Máy tính này đã thay đổi thế giới và bạn chưa bao giờ nghe về nó
NASA cần một siêu máy tính để đưa chúng ta lên Mặt trăng và nó phải là thế hệ đi trước tình trạng của nghệ thuật vào thời điểm đó.
Máy tính này đã thay đổi thế giới và bạn chưa bao giờ nghe về nó
[Ảnh: Courtesy the Charles Stark Draper Laboratory (máy tính hướng dẫn Apollo; NASA (mặt trăng)]
BỞI CHARLES FISHMAN6 PHÚT ĐỌC
Đây là lần thứ 12 trong một loạt độc quyền gồm 50 bài báo, một bài được xuất bản mỗi ngày cho đến ngày 20 tháng 7, khám phá kỷ niệm 50 năm của cuộc đổ bộ Mặt trăng đầu tiên. Bạn có thể kiểm tra 50 ngày tới Mặt trăng ở đây mỗi ngày .
Máy rửa chén của bạn có sức mạnh não bộ nhiều hơn máy tính đã đưa các phi hành gia Apollo lên Mặt trăng.
Nhưng đừng để máy rửa chén của bạn kiểm soát tàu vũ trụ của bạn bất cứ lúc nào sớm. Đó không phải là thước đo mức độ cơ bản của các máy tính Apollo, mà là các kỹ sư và lập trình viên trong những năm 1960 có thể làm được bao nhiêu với sức mạnh tính toán khiêm tốn có sẵn cho họ.
Máy tính họ tạo ra là một điều kỳ diệu, và tác động của nó là xung quanh chúng ta, mặc dù chúng ta không để ý.
NASA biết rằng sẽ khó đến mức nào khi di chuyển qua không gian ba chiều từ Trái đất đến Mặt trăng: tốc độ, chuyển động tương đối, độ chính xác cần thiết, toán học và tốc độ mà tất cả toán học phải làm .
Hợp đồng thiết kế máy tính dẫn đường Apollo là hợp đồng đầu tiên trong toàn bộ dự án trước khi tên lửa, tàu vũ trụ hoặc tàu vũ trụ chỉ đến 10 tuần sau bài phát biểu của Tổng thống John F. Kennedy thách thức người Mỹ lên Mặt trăng .
MIT có một bộ phận gọi là Phòng thí nghiệm thiết bị, được điều hành bởi một người đàn ông tên Charles Stark Draper, người vừa là thiên tài, vừa có cá tính lớn hơn (khi anh ta không thiết kế hệ thống dẫn đường tiên tiến, anh ta đã chiến thắng trong các cuộc thi khiêu vũ). Phòng thí nghiệm thiết bị đã có 20 năm lịch sử thiết kế các hệ thống điều hướng ngày càng tinh vi và chính xác. Một nhân viên đã ở trên chiếc tàu ngầm hạt nhân đầu tiên di chuyển dưới Bắc Cực, bởi vì MIT đã thiết kế hệ thống của tàu ngầm để có thể điều hướng trong nhiều ngày trong khi vẫn chìm dưới nước ở Bắc Cực. Nếu bất cứ ai có thể thiết kế máy tính và dụng cụ để bay lên Mặt trăng, NASA nghĩ, đó là MIT.
Thử thách rất đáng chú ý, bắt đầu với máy tính là trung tâm của hệ thống. Vào đầu những năm 1960, thậm chí các máy tính nhỏ của thành phố có kích cỡ của tủ lạnh, có thể là một cặp, xếp cạnh nhau. Máy tính Apollo sẽ cần phải có kích thước của một chiếc cặp.
Sau đó, máy tính yêu cầu bạn gửi chương trình của mình trên các ngăn đựng thẻ, sau đó đợi hàng giờ hoặc hàng ngày để biết kết quả. Máy tính Apollo sẽ cần phải hoạt động ngay lập tức trong khu vực thời gian thực của người Haiti khi mọi người bắt đầu gọi nó. Và máy tính sẽ cần phải có bàn phím và màn hình hiển thị, bởi vì các phi hành gia không mang theo thẻ đục lỗ lên Mặt trăng.
Vào thời điểm đó, những người sử dụng máy tính không tương tác với nó. Đó là điểm của các punchcards. Điều đó có nghĩa là những người chạy máy tính không thực sự sử dụng nó. Máy tính Apollo sẽ cần phải được thiết kế để các phi hành gia có thể tự chạy nó.
Các máy tính trong ngày chủ yếu làm toán các loại. Máy tính Apollo cuối cùng sẽ có 200 đầu vào và đầu ra; nó sẽ lấy dữ liệu từ các cảm biến, từ radar, từ chính Mission Control. Nó sẽ chạy các động cơ và máy đẩy của tàu vũ trụ, liên tục hiểu con tàu đang ở đâu trong không gian, và sau đó nói với các phi hành gia những gì đang xảy ra thông qua màn hình. Máy tính Apollo sẽ ngồi ở trung tâm của tàu vũ trụ Apollo, cả mô-đun chỉ huy và mô-đun mặt trăng. Nếu nó thất bại, sẽ không có cách nào để bay một trong hai. Máy tính không chỉ cần thiết để làm việc; nó cần để làm việc hoàn hảo Cuộc sống của các phi hành gia phụ thuộc vào nó.
Đó là một bộ yêu cầu đáng kinh ngạc. MIT cần thiết kế và lập trình những gì sẽ trở thành máy tính nhỏ nhất, nhanh nhất, nhanh nhẹn và đáng tin cậy nhất từng được tạo ra. Sau đó, nó sẽ được thử nghiệm không phải với một số nhiệm vụ hợp lý, điều hành thang máy trong một tòa nhà chọc trời, hoặc vận hành một nhà máy hóa chất. Nó sẽ được thử nghiệm với những điều khó nhất và khó tha thứ nhất mà mọi người từng làm.
Cuộc đua tới Mặt trăng vào những năm 1960 thường được mô tả là một nỗ lực kỹ thuật, bởi vì nó không đòi hỏi loại đột phá mạnh mẽ của khoa học cơ bản, theo thời hạn, rằng bom nguyên tử cần có trong Dự án Manhattan. Nhưng Apollo đòi hỏi hàng ngàn bước đột phá đã đẩy các giới hạn của khoa học, kỹ thuật, sản xuất và độ tin cậy vào các động cơ, trong các bộ đồ vũ trụ, trong mô-đun mặt trăng.
Và đặc biệt sống động, trong máy tính.
Các nhà khoa học tại MIT không chỉ tìm ra cách cung cấp cho các phi hành gia một máy tính họ cần, mà là một máy tính họ có thể sử dụng. Các phím trên bàn phím, ví dụ, quá khổ, vì vậy chúng có thể dễ dàng được gõ trong khi đeo găng tay không gian.
Sau đó, trong một bước nhảy vọt của sự hiểu biết sâu sắc và táo bạo, họ đã cho máy tính hai phẩm chất mà một lần nữa, chúng ta được cho là ngày nay nhưng hoàn toàn là tiểu thuyết vào giữa những năm 1960.
Máy tính Apollo có khả năng ra quyết định tích hợp. Nó được lập trình theo cách nó có thể xem xét tất cả các công việc cần thực hiện để điều khiển mô-đun mặt trăng ở bất kỳ mili giây nào cho trước và thực hiện công việc quan trọng nhất trước tiên.
Các máy tính hiện đại, ngay đến các điện thoại thông minh trong túi của chúng ta, đưa ra hàng chục, thậm chí hàng trăm quyết định mỗi giây về nhiệm vụ phải làm và theo thứ tự nào. Nhưng vào năm 1969, một chiếc máy tính tự đưa ra quyết định là độc nhất.
Thứ hai, máy tính Apollo có thể thất bại một cách duyên dáng và phục hồi hoàn toàn, gần như không bỏ lỡ một nhịp đập do kết quả của sự gián đoạn năng lượng tàu vũ trụ ngắn. Máy tính Apollo luôn theo dõi những gì nó đang hoạt động mọi lúc, và nếu có điều gì xấu xảy ra, nó sẽ xóa sạch bộ nhớ làm việc của nó và khởi động lại một cách liền mạch theo cách mà các máy tính hiện đại không làm tốt lắm (như bất kỳ ai đã mất trang của một bản ghi nhớ họ đang làm việc cũng biết).
Cả hai sự thành công trong lập trình này sẽ chứng minh các nhiệm vụ tiết kiệm không thể thiếu được từ thất bại, bao gồm cả lần hạ cánh Mặt trăng đầu tiên của Apollo 11, khi máy tính tự khởi động lại năm lần trong bốn phút, vì các sự cố ở mô-đun mặt trăng, như Neil Armstrong và Buzz Aldrin đang ở những phút cuối khi hạ cánh Eagle tại Tranquility Base.
Tại MIT, thiết kế và lập trình máy tính đòi hỏi công việc của hàng trăm người trong hơn tám năm (máy tính thực sự được sản xuất bởi Raytheon, trong một quy trình thủ công đáng kinh ngạc).
Trên thực tế, đó là nỗ lực mã hóa phần mềm lớn, được kết nối rộng rãi đầu tiên trong lịch sử.
Nó không phải là không có da gà. Vào một thời điểm năm 1966, các kỹ sư của MIT đã viết phần mềm nhiều hơn 40% so với máy tính có thể xử lý và nỗ lực chậm tiến độ đến mức NASA sợ rằng máy tính, thay vì bay Apollo lên Mặt trăng, sẽ là lý do các phi hành gia không làm được ' t làm cho nó, ít nhất là không phải vào năm 1969.
Nhưng các nhà khoa học, kỹ sư và lập trình viên tại Phòng thí nghiệm thiết bị của MIT sẽ không phải là lý do khiến Apollo không thể lên Mặt trăng. Cuối cùng, máy tính họ tạo ra hoàn toàn ngược lại.
Nó chỉ có 73 kB bộ nhớ và chiếm không gian chính xác. Nhưng trong 2.504 giờ trên chuyến bay vũ trụ Apollo, hơn 100 ngày trong không gian, không có một lỗi phần mềm nào được ghi lại hoặc trục trặc phần cứng. Nó không chỉ là máy tính nhỏ nhất, nhanh nhất, nhanh nhẹn nhất trong thời đại của nó, nó cũng đáng tin cậy nhất.
Khi máy tính được thảo luận lần đầu tiên với các phi hành gia Apollo vào đầu những năm 1960 bởi MIT, các phi hành gia nghĩ rằng nó sẽ tắt hầu hết thời gian và họ sẽ bật nó khi họ cần. Cuối cùng, nó đã trở thành một trọng điểm luôn luôn dành cho các phi hành gia, một loại không an toàn.
Nó không thể thiếu đến nỗi một số người ở MIT và NASA đã gọi nó là thành viên phi hành đoàn thứ tư.
Máy tính Apollo hóa ra sẽ có tác động lớn trở lại Trái đất, mặc dù không phải là tác động được hiểu hay thừa nhận rộng rãi. Mà chúng ta sẽ giải thích vào ngày mai, trong phần tiếp theo.
Máy tính này đã thay đổi thế giới và bạn chưa bao giờ nghe về nó
[Ảnh: Courtesy the Charles Stark Draper Laboratory (máy tính hướng dẫn Apollo; NASA (mặt trăng)]
BỞI CHARLES FISHMAN6 PHÚT ĐỌC
Đây là lần thứ 12 trong một loạt độc quyền gồm 50 bài báo, một bài được xuất bản mỗi ngày cho đến ngày 20 tháng 7, khám phá kỷ niệm 50 năm của cuộc đổ bộ Mặt trăng đầu tiên. Bạn có thể kiểm tra 50 ngày tới Mặt trăng ở đây mỗi ngày .
Máy rửa chén của bạn có sức mạnh não bộ nhiều hơn máy tính đã đưa các phi hành gia Apollo lên Mặt trăng.
Nhưng đừng để máy rửa chén của bạn kiểm soát tàu vũ trụ của bạn bất cứ lúc nào sớm. Đó không phải là thước đo mức độ cơ bản của các máy tính Apollo, mà là các kỹ sư và lập trình viên trong những năm 1960 có thể làm được bao nhiêu với sức mạnh tính toán khiêm tốn có sẵn cho họ.
Máy tính họ tạo ra là một điều kỳ diệu, và tác động của nó là xung quanh chúng ta, mặc dù chúng ta không để ý.
NASA biết rằng sẽ khó đến mức nào khi di chuyển qua không gian ba chiều từ Trái đất đến Mặt trăng: tốc độ, chuyển động tương đối, độ chính xác cần thiết, toán học và tốc độ mà tất cả toán học phải làm .
Hợp đồng thiết kế máy tính dẫn đường Apollo là hợp đồng đầu tiên trong toàn bộ dự án trước khi tên lửa, tàu vũ trụ hoặc tàu vũ trụ chỉ đến 10 tuần sau bài phát biểu của Tổng thống John F. Kennedy thách thức người Mỹ lên Mặt trăng .
MIT có một bộ phận gọi là Phòng thí nghiệm thiết bị, được điều hành bởi một người đàn ông tên Charles Stark Draper, người vừa là thiên tài, vừa có cá tính lớn hơn (khi anh ta không thiết kế hệ thống dẫn đường tiên tiến, anh ta đã chiến thắng trong các cuộc thi khiêu vũ). Phòng thí nghiệm thiết bị đã có 20 năm lịch sử thiết kế các hệ thống điều hướng ngày càng tinh vi và chính xác. Một nhân viên đã ở trên chiếc tàu ngầm hạt nhân đầu tiên di chuyển dưới Bắc Cực, bởi vì MIT đã thiết kế hệ thống của tàu ngầm để có thể điều hướng trong nhiều ngày trong khi vẫn chìm dưới nước ở Bắc Cực. Nếu bất cứ ai có thể thiết kế máy tính và dụng cụ để bay lên Mặt trăng, NASA nghĩ, đó là MIT.
Thử thách rất đáng chú ý, bắt đầu với máy tính là trung tâm của hệ thống. Vào đầu những năm 1960, thậm chí các máy tính nhỏ của thành phố có kích cỡ của tủ lạnh, có thể là một cặp, xếp cạnh nhau. Máy tính Apollo sẽ cần phải có kích thước của một chiếc cặp.
Sau đó, máy tính yêu cầu bạn gửi chương trình của mình trên các ngăn đựng thẻ, sau đó đợi hàng giờ hoặc hàng ngày để biết kết quả. Máy tính Apollo sẽ cần phải hoạt động ngay lập tức trong khu vực thời gian thực của người Haiti khi mọi người bắt đầu gọi nó. Và máy tính sẽ cần phải có bàn phím và màn hình hiển thị, bởi vì các phi hành gia không mang theo thẻ đục lỗ lên Mặt trăng.
Vào thời điểm đó, những người sử dụng máy tính không tương tác với nó. Đó là điểm của các punchcards. Điều đó có nghĩa là những người chạy máy tính không thực sự sử dụng nó. Máy tính Apollo sẽ cần phải được thiết kế để các phi hành gia có thể tự chạy nó.
Các máy tính trong ngày chủ yếu làm toán các loại. Máy tính Apollo cuối cùng sẽ có 200 đầu vào và đầu ra; nó sẽ lấy dữ liệu từ các cảm biến, từ radar, từ chính Mission Control. Nó sẽ chạy các động cơ và máy đẩy của tàu vũ trụ, liên tục hiểu con tàu đang ở đâu trong không gian, và sau đó nói với các phi hành gia những gì đang xảy ra thông qua màn hình. Máy tính Apollo sẽ ngồi ở trung tâm của tàu vũ trụ Apollo, cả mô-đun chỉ huy và mô-đun mặt trăng. Nếu nó thất bại, sẽ không có cách nào để bay một trong hai. Máy tính không chỉ cần thiết để làm việc; nó cần để làm việc hoàn hảo Cuộc sống của các phi hành gia phụ thuộc vào nó.
Đó là một bộ yêu cầu đáng kinh ngạc. MIT cần thiết kế và lập trình những gì sẽ trở thành máy tính nhỏ nhất, nhanh nhất, nhanh nhẹn và đáng tin cậy nhất từng được tạo ra. Sau đó, nó sẽ được thử nghiệm không phải với một số nhiệm vụ hợp lý, điều hành thang máy trong một tòa nhà chọc trời, hoặc vận hành một nhà máy hóa chất. Nó sẽ được thử nghiệm với những điều khó nhất và khó tha thứ nhất mà mọi người từng làm.
Cuộc đua tới Mặt trăng vào những năm 1960 thường được mô tả là một nỗ lực kỹ thuật, bởi vì nó không đòi hỏi loại đột phá mạnh mẽ của khoa học cơ bản, theo thời hạn, rằng bom nguyên tử cần có trong Dự án Manhattan. Nhưng Apollo đòi hỏi hàng ngàn bước đột phá đã đẩy các giới hạn của khoa học, kỹ thuật, sản xuất và độ tin cậy vào các động cơ, trong các bộ đồ vũ trụ, trong mô-đun mặt trăng.
Và đặc biệt sống động, trong máy tính.
Các nhà khoa học tại MIT không chỉ tìm ra cách cung cấp cho các phi hành gia một máy tính họ cần, mà là một máy tính họ có thể sử dụng. Các phím trên bàn phím, ví dụ, quá khổ, vì vậy chúng có thể dễ dàng được gõ trong khi đeo găng tay không gian.
Sau đó, trong một bước nhảy vọt của sự hiểu biết sâu sắc và táo bạo, họ đã cho máy tính hai phẩm chất mà một lần nữa, chúng ta được cho là ngày nay nhưng hoàn toàn là tiểu thuyết vào giữa những năm 1960.
Máy tính Apollo có khả năng ra quyết định tích hợp. Nó được lập trình theo cách nó có thể xem xét tất cả các công việc cần thực hiện để điều khiển mô-đun mặt trăng ở bất kỳ mili giây nào cho trước và thực hiện công việc quan trọng nhất trước tiên.
Các máy tính hiện đại, ngay đến các điện thoại thông minh trong túi của chúng ta, đưa ra hàng chục, thậm chí hàng trăm quyết định mỗi giây về nhiệm vụ phải làm và theo thứ tự nào. Nhưng vào năm 1969, một chiếc máy tính tự đưa ra quyết định là độc nhất.
Thứ hai, máy tính Apollo có thể thất bại một cách duyên dáng và phục hồi hoàn toàn, gần như không bỏ lỡ một nhịp đập do kết quả của sự gián đoạn năng lượng tàu vũ trụ ngắn. Máy tính Apollo luôn theo dõi những gì nó đang hoạt động mọi lúc, và nếu có điều gì xấu xảy ra, nó sẽ xóa sạch bộ nhớ làm việc của nó và khởi động lại một cách liền mạch theo cách mà các máy tính hiện đại không làm tốt lắm (như bất kỳ ai đã mất trang của một bản ghi nhớ họ đang làm việc cũng biết).
Cả hai sự thành công trong lập trình này sẽ chứng minh các nhiệm vụ tiết kiệm không thể thiếu được từ thất bại, bao gồm cả lần hạ cánh Mặt trăng đầu tiên của Apollo 11, khi máy tính tự khởi động lại năm lần trong bốn phút, vì các sự cố ở mô-đun mặt trăng, như Neil Armstrong và Buzz Aldrin đang ở những phút cuối khi hạ cánh Eagle tại Tranquility Base.
Tại MIT, thiết kế và lập trình máy tính đòi hỏi công việc của hàng trăm người trong hơn tám năm (máy tính thực sự được sản xuất bởi Raytheon, trong một quy trình thủ công đáng kinh ngạc).
Trên thực tế, đó là nỗ lực mã hóa phần mềm lớn, được kết nối rộng rãi đầu tiên trong lịch sử.
Nó không phải là không có da gà. Vào một thời điểm năm 1966, các kỹ sư của MIT đã viết phần mềm nhiều hơn 40% so với máy tính có thể xử lý và nỗ lực chậm tiến độ đến mức NASA sợ rằng máy tính, thay vì bay Apollo lên Mặt trăng, sẽ là lý do các phi hành gia không làm được ' t làm cho nó, ít nhất là không phải vào năm 1969.
Nhưng các nhà khoa học, kỹ sư và lập trình viên tại Phòng thí nghiệm thiết bị của MIT sẽ không phải là lý do khiến Apollo không thể lên Mặt trăng. Cuối cùng, máy tính họ tạo ra hoàn toàn ngược lại.
Nó chỉ có 73 kB bộ nhớ và chiếm không gian chính xác. Nhưng trong 2.504 giờ trên chuyến bay vũ trụ Apollo, hơn 100 ngày trong không gian, không có một lỗi phần mềm nào được ghi lại hoặc trục trặc phần cứng. Nó không chỉ là máy tính nhỏ nhất, nhanh nhất, nhanh nhẹn nhất trong thời đại của nó, nó cũng đáng tin cậy nhất.
Khi máy tính được thảo luận lần đầu tiên với các phi hành gia Apollo vào đầu những năm 1960 bởi MIT, các phi hành gia nghĩ rằng nó sẽ tắt hầu hết thời gian và họ sẽ bật nó khi họ cần. Cuối cùng, nó đã trở thành một trọng điểm luôn luôn dành cho các phi hành gia, một loại không an toàn.
Nó không thể thiếu đến nỗi một số người ở MIT và NASA đã gọi nó là thành viên phi hành đoàn thứ tư.
Máy tính Apollo hóa ra sẽ có tác động lớn trở lại Trái đất, mặc dù không phải là tác động được hiểu hay thừa nhận rộng rãi. Mà chúng ta sẽ giải thích vào ngày mai, trong phần tiếp theo.
Nhận xét
Đăng nhận xét