Värvipime mängur või eelise otsija?

Leiutised, mis vormisid infotehnoloogia arengut.

Analytical Engine

Esimene arvuti    

1834 alustas inglise matemaatik Charles Babbage koos oma assistendi, Ada Lovelace'ga, tööd seadme disainimise kallal, mida loetakse paljude poolt esimeseks arvutiks. Selle seadme nimeks oli Analüütiline Masin (Analytical Engine). Mõned aastad varem oli Babbage üritanud luua aritmeetilist masinat, mis suudaks teha matemaatilisi tehteid kuid halvaks läinud suhted oma peainseneriga viisid selleni, et Inglise valituss lõpetas selle projekti rahastamise ning see lõpetati.

    Antud töö käigus taipas Babbage aga, et palju üldisem disain, mis suudaks täita suurel hulgal enam ülesandeid, oleks võimalik.

    Analüütilisel masinal ei olnud tänapäeva mõistes mälu ega sisendseadmeid nagu klaviatuur ja hiir. Samuti ei olnud sellel ka monitori.

Perfokaardid

    Andmeed ja käsud loeti sinna masinasse sisse perfokaartidega ning tulemuse trükkis   masin paberile, mida sai siis lugeda. Kasutuses olid erinevad perfokaardid erinevate     tegevuste saavutamiseks ning algse disaini kohaselt pidi sellel olema ka mälu, mis     suudaks hoida 1000 neljakümne kohalist arvu (tänapäeva mõistes ca 16.2 kb jagu     andmeid).

    Kuigi Babbage ei jõudnudki oma silmaga enda loodud masina valmis ehitamist     näidata, kasutatakse tema poolt loodud printsiipe siiani. Näiteks eraldatud mülu ('Store') ja keskne protsessor ('Mill'), järjestik operatsioonid ning sisend- ja väljund seadmed.

    Kõige selle tõttu on Babbage'i nimetatud arvutite pioneeriks ning selle ütlusega saab ainult nõus olla. Ilma tema printsiipideta ei oleksid meie tänapäeva arvutid sellised, nagu nad on.

Esimesed sammud tänapäeva arvuti suunas

    1947. aastal demonsteerisid AT&T Bell Labs teadlased, William Shockley, John Bardeen ja Walter Brattain, uut lahendust, mis pidi vaakumtuubide töö palju tõjusamalt, kiiremalt ning, mis tänapäeva mõistes ehk kõige tähtsam, väiksema füüsilise suurusega ära tegema. Selleks leiutiseks oli transistor. Ilma transistoriteta ei oleks meil ka modernseid arvuteid.

    Iga arvuti südameks (või pigem ajuks) olev protsessor on tegelikult suur hulk transistoreid. See on ka põhjus, miks kõige madalamal tasemel on iga programm jada ühtesid ja nulle. Nimelt tähistavad need ühed ja nullid signaali olemasolu või selle puudumist:

                1 - Signaal on

                0 - Signaali ei ole.

    Tänapäeva protsessorites kasutatavad transistorid on muidugi tunduvalt pisemad, kuid oma tööpõhimõttelt on nad siiski samad. Üks sisend kontrollib lülitust. Kui sellele nõrka voolu anda, lülitub see sisse ning laseb suurema signaali läbi. Vastasel juhul on signaal kinni. 

    Hiljem lõi William Shockley koos mõne kolleegiga ettevõtte nimega Schockley Semiconductors, millest omakorda kasvasid välja Intel ja AMD, kaks kõige suuremat protsessorite tootjat maailmas.

    Ilmekaks näteks sellest, kui kaugele on transistorite arendamine aastatega jõudnud on näiteks fakt, et kõige uuema AMD ThreadRipper 3990X protsessori sees on ligikaudu 39,54 miljardit transistorit. Mingi hetk tuleb kindlasti ette lagi, millest ei ole enam võimalik "läbi murda" ning rohkem transistoreid ühe kiibi sisse juba puht füüsiliselt ei mahu. Väljapääsuks sellest oleks kogu arvutite fundamentaalse tasandi muutmine.

Tulevik

Google'i kvantarvuti

    Kuigi kahendsüsteemis töötavate arvutite jõudlus on aastast aastasse aina kasvanud oleme tõenäoliselt peatsel olukorras, kus seda tehnoloogiat edasi arendada enam ei saa. Samuti on viimastel aastakümnetel olnud arengu hüpped tunduvalt tagasihoidlikumad kuid inimkonna arvutamise vajaduse tõus on aasta aastasse kasvanud. Lahendus sellele probleemile peitub kvantarvutites.

    Kui traditsioonilises kahendsüsteemis saab iga biti väärtus olla kas 1 või 0 siis kvantarvutites saab selle väärtus olla samaaegselt nii 1 kui 0. Neid bitte nimetatakse qubitideks.

    1998 aastal lõid kolm teadlast, Isaac Chuang, Neil Gershenfeld ja Mark Kubinec esimese 2 qubitise kvantarvuti, mida sai andmetega laadida ning mis suutis lahenduse välja anda. Olgugi, et nende arvuti oli töökindel kõigest mõne nanosekundi ning päris probleemide lahendamise vaatevinklist pigem tähtsusetu, oli tegu siiski läbimurdega, mis näitas, et kvantumarvutid on võimalikud ning need suudaksid inimkonna viia järgmisele tehnoloogilisele tasemele.

    Tänaseks on igas suuremas ülikoolis ning tehnoloogiasettevõttes oma kvantarvuti programm ning käimas on võidujooks selle nimel, kes suudab esimesena luua kasutuskõlbliku arvuti.

    Oma jõudluse poolest oleks ka kõige algelisem kvantarvuti võimsam kui kõige võimsamad superarvutid tänapäeval. Seega võib öelda, et kui see hetk millalgi kätte jõuab muutuvad paljud probleemid meie elus triviaalseks, toimub suur hüpe teaduses ning inimeste arusaam universumist läheb avaramaks kui kunagi varem. Loodan ainult, et see toimub veel minu eluaja jooksul.

Viited kasutatud kirjandusele:

https://www.britannica.com/technology/Analytical-Engine (05.02.2021)

https://www.computerhistory.org/babbage/engines/ (05.02.2021)

https://www.sjsu.edu/faculty/watkins/transist.htm (05.02.2021)

https://www.britannica.com/technology/quantum-computer (05.02.2021)