Tegyen egy próbát, biztos talál az érdeklődésének megfelelőt

Digitális kultúra érettségi felkészítő

Őskor, Ókor

A kezdetek kezdetén az ősember az ujjai segítségével számolt, de ezt hamar kibővítette és fadarabokat, köveket is kezdett használni erre a célra. Az eredmények rögzítésére is találtak megoldást, pl. a barlangok falán a mai napig látható rajzok is tartalmaznak matematikai adatokat. Az információ rögzítése akkor ugrott szintet, amikor megjelent az írás, aminek számtalan formája jelent meg (pl. képírás, szóírás, betűírás, számírás). A számrendszerek használata terén, az egyes számok jelölésében az ókor folyamán igen jelentős eltérések voltak. Például az akkádok, valamint a sumerek a 60-as számrendszert használták, ami az időmérés és a szögmérés révén mind a mai napig részben fentmaradt. Egyiptomban a 10-es számrendszer volt használatban, míg a görögök az ábécé betűivel jelölték a számokat. A rómaiak a 10-es számrendszert alkalmaztak, de egyedi jeleket vezettek be a számok jelölésére.

Érdekesség: Püthagorasz, amikor Egyiptomban járt, II. Kambüszész perzsa király fogságában vendégeskedett, amikor Babilonba került. Itt ismerkedett meg a babiloni matematikával és zeneelmélettel, amit később hazatértekor hasznosított.

A napjainkban használt 10-es számrendszer indiai eredetű, ami arab közvetítéssel kerültek Európába. A hindu matematika legfontosabb érdeme a tízes számrendszer és a helyiérték együttes, letisztult használata és ennek során a nullának, mint számjegynek a bevezetése.

Néhány mára meghaladott számrendszer:

– ötös (Dél-Amerika)

– hatos (Északnyugat-Afrika, finnugor népek)

– hetes (héberek, ugorok)

– tizenkettes (germán nyelvek)

– húszas (maják, kelták)

Eurázsiában sokáig használtak rovásfákat a mennyiség rögzítése céljából. Legkézenfekvőbb példája a pásztorok által alkalmazott rovásfák, amire feljegyezték a nyáj mennyiségét.

Középkor

A középkori Európában az abakuszt használták leginkább számolásra. Ez a számolóeszköz viszont sokkal régebbi, feltehetően mezopotámiai eredetűnek tartják. Kis rudakon mozgatott fa vagy kődarabokból állt, amelyen egy-egy rúd egy helyiértéket jelöl. Európában a kora középkorig általánosan elterjedt a használata, de ismert volt Kínában is szuan-pan néven, Japánban pedig a szorobán névvel illették. Európában igen sokáig a római számokat használták, mivel könnyebben lehetett az üzleti könyveket hamisítani, ha arab számjegyekkel írták volna. Elég volt egy nullát a végére írni, és máris tízszeresére nőtt az ottlévő szám. Sőt, a nullát könnyű volt hatosra vagy kilencesre javítani. Ilyenfajta csalást a római számokkal nem lehet elkövetni. Firenzében pont emiatt 1299-ben rendelettel is megtiltották az arab számok használatát! A középkor vége felé a legnagyobb hatású találmány az információk rögzítése szempontjából Gutenberg nyomtatási rendszere volt, aminek az alapja a beöntőgép volt, ami meggyorsította magának a nyomtatásnak a folyamatát.

Újkor

John Napier, egy skót matematikus a logaritmusról publikált munkája kapcsán alkották meg a logarlécet a 17. század első felében. A 19. századra kiforrott és nagyon elterjedt eszközzé vált, a mérnöki számítások alapeszközeként egészen az 1970-es évekig az elektronikus kalkulátorok megjelenéséig használták. Napier vezette be a tizedestörtek jelölését is.

Érdekesség: Napier a matematika és a teológia mellett a mérnöki tudományokkal is igen intenzíven foglalkozott. Többek között tervezett gyújtótükröt, ágyút, valamint egy fémborítású harci szekeret is.

Az első mechanikus számológépet Blaise Pascal 1642-44 között készítette el, bár még nem nevezhető igazi számológépnek, mert működése nem volt automatikus. A géppel csak az összeadást és kivonást lehetett elvégezni, a szorzást és az osztást nem. Pascal számológépét Leibniz fejlesztette tovább az 1700-as években. Ez a gép volt az első, amely közvetlenül végezte el az osztást és a szorzást, valamint kiegészítő művelet nélkül a kivonást. Ő javasolta először a 2-es számrendszer használatát.

Érdekesség: Pascal a számológép feltalálását részben édesapjának köszönhette. Étienne Pascal adóbehajtóként dolgozott, és munkája során rengeteg számolással kellett foglalkoznia. Fiát, Blaise-t azonban szándékosan távol tartotta a matematikától, mert attól félt, hogy a fiú túlságosan belemerül majd a számok világába, és elhanyagolja más tanulmányait.

Joseph Marie Jacquard francia feltaláló nevéhez nem csak a szövőszék továbbfejlesztőjeként emlékeznek. A Jacquard-szövőszék működési elve a lyukkártyák használatával a modern számítógépek programozásának alapjait is előrevetítette. A lyukkártyákon tárolt információk bináris kódként értelmezhetőek, és ez a kód irányította a szövőszék működését. Ez a koncepció később a számítógépek programozásában is alkalmazásra került.

Babbage az 1800-as években felismerte, hogy a számolási folyamatban szükséges a részeredmények tárolása.  Az angol matematikus és feltaláló jelentős szerepet játszott az informatika fejlődésében, bár találmányait az életében nem tudta teljesen megvalósítani. Őt tartják a számítógép atyjának, mivel a 19. század elején olyan gépeket tervezett, amelyek működési elveikben már a modern számítógépek előfutárai voltak. A differenciagép polinomfüggvények értékeit volt képes táblázatokba foglalni, automatizálva ezzel a korábban emberi számításokat igénylő folyamatot. Az analitikai gép sokkal ambiciózusabb terv volt, amely már a modern számítógépek alapelveit is magában hordozta. Lehetőség lett volna benne utasítások tárolására, adatok beolvasására lyukkártyákról, és az eredmények kinyomtatására. Bár Babbage gépeit a kor technológiai korlátai miatt nem tudták teljesen megépíteni, tervei és elképzelései inspirációt jelentettek a későbbi számítógép-fejlesztők számára.

Érdekesség: Az első programozó nő volt, név szerint Ada Byron. Bár nem készült el Babbage gépe, mégis írt rá programokat.

A modern számítástechnika alapjait Boole matematikus nevéhez köthetjük. Az angol matematikus és filozófus munkássága alapvető fontosságúnak bizonyult az informatika számára. Ő alkotta meg a Boole-algebrát, amely egy olyan matematikai rendszer, ahol a változók csak két értéket vehetnek fel: igaz vagy hamis (1 vagy 0). Ez a bináris logika alapja, ami a modern számítógépek működésének alapját képezi. A Boole-algebra segítségével logikai műveleteket lehet végezni, mint például az ÉS, VAGY, NEM. Ezeket a műveleteket a számítógépekben elektromos áramkörök valósítják meg, ahol a feszültség megléte vagy hiánya jelenti az igaz vagy hamis értéket.

Herman Hollerith amerikai statisztikus találta fel az elektromechanikus lyukkártyás adatfeldolgozó gépet, amely forradalmasította az adatfeldolgozást és a népszámlálást. Hollerith gépe lyukkártyákat használt az adatok tárolására és feldolgozására. A kártyák lyukai elektromos áramköröket zártak, amelyek segítségével a gép különböző műveleteket tudott végezni az adatokon.  Hollerith gépe először az 1890-es amerikai népszámláláskor került felhasználásra, ahol jelentősen lerövidítette az eredmények feldolgozását. A gép sikeres alkalmazása után Hollerith megalapította a Tabulating Machine Company-t, amely később a Computing Tabulating Recording Company (CTR) néven vált ismertté. Ez a vállalat végül az IBM (International Business Machines) elődjévé vált.

Az informatika kezdete a XX. században

Norbert Wiener amerikai matematikust a kibernetika atyjaként tartják számon. A kibernetika egy olyan interdiszciplináris tudományág, amely az élőlények, gépek és szervezetek közötti kommunikáció és vezérlés kérdéseivel foglalkozik.  Wiener legfontosabb műve a „Kibernetika, avagy a szabályozás és kommunikáció tudománya állatokban és gépekben” című könyve, amely 1948-ban jelent meg. Ebben a könyvben Wiener lefektette a kibernetika alapelveit, és bemutatta, hogy az élőlények és a gépek hogyan hasonlítanak egymásra a kommunikáció és a szabályozás szempontjából. Wiener nagy hangsúlyt fektetett a visszacsatolás szerepére a szabályozásban. A visszacsatolás azt jelenti, hogy egy rendszer kimenete befolyásolja a bemenetét, így a rendszer képes alkalmazkodni a környezetéhez. A visszacsatolás elve alapvető fontosságú a mesterséges intelligencia és a robotika területén napjainkban.

Alan Turing brit matematikus, logikus és kriptográfus volt, akit széles körben az informatika atyjaként és a mesterséges intelligencia egyik alapítójaként tartanak számon napjainkban. Munkássága jelentős hatást gyakorolt a számítógép-tudomány fejlődésére és a modern számítógépek működésére. Turing legjelentősebb alkotása a róla elnevezett Turing-gép, amely egy elméleti számítógép modell volt. Ez a modell a mai számítógépek működésének alapját képezte, és lehetővé tette az algoritmusok és a számítások elméleti vizsgálatát.  Turing a második világháború alatt kulcsszerepet játszott a német Enigma kód feltörésében. A Bletchley Parkban dolgozó csapatával együtt kifejlesztett egy elektromechanikus gépet, a Bombe-ot, amely jelentősen felgyorsította a német üzenetek megfejtését.  Ő fogalmazta meg a Turing-tesztet, amely egy módszer annak eldöntésére, hogy egy gép képes-e emberhez hasonló intelligenciát mutatni. A Turing-teszt ma is fontos mérföldkő a mesterséges intelligencia kutatásában.

Érdekesség: amellett, hogy zseniális matematikus és a számítógéptudomány egyik alapító atyja volt, szenvedélyes maratoni futó is volt. Turing rendszeresen futott, és olyan jó eredményeket ért el, hogy majdnem kvalifikálta magát az 1948-as olimpiai játékokra. Legjobb maratoni ideje 2 óra 46 perc 3 másodperc volt, ami mindössze 11 perccel maradt el az akkori olimpiai kvalifikációs időtől.

Magyarok, akik nélkül nem lennének számítógépek

Az 1920-as években Szilárd Leó fizikus gondolatvilágában olyan elemek is megjelentek, mint az információ, amivel kapcsolatban azt tapasztalta, hogy az folyamatosan nő, hiszen a tudományok is fejlődnek, egyre több információt termelnek ki, de ennek van árnyoldala is, az, hogy egyre nagyobb lesz a „rendetlenség” ezzel párhuzamosan. A gyakorlatban ezt ahhoz lehet hasonlítani, amikor munka közben megéhezünk, vagy a számítógép melegszik miközben működik. Szilárd Leó vezette be a bit fogalmát, ami az információ elemi kvantuma azóta is. Az információ hatalmas mennyisége, és annak a minél gyorsabb és pontosabb feldolgozása a második világháború során lett egyre fontosabb kérdés. Neumann János az Amerikai Egyesült Államokba emigrálva szembesült is ezen problémával, amikor a robbanások lökéshullámait vizsgálva mechanikus számológépekkel sem bírt a sok számítással. Kifejlesztettek egy elektromos számológépet, amivel viszont az volt a baj, hogy sokkal több ideig tartott a munkára fogás, mint maga a számolás. Ezt látva Neumann inkább önmagát képezve az elektronikával jobban megismerkedve 1945-re megalkotta a társaival az első elektronikus programozású számítógépet, aminek a jelentőségét felismerve szűk egy évtizeddel később megkapta az Egyesült Államok Érdemérmét (1954), amiért az útjára indította az informatika forradalmát.

Érdekesség: Amikor Neumann János megérkezett Amerikába, a kötelességének érezte, hogy megtanulja új hazája kártyajátékát, a pókert. Hiába volt matematikus, soha nem nyert egy partit sem, mert a játék közben is annak a matematikai megközelítésén járt az agya, aminek köszönhető lett a Neumann-Morgenstern-féle játékelmélet, ami érdekes módon a katonai stratégiák számára lett idővel igencsak fontos. A koreai háború idején Neumann játékelméleti. Kiértékelésének volt köszönhető, hogy az USA nem támadta meg Kínát, ami lehet, hogy kiváltotta volna a harmadik világháborút.

Kemény János az USA-ban dolgozva a Dartmouth Kollégium egyik rektoraként a felsőoktatási hallgatók számára kötelezővé tette a számítógépek használatát, valamint megalkotta az első, világszerte is ismertté vált programozási nyelvet, a BASIC-et. Kemény kifejlesztett egy hálózatot is, ami tulajdonképpen az internet őse lett, és a hallgatók már az 1960-as években e-maileket tudtak írni is és fogadni a hálózaton.

Gróf András (Andy Grove) ismerte fel a mikroprocesszorok fontosságát, és az INTEL cég vezetőjeként elkezdte azok teljesítményét emelni. A munkássága fontosságát jól érzékelteti az a tény, hogy a TIME hetiújság 1997-ben az év emberének választotta. Napjainkban minden operációs rendszer, amit használunk, ún. „ablakokat” használ, a Windows operációs rendszer nevét is erről kapta. Ezt Simonyi Károlynak köszönheti a világ, aki megalkotta még az Excel és a Word programokat is a Microsoft fő tervezőjeként. A gyakorlatban egy magyar embernek köszönheti Bill Gates azt, hogy milliomos lett.

A cikk támogatója: DigiKultura.hu – digitális kultúra érettségi felkészítő

Digitális kultúra érettségi feladatok