научной общественности была представлена разработка немецкого изобретателя Конрада Цузе под названием Z3, также имевшая возможность программирования.
Однако Мark I был упомянут в качестве примера не случайно – именно с него начала свое знакомство с компьютерами Грейс Хоппер, талантливый математик, ученый в области информатики и создатель первого компилятора для компьютерного языка программирования. А кроме этого – еще и контр-адмирал ВМС США. Когда Штаты вступили во Вторую мировую, эта удивительная женщина, которая к тому моменту уже имела степень доктора математических наук и должность адъюнкт-профессора, оставила работу в колледже Вассар и пошла добровольцем на флот. Зачислили ее, к слову, в виде исключения: Грейс Хоппер, с детства отличавшейся хрупким телосложением, не хватило почти 7 кг до нижней границы веса (54 кг), с которым принимали на службу. Дальше последовала учеба в Школе курсантов резерва в колледже Смит в штате Массачусетс – обучение Хоппер закончила с лучшим результатом в классе, – а вслед за ней звание младшего лейтенанта и работа в бюро артиллерийских вычислительных проектов при Гарвардском университете под руководством Говарда Эйкена. Там и произошла встреча Грейс с Мark I, и следующие несколько лет своей жизни Хоппер посвятила написанию программ для него. В соавторстве с Эйкеном она издала три статьи о компьютере Мark I, а также создала руководство по операциям, которым пользовались ее последователи.
Несмотря на то, что ее просьба о переводе в регулярный флот не была удовлетворена, и после окончания войны Хоппер продолжила службу в запасе и даже отказалась от должности профессора на своей прежней работе в колледже Вассар в пользу исследовательской деятельности в Гарварде по контракту с ВМС США. За Мark I последовал Мark II, в сентябре 1949-го – Мark III/ADEC, а в 1952 году – Мark IV. Правда, две последние модели команда Говарда Эйкена отлаживала уже без Грейс. В 1949 году Хоппер присоединилась к команде разработчиков коммерческого компьютера UNIVAC I в качестве старшего математика. И буквально через несколько лет смогла осуществить свою давнюю мечту – создала первый в истории компилятор, вошедший в историю под названием A Compiler.
Что же делает компилятор? Если говорить очень упрощенно, он выступает посредником между языком компьютерной программы и машинным кодом. То есть изобретение Хоппер существенно упростило работу программистов и стало фундаментом для появления новых языков программирования, освоить которые было под силу не только узкопрофильным специалистам. Правда, как это нередко бывает, изначально мало кто оценил глобальность открытия Хоппер. Ее коллеги просто не понимали, что же такого ценного скрывается в возможности создавать компьютерные программы, используя язык, близкий к человеческому. Ведь профи и так неплохо справляются со своей задачей, а любителей в этой отрасли нет, и вряд ли они когда-нибудь появятся. Так, по крайней мере, считали программисты середины ХХ века.
И сложно сказать, как бы все обернулось, если бы не искренняя вера Грейс Хоппер в значимость своего изобретения и не ее настойчивость на пути к намеченной цели. В 1952 году у нее был полностью готовый к работе компилятор, которым мало кто интересовался, а в 1954-м ей уже удалось убедить руководство корпорации Remington Rand, финансировавшей к тому времени работы над усовершенствованием компьютера UNIVAC I, в перспективности своих разработок. Хоппер возглавила отдел автоматизации и программирования компании. И именно ее отделение выпустило некоторые из первых компиляторов, включая знаменитые ARITH-MATIC, MATH-MATIC и FLOW-MATIC. А к концу 1950-х компьютеры стали выходить за рамки узких математических или других научных сообществ. Вычислительными машинами и их возможностями заинтересовались не только ученые и военные, но и многочисленные коммерческие организации, осознавшие, как много различной рутинной работы можно переложить на компьютеры, да еще и сэкономить на этом в перспективе.
Весной 1959 года компьютерные специалисты, состоящие на службе у государства и работающие в сфере частного бизнеса, встретились на двухдневной конференции по языкам систем обработки данных. Именно тогда и был стандартизирован COBOL – новый язык, представляющий собой расширенный вариант хопперовского FLOW-MATIC. Его структура стала отражением давней уверенности Грейс: программы лучше и проще писать на языке, который ближе к английскому, чем на том, который ближе к машинному коду. Название COBOL – аббревиатура от «COmmon Business Oriented Language», что означает «общий язык для бизнеса», хотя нередко, в более вольном переводе, можно встретить и другой вариант – «всеобщий язык для делания дел». В принципе, и то и другое – недалеко от истины. С момента своего появления COBOL не только стал наиболее распространенным языком для бизнес-приложений, но и полностью изменил мир компьютеров и программирования, открыв его практически для всех желающих.
Иногда программисты в шутку говорят, что главным достижением Грейс Хоппер было не написание первого компилятора, а создание терминов «баг» (ошибка в компьютерной программе) и «дебаг» (отладка программы, устранение ошибки). Эти понятия уже давно стали интернациональными и настолько распространенными среди программистов и тестировщиков, что мало кто вообще задумывается об их происхождении. А дело было так.
9 сентября 1947 года совсем новая вычислительная машина Мark II вдруг перестала работать, причем практически накануне своего официального запуска. Поиском проблемы незамедлительно занялась группа программистов, возглавляемая Хоппер. И усердная работа была вознаграждена – между контактами одного электромагнитного реле нашелся мотылек, который и разорвал электрическую цепь. По рассказам, обнаружив виновника, Грейс громко воскликнула: «Bug!» Так родился термин. О происшествии была сделана запись в техническом журнале, а найденное насекомое (что по-английски и будет «bug») аккуратно подклеили на страничку как вещественное доказательство того, что именно маленький мотылек стал причиной сбоя работы огромного компьютера.
В 1966 году Грейс Хоппер вышла в отставку из резерва военно-морского флота в звании капитана третьего ранга, однако в августе 1967-го была вновь призвана на действительную службу сроком на полгода. В итоге это назначение переросло в пожизненный контракт. В отставку она ушла только в 1986 году. На тот момент Грейс, которой исполнилось почти 80 лет, была старейшим офицером, находящимся на действительной службе ВМС США, и единственной женщиной, получившей ранг контр-адмирала. На церемонии, посвященной ее уходу, Хоппер была награждена «Медалью за безупречную службу», высшей наградой нестроевой службы Министерства обороны США.
После своей отставки Грейс Хоппер приняла предложение Digital Equipment Corporation занять пост старшего консультанта и продолжила свою работу на поприще обучения молодежи и популяризации программирования. Слушатели запомнили ее как невероятно талантливую, веселую, эмоциональную и изобретательную докладчицу. Хоппер умела не только заинтересовать аудиторию своими рассказами о заре компьютерной эры, своей карьере или усилиях, которые разработчики компьютеров могут предпринять, чтобы упростить жизнь пользователям, но и с помощью подручных средств наглядно объяснить практически любую из своих теорий. Для своих лекций она всегда надевала парадную флотскую форму.
Грейс Хоппер ушла из жизни в возрасте 85 лет, в новогоднюю ночь 1992-го. А через четыре года на воду был спущен названный в ее честь эскадренный миноносец USS Hopper (DDG-70), шутливо прозванный Amazing Grace («Удивительная Грейс» или «Удивительная благодать») по аналогии с прозвищем, которое еще при жизни получила на флоте великий математик, и одноименным христианским гимном, написанным в 1779 году и имеющим огромное значение в англоязычной культуре. Именем Хоппер также был назван суперкомпьютер Cray XE6 Hopper Исследовательского вычислительного центра Министерства энергетики США. К счастью, заслуги этой талантливой женщины были признаны уже при жизни. Несколько десятков университетов присвоили Грейс Хоппер различные ученые звания, а всех ее наград, премий и титулов просто не перечесть. Еще в 1969-м она удостоилась премии «Человек компьютерных наук года», а в 1991-м была награждена «Национальной медалью США в области технологий и инноваций». Но, пожалуй, самое главное признание – это тысячи последователей, которых Хоппер смогла увлечь своей идеей и научить тому, что умела и во что верила сама, и которые до сих пор продолжают ее работу.
Марте Костон было чуть больше 20, когда в 1848 году умер ее муж и она осталась одна с четырьмя детьми на руках. У женщины не было ни работы, ни какого-либо образования, ни представления, на какие средства ее семья будет жить дальше.
Однажды вечером Марта перебирала бумаги мужа и обнаружила там план создания факельной системы, которую могли бы использовать корабли, чтобы общаться между собой в ночное время. На деле, правда, оказалось, что предложенный ее супругом прототип не работал, однако Костон была неудержима и задалась целью реализовать проект сигнальных ракет. Без малого 10 лет своей жизни она посвятила тому, что совершенствовала конструкцию и дизайн изобретения. Она консультировалась с учеными и военными, однако никак не могла понять, как же сделать так, чтобы вспышки сигнальных ракет были яркими и долговечными а устройство при этом – простым в применении. По рассказам самой Костон, идея пришла ей в голову случайно, когда она с детьми наблюдала за фейерверком. Вероятно, тогда же она придумала, как сделать вспышки ракет разноцветными.
В 1859 году Марта Костон получила патент на свое изобретение и позднее продала его ВМС. Особенно востребованной факельная система оказалась во время Гражданской войны в США. Согласно документации, тогда Костон произвела для нужд флота более миллиона подобных устройств. Правда, сотрудничество с ВМС США оставило у нее не самые приятные воспоминания. В своих мемуарах Костон писала, что американские военные выплатили ей всего 15 тыс. долларов, меньше 10% от причитающейся суммы, и все только потому, что она была женщиной.
Эдисон в юбке
Она же женщина! Разве может она что-то изобрести?!
Чарльз Аннан
История жизни Маргарет Найт – яркое доказательство того, что изобретателями рождаются. По утверждению биографов, девочка с раннего детства обладала пытливым умом и любым забавам предпочитала возможность узнать и понять, как работает то или иное устройство. К слову, свое первое открытие, нашедешее практическое применение, она совершила уже в 12 лет.
Маргарет родилась в 1838 году в небольшом американском городке, рано лишилась отца и, чтобы помочь семье, была вынуждена вместе с братьями пойти работать на завод по производству хлопчатобумажных тканей, где и стала невольной свидетельницей несчастного случая – на ее глазах рука рабочего попала в ткацкий станок, и человек получил серьезную травму. Будучи очень впечатлительной, девочка долго не могла прийти в себя после увиденного, а через некоторое время придумала конструкцию стопора, который блокировал работу станка в тех случаях, когда в него попадал посторонний предмет. Изобретение тут же внедрили на заводе, а позже подобное стопорное устройство начали использовать и на мельницах для остановки жерновов. Так что в итоге разработка 12-летней девочки спасла от травм и увечий немало людей.
Всего же на счету Маргарет Найт числится около сотни изобретений и несколько десятков патентов. Но наибольшую известность ей принес, казалось бы, самый обычный бумажный пакет. А точнее, бумажный пакет с широким дном. Сейчас такие встречаются на каждом шагу – в них удобно складывать покупки, их можно поставить на стол или на пол и не опасаться, что все содержимое тут же высыпется наружу. А вот в середине XIX века подобная упаковка была больше похожа на конверт, так что ее использование особым удобством не отличалось. В общем, стоило семье Найт переехать в другой штат, а Маргарет найти работу на фабрике по производству тех самых бумажных пакетов, как в голове девушки появились мысли об усовершенствовании производства. Дело в том, что обычные пакеты в то время уже изготавливались с помощью машин, а вот те, что с широким дном, клеились только вручную, и процесс этот был трудоемким. Да и итоговая продукция в итоге стоила гораздо дороже, а потому использовалась не очень часто.
Обязанностей на новой работе у Маргарет было немного – она складывала готовые пакеты в стопки и перевязывала их шпагатом, – так что в свободное время она могла гулять по фабрике и присматриваться, как здесь все устроено. И больше всего ее удивлял тот факт, что никто так до сих пор не изобрел машину, которая смогла бы клеить упаковку с широким дном. Эта мысль не давала Найт покоя, и уже через несколько недель у нее были готовы чертежи нового устройства. Следующим шагом стала проверка изобретения в производственных условиях. И, надо сказать, ум и талант изобретателя не подвели Маргарет – бумажный пакет с широким дном был получен с первого раза. Не останавливаясь на достигнутом, она соорудила собственную деревянную машину, мощности которой уже позволяли задуматься о массовом производстве упаковки. А еще лучше – о массовом производстве подобных машин. Чуть позже она отправила заказ опытному механику, чтобы он по ее чертежам повторил всю конструкцию в металле – такую модель необходимо было предоставить при подаче документов на оформление патента.
И случилось так, что именно в этой мастерской инновационная машина по производству бумажных пакетов с широким дном попалась на глаза некому Чарльзу Аннану, который без каких-либо сомнений или мук совести скопировал изобретение и попытался запатентовать его от своего имени. Однако Маргарет Найт не раз доказывала, что отступать перед трудностями – не в ее правилах. Женщина вооружилась своими записями, рисунками, расчетами, чертежами, фотографиями и отправилась в Вашингтон. Кроме этого, она не забыла прихватить с собой образцы готовой продукции и свидетелей своей работы, а также оплатила услуги адвоката. Но, несмотря на то, что на стороне Чарльза Аннана было лишь голословное и сомнительное утверждение о том, что женщина просто не могла создать такую машину, разбирательство затянулось. Найт пришлось давать показания больше двух недель, чтобы оспорить его притязания в патентном бюро. Но дело все же было выиграно. В 1871 году Маргарет получила патент на свое изобретение.
Решив административные вопросы, Найт нашла инвестора и основала компанию Eastern Paper Bag Co., чтобы запустить свои новые машины в массовое производство. Однако прибыль никогда не была для нее самоцелью – гораздо больше ее интересовала возможность новых открытий и изобретений. Неудивительно, что для себя вместо офиса она организовала практически научно-исследовательскую лабораторию, в которой проводила почти все рабочее и свободное время. В последующие годы Найт запатентовала немало своих изобретений, в числе которых усовершенствование роторного двигателя и двигателя внутреннего сгорания, модели оконных рам со створками и многое-многое другое. Маргарет Найт нередко называли «леди Эдисон» или «Эдисон в юбке», а сама она говорила, что каждую секунду ее мозг занят мыслями о том, как работает то или иное устройство и каким образом эту работу можно улучшить. И трудиться над этим она продолжала до последних дней своей жизни. Заслуги Маргарет высоко ценились ее современниками. А после смерти – Найт покинула этот мир в 1914-м в возрасте 76 лет – ее назвали «самой известной женщиной-изобретателем XIX века». В 2006 году Маргарет Найт была введена в Национальный зал славы изобретателей США.
Ошибаться не любит никто, и Бетт Несмит, секретарь одного из техасских банков, не была тому исключением. И особенно ее удручало, когда из-за одной маленькой ошибки приходилось перепечатывать целые страницы текста. Однако другого выхода не было. Но вот однажды Бетт довелось наблюдать за тем, как рабочие украшали витрину банка, а свои недочеты исправляли нанесением еще одного слоя краски. И тогда в голову Несмит пришла отличная идея: а почему бы не использовать этот метод для машинописного текста?
На следующий день Бетт принесла на работу белую краску и кисти и попробовала свои силы в исправлении опечаток в документах. В течение нескольких лет она тайно экспериментировала со своим изобретением, иногда обращаясь за помощью к учителю химии своего сына. Нельзя сказать, что далеко не все из начальства Бетт одобрительно отнеслись к ее нововведению, но вот коллеги-секретари нередко обращались с просьбой спрятать их ошибки. И тогда Несмит поняла, что ее изобретение может принести прибыль. В 1956 году она начала изготавливать и продавать жидкость-корректор под названием Mistake Out («Прочь ошибки»), которую позже переименовала ее в Liquid Paper («Жидкая бумага»). Тогда же Бетт Несмит основала собственную компанию. В 1968 году у Liquid Paper появился свой завод. К тому моменту Бетт вышла замуж во второй раз и сменила фамилию на Грэм, под которой и стала известна как изобретатель.
Лилиан Моллер Гилбрет, как и ее супруг Фрэнк Банкер, вписали бы свои имена в историю американской и мировой науки как минимум благодаря своим работам в области организации труда и управления. Однако пытливый ум этих исследователей просто не мог оставаться без дела, так что, за что бы ни брались супруги, делали они это с душой. И отдельного внимания, пожалуй, заслуживает домашнее «сотрудничество» Лилиан и Фрэнка.
В 1920-х годах производители бытовой техники стали рассматривать женщину как целевую аудиторию для своих маркетинговых инициатив, и тогда Лилиан получила предложение поработать над проектом практичной кухни. Результатом работы стали такие ее предложения, как деление кухни на рабочие зоны, подбор мебели в соответствии с ростом хозяйки, объединение столешницы с плитой в единый рабочий блок и ряд других удобных и полезных разработок. Но все это были глобальные нововведения, а параллельно с этим супруги Гилберт занялись усовершенствованием уже имеющейся кухонной утвари. Например, оснастили мусорное ведро педалью, а дверь холодильника – встроенными полками.
В 1948 году двое их детей опубликовали юмористический роман «Оптом дешевле», посвященный быту Гилбертов как раз в тот период, когда Лилиан работала над проектом практичной кухни.
Путь изобретателей не часто бывает простым и гладким. Далеко не все открытия находят признание современников и приносят своим создателям славу еще при жизни. Нередко случается и так, что гениальному изобретению, которое в будущем действительно изменит ход истории, предшествует множество ошибок, неудач и разочарований. Однако они, к счастью, не останавливают тех, кто верит в свои силы, в свое дело и идет к намеченной цели, невзирая ни на какие препятствия и сложности. Ведь благодаря таким людям, их смелым решениям и кропотливой работе наша жизнь становится комфортнее, интереснее, насыщеннее, безопаснее. И можно только порадоваться тому, что в наше время талантливым людям стало гораздо проще рассказать миру о своих открытиях и разработках.
