Nơi dòng thác khởi nguồn

01/08/2011 15:06

Những ngày tháng Tám luôn nhắc cho nhân loại nhớ về vụ ném bom nguyên tử tại Nhật Bản hơn nửa thế kỷ trước, sự kiện được xem là sự khởi đầu của thời đại nguyên tử.

Sự kiện ấy thực ra đã khơi nguồn cho dòng chảy khác mạnh mẽ hơn, rộng lớn hơn, lâu dài hơn, đưa con người vào thời đại thông tin.

Dự án chế tạo bom nguyên tử (dự án Manhattan) tại Mỹ đã tạo nên lực đẩy mạnh mẽ để máy làm tính (calculator) trở thành máy tính (computer).

Mọi việc bắt đầu từ năm 1941, khi Tổng thống Mỹ Franklin Roosevelt quyết định thành lập một nhóm nghiên cứu nhằm trả lời câu hỏi: liệu có thể chế tạo bom nguyên tử để sử dụng ngay trong cuộc chiến tranh đang diễn ra? Việc nghiên cứu càng trở nên cấp bách sau khi Nhật bất ngờ tấn công Mỹ tại Pearl Harbor ngày 7/12/1941.

Nhóm nghiên cứu gồm các nhà vật lý lý thuyết thuộc Đại học California - Robert Oppenheimer, Robert Serber, Eldred Nelson và Stan Frankel - đã tính toán được điều kiện tạo ra phản ứng phân hạch dây chuyền trong Uranium dẫn đến sự nổ, khẳng định tính khả thi của bom nguyên tử (bom A). Nhóm nghiên cứu tin rằng việc họ làm là đúng đắn, cần thiết để đánh bại chủ nghĩa phát xít. Nhiều năm sau, Frankel cay đắng thừa nhận rằng ông "đã được trả lương để thi hành một tội ác khủng khiếp".

Tháng 6/1942, Oppenheimer trở thành người lãnh đạo dự án Manhattan tối mật tại vùng núi hoang vắng Los Alamos, bang New Mexico. Nhóm nghiên cứu của Oppenheimer dời đến căn cứ Los Alamos, lập thành "bộ phận T" (Theory Divison), tiếp tục thực hiện những tính toán lý thuyết cho việc chế tạo bom A.

Tại Los Alamos, Nelson và Frankel sử dụng những máy làm tính cơ khí (mechanical calculator) quen thuộc như khi làm việc tại Đại học California. Tuy nhiên, do khối lượng tính toán ngày càng tăng, những người vợ của các nhà khoa học tại Los Alamos được tuyển chọn để trợ giúp công việc tính toán của bộ phận T, lập thành một nhóm mang bí danh T-5 (gồm Mary Frankel, Josephine Elliott, Beatrice Langer, Mici Teller, Jean Bacher và Betty Inglis). Nelson và Frankel phân giải các bài toán phức tạp thành một chuỗi tính toán đơn giản (những phép cộng, trừ, nhân, chia, lũy thừa) và tổ chức công việc của nhóm T-5 theo lối dây chuyền. Người làm tính chuyên nghiệp của nhóm T-5 được gọi là computer.



Lớp đào tạo những computer phục vụ cho quân đội Mỹ tại Đại học Pennsylvania (1943).


Không chỉ nhóm T-5, cũng trong thời gian đó, quân đội Mỹ tuyển chọn computer từ những nữ quân nhân, lập thành một nhóm công tác bí mật tại Đại học Pennsylvania, thực hiện những tính toán cần thiết cho việc thử nghiệm các loại đạn pháo. Như vậy, về nguồn gốc, computer là từ dùng để diễn đạt một nghề của phụ nữ, một nghề thích hợp với phụ nữ hơn nam giới, đặc biệt trong thời chiến.

Trong năm 1943, máy làm tính điện cơ (electromechanical calculator) dùng phiếu đục lỗ của Công ty IBM được cung cấp cho bộ phận T. Máy IBM, với bí danh T-6, làm tính nhanh nhưng mất nhiều thời gian ở khâu nhập dữ liệu bằng phiếu đục lỗ. Các nhà vật lý cho T-6 thực hiện công việc song song với nhóm T-5. Nhóm T-5 làm việc với tốc độ không thua kém máy T-6 trong hai ngày đầu tiên nhưng chậm hơn kể từ ngày thứ ba vì các computer của nhóm T-5 ngày càng mệt mỏi khi phải lặp đi lặp lại những phép tính dường như bất tận. Không biết mệt mỏi là ưu thế duy nhất của T-6. T-6 đã giúp rút ngắn đáng kể thời gian cần thiết cho việc tính toán.

Ngày 16/7/1945, cuộc thử nghiệm bom A tại sa mạc Jornada del Muerto (bang New Mexico) chứng tỏ những tính toán của nhóm T hoàn toàn chính xác. Chỉ vài tuần sau, vụ nổ bom A thực sự xảy ra tại Hiroshima (6/8/1945) và Nagasaki (9/8/1945).

Chiến tranh kết thúc nhưng cuộc chạy đua vũ trang không kết thúc. Frankel được chuyển qua nhóm nghiên cứu của nhà vật lý Edward Teller tại Los Alamos, nhằm thực hiện việc tính toán lý thuyết cho một loại bom mới, sử dụng phản ứng nhiệt hạch (bom H). Ngay trong tháng 8/1945, Frankel cùng Nick Metropolis (nhà vật lý thuộc Đại học Chicago) đến Đại học Pennsylvania để tìm hiểu cách sử dụng máy tính điện tử ENIAC vừa được chế tạo. Những tính toán của Frankel và Metropolis trên máy ENIAC đã khẳng định tính khả thi của bom H.



Các lập trình viên máy tính ENIAC (1946).

Máy ENIAC cho phép tính toán theo chương trình, được vận hành bởi sáu nữ quân nhân được tuyển chọn từ nhóm computer từng phục vụ việc thử nghiệm đạn pháo. Những người vận hành ENIAC (gồm Kathleen McNulty, Betty Snyder, Marlyn Wescoff, Ruth Lichterman, Betty Jennings và Frances Spence) được gọi là programmer và bản thân ENIAC nhận "chức vụ" computer. Lập trình cho ENIAC hoạt động là công việc "khổ sai". Mỗi phép tính đơn giản được thực hiện bởi một bảng mạch điện tử to nặng. Các bảng mạch được lắp vào giá đỡ và được nối với nhau bằng dây điện để tạo nên chương trình tính toán.

Cuối năm 1947, Frankel trở về đời sống dân sự, cùng Nelson thành lập Công ty Frankel & Nelson, cung cấp dịch vụ tư vấn cho hệ thống điều khiển tên lửa của quân đội Mỹ. Thật trớ trêu, sau cuộc rà soát lý lịch năm 1949 (thời của chủ nghĩa McCarthy), Frankel bị quân đội Mỹ "cấm cửa" vì có cha là người cộng sản. Công ty Frankel & Nelson ngừng hoạt động. Frankel trở về làm việc tại Đại học California.

Thời gian làm việc với máy ENIAC và hệ thống tên lửa giúp Frankel nắm vững việc thiết kế mạch điện tử. Tại Đại học California, Frankel thiết kế một máy tính điện tử cỡ nhỏ, chỉ cần một người để vận hành. Frankel đặt tên cho máy là MINAC. Với sự trợ giúp của sinh viên vật lý James Cass, Frankel hoàn thành việc chế tạo mẫu máy MINAC. Năm 1954, Công ty Librascope mua bản quyền máy MINAC từ Đại học California để sản xuất "máy tính phổ thông" LDP-30 (Librascope General Purpose).



LGP-30 – Máy tính cá nhân đầu tiên do Stan Frankel thiết kế (1959).


LDP-30 được xem là máy tính cá nhân (personal computer) đầu tiên, được đưa ra thị trường vào năm 1959. LDP-30 có kích thước như một bàn làm việc, sử dụng 113 bóng chân không và 1450 diode bán dẫn, có "công suất nhỏ" 1500W, dùng nguồn điện dân dụng 110V và có giá bán 27.000 USD (được xem là rẻ so với các loại máy tính điện tử lớn vào thời ấy). Trong khi mỗi loại máy tính điện tử vào thời ấy chỉ bán được tối đa ba chiếc, Librascope bán được trên 500 máy LDP-30 trước khi ngừng sản xuất LDP-30 vào đầu thập niên 1960.

Hai giáo sư John Kemeny và Thomas Kurtz (Đại học Dartmouth) từng dùng máy LDP-30 để hướng dẫn sinh viên lập trình bằng những ngôn ngữ đơn giản do hai ông thiết kế: DART, ALGOL 30, SCALP, DOPE. Các ngôn ngữ lập trình trên LDP-30 cuối cùng đều tàn lụi nhưng tạo thành nền tảng cho việc sáng tạo ngôn ngữ lập trình BASIC nổi tiếng của Kemeny và Kurtz vào năm 1964.

Máy LDP-30 quá yếu so với những nhu cầu tính toán thực tế. Do vậy, vào thời ấy, việc sử dụng chung máy tính lớn vẫn là xu hướng chủ yếu. "Máy tính cá nhân" không có nhiều lý do để tồn tại như một phương tiện lập trình tính toán. Hiểu rõ điều đó, Frankel tiếp tục thiết kế máy làm tính điện tử để bàn (desktop electronic calculator), nhằm đáp ứng nhu cầu tính toán đơn giản (cộng, trừ, nhân, chia). Năm 1964, Công ty Smith-Corona Marchant mua bản quyền thiết kế từ Frankel, chế tạo máy làm tính để bàn mang tên Cogito 240SR. Cogito 240SR hoàn toàn dùng linh kiện bán dẫn, có màn hình CRT nhỏ để hiển thị kết quả, nhưng hoạt động chậm chạp và cuối cùng thất bại.

Năm 1961, IBM công bố máy đánh chữ điện tử (electronic typewriter) mang tên Magnetic Tape Selectric, cho phép ghi văn bản lên băng từ. Lần đầu tiên, người đánh máy có thể sửa lỗi dễ dàng sau khi soạn thảo văn bản. Công nghệ máy tính điện tử tiến thêm một bước đến những nhu cầu cá nhân.



Magnetic Tape Selectric – Máy đánh chữ điện tử của IBM (1961).


Máy tính cá nhân ngày nay "thoát thai" từ máy đánh chữ và máy làm tính để bàn, tạo ra vô số nhu cầu không liên quan đến những bài toán khoa học kỹ thuật.

Để tạo ra phim hoạt hình The Smurfs (Dân Xì Trum), các họa sĩ đều sử dụng máy tính có bộ xử lý Intel 8 nhân. Trên 5000 máy tính như vậy đã chạy suốt một tuần để tạo ra ba giây hoạt hình! Năng lực tính toán cực lớn đã được huy động để phục vụ cho nhu cầu giải trí bình thường là điều hoàn toàn trái ngược với những gì đã diễn ra vào năm 1941.

Điều trái ngược ấy có được nhờ khoảng cách 70 năm.

NGỌC GIAO


Ý kiến bạn đọc (0)
Tên   Email

Lên đầu trang