Jak ludzie zdali sobie sprawę, że mogą robić logikę z elektroniką? [Zamknięte]

Jak ludzie zdali sobie sprawę, że mogą robić logikę z elektroniką? Czy są jakieś anegdoty lub zapisy pierwszych realizacji? Zastanawiam się nad pierwszymi momentami „eureka”.

Z artykułu w Wikipedii, algebra boolowska :

W latach 30. XX wieku, badając obwody przełączające, Claude Shannon zauważył, że w tym ustawieniu można również zastosować zasady algebry Boole'a i wprowadził algebrę przełączającą jako metodę analizy i projektowania obwodów metodami algebraicznymi pod względem bramek logicznych. Shannon miał już do dyspozycji abstrakcyjny aparat matematyczny, dlatego rzucił swą algebrę przełączającą jako dwuelementową algebrę boolowską.

Artykuł na temat Claude'a Shannona zawiera więcej szczegółów:

W 1936 r. Shannon rozpoczął studia podyplomowe z elektrotechniki na MIT, gdzie pracował nad analizatorem różnicowym Vannevara Busha, wczesnym komputerem analogowym. Badając skomplikowane obwody ad hoc tego analizatora, Shannon zaprojektował obwody przełączające w oparciu o koncepcje Boole'a. W 1937 r. Napisał pracę magisterską pt. Analiza symboliczna obwodów przekaźnikowych i przełączających. Artykuł z tej pracy został opublikowany w 1938 r. W tej pracy Shannon udowodnił, że jego obwody przełączające można uprościć w rozmieszczeniu przekaźników elektromechanicznych które były następnie używane w przełącznikach routingu połączeń telefonicznych. Następnie rozwinął tę koncepcję, udowadniając, że te obwody mogłyby rozwiązać wszystkie problemy, które algebra boolowska mogłaby rozwiązać. W ostatnim rozdziale przedstawia schematy kilku obwodów, w tym 4-bitowego pełnego sumatora.

Wykorzystanie tej właściwości przełączników elektrycznych do wdrożenia logiki jest podstawową koncepcją leżącą u podstaw wszystkich elektronicznych komputerów cyfrowych. Prace Shannona stały się podstawą projektowania obwodów cyfrowych, ponieważ stały się szeroko znane w społeczności inżynierów elektrycznych podczas i po II wojnie światowej. Teoretyczny rygor pracy Shannona zastąpił metody ad hoc, które wcześniej panowały. Howard Gardner nazwał tezę Shannona „prawdopodobnie najważniejszą, a także najbardziej znaną, pracą magisterską stulecia”.

Podobnie jak w przypadku wielu innych ważnych zmian w logice i informatyce, prawie na pewno matematyk i filozof Charles Sanders Peirce , którego prace poprzedzały dzieło Shannona o dziesięciolecia:

Oczywiście, geniuszem jest pomysł na długo zanim zostanie zrozumiany i doceniony. Pozwólcie, że zakończę, przedstawiając tło dla innej logicznej idei Peirce o wielkiej oryginalności, idei uniwersalnego komputera przekaźnikowego, który wyprzedzał swoje czasy o pięćdziesiąt lat. Sekwencja zdarzeń jest następująca:

1. Peirce pobudził Alana Marquanda do wynalezienia i zbudowania mechanicznej maszyny logicznej lepszej niż William Stanley Jevons. Ta maszyna jest opisana w maszynach logicznych Peirce , vol. III, pkt. 1, s. 625–632.
2. Ta maszyna została zbudowana na początku lat 80. XIX wieku. Mniej więcej w tym samym czasie Peirce wymyślił wystarczalność „nie-i” i „nie-lub” wraz z wykorzystaniem tabeli prawdy jako procedury decyzyjnej dla tautologii.
3. W liście do Marquanda z 1886 r. Peirce zasugerował zastosowanie przekaźników w maszynie Marquanda i pokazał, jak osiągnąć „i” i „lub” za pomocą przekaźników . „... nie jest beznadziejne… stworzyć maszynę do naprawdę bardzo trudnych problemów matematycznych (ibid., s. 632).
4. Marquand przygotował następnie schemat okablowania dla przekaźnikowej wersji swojej mechanicznej maszyny logicznej.

(Źródło: Arthur W. Burks, [„The New Elements of Mathematics” (recenzja książki) s. 917, Biuletyn Amerykańskiego Towarzystwa Matematycznego , tom 84 , wydanie 5 (wrzesień 1978). Podkreślenie Boldface jest moje.)

Cytując z listu Peirce'a z 1886 r. Do Marquanda:

… Nie ma co liczyć na to, że zrobimy maszynę do naprawdę bardzo trudnych problemów matematycznych. Ale musisz postępować krok po kroku. Myślę, że najlepiej polegać na elektryczności. Niech A, B, C będą trzema kluczami lub innymi punktami, w których obwód może być otwarty lub zamknięty. Jak na ryc. 1, obwód występuje tylko wtedy, gdy wszystkie są zamknięte; na ryc. 2 jest obwód, jeśli którykolwiek jest zamknięty. To jest jak [logiczne i & logiczne lub] w Logice.

(Źródło: Writings of Charles S. Peirce: A Chronological Edition , vol. 5 (1884–1886) str. 422. Indiana University Press, 1993. Christian JW Kloesel i in., Redaktorzy.

Peirce był niesamowitym przypadkiem kogoś, kto był tak daleko przed swoim czasem, że jego praca nie mogła być doceniona przez współczesnych. Był w większości ignorowany za życia, ale udało mu się przewidzieć ogromną liczbę ważnych zmian logicznych i matematycznych, które następnie musiały zostać odkryte znacznie później. Na przykład wynalazł teorię sieci w XIX wieku, ale nikt tak naprawdę nie zwrócił na nią uwagi, dopóki Garrett Birkhoff nie wynalazł jej na nowo w 1935 roku. Punkt 2 w cytacie Burksa powyżej zauważa, że ​​Peirce wynalazł logikę NAND (dziś podstawowa logika mikroczipów), ale uznanie jest zwykle podawany Henry'emu Shefferowi, który odkrył go 23 lata później. Stanford Encyclopedia of Philosophy artykuł o Peirce .

Jeśli chodzi o momenty „eureka”, myślę, że zastosowanie logiki boolowskiej w elektronice stało się nieuniknione w momencie sformalizowania przez Boolean Algebrę George'a Boole'a The Mathematical Analysis of Logicw 1847 roku. Wikipedia

Można również argumentować, że ta „eureka” miała miejsce dekadę przed sformalizowaniem logiki logicznej, gdy Charles Babbage podjął próbę budowy silnika analitycznego w 1837 r. , Urządzenia zawierającego

arytmetyczna jednostka logiczna, sterowanie przepływem w postaci rozgałęzień warunkowych i pętli oraz zintegrowana pamięć.

Argument tutaj jest mocny, jeśli weźmie się pod uwagę, że z perspektywy obliczeniowej, zarówno mechaniczne, jak i elektroniczne bramki logiczne są równoważne . Zastąpienie części mechanicznych tańszymi, bardziej niezawodnymi częściami elektronicznymi nie ograniczało się do elementów logicznych i było powszechne we wszystkich branżach. Gdyby Babbage dysponował podstawowymi komponentami elektronicznymi, można sobie wyobrazić, że wykorzystałby je do tego rodzaju logiki dokładnie w taki sam sposób, jak robił to mechanicznie.

Trzecią możliwą „eureką” może być spotkanie Babbage i Boole podczas Wielkiej Londyńskiej Wystawy w 1862 r . :

Mówi się, że omawiali ten „myślący silnik”, którego Babbage nigdy nie ukończył. Ale stał się fundamentem nowoczesnego przetwarzania.

Kolejnym kamieniem milowym dla „eureki” może być realizacja marzenia o silnikach analitycznych Babbage'a wraz z ukończeniem funkcjonowania Howarda Aikena, elektromagnetycznego kalkulatora z automatyczną kontrolą sekwencji na Harvardzie w 1937 roku.

Wreszcie, z pewnością możemy ustalić moment nie później niż (jak wspomniano w odpowiedzi @ the-photon) w sformalizowaniu przez Claude'a Shannona sformułowania Boolean Logic z komponentami elektronicznymi na MIT w 1938 roku .

Ten znakomity artykuł atlantycki szczegółowo odpowiada na twoje pytanie. Oto najbliższa chwila Eureki:

Dziś nazwisko Boole'a jest dobrze znane informatykom (wiele języków programowania ma podstawowy typ danych zwany boolean), ale w 1938 roku rzadko czytano go poza wydziałami filozofii. Sam Shannon zetknął się z twórczością Boole'a na studiach filozoficznych. „Po prostu zdarzyło się, że nikt inny nie był zaznajomiony z obydwoma polami jednocześnie” - skomentował później.

Automatyczna centrala telefoniczna Strowgera z 1889 r. Była z pewnością praktycznym i praktycznym zastosowaniem cyfrowej logiki za pomocą środków elektromechanicznych. Rozwiązanie innych problemów logiki impuls / stan przekaźników i innych części elektromechanicznych nie może być zupełnie nową koncepcją najpóźniej po tym momencie.

Łączenie faktów: „przekaźniki są powolne i hałaśliwe” i „lampy wyładowcze i / lub lampy próżniowe oraz ich następcy techniczni są szybsi i mogą wykonywać tę samą pracę”, aby „użyć dosłownej elektroniki do cyfrowej logiki” wydaje się niemal trywialne.

Niektóre dodatkowe wyjaśnienia: „Rurki wyładowcze” jak w Thyratronach, a nawet zwykłe lampy neonowe (mają one silną histerezę między napięciami uderzającymi i gaszącymi, a zatem mogą działać jako element pamięci) lub bardziej złożone urządzenia pochodzące z tyratronu, takie jak tuby zliczające dekatron . Wcześniej projektowane lampy próżniowe (do lat 40. XX wieku - projekt ENIAC wykorzystywał tę generację i miał poważne problemy z nią :) w rzeczywistości nienawidził używania jako twardych elementów włączania / wyłączania (pozostawienie przy pełnym napięciu, ale mocno wyłączone uszkodzona powłoka katodowa. słowem kluczowym jest „interfejs katodowy” lub „zwischenschichtbildung” w literaturze niemieckiej *); niezawodne w tej funkcji lampy próżniowe zostały wprowadzone do przemysłowych urządzeń sterujących z lat 50. i 60. XX wieku ...

* Wspominając o tym, ponieważ arkusze danych mogą istnieć tylko w języku angielskim, niemieckim, holenderskim lub francuskim dla niektórych z tych typów ...