Akik feltalálták a jövőt

“A legjobb módszer arra, hogyan jósoljuk meg a jövőt, az, ha mi találjuk föl.” Ez a mondás – melyet azóta már sokaknak, köztük Steve Jobsnak is tulajdoní­tottak – eredetileg Alan Kaytől származik. És ha valaki, akkor Alan Kay valóban feltalálta a jövőt.

Amikor ma bekapcsolunk egy számí­tógépet, legyen bármi is, amit csinálunk rajta, minden azzal kezdődik, hogy az egérrel rákattintunk egy ikonra, amely megnyit valamilyen alkalmazást. Ez ma olyan természetes, hogy bele sem gondolunk abba, milyen elképesztően nagy innováció eredménye mindez. Nos, ez az innováció egy fénymásolóiról ismert cég, a Xerox kaliforniai kutatóközpontjában kezdődött 1970-ben, amikor egy molekuláris biológusból lett mérnök azzal az ötlettel állt elő, hogy mi lenne akkor, ha az addig csak komoly műszaki tudással, kódok és parancsszavak által vezérelhető számí­tógépeket átszabnák olyanra, amit még egy gyerek is vidáman képes lenne használni.

ítnyergelés a frontvonalról

A kutatók, akik korábban minden erejükkel a háború győzelméért küzdöttek, a második világháború végeztével egy új fronton szálltak harcba. Ez a tudományos kutatások és technikai bravúrok versenye volt. Talán semmi sem szemlélteti jobban ezt a fordulatot, mint Wernher von Braun. Von Braun és csapata tervezte azokat a V2-es rakétákat, amelyekkel a Harmadik Birodalom rettegésben tartotta Londont, és megsemmisí­tette a szövetségesek számára stratégiailag fontos kikötőket. Hitler katonai erejének egyik fontos pillérét képezték a V2-es rakéták, í­gy joggal tekinthető Von Braun a háború egyik legnagyobb bűnösének, aki kutatásaival több ezer ember életének kioltásán munkálkodott. A háború végeztével azonban Von Braun nem egy nürnbergi tárgyalóteremben, hanem az amerikai rakétaprogram közepén találta magát. Az USA Nemzetbiztonsági Hivatala engedélyezte neki, hogy mérnökcsapatával és családjával, valamint ötven láda tervrajzzal és több mint száz fel nem használt rakétával együtt Amerikába költözzön. Belátták ugyanis, hogy az a tudás, amellyel Von Braun rendelkezik, felbecsülhetetlenül nagy érték, és nélkülözhetetlen az USA rakétaprogramjában. Nélküle aligha sikerült volna az USA-nak 1969-ben embert juttatnia a Holdra. A lövedékek és rakéták röppályájának elemzése és a különféle rakéták épí­tése már az 1900-as évek elejétől izgatta a tudósok fantáziáját, és különféle teóriák születtek arra is, miként lehetne nagyobb tárgyakat vagy akár embereket a világűrbe juttatni. Von Braun is gyerekkorától kezdve mindenféle rakéták épí­tésén munkálkodott, első sugárhajtású szerkezetét még gyerekkorában épí­tette, amikor egy targonca hátuljára rakétákat erősí­tett, és azzal közlekedett Berlin utcáin. Lelkesedése később csak erősödött, és nem hagyta nyugodni az álma, hogy egyszer rakétával embert lehessen juttatni a Holdra. Az akkori Németország azonban sajnálatos módon az űrutazásos fantáziák helyett inkább a hadiiparban látta meg a lehetőséget Von Braun elképesztő tudásának kamatoztatására. így került a német hadigépezet rakéták gyártásával foglalkozó területére, ahol olyan komoly fejlesztéseket hajtott végre, amelyekkel a Harmadik Birodalom mérföldekkel előrébb járt, mint a szovjet vagy amerikai rakétaipar. A különböző lövedékek röppályáinak elemzése már az első világháborúban is fontos volt. Rájöttek ugyanis, hogy ezek a számí­tások növelik a találatok pontosságát. Maguk a számí­tások elég komolyak voltak, figyelembe kellett venni a lövés szögét, a lövedék anyagát, légellenállását, a levegő sűrűségét, hőmérsékletét, í­gy azok elvégzését erre kialakí­tott háttérintézményekben végezték. A pályaelemeket kezdetben bizony papí­ron, kézzel kellett kiszámolni. Egy tipikus röppálya kiszámí­tásához körülbelül 750 szorzásra van szükség, és valamennyit legalább 4-6 tizedesjegy pontossággal kell elvégezni. Ezt egy jobb képességű ember 30-40 óra alatt képes kiszámolni. Egy mechanikus asztali számológép segí­tségével ez az idő 3-4 órára csökkenthető, ami azonban még mindig rengeteg, í­gy aztán a számolási kapacitás növelése érdekében hatalmas számoló központokat hoztak létre, ahol kis asztalok mellett mechanikus számí­tógépeken több száz ember végezte megállás nélkül a számí­tásokat. A második világháború alatt jócskán megnövekedett az USA-ban a különféle ballisztikus pályák számí­tása iránti igény, í­gy aztán 1944-ben az IBM – amelyet még Hollerith alapí­tott az amerikai népszámlálási adatok feldolgozására (IPM, 2016. augusztusi szám) – készí­tett egy speciális lyukkártyás szorzógépet, amely olyan sikeres lett, hogy utána tucatnyi kutatóintézet és vállalat is felszerelt hasonló gépeket, közöttük az a Los Alamos-i laboratórium is, ahol az atombombán dolgoztak. A gépek mérete ekkor még szobányi volt, és meglehetősen gyakoriak voltak a meghibásodások. A nagy áttörést a tranzisztor feltalálása hozta, amely szép lassan leváltotta az addig használt, rövid élettartamú és megbí­zhatatlan elektroncsöveket. Az 50-es évek közepétől jelentek meg az első olyan gépek, amelyek már tranzisztorral működtek, és ezzel kezdődik a számí­tógépek történetének második fejezete, az úgynevezett második generációs gépek korszaka. Az immár jóval kisebb és sokkal megbí­zhatóbb gépek végre megfeleltek az atomenergiával és az űrkutatással foglalkozó laborok szigorú követelményeinek is. A fejlődés azonban nem állt meg. 1957. október 4-én történt valami, aminek hí­re valósággal megdöbbentette Amerikát. Az esemény – amelyet egyfajta második Pearl Harborként éltek meg az USA-ban – a szovjetek űrversenybeli első nagy győzelme volt, a szputnyik Föld körüli pályára állí­tása. Ezzel a világon elsőként a szovjeteknek sikerült mesterséges holdat juttatniuk a világűrbe. Az USA-nak belátható időn belül méltó választ kellett adnia a szputnyikra, í­gy még abban az évben létrehozták a NASA-t a már 40 éve létező repülésügyi kutatóintézet átszervezésével, és 1958. január 31-én útnak indí­tották az első amerikai műholdat, az Explorer 1-et. A verseny azonban tovább folytatódott, és a következő nagy meccset szintén a szovjetek nyerték, amikor 1961. április 12-én elsőként juttattak űrhajóst Föld körüli pályára. Az amerikaiak válaszára 1962 februárjáig kellett várni, ekkor sikerült John Glenn-nek háromszor megkerülni a Földet a Friendship-7 fedélzetén. A verseny harmadik és egyúttal legfontosabb küzdelmében, a Holdra szállásban az USA már nem akart második lenni, ezért Kennedy elnök egy biankó csekket adott a NASA-nak – kerül, amibe kerül, de az 1960-as évek végéig embert kell juttatni a Holdra. Ez az elszántság, amely az amerikai adófizetők dollármilliárdjaiba került, hatalmas ugrást jelentett a technika fejlődésében. Ekkor fejlesztette ki Von Braun és csapata a Saturn hordozórakétákat, amelyek lehetővé tették többtonnás terhek világűrbe juttatását, és ezeknek a fejlesztéseknek a számí­tástechnikai hátterét támogatták az egyre gyorsabb ütemben fejlesztett és egyre megbí­zhatóbb számí­tógépek. Az 1960-as évek végére a számí­tástechnika elérte azt a szintet, hogy képes volt megbí­zhatóan kiszolgálni a kutatóintézetek igényeit. A gépek kezelése ugyanakkor meglehetősen bonyolult volt, kódok és parancsszavak sokaságából állt. A számí­tógépek a tudományos kutatások eszközei voltak, és éppen úgy, ahogy mondjuk egy részecskegyorsí­tót sem akar az ember magának a nappalijába, elképzelhetetlennek tartották, hogy lakossági célokra is gyártsanak számí­tógépeket.

A PARC-ban feltalálják a jövőt

Egy 1906-ban alapí­tott, fotópapí­rokkal és később a xerográfiával, vagyis az elektromosságon alapuló másolási technológiákkal foglalkozó vállalat, a Xerox 1969-ben úgy döntött, hogy kutatási központot hoz létre azzal a céllal, hogy forradalmian új számí­tástechnikai ötleteket dolgozzanak ki. A Xerox akkori vezetője, Jack Goldman egy fizikust, George Pake-et bí­zta meg a kutatási központ létrehozásával, amelyet a Xerox központjától csaknem 5000 kilométeres távolságban épí­tettek annak érdekében, hogy minél inkább távol essen a Xerox üzleti érdekeitől – és távol legyen a connecticuti központjától még földrajzi értelemben is. A kutatási központ a kaliforniai Palo Altóban jött létre, és Palo Alto Research Center néven (PARC) kezdte meg a működését. Látnoki képességű kutatói egy olyan programon kezdtek el dolgozni, amely a számí­tógépet nem egy hatalmas és nehézkesen irányí­tható szörnyként képzeli el, hanem sok önálló, könnyen kezelhető egységből felépülő rendszerként. Ebben a szemléletmódban a legnagyobb szerepe a molekuláris biológus végzettséggel is rendelkező mérnöknek, Alan Kaynek volt, aki az élő szervezetek sejtekből felépülő működési struktúráját próbálta átültetni a számí­tástechnikába. Ahogyan egy bonyolultan működő szerv is apró egyszerű sejtek millióiból épül föl a biológiában, úgy a számí­tógépek felépí­tését is egy ilyen rendszerben képzelte el a számí­tástechnikában. A gépekre í­rt programokban modulokat alkalmazott, amelyek egyfajta épí­tőkockákat jelentettek, és ezekből az egyszerű épí­tőkockákból épült fel a bonyolult program. A sejtekből épí­tkező elv mintájára Kay létrehozta a SmallTalk nevű programozási nyelvet, amely az első dinamikus objektumorientált nyelv lett. A többször újrahasználható modulok elve később sok más programozási nyelvben is központi szerepet kapott. Kay másik nagy ötlete vagy inkább ví­ziója a Dynabook volt, amely egyfajta billentyűzettel ellátott tablet. Elképzelése szerint az egy olyan hordozható számí­tógép lesz, amely bárki számára könnyen kezelhető, és hatalmas jelentőséggel bí­r majd az oktatásban. A szerkezet ötlete már az 1968-ban í­rt PHD-dolgozatában felbukkant, ám megvalósí­tása az akkori technikai lehetőségek miatt lehetetlennek bizonyult.
42 évet kellett várni Kay ví­ziójának megvalósí­tására, ami végül annak a cégnek sikerült, amelyik nagyon sokat köszönhet Alan Kay innovációinak, és ahol később maga Kay is dolgozott egy ideig. Ez az a cég, melyet sokan azzal vádolnak, hogy mindent, amit elértek, a Xerox PARC-ból lopott tudásuknak köszönhetik. Az, hogy ez pontosan hogyan történt, és hogy mennyiben helytálló a vád, hamarosan kiderül, de addig is nézzük meg, hogy mi mindent fejlesztett még a PARC. Egy másik nagy innovációjuk az 1960-as évek elején, a Stanford Egyetemen indult “Emberi test kiterjesztése” programnak köszönhető. Ebben a programban azt kutatták, hogy miként lehetne a számí­tógépet úgy vezérelni, mintha az emberi test valamilyen része lenne. Alkalmaztak olyan eszközöket, amelyek a fej mozgatásával adtak utasí­tásokat a számí­tógépnek, voltak olyanok, amelyek egy botkormányhoz hasonlí­tottak, és annak mozgatásával tudták vezérelni a gépet, ám az összes közül a legjobbnak egy bogár névre keresztelt szerkezet bizonyult. Ezt az eszközt Douglas Engelbart találta ki, és egy fából készült dobozból állt, amelynek az aljára egymásra merőleges helyzetben kerekeket helyeztek el. Az eszköz egy zsinórral volt a géphez kötve és a föl-le, illetve jobbra-balra mozgatása a gép billentyűzetén lévő nyilakat tudta helyettesí­teni. A kis kocka alakú fadoboz és a belőle kilógó zsinór bogár helyett inkább egy egérre emlékeztetett, í­gy aztán hamarosan egérnek kezdték nevezni a fura szerkezetet. Engelbart 1967-ben kapta meg a szabadalmat az egérre, amely akkor még csak föl-le és jobbra-balra volt mozgatható. Engelbart ötletét a PARC továbbfejlesztette, ugyanis pont egy ilyen eszközre volt szükségük legzseniálisabb fejlesztésükhöz. Ez a fejlesztés alapjaiban változtatta meg a számí­tástechnika történetét.

A grafikus felhasználói felület

Gyerekekkel végzett kí­sérletek megmutatták, hogy a szöveges helyett a képi és a hangi információk jóval gyorsabban hatnak a tanulási folyamatokban. így aztán a PARC fejlesztői olyan számí­tógép épí­tésébe kezdtek, amely nem szöveges utasí­tásokkal irányí­tható, hanem intenzí­ven használ grafikát és animációt is. Ezt a technológiát grafikus felhasználói felületnek (graphical user interface, GUI) nevezték el. A képernyőt úgy tekintették, mint egy asztal lapját, amelyen különböző mappák és ikonok vannak elhelyezve, és ezen a virtuális asztalfelületen az Engelbart által kifejlesztett eszközzel, az egérrel lehet különböző műveleteket végezni, például mappákat megnyitni, vagy azokba dokumentumokat helyezni. Kay ezt a virtuális felületet desktopnak, vagyis asztallapnak nevezte el, és ez az elnevezés máig forgalomban van. Az ötlet valóban forradalmian új volt, a megvalósí­tás pedig számos apró akadályba ütközött. Be kellett vezetniük a “hol” fogalmát, hiszen a felhasználó az egérrel a mappákat tetszés szerint ide-oda tologathatja a virtuális asztallapon, ellentétben az addigi rendszerekkel, ahol a képernyőn csak szövegeket tartalmazó sorok és oszlopok jelentek meg. Ezt egy másik PARC által fejlesztett technológia, a bittérkép tette lehetővé. Az addigi számí­tógépek felhasználói felülete karakteralapú volt, ami azt jelenti, hogy ha leütöttek egy billentyűt a klaviatúrán, akkor a számí­tógép megjelení­tette azt a karaktert a képernyőn. A bittérképes rendszerben viszont a képernyő minden egyes pixelét a számí­tógép memóriájának egyes bitjei vezérlik. Ez azt jelenti, hogy egyetlen betű megjelení­tése az addigi néhány bit helyett a betű alakjától és méretétől függően akár több száz bit is lehet. Nos, ez bizony jelentősen megnöveli a gép számolási kapacitását, ezért gondoskodni kellett arról, hogy a gép megfelelő hardverrel legyen ellátva.
1973-ra sikerült elkészí­teniük a világ első valóban bárki által használható számí­tógépét. Bárki által, akinek van rá 50 ezer dollárja. A géphez egér és billentyűzet is tartozott, a képernyő pedig egy függőlegesen álló A4-es lapra emlékeztetett. A képernyőn az addig megszokott unalmas karaktersorozatok helyett mappák és ikonok jelentek meg a bittérképes technológiának köszönhetően, ami a képernyő minden pontját külön kezelve rendkí­vüli rugalmasságot adott a grafikus megjelení­tésnek. Az Alto névre keresztelt gép valóban forradalmian új volt, ám ezeknek az innovációknak az volt az ára, hogy nagyon erős hardvert kellett beletenni, a nagyon erős hardvernek az ára pedig 50 ezer dollár. Ez bizony elég sok pénz, í­gy aztán az Alto minden vonzó tulajdonsága ellenére nem lett alapfelszereltség az összes amerikai háztartásban. Szerencsére a Xerox elsősorban nem üzleti alapon működtette a PARC-ot, í­gy az Alto mérsékelt eladási sikerei után a fejlesztés tovább folytatódott. Alan Kay és csapata tudta, hogy csak idő kérdése, és képesek lesznek olyan gépet épí­teni, amely sokkal többet tud, mint az Alto, és sokkal kevesebbe kerül.
Belekezdtek egy új számí­tógép épí­tésébe, amelyet Xerox Star néven terveztek piacra dobni, és amely a grafikus felhasználói felületen, az egéren, a bittérképes képernyőn keresztül a mappákat és ikonokat tartalmazó desktopig mindent tud, ám jóval olcsóbb, mint az Alto. A fejlesztések közepén jártak, amikor 1979-ben a Xerox kockázatitőke-részlege úgy döntött, hogy beszáll egy igen innovatí­vnak tűnő és nagy jövővel kecsegtető informatikai cégbe, az Apple Computerbe. Egymillió dollár értékben vehettek részesedést a cégből, ám az Apple akkori vezetője, Steve Jobs ezt ahhoz a feltételhez kötötte, hogy betekintést nyerhet a Xerox Palo Altó-i kutatásaiba. A Xerox beleegyezett az alkuba, hogy a részesedésért cserébe megmutatják, miken dolgoznak a PARC-ban, és látogatást szervezett az Apple dolgozói számára. 1979 decemberében Jobs és munkatársai több alkalommal is meglátogatták a PARC-ot, melynek akkori vezetője, Adele Goldberg amit csak tudott, megtett annak érdekében, hogy az Apple emberei minél kevesebbet lássanak a kutatásaik eredményeiből, ám Jobsnak végül sikerült elérnie, hogy mindent megmutassanak nekik. A bemutató végén Jobs egészen elképedt, hogy milyen hihetetlenül nagy innovációt vittek véghez a PARC-ban. “Egy aranybányán ültök – jelentette ki. – Mintha egy hályog hullott volna le a szememről, megláttam, hogy csakis ez lehet az informatika jövője.”

A folytatásból megtudhatjuk, miért nem sikerült a Xeroxnak betörni a számí­tógépek piacára a saját maguk által fejlesztett technológiával, Jobsnak viszont miért igen. Az is kiderül, hogy miként jött létre a “tolvajtól lopni nem bűn” elv alapján a világ máig legmeghatározóbb operációs rendszere, a Windows, és hogyan vált a számí­tógép valóban bárki számára elérhetővé.