Я… надеюсь заняться здесь секцией вычислительной техники, поскольку в последние два-три года очень заинтересовался подобными электронными устройствами. Примерно полтора года назад я решил попробовать запустить машину, когда преуспею в этой сфере. Конечно, я поддерживаю тесный контакт с Тьюрингом.

Несколько лет назад я занимался тем, что сейчас можно описать как исследование теоретических возможностей и ограничений цифровых вычислительных машин. Я обдумывал возможность создания машин с центральным механизмом и бесконечной памятью, имеющей вид бесконечной ленты… Нетрудно показать, что можно создать специальную единую машину такого типа, которая будет решать любые задачи… Эту специальную машину можно назвать универсальной, работает она довольно просто. Когда мы решили, какую машину хотим имитировать, мы пробиваем на ленте универсальной машины описание… Универсальная машина должна лишь просмотреть это описание, чтобы понять, что нужно делать на каждом этапе. Таким образом, сложность машины, которую мы имитируем, сосредоточена на ленте и никак не проявляется в конструкции самой универсальной машины… Подобные ACE [ц]ифровые вычислительные машины… фактически представляют собой практические версии универсальной машины. Есть некий центральный комплекс электронного оборудования и память большого объема. Когда необходимо решить ту или иную задачу, инструкции по выполнению соответствующего вычислительного процесса помещаются в память ACE…

ACE фактически аналогична «универсальной машине», описанной в моей статье On Conputable [sic] Numbers… [Б]ез изменения самой конструкции машину теоретически можно использовать в качестве модели любой другой машины, если заставить ее запомнить соответствующий набор инструкций.

В этом документе представлены достаточно полные сведения о предлагаемом вычислителе. Однако рекомендуется читать его вместе с отчетом фон Неймана First Draft of a Report on the EDVAC.

Мне известно, что примерно в 1943 или 1944 году фон Нейман прекрасно осознавал исключительную важность работы Тьюринга On Computable Numbers 1936 года, описывающей принципиальное устройство универсального компьютера, воплощением которого является каждый современный компьютер (возможно, не ENIAC, как первый законченный, но определенно все последующие). Фон Нейман показал мне эту статью, и по его настоянию я внимательно изучил ее. Многие считают фон Неймана «отцом компьютера» (в современном смысле этого выражения), но я уверен, что сам бы он никогда не совершил эту ошибку. По всей видимости, его вполне можно назвать «акушером», но передо мной и всеми остальными он твердо упирал на то, что принципиальная концепция принадлежит Тьюрингу. Я думаю, основная роль фон Неймана заключалась в том, чтобы донести ее до мира и заниматься техническими разработками в Школе Мура и в других местах.

Фон Нейман был тем человеком, который действительно… добился значительного прогресса в этой области, поскольку логически он куда глубже, чем кто-либо иной, осознавал, что означает [концепция компьютера с хранимой в памяти программой]… Причина этого, помимо всего прочего, заключается в том, что, благодаря работе Тьюринга… которую тот вел в 1936–1937 годах… фон Нейман хорошо разбирался в значительной части математической логики, на которой основывалась эта идея. Сегодня [универсальная] машина Тьюринга не очень похожа на современный компьютер, но тем не менее она им являлась. Это была идея в зародыше… Таким образом… [фон Нейман] понимал… что [ENIAC] — это лишь первый шаг, за которым грядут значительные усовершенствования.

Около 12 лет назад английский логик Тьюринг взялся за решение следующей проблемы. Он хотел дать общее определение того, что подразумевается под вычислительным автоматом… Тьюринг тщательно проанализировал, какие математические процессы можно осуществить с помощью автомата такого типа… Он… также представи[л] и проанализирова[л] концепцию «универсального автомата»… «Универсальным» является такой автомат, который способен выполнить любую последовательность (цикл), произведенную любым другим автоматом. Разумеется, для этого требуется, как правило, иная инструкция. Главный вывод теории Тьюринга. Априори такое, на первый взгляд, далеко от реальности. Разве подобному автомату удастся достичь той же производительности, что и любому другому, в том числе, например, вдвое превосходящему его по размерам и сложности? Тем не менее Тьюринг доказал, что это возможно.

Важность исследований Тьюринга заключается вот в чем: если правильно сконструировать автомат, то любые дополнительные требования к нему можно задавать с помощью достаточно подробных инструкций. Это верно лишь в том случае, если [автомат] достаточно сложный, если он достиг некоторого минимального уровня сложности. Другими словами… есть некая строго определенная конечная точка, по достижении которой автомат такой сложности при получении соответствующих инструкций приобретает способность делать всё, что вообще можно сделать с помощью автоматов.

Благодаря методам формальной логики легко заметить, что существуют коды, которые абстрактно пригодны для управления и вызывают выполнение любой последовательности операций, по отдельности доступных в машине и в совокупности понятных для планировщика задач. Соображения, имеющие по-настоящему решающее значение при выборе кода с нынешней точки зрения, носят, скорее, практический характер — к ним относится простота оборудования, требуемого для выполнения кода, и прозрачность его применения по отношению к действительно важным задачам наряду со скоростью их решения.

Искусственный интеллект, предложенный учеными Технической школы Карнеги осенью 1955 года, пробужденный к Рождеству и установленный на компьютер JOHNNIAC весной, произвел ошеломляющий эффект при первом упоминании на конференции, благодаря которой впоследствии и получил свое название.

Может ли машина играть в шахматы? Довольно легко сделать так, чтобы она весьма посредственно играла в шахматы, что никуда не годится, поскольку шахматы требуют наличия интеллекта. В начале этого раздела мы отметили, что машину следует считать совершенно не обладающей интеллектом. Однако, судя по некоторым признакам, машину можно заставить демонстрировать интеллект с риском периодического совершения серьезных ошибок. В таком аспекте, вероятно, можно добиться того, чтобы машина очень хорошо играла в шахматы.

…уделить больше внимания биологии в работе над [АСЕ]. Чтобы максимально раскрыть суть вопроса, скажу, что до сих пор планировалось создать машину, которая бы представляла собой эквивалент нижних долей мозга, и [Тьюринг] хочет посмотреть, в какой степени машина сможет освоить функции верхних отделов, например, реально ли создать машину, которая бы училась на опыте. Это будет теоретическая работа, и лучше делать ее где-нибудь в другом месте.

Будет ли ведущий ошибаться так же часто, когда компьютер имитирует человека, как и в том случае, когда игра идет между мужчиной и женщиной?

Многие неорганизованные машины имеют такую конфигурацию, что по ее достижении и при соответствующем ограничении вмешательства начинают вести себя как машины, которые были организованы с определенной целью.

[М]ашины этого типа могут вести себя крайне сложным образом при большом количестве узлов… Поэтому было бы очень интересно узнать что-нибудь об их поведении.

Я считаю, что в этих направлениях необходимо сделать больше. Я хотел бы исследовать другие типы неорганизованных машин… Я надеюсь, проводить такие исследования будет легче, когда какие-нибудь электронные машины действительно заработают. На такой UPCM [универсальной практической вычислительной машине] должно быть проще создавать модели тех или иных машин, чем, как сейчас, на бумаге. Достаточно четкие «правила обучения» при необходимости также можно запрограммировать на машине. Затем стоит дать всей системе поработать в течение длительного времени и проникнуть в нее в роли своего рода «школьного инспектора», чтобы оценить достигнутый прогресс.

Компьютеры следует рассматривать как важный лабораторный инструмент для изучения жизни, заменяющий собой набор инкубаторов, чашек для культивирования микроорганизмов, микроскопов, гель-электрофоретических систем, пипеток, центрифуг и множество других принадлежностей для проведения экспериментов на практике, как одну простую в освоении единицу экспериментального оборудования.

Наша новая машина должна прибыть в понедельник. Прежде всего я надеюсь заняться «химической эмбриологией». В частности, я думаю, можно проиллюстрировать вид чисел Фибоначчи строением еловых шишек.

Я боюсь, что пока очень далек от стадии, на которой возникает стремление задавать какие-либо вопросы об анатомии [мозга]. Согласно моим представлениям о способах решения этой задачи, такая стадия не наступит до тех пор, пока у меня не будет достаточно ясного представления о происходящих процессах.
В настоящее время я работаю вообще не над этой проблемой, а над своей математической теорией эмбриологии… Она поддается обработке и, насколько я могу судить, дает удовлетворительное объяснение:
I) гаструляции;
II) формированию структур с полигональной симметрией, например, у морских звезд и цветов;
III) закономерностям расположения листьев, а именно того, каким образом в них задействованы числа Фибоначчи (0, 1, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, ...);
IV) особенностям окраски животных, например наличию полос, пятен и крапинок;
V) образованию структур у сфероподобных организмов, таких как некоторые радиолярии, но это более сложно и спорно.
Я действительно занимаюсь сейчас этой теорией, потому что ее проще формализовать. Думаю, она не так уж далека от другой проблемы. Мозг должен иметь такую структуру, которая может сформироваться посредством генетическо-эмбриологического механизма, и я надеюсь, что теория, над которой я сейчас работаю, поможет прояснить, какие ограничения этот механизм подразумевает. В связи с этим ваш рассказ о росте нейронов при стимуляции очень меня заинтересовал. Отсюда предположительно следует, что, возможно, существуют способы заставить нейроны расти так, чтобы они образовывали определенную цепь, а не достигали определенного места.

Я считаю, всё началось потому, что [Тьюринг] посетил мою лекцию по основам математики и логики… Кажется, на той лекции я сказал, что когда мы говорим о конструктивном процессе, то подразумеваем, что он может быть выполнен действующей чисто механически машиной, и, возможно, я даже сказал, что он может быть выполнен машиной.
И это, конечно, привело [Тьюринга] к вопросу о том, что это за машина, и побудило его попытаться сформулировать, что следует понимать под вычислительной машиной абсолютно общего назначения.

[К]огда [немецкие армии] пали… никто уже не собирался запускать радар, и такие люди, как я… оказались бы в затруднительном положении, если бы не нашли себе другого занятия. И компьютеры были на слуху. Абсолютно ничего не зная о них, я взялся за проблему хранения данных и решил ее.

Вполне вероятно, что подходящую систему хранения можно разработать без использования новых типов трубок, на основе обычной электронно-лучевой трубки, если закрепить на внешней стороне ее экрана оловянную фольгу, так чтобы она играла роль сигнальной пластины. Периодически необходимо будет обновлять картину распределения зарядов, так как они имеют тенденцию рассеиваться… Если бы мы всегда сканировали картину регулярно, как это происходит в случае с телевизором, с этим бы не возникло никаких серьезных проблем… Но пока нам следует продумать схемы переключения, чтобы применять их для считывания той или иной части информации. Необходимо будет… переходить к точке с нужной информацией, выполнять сканирование, заменять информацию, удаленную в его процессе, и возвращаться к обновлению начиная с оставленной точки… Всё это не несет никаких принципиальных трудностей, но, несомненно, займет некоторое время.

Если бы, сохранив свой сигнал, вы бы захотели взглянуть на него снова, то в первые полсекунды или около того смогли бы найти его, но уже на следующий день он бы исчез.

Так вышло, что Фредди поехал в Штаты, где наблюдал над попыткой сохранения аналоговых сигналов с помощью электронно-лучевой трубки. Там использовалась система из двух трубок. Когда Фредди вернулся, он сам поставил такой же эксперимент, чтобы понять, как происходит весь процесс. Он взял две трубки, между которыми аналоговые сигналы должны были передаваться с целью регенерации.

Необходимо будет… переходить к точке с нужной информацией, выполнять сканирование, [затем] заменять информацию, удаленную в его процессе...

Прежде чем двигаться дальше, поясним, что ни Том Килбурн, ни я ничего не знали о компьютерах, когда приехали в Манчестерский университет. Мы получили достаточно объяснений, чтобы понять, в чем суть проблемы с сохранением данных и какие данные нужно сохранять, и добились желаемого, после чего нам представилась возможность узнать кое-что о компьютерах… Королевское общество уже выделило Ньюману грант на создание компьютера, но на самом деле он пока не приступал к его созданию. Действительно, Ньюман, как математик, не слишком подходил на роль создателя компьютера. Таким образом, нам выпал шанс наладить плодотворное сотрудничество между отделениями математики и электротехники, и Ньюман в подробностях рассказал нам, как работает компьютер… [Строительство компьютера Baby] представляло собой незамысловатый процесс: у нас был метод хранения и указания Ньюмана относительно того, какими возможностями должен обладать компьютер.

Мы с Томом Килбурном ничего не знали о компьютерах… В отличие от профессора Ньюмана и господина А. М. Тьюринга… Они протянули нам руку помощи и объяснили, как числа могут жить в «домах» с адресами...

В современном мире идея универсальной вычислительной машины была выдвинута Тьюрингом независимо от Бэббиджа… Она предусматривает сохранение чисел, скажем, в двоичной записи, когда каждое число представлено в виде ряда, скажем, сорока нулей и единиц, занимающих определенные места, или «дома», в машине… Некоторые из этих чисел, или «слов», считываются друг за другом, как команды. У одного из типов машин команда состоит из четырех чисел, например 11, 13, 27, 4. Число 4 означает «добавить», так что при передаче управления этому слову «дома» H11 и H13 подключаются к сумматору в качестве входов, а H27 — в качестве выхода. Числа, хранящиеся в «домах» H11 и H13, проходят через сумматор, суммируются, а сумма отсылается в H27. Затем управление передается следующей команде. У большинства реальных машин описанный выше процесс будет выполняться с использованием трех отдельных команд: первая должна передавать ‹H11› (=содержимое H11) в центральный аккумулятор, вторая — добавлять в аккумулятор ‹H13›, а третья — отправлять результат в H27. Таким образом, для каждой команды потребуется только один адрес… Машина с запоминающим устройством, с таким коммутатором и со всеми необходимыми сумматорами, вычитателями и т. д. уже является универсальной машиной...

Из этого крайне упрощенного отчета следует, что к основным внутренним компонентам машины относится, во-первых, устройство для хранения чисел (которые также могут быть командами)… Во-вторых, сумматоры, умножители и т. д. В-третьих, «коммутатор» для выбора «домов», их подключения к арифметическому устройству и записи ответов в другие «дома», предназначенные для этого. Наконец, средства передачи управления любой команде на любом этапе при выполнении определенного условия и перехода к следующей команде в нормальной последовательности в противном случае. Кроме того, необходимо предусмотреть способы настройки машины в самом начале работы и получения итогового ответа в пригодной для использования форме.

Примерно в середине [1946] года мне представилась возможность получить назначение в Манчестерский университет, и я побеседовал с профессором Ньюманом, который уже интересовался разработкой компьютеров и добился гранта Королевского общества в размере 30 тыс. фунтов стерлингов на эти цели. Поскольку он разбирался в компьютерах, а я разбирался в электронике, возможности плодотворного сотрудничества были очевидны. Я помню, как Ньюман прочитал нам несколько лекций об организации компьютера на примере чисел, идентифицируемых по адресу «дома», в котором они размещены, и чисел, по очереди отсылаемых с этого адреса в аккумулятор, где каждое новое число складывается с уже хранящимися там. Число из аккумулятора в любой момент может быть отправлено обратно в память по назначенному адресу, а аккумулятор — очищен для дальнейшего использования. Передача чисел должна осуществляться с помощью программы, сохраненной в памяти и предполагающей последовательное выполнение списка инструкций. Их последовательное выполнение может быть прервано проверочной инструкцией, анализирующей знак числа в аккумуляторе, так чтобы после прерывания выполнение инструкций начиналось с нового пункта в списке. Это была первая информация, которую я получил об организации компьютеров… Наш первый компьютер, [Baby], стал простейшим воплощением этих принципов, с той единственной разницей, что он был снабжен вычитающим, а не суммирующим аккумулятором.

Мы решили ограничиться абсолютным минимумом возможностей. Например, единственной арифметической операцией, которую мы могли выполнять, было вычитание, поскольку сложение без труда производится путем вычитания, так как можно вычесть нечто из ничего и получить отрицательную величину, а затем вычесть ее из того, что нужно прибавить, в результате чего и получится сумма, однако наоборот сделать нельзя: операция суммирования позволяет лишь складывать числа. Итак, у нас имелась одна базовая арифметическая операция, вычитание, и еще кое-что важное — возможность выбрать один из двух маршрутов выполнения программы в зависимости от знака числа в аккумуляторе. Это основная особенность компьютеров, которая делает их универсальными. Таким образом, в общей сложности мы располагали примерно пятью доступными инструкциями, которым машина могла следовать.

Передача чисел осуществляется путем указания ОТПРАВИТЕЛЯ и АДРЕСАТА с помощью системы управления… Те или иные линии [задержки] предназначены для строго определенных целей… Например, линии 2 и 3 выделены под сложение… Для того чтобы комбинацию из 10 сигналов… можно было использовать для получения данных у любого отправителя или доступа к любому адресату, предусмотрена система межсоединений, известная под названием ДЕРЕВА… В версиях V и VI деревья отправителей и адресатов контролируют 1024 отправителя и адресата.

Уильямс, Килбурн и я (три проектировщика первой манчестерской машины) провели войну 1939–1945 годов в Научно-исследовательском институте связи, где занимались исследованиями и разработкой радиолокационного оборудования. Основными американскими идеями, которые мы позаимствовали в обмен на наши начинания в этой области, а затем и в области компьютеров, были термины «радар» и «память»… Последний термин, кстати, нам не понравился, так как он согласуется с антропоморфной концепцией «машин, которые думают».
Насколько я помню, мы с Ф. К. [Уильямсом] и Томом [Килбурном] никогда не обсуждали… идеи фон Неймана… во время разработки Малой экспериментальной машины [Baby], и я ничего не знал о них во время проектирования Ferranti Mk I. Не думаю, что на Ф. К. вообще как-либо повлиял фон Нейман… Мне представляется, что в целом он был довольно щепетилен в отношении чужих идей.

Принстон. Согласно плану фон Неймана, машина должна состоять в основном из памяти и статического аккумулятора. Все операции передачи данных из памяти в аккумулятор по существу представляют собой операции сложения. Используются команды следующего типа:
(1) Очистить A Очищает аккумулятор.
(2) x → A Складывает число, хранящееся на позиции x в памяти, с содержимым аккумулятора.
(3) А → х Передает хранящееся в аккумуляторе число на позицию х в памяти.
(4) C → x Передача управления команде на позиции x в памяти.
(5) СС → x Условная передача управления, т. е. управление передается команде на позиции x в памяти, если хранящееся в аккумуляторе А число отрицательное. В противном случае команды выполняются в естественной последовательности.

Наша первая машина не имела устройства ввода, если не считать оборудования для ввода одиночных битов на выбранные позиции в запоминающем устройстве. У нее не было устройства вывода, ответ считывался непосредственно с электронно-лучевой трубки, служившей для контроля запоминающего устройства. В этой ситуации Тьюринг, на мой взгляд, внес большой вклад. Он предложил простые минимально необходимые средства ввода данных с бумажной пятидорожечной перфоленты и их вывода с машины в аналогичной форме.

как организовать машину для ввода данных с бумажной ленты в компьютер… [Тьюринг] оказал нам неоценимую помощь, проинформировав нас, какие именно сигналы понадобятся для управления его машиной ввода данных с ленты и ленточным перфоратором.

В дополнение к нашим собственным идеям мы снабдили усовершенствованную версию первой машины, которая должна была иметь расширенные возможности, теми функциями, которые предложили Тьюринг и Ньюман. Когда я разработал логическую структуру Ferranti Mark 1, то уговорил их утвердить список его функций.

Можно использовать электронные счетные устройства… и сконструировать машины, которые бы обладали высокой степенью универсальности и позволяли бы непрерывно их совершенствовать и дополнять новыми функциями. Скорость выполняемых с помощью электронных устройств расчетов достигает одной операции в микросекунду, что представляет собой значительный прогресс по сравнению со всеми предыдущими попытками. Все арифметические процессы могут быть проведены, и с помощью соответствующих межсоединений, обеспечиваемых шаговыми искателями, машину можно заставить механически выполнять определенные циклы операций… [Н]ет причин, по которым инструкции машины не должны зависеть от результатов предыдущих операций, так что различные итерационные методы легко сделать полностью автоматическими.

1936–1937 годы Опубликована статья А. М. Тьюринга On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem…
1937–1938 годы Статью замечает Дж. Р. У. (Дж. Р. Уомерсли). Дж. Р. У. встречается с К. Л. Норфолком, инженером-телефонистом, специализирующимся на проектировании сумматоров, и обсуждает с ним планы по созданию машины Тьюринга с использованием автоматической телефонной аппаратуры. Подготовлены примерные схемы, обсуждена возможность внесения предложения в Национальной физической лаборатории. Решено, что машина будет работать слишком медленно и неэффективно.
Июнь 1938 года Дж. Р. У. на небольшую сумму приобретает в R. D. Woolwich шаговый искатель и несколько реле для экспериментов в свободное время. Однако эксперименты вскоре приходится прекратить из-за напряженной работы в области баллистики…
1942 год Завершена и запущена машина Эйкена (Вычислительное устройство, управляемое автоматическими последовательностями, в Гарвардском университете).

Эйкен и вычислительное устройство, управляемое автоматическими последовательностями
1943 год Штибиц завершает строительство релейного компьютера в Bell Telephone Laboratories.

Джордж Роберт Штибиц
В конце 1943 года Дж. Р. У. впервые узнаёт об американских машинах.
1944 год Межведомственный комитет по Центральной математической станции. Д. Р. Хартри на одном из совещаний упоминает о возможном использовании автоматической телефонной аппаратуры для проектирования больших вычислительных машин. Дж. Р. У. вносит предложения относительно исследовательской программы, которую следует включить в отчет комитета.
Сентябрь 1944 года Дж. Р. У. назначают на должность заведующего математическим отделом.
Октябрь 1944 года Дж. Р. У. подготавливает исследовательскую программу для математического отдела, которая включает пункт, касающийся ACE.
Ноябрь 1944 года Дж. Р. У. выступает перед Исполнительным комитетом Национальной физической лаборатории. Цитата (приведена дословно):
«Должна ли у нас быть смешанная команда, разрабатывающая технические приспособления различных типов… Или же мы, согласно Комри… полагаемся исключительно на наше абсолютное мастерство в работе с обычными типами вычислительных машин? Я думаю, что оба эти подхода одинаково неудачны… Мы можем воспользоваться преимуществами обоих методов, прибегнув к электронным расчетам и составив автоматические инструкции для машины…»
Февраль – май 1945 года Дж. Р. У. отправляется в США по указанию директора. Осматривает гарвардскую машину и называет ее «аппаратной реализацией машины Тьюринга». (Подтверждением этому могут служить его письма жене из поездки.) Дж. Р. У. осматривает ENIAC и получает информацию об EDVAC от фон Неймана и Голдстайна.
Июнь 1945 года Дж. Р. У. встречается с профессором М. Г. А. Ньюманом и сообщает ему о своем желании встретиться с Тьюрингом. В тот же день встречается с Тьюрингом и приглашает его к себе домой. Показывает Тьюрингу проект отчета об EDVAC и убеждает его стать сотрудником Национальной физической лаборатории, организовывает интервью и убеждает директора и секретаря.

Проект машины ACE
Далее я представляю три отчета. Во-первых, краткий отчет, который подготовили мы с Хартри, о последних разработках в США в области автоматических вычислительных машин. Во-вторых, отчет доктора А. М. Тьюринга, в котором показано, как построить такую машину (путем объединения электроаппаратуры, уже достигшей высокого технического уровня и обладающей известными свойствами), которая могла бы решать широкий спектр задач на недостижимых до сих пор скоростях.
Очень важно отметить, что это устройство не является вычислительной машиной в обычном смысле этого слова. Не следует ограничивать его функции арифметикой. Оно точно так же способно свободно выполнять алгебраические операции, т. е. производить перемножение матриц, элементами которых служат алгебраические многочлены, решать задачи булевой алгебры или реализовывать методы перечисления характеров групп. Методы последовательного приближения, т. е. процесс релаксации Саусвелла, также применимы, поскольку машина будет содержать устройство, позволяющее выбирать между двумя наборами инструкций в зависимости от знака определенного числа в ней.
Стоимость по понятным причинам под вопросом. После тщательного анализа я оценил ее в 60–70 тыс. фунтов стерлингов, хотя трудно быть уверенным в сумме максимальных затрат. Я думаю, для Управления научных и промышленных исследований (DSIR) это будет одно из самых выгодных начинаний. Чтобы дать некоторое представление о скорости машины, отмечу, что она должна рассчитывать полную траекторию выпущенного из орудия снаряда менее чем за 30 секунд и проводить подготовку всех баллистических таблиц бомбометания для Королевских военно-воздушных сил за несколько недель, если не считать вывода данных на печать. Благодаря такой машине мы сможем изучать целые области как теоретической, так и прикладной математики, которые в настоящее время закрыты для нас вследствие огромных размеров соответствующих компьютерных программ.
Мы сможем взяться за сложные интегральные уравнения, интегро-дифференциальные уравнения и дифференциальные уравнения в частных производных, заменяя их большими блоками систем линейных уравнений с 700–1000 неизвестных, и будем легко и быстро решать их. Мы сможем использовать теорию Т. Смита о проектировании оптических приборов для решения практических задач с такой скоростью, которая позволит в течение нескольких часов отвечать на запросы фирм по телефону. Мы сможем совершить революцию в исследовании течения сжимаемой жидкости и устойчивости летательных аппаратов. Задачи, которые сейчас приходится медленно решать по частям, можно будет решать целиком. Машина также способна успешно справляться с задачами о тепловом потоке в неоднородных материалах или материалах, постоянно выделяющих тепло. Это позволит исследовать материалы со специфическими упругими свойствами (например, пластмассы) таким способом, который недостижим при существующих вычислительных ресурсах… [М]ы могли бы изменить всю скорость математических вычислений, связанных с научными исследованиями в этой стране, если бы нам была доступна такая машина.
Заложенные в этом оборудовании возможности настолько огромны, что любой практический пример покажется совершенно фантастическим для тех, кто не знаком с американскими разработками. Но если кто-нибудь захочет возразить, что это недешевое оборудование, то я не премину отметить, что две машины в США, гарвардское Вычислительное устройство, управляемое автоматическими последовательностями, и релейный компьютер Bell Telephone Laboratory, стоят столько же, но работают в тысячу раз медленнее, не отличаются универсальностью и не имеют памяти, однако американцы считают, что они вполне окупают себя.
Третий документ был создан в попытке изложить практические доводы в пользу создания такого оборудования. С учетом его уникального характера это непросто, но я считаю, что обещанная в этом направлении поддержка со стороны сэра Эдварда Тревиса, капитана из Министерства иностранных дел, будет бесценной…
Что касается изготовления машины, то, думаю, Инженерно-исследовательская станция Центрального почтамта подойдет, если они знают способы это сделать. Господин Флауэрс, сотрудник этой станции, в войну работал в нужной области и во время своего недавнего визита в США посещал места, где ведутся подобные разработки.

Меморандум господина Дж. Р. Уомерсли, заведующего математическим отделом
Научно-исследовательская программа математического отдела содержит пункт «Изучение применения методов переключения (механических, электрических и электронных) для всех видов расчетов»… Доктор А. М. Тьюринг получил назначение в штат отдела и занялся анализом возможностей электронных методов… К настоящему времени он подготовил подробный отчет, в котором содержатся конкретные предложения по строительству машины, способной решать широкий спектр задач на недостижимых до сих пор скоростях…
Аннотация части I отчета доктора Тьюринга
Предполагается, что машина ACE должна решать задачи от начала и до конца, т. е. самостоятельно выполнять все те операции, которые раньше требовали многократного применения человеческого труда для извлечения данных из машины и помещения их в нее в нужный момент. Машина не ограничивается выполнением последовательности заданных операций. Предусмотрена зависимость поведения машины от результатов ее собственных расчетов.
После устранения человеческого фактора скорость невероятно вырастет. Например, перемножение двух десятизначных чисел предположительно должно будет производиться за 500 микросекунд, что примерно в 20 тыс. раз превышает скорость обычной вычислительной машины. Такая скорость достигается не за счет усложнения и удорожания оборудования сверх необходимого, а представляет собой естественный результат применения нетрадиционных методов, и, после того как они будут одобрены, путем ее снижения не удастся получить никакой экономии.
Основной принцип заключается в том, что числа сохраняются в машине динамически, а не статически, как в других машинах. Все внутренние операции в машине происходят в двоичной системе: каждое число представлено рядом единиц и нулей, так что единицы — это импульсы, а нули — паузы между ними. В каждый момент времени первым следует наименьший разряд. Проблема заключается в том, чтобы найти такой способ сохранения числа в этой форме, который бы позволял ему циркулировать в машине, пока оно не понадобится для дальнейших расчетов. Доктор Тьюринг описывает «линию задержки», «динамическую память», как в радаре, которая, как он, показывает, подходит для этой цели. Он объясняет, что изготовление памяти, способной вмещать 1000 бит, осуществимо на практике.
Затем машина делится на две основные части, арифметический орган и устройство логического управления. Для связи с внешним миром предусмотрены органы ввода и вывода данных. Сами инструкции машины могут быть выражены двоичными числами и переданы в отвечающую за логическое управление часть машины в начале решения задачи. Там они циркулируют по соответствующим линиям задержки до поступления информации в числовой форме («начальные условия»), при этом конечная информация представляет собой другую инструкцию — «инструкцию по выполнению дальнейших операций».
… первоначально предполагалось, что каждый элемент данных будет состоять из 32 бит, так чтобы его первый разряд содержал нуль или единицу в зависимости от характера этого «числа», т. е. от того, является ли оно числом или инструкцией, а второй разряд указывал на знак. Доктор Тьюринг расширил эту идею для большей универсальности. Каждое «число» должно состоять из двух элементов данных длиной 32 бита. Один из них при этом будет содержать заключенное между нулем и единицей двоичное число, а другой — определять его «значимость», т. е. степень, в которую нужно возвести двойку для домножения на число, а также указывать его знак и включать некоторые дополнительные разряды, служащие для идентификации числа.
Арифметические процессы очень просты. Чтобы сложить два числа, необходимо вывести их из запоминающего устройства и пропустить через простую сеть радиоламп, в результате чего они «склеиваются» друг с другом, а сумма помещается в другой элемент запоминающего устройства.
Умножение осуществляется путем повторения этого процесса с соответствующими временными задержками. Деление предлагается производить путем умножения на обратное число, которое вычисляется методом последовательного приближения, что вполне возможно благодаря высокой скорости элементарных процессов.
Область применения машины очень широка. Создание набора таблиц дальностей предполагается рассматривать как единую задачу. После накопления опытных данных ее можно будет решить за несколько дней. Что касается скорости, то построение траектории выпущенного из орудия снаряда от начальной до конечной точки по небольшим отрезкам дуг займет примерно полминуты. Все виды расчетов с использованием методов релаксации могут быть полностью механизированы — фактически все методы последовательного приближения. Возможно перемножение матриц в степени ниже 30, элементы которых представляют собой многочлены десятой степени, с получением в результате другой матрицы с полиномиальными коэффициентами. Другие примеры приведены в отчете. Некоторое внимание уделяется также проблеме проверки, поскольку машина должна внушать уверенность в результатах, которые она выдает. Ее придется отложить до фактического начала производства…
По стоимости предлагаемая машина обойдется примерно во столько же, как и построенный для Абердинского испытательного полигона ENIAC, и в несколько меньшую сумму, чем релейный компьютер Bell Telephone. Точная стоимость машины Гарвардского университета неизвестна, по оценкам, она составляет полмиллиона долларов. Если у страны должна быть одна из таких больших машин, то математический отдел Национальной физической лаборатории, очевидно, самое подходящее для нее место. Машина, представленная доктором Тьюрингом, должна равняться по производительности всем построенным к настоящему времени в США большим машинам в сумме. Фактически сейчас мы можем извлечь огромную пользу из новаторской работы, проделанной в Соединенных Штатах, и, само собой, желательно было бы сразу же построить машину такого типа, а не начинать с релейного оборудования.

Big ACE
Комитету были представлены Документ E.881 (Меморандум Дж. Р. Уомерсли, руководителя Отдела математики, относительно проекта машины «ACE») и Документ E.882 (Доклад д-ра А.М. Тьюринга «О предложениях по разработке автоматической вычислительной машины (ACE)»).
Председатель предложил Уомерсли изложить причины, в силу которых Отделу математики следовало заняться созданием машины предложенного Тьюрингом типа.
Уомерсли заявил, что, по его мнению, эти предложения можно рассматривать в их подлинной перспективе, если иметь представление о том, что происходило в США во время войны. Поэтому он предложил начать с общего освещения некоторых недавних событий.
Затем Уомерсли дал краткое описание трех больших вычислительных устройств, произведенных в США во время войны — I.B.M. Sequence Controlled Calculator в Гарвардском университете, Relay Computer, разработанный доктором Г.Р. Стибицем из Bell's Telephone Laboratories и ENIAC, построенный в Школе электротехники Мура Пенсильванского университета для лабораторий баллистических исследований на Абердинском испытательном полигоне. Каждая из этих машин стоила от 80 000 до 100 000 фунтов стерлингов. Интересно отметить, что полностью законченная машина Тьюринга может иметь потенциальную производительность выше, чем три эти машины вместе взятые. Другими словами, у нас появилась возможность начать работу в этой области в наиболее благоприятный момент. Предложенная машина обладает не только большей производительностью, но и большей универсальностью, чем созданные до нее машины, благодаря более тщательной проработке логических элементов управления, предложенных Тьюрингом. Это стало возможным благодаря другому режиму работы, а также тому, что Тьюринг представлял собой эксперта в области математической логики.

Тьюринг
Затем Уомерсли представил доктора А.М. Тьюринга, которого попросили описать принципы, лежащие в основе его предложения.
Тьюринг пояснил, что для достижения высокой общей скорости вычислений все операции должны выполняться автоматически. Недостаточно выполнять арифметические операции на электронной скорости: необходимо также предусмотреть передачу данных (чисел и т.д.) из одного места в другое. Это привело к возникновению двух дополнительных требований — необходимости «хранения» или «памяти» для не используемых пока чисел, а также средств для обучения машины выполнению правильных операций в правильном порядке. Таким образом, существовало четыре задачи, две из которых являлись инженерными, а две — математическими или комбинаторными.
Задача (1) (Инженерная). Создать подходящую систему хранения данных.
Задача (2) (Инженерная). Создать высокоскоростные электронные коммутационные устройства.
Задача (3) (Математическая). Спроектировать схемы ACE, построив их на основе блоков хранения и коммутации, описанных в Задачах 1 и 2.
Задача (4) (Математическая). Разбить вычислительные задачи, которые необходимо выполнить ACE, на элементарные процессы, для выполнения которых разработана машина ACE (в соответствии с определением в решении Задачи 3). Разработать таблицы инструкций, которые переводят задания в форму, понятную машине.
Перечислив эти четыре задачи, Тьюринг сказал, что система хранения должна быть одновременно и экономичной, и доступной. Примером высокоэкономичной, но труднодоступной системы является лента телетайпа. Около десяти миллионов двоичных цифр можно было хранить всего за 1 фунт стерлингов, но для нахождения одной цифры приходилось тратить несколько минут на размотку ленты. С другой стороны, триггерные схемы [триггеры], включающие в себя радиолампы, служат примером высокодоступной, но крайне неэкономичной формы хранения; значение любой необходимой цифры может быть получено в течение микросекунды или меньше, но за £1 можно хранить всего одну или две цифры. Нужен был компромисс; одной из подходящих систем была «акустическая линия задержки», которая обеспечивала хранение 1000 двоичных цифр по цене в несколько фунтов стерлингов, причем любую необходимую информацию можно было получить за миллисекунду. Тьюринг объяснил принцип линии задержки, который заключается в передаче волн сжатия по трубке с жидкостью с использованием пьезокристаллов в качестве передатчиков и приемников звука. Сигнал принимающего кристалла усиливался, восстанавливался до идеальной формы и передавался обратно в передатчик. Благодаря процессу восстановления формы сигнал мог проходить по трубке много миллионов раз и оставаться узнаваемым.
Затем Тьюринг кратко рассказал о проблемах высокоскоростного переключения, возникающих в ACE (Задачи (2) и (3)). Цифры должны были быть представлены на двоичной шкале, а лампы должны были использоваться только в качестве устройств «включения-выключения». Хотя коммутационные устройства еще не были созданы, надежда на успех оставалась, поскольку ограничивающими факторами были время прохождения электронов и связанное с ним значение Oag/gm, а частоты, на которых эти факторы приобретали серьезный характер, были значительно выше частот работы ACE (а именно, примерно 1 Мц/с). Структура коммутационной схемы (Задача (3)) была проиллюстрирована с помощью схемы суммирования.
Время не позволяло должным образом рассмотреть Задачу (4).
Отвечая на вопрос профессора Тиндалла, Тьюринг пояснил, что будет внедрена продуманная система проверок, с тем, чтобы можно было сразу выявить неисправность любой части. Невозможно полностью исключить возможность сбоя самой системы проверки, однако вероятность необнаруженной ошибки можно снизить до весьма незначительных пределов. Большая часть проверок осуществлялась бы на основе таблиц команд и поэтому не требовала бы специального оборудования.
Директор спросил, что произойдет, если машине будет дано указание суммировать серии, которые в действительности расходятся, хотя предполагается, что они сходятся. Тьюринг ответил, что в таких случаях человек, составляющий таблицы с командами (контроллер), может по своему усмотрению указывать, что должна делать машина. Суммирование может устанавливаться для заданного числа членов, независимо от сходимости, или до тех пор, пока последний член не будет меньше заданной величины; желательно, чтобы контроллер разработал теорию сходимости в достаточной степени, с тем, чтобы иметь возможность включить подходящую проверку. Директор спросил, что произойдет в том случае, если машине будет дано указание решить уравнение с несколькими корнями. Тьюринг ответил, что контроллер должен учитывать все эти возможности, поэтому составление таблиц команд является довольно кропотливым делом.
Профессор Хартри отметил, что серийная работа машины делает ее очень экономичной при использовании радиоламп. Для нее требуется всего 2000 ламп по сравнению с 18000 лампами в ENIAC, а объем «памяти» составляет 6000 чисел по сравнению с 20 в ENIAC. При этом такая большая емкость (и более высокая скорость) достигается затратами, которые не превышают затраты на ENIAC. Больший объем памяти обеспечивается за счет высокой скорости, что является важным фактором экономичности оборудования.
Профессор Хартри также отметил, что если ACE не будет разработана в этой стране, то США быстро захватят нишу, и напомнил Комитету, что эта страна продемонстрировала гораздо большую, чем американцы, гибкость в использовании математического аппаратного обеспечения. Он настаивал, что машине нужно отдать приоритет по сравнению с существующим предложением по созданию большого дифференциального анализатора.
Директор поинтересовался, можно ли использовать машину для других целей, если она не полностью оправдывает надежды Тьюринга. Тьюринг ответил, что это будет во многом зависеть от того, какая часть машины не будет работать, но в целом он считает, что она могла бы использоваться для многих целей.
Затем состоялось небольшое обсуждение возможной стоимости машины, и Уомерсли сообщил, что Pilot ACE можно построить примерно за 10 000 фунтов стерлингов, но в итоге было признано, что на данном этапе невозможно дать приблизительную оценку общей стоимости всей машины. Что касается финансирования проекта, то Секретарь заявил, что начало работ можно было бы провести в рамках существующей исследовательской программы Отдела математики и что, вполне вероятно, что выделенных финансовых средств хватит для покрытия возможных расходов в течение 1946-7 финансового года. Однако представлялось желательным, чтобы Центральное управление и Казначейство понимали возможный масштаб проекта, с тем, чтобы, насколько это возможно, можно было гарантировать продолжение работ в последующие годы за счет финансовых ассигнований.

Изображение Уилкинсона (ассистента Тьюринга в национальной физической лаборатории с 1946) в газете 1952
Профессор Хартри отметил, что такая машина будет средством для решения совершенно новых задач, а доктор Саутвелл сообщил, что профессор Г. И. Тейлор выразил мнение, что такая машина будет более полезной, чем ENIAC. Однако он выразил надежду, что когда машина будет построена, расходы на ее использование не будут настолько высокими, чтобы препятствовать ее распространению в университетах и т.д. По его мнению, не следует пытаться занизить стоимость машины, которая вполне может составить 100 000 фунтов стерлингов, но эту сумму следует рассматривать как вклад Лаборатории в общее благо всей страны.
Комитет единогласно решил поддержать предложение о том, чтобы Отдел математики взялся за разработку и конструирование автоматической вычислительной машины предложенного А.М. Тьюрингом типа, и директор согласился обсудить финансовые и другие аспекты этого вопроса с Центральным управлением.

Изображение Уилкинсона
В письме доктор И. Т. Пэрис выразил заинтересованность Министерства снабжения в разработке такой машины и заявил, что он проконсультировался с полковником Филипсом, руководителем отдела прикладной баллистики, и доктором Макколлом, руководителем теоретических исследований в области вооружений, которые предположили, что основное применение этой машины будет заключаться в следующем: а) расчеты траекторий для всех типов снарядов (снаряд, бомба, ракета и управляемая ракета); б) внутренние баллистические расчеты (движение снарядов по стволу); в) решение дифференциальных уравнений в частных производных релаксационными и характеристическими методами. Пэрис также поинтересовался, как скоро эта машина может быть готова к работе, и в какой степени она будет доступна для использования его министерством, добавив, что если проект будет выполнен успешно, то позднее можно будет рассмотреть вопрос о целесообразности создания машины такого же типа для исследований в области вооружений и смежных сферах.
Отвечая на вопрос Кэрролла, Уомерсли заявил, что, по его весьма приблизительной оценке, расходы на изготовление новых экземпляров машины составят примерно 25 процентов от первоначальной стоимости, хотя мощность машины будет таковой, что использование дополнительных экземпляров не понадобится. Вместе с тем он отметил, что, если такая машина будет использоваться в его отделе, потребуется нанять больше старших научных сотрудников, поскольку сама машина будет выполнять большую часть работы младших научных сотрудников.

Изображение Уилкинсона
Автоматическая вычислительная машина (ACE)
Это предложение построить вычислительную машину с гораздо большими возможностями, чем все, что было создано до сих пор, хотя подобный проект разрабатывался в то же время в Америке. Предложение уже было выдвинуто в исследовательской программе Отдела математики, пункт 6502 «Изучение применения методов переключения (механических, электрических и электронных) для вычислений всех видов». В прошлом процессы вычислений проходили в три этапа — математик, компьютер [т.е. человеческий компьютер], машина. Математик ставил задачу и давал подробные инструкции, которые могли быть настолько точными, что компьютер мог выполнять свою работу без какого-либо понимания настоящей природы задачи; затем компьютер использовал арифметическую машину для выполнения операций сложения, умножения и т.д. В последнее время, особенно при использовании счетно-перфорационных машин, машина постепенно начала занимать поле компьютера, но все эти процессы по существу контролируются скоростью, с которой может работать человек. 

Изображение Уилкинсона и Pilot ACE в 1952
Возможность создания новой машины зародилась с написанной несколькими годами ранее А. М. Тьюрингом статьи, в которой он представил широкий спектр математических задач, которые можно решить на любой скорости, разработав правила и позволив машине сделать все остальное. Тьюринг стал сотрудником национальной физической лаборатории и отвечал за теоретическую сторону проекта, а также за работу над практическими деталями. Провозглашенные им принципы наконец стали осуществимыми, поскольку в машине можно было использовать электронику, в результате чего скорость ее работы почти в сто тысяч раз превышала скорость работы человека. Предложенная машина представляет собой в первую очередь систему электронных схем, некоторые из которых выполняют арифметические задачи, в то время как другие выдавали команды в кодированной форме, в том числе в виде чисел. Но вычисления требовали еще одной функции, которую можно назвать памятью; это соответствует тому факту, что человеческий компьютер должен возвращаться к результатам какого-либо предыдущего расчета через определенные интервалы времени и снова выводить их вперед. Во многом память является самой серьезной проблемой в машине, и были предложены разнообразные методы и инструменты для ее решения. Выбор конкретного метода или инструмента во многом является вопросом экономии, поскольку требуется несколько сотен органов такого типа. В настоящее время оптимальным кажется решением, которое было разработано для использования в радаре и заключается в направлении потока ультразвуковых импульсов по трубке с жидкостью. Это называется линии задержки, и предлагается сосредоточить основное внимание на их использовании для данной цели. Планируется, что электроника будет работать со скоростью микросекунд, и трубки памяти будут хранить информацию в течение миллисекунды или в течение любого нужного времени, кратного миллисекунде.

Изображение Уилкинсона и Pilot ACE в 1952
Предложения Тьюринга изложены в документе (E.882), рассмотренном на заседании Исполнительного комитета национальной физической лаборатории в марте 1946 года. После обсуждения задачи с Уомерсли, руководителем Отдела математики, и Тьюрингом, Комитет единогласно поддержал проект.
Примером задачи, которую можно решить, является расчет баллистических траекторий. Подсчитано, что полная траектория от дульного среза до поражения, формируемая небольшими дугами, должна рассчитываться за полминуты. Другими примерами является большое количество одновременных уравнений, как при геодезических работах, которые можно решить за несколько минут, или распределение электрического поля вокруг заряженного проводника заданной формы.
Вся машина, естественно, будет дорогой; по оценкам, для ее создания может потребоваться более 50 000 фунтов стерлингов, но, скорее всего, не в два раза больше. Вначале можно было бы создать более компактную, содержащую только основные функции, машину, которая обойдется в 10 000 фунтов стерлингов, но ее главная функция будет заключаться в выявлении некоторых деталей конструкции, которые невозможно спроектировать без испытаний. Однако сфера ее применения была бы слишком ограниченной, чтобы было целесообразно создавать ее исключительно для этой цели. Для создания потребуется разработка линий задержки и триггерных схем, и эта часть работы будет осуществляться Управлением почтовой связи, где имеются необходимые средства и обученный персонал, в сотрудничестве с Тьюрингом и его ассистентами. Управление почтовой связи рассчитывает на возможность использования разработки для своих собственных целей.

Изображение главных ворот национальной физической лаборатории
Небольшая машина не будет миниатюрной заменой большой машины, а станет впоследствии частью полноценного устройства. Ожидается, что вся машина будет построена за три года, а финансовые затраты будут самыми значительными в течение последнего года. При проектировании и конструировании Pilot ACE предлагается работать в быстром темпе, но при этом важно помнить, что, если машина оправдает возложенные на нее надежды, то получит полную поддержку в виде более крупных сумм, необходимых для ее реальной эксплуатации. Учитывая быстроту ее работы, а также легкость переключения с одного вида задач на другой, вполне возможно, что одной машины будет достаточно, чтобы решить все задачи, которые потребуются для нее со всей страны. Насколько можно судить на данный момент, для этой работы, помимо доктора Тьюринга, потребуются два научных сотрудника и один сотрудник экспериментальной лаборатории. Часть этих сотрудников в период разработки будут работать в Научно-исследовательской станции Управления почтовой связи. Пока что не представляется возможным дать оценку количества сотрудников, необходимых для использования этой машины после ее создания. Тем не менее, такой персонал в основном будет относиться к научному классу, поскольку сама машина будет выполнять работу очень большого числа лаборантов и сотрудников экспериментальной лаборатории.

Если не найти средства для быстрой подготовки задач в форме, подходящей для машины, то ее высокая скорость будет в значительной степени потеряна, хотя многие другие преимущества все же останутся. Таким образом, первый шаг в конструировании такой машины заключается в изучении того, каким образом подготовить программы работы. Это стало основной задачей отдела ACE в прошлом году. Задача заключается в подготовке команд для машины на перфокартах Холлерита, и предлагается вести библиотеку таких карт с программами для стандартных операций. При настройке машины для выполнения конкретной операции все, что нужно будет сделать (вместо составления детальных инструкций), — выбрать определенное количество групп стандартных команд и связать их с несколькими картами. При планировании организации работы над машиной стало ясно, что необходимо длительное и тщательное изучение многих возможных путей изложения этих команд, и даже спустя более чем год работы над этой задачей окончательная форма была достигнута лишь недавно. Помимо этих общих вопросов организации, был определен и подробно подготовлен ряд основных процедур обучения. К ним относятся:-
• Деление.
• Извлечение квадратных корней.
• Выявление сбоев.
• Проверка точности данной таблицы.
• Экспоненциальная функция.
• Синус и косинус.
• Логарифм.
• Умножение комплексных чисел.
• Формирование скалярного произведения векторов.
• Формирование произведения двух матриц.
• Решение наборов линейных уравнений.
Также проделана некоторая работа по разработке известных методов решения как обыкновенных, так и дифференциальных уравнений в частных производных в форме, подходящей для использования в ACE

Благодарю за письмо, полученное в субботу утром. Я слышал от Флауэрса, что вы подумываете о создании электронной числовой вычислительной машины в национальной физической лаборатории, и разделяю ваши надежды на то, что она превзойдет что-либо созданное до сих пор с точки зрения технических средств и скорости работы. Мы были бы очень рады сотрудничеству, во-первых, оказывая вам помощь в техническом проектировании машины, а впоследствии, когда она обретет форму, в построении в рамках организации Управления почтовой связью…
Что касается другого аспекта, а именно времени, то мы имеем весьма значительную задолженность по работе, которую предстоит выполнить нашему отделу. Часть работ особенно актуальна, и мы испытываем трудности с людскими ресурсами. Однако я полностью разделяю Ваше мнение об удивительном характере и престижности этой задачи, поэтому она будет иметь наивысший приоритет, возможный в данных обстоятельствах.

Как я уже говорил, Уомерсли посетил ИЦК [Исследовательский центр по коммуникациям], чтобы узнать, смогут ли они выполнить какие-либо работы, связанные с машиной ACE. Он сказал мне, что это выглядит многообещающе, и я думаю, что мы должны использовать этот шанс. Их план работ выглядит неплохо, и, как я понимаю, Ф.К. Уильямс рассматривает это как работу, которую он бы с удовольствием выполнил, поэтому я думаю, что шансы хорошие. Я корю себя за то, что не подумал о такой возможности несколько месяцев назад.… Нужно будет официально поставить ИЦК выше других приоритетов и в этой связи я хотел бы привлечь высокопоставленных представителей власти в случае необходимости, потому что у нас есть прекрасный шанс обогнать Америку.

Я прочитал предложения Уилкса о Pilot ACE и согласен с ним в отношении желательности создания такой машины где-то. Я также согласен с ним в отношении предложенного им количества линий задержки. Однако «код», который он предлагает, очень противоречит нашей линии развития, и гораздо больше соответствует американской традиции решения трудностей с помощью большого количества оборудования, а не мыслей. Я думаю, что для введения в действие его кода (который заявлен им как «сокращенный до максимально простой формы») потребуется гораздо более сложная схема управления, чем схема, предложенная в нашей полноразмерной машине. Кроме того, некоторые операции, которые мы считаем более фундаментальными, чем сложение и умножение, были опущены.
Можно возразить, что для такой небольшой памяти необходимо иметь сложный контроль. Я бы сказал, что этот аргумент говорит либо об отсутствии Pilot ACE, либо о неиспользовании ее для серьезных задач. Нецелесообразно разрабатывать сложное управление только ради пилотной модели. Я предпочитаю модель с малым уровнем контроля, который впоследствии может быть расширен при желании. На минимальной машине будут решаться только тестовые задачи.

Одной из проблем, я помню, было то, что национальная физическая лаборатория продолжала менять свои идеи, и каждый раз, когда мы говорили: «Вот опять! Что ты хочешь, чтобы мы сделали?», мы обнаруживали, что последняя идея, которую они дали нам на прошлой неделе, уже устарела, и у них появилась совсем новая. И мы не могли прийти к консенсусу, пока в конце концов не говорили: «Стоп! Скажите нам, что делать».

В начале 1947 доктор Г. Д. Хаски, член команды, работающей над машинами EDVAC и ENIAC в Университете Пенсильвании, Филадельфия, присоединился к коллективу Отдела математики на один год. Весной 1947 было принято решение о том, что сама лаборатория должна провести некоторые экспериментальные работы, и доктор Хаски с двумя ассистентами приступил к сбору оборудования с целью создания небольшой опытной модели.

Меня очень сильно поразил один момент, касающийся формы организации. В каждом случае инженерно-конструкторская деятельность велась в одном и том же здании с большим объемом математической работы. Я убежден, что это правильный подход. В противном случае обе части организации не смогут поддерживать достаточно тесные контакты. Они слишком глубоко взаимозависимы. Мы часто обнаруживаем, что мы задерживаемся из-за незнания какой-то вещи, которую можно прояснить в разговоре с инженерами, и Управление почтовой связи сталкивается с подобными трудностями; телефонный разговор редко бывает эффективным, потому что в нем мы не можем использовать схемы. Также существуют моменты, которые были неправильно поняты, но которые можно было бы прояснить при более тесном контакте, потому что они всплыли бы в случайном разговоре. Очевидно, что на площадке ACE нам нужен инженерный отдел. И я бы сказал, что чем раньше он появится, тем лучше.

Директор сообщил о встрече с ответственными сотрудниками. Для содействия прогрессу в работе с машиной было предложено поручить доктору Томасу из Отдела радиотехнологий руководить работой по изготовлению прототипной модели подходящей фирмой. Томас очень увлекался электронной техникой в промышленных вопросах и считал, что оптимальным методом достижения положительных результатов было бы начать работу над прототипной моделью в лабораториях радио и метрологии, прежде чем обращаться к сторонней фирме. Было решено, что доктор Томас должен представить подходящего человека для этой работы. Отвечая на вопрос профессора Хартри, директор сказал, что лаборатории радио и метрологии могут сразу же приступить к аппаратной части работы. Директор заявил, что у него есть письмо от Управления почтовой связью, в котором излагается положение дел с их работой, что представляется обнадеживающим. Сэр Эдвард Эпплтон заявил, что он слышал от доктора Рэдли, что им трудно соблюдать сроки выполнения работ, и доктор Рэдли будет встречаться с директором по этому поводу.

Нынешнее состояние проекта требует, чтобы группа работала в одном месте в тесном контакте с проектирующим персоналом Отдела математики. Различные части настолько взаимосвязаны, что в настоящее время невозможно передать части работы отдельным группам. Наш опыт работы с Управлением почтовой связи подтверждает это…. Перераспределение персонала внутри лаборатории требует… тщательного рассмотрения, но если вы согласны с нашим предложением, посоветуйте нам, какие действия могут быть предприняты в ближайшем будущем.

Проект ACE
Заседание состоялось в большом Конференцзале 18-го августа для введения Проекта ACE в Отдел радиотехнологий. На заседании присутствовали:-
Директор 
Секретарь
Руководитель, Отдел радиотехнологий 
Руководитель, Отдел математики 
Ф.М.Коулбрук 
А.М.Тьюринг 
Дж.В. Крайстелоу 
Г.А.Томас 
Ф.Оти
Г.Хаски
М.А.Райт 
В.Уилсон 
А.Ф.Браун 
Р.Г.Челмерс 
Б.Дж.Бирн
Р.Ф.Брейбрук 
А.И.Уильямс
Директор открыл заседание, заявив, что это первый случай, когда в Лаборатории была собрана большая группа для начала исследовательской программы, и подчеркнул важность проекта ACE. Он отметил, что Отдел математики является родным для этого проекта отделом, который заключил контракт с Отделом радиотехнологий для разработки и завершения работы над машиной.
После этого Вомерсли представил краткую историческую сводку, начиная со времен Бэббиджа, и заявил, что в случае успеха проект национальной физической лаборатории позволит создать машину намного раньше любой из американских машин. Это даст новый подход к решению математических [физических] задач и будет иметь огромное значение для страны.

Девид Клэйден

Эдуарт Ньюман
Очевидно, что Томас проявлял некоторые черты поведения, как если бы он создавал новый отдел, и для того, чтобы развеять некоторые сомнения, которые есть и у Смита-Роуза, и у Уомерсли, я думаю, что было бы лучше объяснить всей команде, что Отдел математики является головным отделом, и что он должен обосновывать финансовые затраты на эту работу; что эта работа в настоящее время передается по контракту в Отдел радиотехнологий, и что команда Томаса является частью Отдела радиотехнологий. Я думаю, что это желательно, пусть даже только для нашего собственного спокойствия, поскольку Томас уже проявил некоторые признаки желания создать самостоятельный отдел и т.д.

Во время отсутствия доктора Тьюринга и доктора Хаски в отпуске большая часть аппаратуры в нашей лаборатории в Теддингтон Холле, я полагаю, была передана в ваш отдел. Было бы полезно провести инвентаризацию, если бы у нас был список того, что было изъято; мы поняли от доктора Хаски, что нужно перевезти только два аппарата.

Как вы знаете, доктор А. Тьюринг… математик, который разработал теоретическую часть нашей большой вычислительной машины. Сейчас все дошло до стадии разработки аппаратуры, и на время шеф передает работы в другие руки. Я обсуждал этот вопрос как с Уомерсли, так и с Тьюрингом, и мы договорились, что будет лучше, если Тьюринг сойдет с дистанции на некоторое время.

Я думаю, что довольно скоро [Коулбрук] испытал неприятное ощущение, что он унаследовал что-то, что было в опасности, и у меня было такое же чувство, когда я вернулся в Отдел математики — я унаследовал эту команду от Тьюринга, и к тому времени все были и правда немного деморализованы. Коулбрук позвонил мне и пришел, чтобы поговорить об этом и сказал, что не очень доволен своей должностью. И… к моему абсолютному удивлению он заявил: «У меня есть предложение, которое я должен сделать… Теперь вы, ребята, научились немного электронике… Как насчет того, чтобы присоединиться к нам и двум группам, работающим вместе?»… Я почувствовал, что всё так запуталось, что для этого нужен был серьезный перерыв… Коулбрук… был великим дипломатом… и его добрая воля была настолько очевидна для всех, что я думаю, что он сыграл большую роль в том, чтобы две группы смогли объединиться».

большинство электронных машин, в том числе и наши собственные, на самом деле работают нестабильно и ненадежно. Они чрезмерно широко рекламируются, и предстоит проделать большую работу, прежде чем мы получим что-либо, что принесет ощутимую пользу.

Полноценная эксплуатация была возобновлена в течение двух недель после демонтажа и с тех пор была непрерывной и в основном касалась проблем защиты… Анализ первых восьми недель эксплуатации, включающий 370 часов работы, дает следующие данные:-
Регулярные проверки и обслуживание
92 ч. 25%
⎫
Обучение пользователей, проверка программ и т.д.
175 ч. 47%
⎬
75%
Платная работа
103 ч. 28%
⎭

Сотрудники сэра Джорджа Нельсона посетили лабораторию в связи с работой над ACE, чтобы ознакомиться с достигнутым прогрессом и обсудить возможное сотрудничество в области более детального проектирования и, позднее, в области строительства ACE.

Проект ACE
Текущее положение, а также запрос на предоставление финансового обеспечения для заключения договора на обучение, который будет размещен в компании English Electric Co. Ltd.
… В целях ускорения строительства Pilot ACE и обеспечения возможности изготовления конечного оборудования в настоящее время предлагается разместить контракт на проведение исследований в компании English Electric Co. Ltd. Это даст два больших преимущества: во-первых, добавит рабочей силы, работающей над созданием пилотной модели, и сделает возможным ее завершение до конца этого года, а также ознакомит инженеров и персонал со специализированными требованиями и применяемыми технологиями. Этот учебный период перед началом постройки конечной машины крайне необходим с учетом новизны всего предприятия.

ACE — договоренности с компанией English Electric Co.
… Было решено, что первым шагом будет изготовление E.E.Co. «инженерной версии» нынешней Pilot ACE. Одновременно с этим будут осуществляться некоторые работы по детальному планированию и проектированию полномасштабной ACE».

Эти планы по развитию ACE представляют собой очень благоприятный поворот. Компания English Electric (через сэра Джорджа Нельсона) предложила взять на себя производство должным образом «сконструированной» версии пилотной модели по стоимости национальной физической лаборатории не более 5000 фунтов стерлингов…. Вероятно, [эта] сумма не является полной экономической стоимостью. Но сэр Джордж Нельсон готов отталкиваться от этой цифры, потому что он хотел бы, чтобы English Electric вступила в игру.

ACE – конечная модель
… Опыт уже показал… что DEUCE не будет эффективным предложением в течение более четырех-пяти лет, так как скорость и помещение для хранения такого типа машин с каждым годом становятся все больше и больше. Поэтому около двух лет назад было принято решение о начале работ по созданию совершенно новой машины, которые начались осенью 1954 года….
В целом положение, я думаю, можно подытожить, сказав, что изменились и важность, и значимость этой работы. В первые дни рассмотрения проекта даже не было известно, приведет ли концепция ACE к появлению исследовательской «игрушки» любой ценности, но события доказали, что она является настолько первоклассным вычислительным механизмом, что мы попали под давление со стороны Казначейства и других ведомств, которые требовали как можно быстрее освоить ее использование для работы в области офисной механизации. Более того, если в первые годы проект рассматривался как дополнительный аспект повседневной работы Лаборатории, то впоследствии вся эта сфера работ стала неотъемлемой частью программы Лаборатории.

Простое руководство по эксплуатации ACE
В Национальной физической лаборатории начала работать одна из самых больших и быстрых в мире электронных вычислительных машин — в народе называемая «Электронными мозгами». Она называется ACE — и может выполнять любой вычислительный процесс, для которого известны точные правила….
ACE включает в себя множество уникальных конструктивных особенностей. Рабочий «механизм» состоит из около 6000 миниатюрных электронных ламп, расположенных во внушительном массиве из 10 больших шкафов. Каждый шкаф оснащен поднимающейся дверцей с электроприводом, обеспечивающей быстрый доступ для поиска неисправностей. Он имеет систему охлаждения циркулирующего воздуха, теплообменники и водяной охладитель.
Числа и инструкции имеют 48 двоичных цифр (эквивалент 14 десятичных цифр). Оперативное запоминающее устройство состоит из 800 слов, а вспомогательное запоминающее устройство из четырех магнитных барабанов будет содержать в общей сложности 32 768 слов.
Для хранения числовых данных и инструкций используются ртутные линии задержки и магнитные барабаны, а для ввода и вывода предусмотрены как перфокарточное оборудование, так и оборудование с магнитной лентой.
Компактный пульт управления имеет около 160 клавиш и 300 сигнальных лампочек в дополнение к звуковому и визуальному отображению вычислений. Тем не менее, большинство вычислений выполняется нажатием одной клавиши с надписью «Начальный ввод». Эта клавиша вызывает считывание перфокарт, которые говорят ACE, что нужно делать.
Наиболее интересными механическими узлами в ACE являются четыре магнитных барабана, полностью спроектированные и сконструированные в национальной физической лаборатории. Барабаны вращаются со скоростью 12 000 об/мин; настолько точно, что магнитное пятно длиной в одну сотую дюйма, движущееся со скоростью 200 миль в час, прибывает в заданную точку с точностью до миллионной доли секунды. Барабаны имеют уникальные быстро движущиеся записывающие головки и являются лишь частью запоминающего устройства или «памяти» ACE. Чтобы представить себе скорость ACE, можно упомянуть, что эти барабаны — самая медленная часть ее памяти!

Магнитный барабан с 128 дорожками для Pilot ACE, 1954
Технические примечания
У ACE есть три формы хранения. Самая большая часть запоминающего устройства состоит из четырёх магнитных барабанов… Доступ к этим числам ограничен необходимостью ждать вращения барабана и может занять до 7 миллисекунд. Эти барабаны используются компьютером для большого объема данных, которые могут понадобиться не сразу.
Для более быстрого доступа используется память на основе ртутных линий задержки 768 чисел. Время, необходимое для доступа к ним, составляет до одной миллисекунды. Эта память используется для программы, но команды хранятся таким образом, что на их ожидание не тратится время.
Наиболее быстрое запоминающее устройство состоит из коротких линий задержки, хранящих по 1, 2 или 4 числам. Они используются для небольшой группы чисел, которые компьютер использует в течение короткого времени.
При хорошем программировании можно пользоваться всеми преимуществами большой памяти, при этом время доступа не намного больше, чем при использовании коротких линий задержки.
Команды ACE определяют адреса — местоположения в памяти — из двух чисел, которые должны быть обработаны, операции и адреса необходимой точки назначения результата и местоположение следующей команды. Таким образом, используются четыре адреса, и все четыре доступа происходят почти одновременно. Умножение и деление происходят в отдельных автономных устройствах, так что они могут происходить одновременно с другими операциями.
Во многих случаях компьютер будет выполнять в среднем 15 000 операций в секунду, каждая из которых включает извлечение двух операндов, сохранение результата и извлечение следующей команды.

Тьюринг
Ввод и вывод осуществляется перфокартами. Магнитные ленты будут установлены позже и будут использоваться в качестве расширения памяти. Скорость ввода с карт составит 7000 двоичных цифр в секунду, со скоростью 450 карт в минуту в двоичном формате.