इलेक्ट्रॉनिक्सच्या युगात संगणक

सतरावे शतक हे नेपियर, पास्कल, लायबनिट्झ यांच्यासारख्यांनी निर्माण केलेल्या गणक-यंत्रांचे. त्यानंतर सुमारे दीडशे वर्षे याच धर्तीवरची चार-दोन यंत्रे तयार होण्यापलीकडे फारशी प्रगती झाली नाही. एकोणीसाव्या शतकाच्या सुरुवातीला (१८३०) बॅबेजच्या अ‍ॅनॅलिटिकल इंजिन या थोड्या अधिक गुंतागुंतीच्या गणिती समस्यांची उकल करणाऱ्या गणक-यंत्रापासून गणक-यंत्रासंबंधी संशोधन, उत्पादन आणि वापर यांना पुन्हा एकवार चालना मिळाली.

एकोणीसाव्या अखेरीस होलेरिथ या अमेरिकन संख्याशास्त्रज्ञाने टॅब्युलर डेटा स्टोरेज यंत्र तयार केले. या यंत्राने गणिती समस्यांची उकल नव्हे  तर आकड्यांच्या स्वरुपात उपलब्ध असलेल्या माहितीला एका आकृतीबंधाच्या (Structured) स्वरुपात साठवून ठेवण्याच्या संख्याशास्त्रीय पद्धतींना यंत्राच्या सहाय्याने सुलभ करून दिले. या यंत्राचा वापर अमेरिकेच्या संयुक्त संस्थांनांच्या त्या दशकातील देशव्यापी सर्वेक्षणातून (Census) मधून जमा केलेला डेटा साठवून ठेवण्यासाठी करण्यात आला. यामुळे अपेक्षित वेळेपेक्षा तब्बल पाच वर्षे आधीच या सर्वेक्षणाचे काम संपले आणि सरकारचे सुमारे ५० लाख डॉलर्स वाचले. होलेरिथने या मशीनच्या उत्पादनासाठी ‘टॅब्युलेटिंग मशीन कंपनी’ची स्थापना केली, जी पुढे १९२४ पासून ‘इंटरनॅशनल बिजनेस मशीन’ (आयबीएम) म्हणून ओळखली जाऊ लागली, जी संगणकाच्या नव्या पिढ्यांची जननी मानली जाते.

माहिती साठवणुकीसाठी तयार झालेले हे पहिले उपकरण. आजच्या संगणकाच्या हार्ड-डिस्कचे हे आदिम रूप. साठवणुकीचे हे तंत्र पुढे मॅग्नेटिक सिलिंडर्स आणि टेप्स, मग कॅथोड रे ट्यूब्ज (आजच्या एलसीडी, एलईडी पूर्व जमान्यात अस्तित्वात असलेल्या टेलिव्हिजनचा मुख्य भाग म्हणजे ही सीआरटी ट्यूबच होती), ‘कोअर मेमरी’ नावाचे मॅग्नेटिक लूप्स असलेले उपकरण, फ्लॉपी, हार्ड-डिस्क, सीडी, डीव्हीडी  या मार्गाने बोटभर लांबीच्या फ्लॅश-डिस्कपर्यंत पोचली आहे.

विसाव्या शतकात संगणक संकल्पनेने घेतलेल्या भरारीला खऱ्या अर्थाने क्रांती म्हणावे लागेल. या एकाच शतकात मूठभर गणिती अथवा गणितावर अवलंबून असणाऱ्या विषयांवर काम करणारे संशोधक वा अभियंते यांच्या ताब्यातील खोलीभर जागा व्यापणाऱ्या संगणकाने थेट सर्वसामान्य माणसाच्या हाताच्या तळव्यावर बसेल इतक्या लहान अवतारापर्यंत मजल मारली. माहिती आदान-प्रदान, फोटो काढणे आणि पाठवणे, बिले भरण्यासारखी आर्थिक कामे, संभाषण आणि मजकूर अशा दोन्ही स्वरुपातील संपर्क, अशा बहुसंख्य कामात त्याच्या सहाय्यकाची भूमिका स्वीकारली. संगणक आणि त्याचा छोटा भाईबंद स्मार्टफोन यांच्याशिवाय जगणॆ अशक्य होऊन बसले इतके हे दोघे सामान्य माणसाच्या आयुष्याचा अविभाज्य भाग होऊन बसले.

या शतकातील सुरुवातीची काही दशके ही प्रामुख्याने तांत्रिक प्रगतीची होती. यामध्ये संगणकाचा आकार कमी करणे, त्याची गणित सोडवण्याची क्षमता आणि वेग वाढवणे, साठवणुकीची क्षमता वाढवणॆ आणि मुख्य म्हणजे वापरण्याची पद्धत सुलभ करण्याच्या दृष्टीने विविध प्रयोग करत तंत्रज्ञांनी त्यात सुधारणा केल्या. या तांत्रिक प्रगतीचे प्रामुख्याने पाच टप्पे पडतात, या प्रत्येक टप्प्यातील संगणकांना त्या त्या ‘पिढी’चे म्हटले जाते.

१९३६-३७ मध्ये आयबीएम आणि हार्वर्ड विद्यापीठ यांच्या संयुक्त प्रयत्नांतून ‘ऑटोमॅटिक सिक्वेन्स कन्ट्रोल्ड कॅल्क्युलेटर’ (ASCC) ची उभारणी सुरू झाली. पुढे याचे नाव ‘मार्क -१’ असे बदलण्यात आले. पण हे नाव एकाहुन अधिक संगणकांना वापरले गेले. त्यामुळे याला ‘हार्वर्ड मार्क-१’ म्हटले गेले. याच्याकडून पहिले उत्तर मिळवेतो ४३ साल उजाडले. त्यानंतरही सुमारे एक वर्षानंतर हा पूर्ण क्षमतेने काम करू लागला. हा पहिला प्रोग्रामेबल डिजिटल संगणक तयार करण्यात आला. याचा जनक होता हॉवर्ड आयकेन.

परंतु हा जरी प्रोग्रामेबल असला तरी हा अजूनही यंत्र म्हणजे मेकॅनिकल प्रकारचाच होता. वास्तविक आयकेनकडे इलेक्ट्रॉनिक स्वरुपात हा संगणक तयार करण्याचा प्रस्तावही तयार होता. ज्यात व्हॅक्युम ट्यूब्ज आणि मॅग्नेटिक रिले तंत्राचा वापर करणे शक्य होते. परंतु याची उभारणी खर्चिक होणार याची त्याला जाणीव होती. वेळच्या प्रसिद्ध ‘मन्रो कॅल्क्युलेटिंग मशीन कंपनी’च्या मालकांनी अपेक्षेप्रमाणे हा प्रस्ताव नाकारला. पण तिथल्या चीफ इंजिनिअर जॉर्ज चेस याला या यंत्राचे महत्त्व पुरेपूर पटले असल्याने त्याने आयकेन याला हार्वर्ड विद्यापीठाचे प्रा. थिओडोर ब्राऊन यांच्याकडे जाण्याचा सल्ला दिला. आयबीएमचे अध्यक्ष थॉमस वॉटसन हे ब्राऊन यांचे स्नेही होते. त्यामुळे हा प्रोजेक्ट आयबीएमकडे गेला. पण आयबीएमने त्यांच्या ‘टॅब्युलेटिंग मशीन’चे भाग वापरून याची निर्मिती केली. त्यामुळे पहिल्या इलेक्ट्रॉनिक संगणकाचा जनक होण्याची आयकेनची संधी हुकली.

Atanasoff_Berry_Computer

कॉनरॅड झ्यूस याने आपल्या झेड-१ मध्ये वापरकर्त्याला बायनरी (०/१) पद्धतीने संगणकाला माहिती/प्रश्न पुरवण्याची सोय करून दिली होती. त्या अर्थी तो पहिला ‘बायनरी प्रोग्रामेबल’ (Binary Programmable) संगणक होता. परंतु तो यंत्र म्हणजे मेकॅनिकल प्रकारातला होता. पण या बायनरी पद्धतीला संगणकाच्या बांधणीतच वापरून प्रा. जॉन एटनासॉफ आणि त्यांचा विद्यार्थी क्लिफ बेरी यांनी पहिला डिजिटल संगणक ABC (Atanasoft-Berry Computer) हा  तयार केला. १९४२ मध्ये हा संगणक Iowa State college (आता University) येथे तयार करण्यात आला. यात सुमारे तीनशे विद्युतभारित ‘व्हॅक्युम ट्यूब्स’चा वापर करण्यात आला होता. संगणकाने मेकॅनिकल जगातून इलेक्ट्रॉनिक्स जगात पाऊल टाकले. अशा व्हॅक्युम ट्यूब्ज वापरून तयार केलेल्या संगणकांना इलेक्ट्रॉनिक संगणकांची ‘पहिली पिढी’ म्हणून संबोधले जाते. पण याची एक महत्त्वाची मर्यादा म्हणजे हा बाहेरून आज्ञा देता येणारा किंवा प्रोग्रामेबल नव्हता. बहुधा याच कारणाने तो फारसा वापरात आला नाही.

पण यानंतर लगेचच जे. प्रेस्पर एखर्ट आणि जॉन मॉक्ली यांनी युनिवर्सिटी ऑफ पेनसिल्वेनिया येथे एनिअ‍ॅक(ENIAC) नावाच्या संगणकाची उभारणी केली. हा महाकाय संगणक सुमारे १८०० स्क्वेअर फूट जागेवर उभा केला गेला. यात सुमारे १८ हजार(!) ‘व्हॅक्यूम ट्यूब्स’चा वापर केला गेला आणि याचे एकूण वजन सुमारे ५० टन इतके होते. (याच्या आकार नि वजन यांच्या तपशीलांबाबत थोडे मतभेद दिसून येत असले तरी यावरून त्याच्या व्याप्तीची साधारण कल्पना यावी.) एनिअ‍ॅकने सोडवलेल्या पहिल्या प्रॉब्लेमचे उत्तर २० सेकंदात मिळाले, ते बरोबर आहे हे मेकॅनिकल कॅल्क्युलेटर्स (गणक-यंत्रांच्या) साहाय्याने  पडताळून पाहण्यास ४० तास लागले! याच्या व्यावसायिक उत्पादनासाठी या दोघांनी ‘इलेक्ट्रॉनिक कंट्रोल्स कंपनी’ची स्थापना केली (पुढे तिचे नाव ‘एकर्ट-मॉक्ली कम्प्युटर कंपनी’ किंवा EMCC असे बदलण्यात आले.) या कंपनीने ‘युनिवॅक’ या ब्रँडखाली अनेक संगणकांची निर्मिती केली. ही EMCC संगणक क्षेत्रातील पहिली व्यावसायिक कंपनी. पण हा एनिअ‍ॅक आजच्या संगणकांसारखा प्रोग्रामेबल नव्हता. सोडवण्याच्या प्रत्येक प्रॉब्लेमसाठी त्याला री-वायर करावे लागे, त्याच्या जडणघडणीमध्ये बदल करावे लागत.

‘एनिअ‍ॅक’ने पहिल्या डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक संगणकाचा मान मिळवला, तेव्हा ABCच्या कर्त्यांनी त्याविरोधात खटला दाखल केला आणि संगणक जगातील पहिला खटला उभा राहिला. १९७३ मध्ये न्यायाधीश अर्ल लार्सन यांनी एनिअ‍ॅक आणि पर्यायाने त्याचे निर्माते एखर्ट-मॉक्ली यांचा दावा फेटाळून ‘ABC’ला पहिला डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक संगणक म्हणून मान्यता दिली आणि एटनासॉफ यांनाच डिजिटल संगणकाचे एकमेव संशोधक म्हणून पेटंट बहाल केले. असे असले तरी वापराची (तुलनात्मक) सुलभता, प्रोग्रामेबल असणे यामुळे आणि आणखी एका महत्त्वाच्या कारणाने एनिअ‍ॅकला अधिक प्रसिद्धी मिळाली. आणि बहुतेक वेळा त्याचाच उल्लेख पहिला इलेक्ट्रॉनिक डिजिटल संगणक म्हणून केला जातो.

Eniac

एनिअ‍ॅक’ची उभारणी अमेरिकन आर्टिलरी अथवा तोफखान्याला आवश्यक असणाऱ्या गणितांची (बॅलिस्टिक ट्रॅजेक्टरीज) उत्तरे शोधण्यासाठी झाली होती. तो प्रोजेक्टच अमेरिकेच्या आर्मीने स्पॉन्सर केला होता. पण मूळ काम तसे बाजू्ला पडून पुढे पॉल व्हॉन न्यूमन या शास्त्रज्ञाने त्याचा वापर करुन हॅड्रोजन बॉम्ब बनवणे शक्य असल्याचा निष्कर्ष काढला. हा पहिला एनिअ‍ॅक प्रोग्राम आजही टॉप-सिक्रेट म्हणून वर्गीकृत केलेला आहे.

‘कलोसस’ची तर निर्मितीच युद्धप्रयत्नांना साहाय्यक म्हणून झाली होती. दुसऱ्या महायुद्धाचे वारे वाहू लागले असताना शत्रूच्या संदेशांना पकडणॆ त्यांचा अर्थ लावणे हे काम अतिशय महत्त्वाचे झाले होते. त्यावेळी जर्मनीच्या अधिकाऱ्यांचा व्यवहार दोन प्रकारच्या संकेत-भाषांमधून चालत असे. पैकी पहिला प्रकार हा तसा सर्वत्र प्रचलित असलेला होता, ज्यात मोर्स-कोडचा वापर केला जाई. परंतु दुसरा प्रकार अधिक गुंतागुंतीचा होता.  या प्रकारच्या संदेशांना ब्रिटिशांनी फिश ट्रान्स्मिशन असे संबोधले होते. या प्रकारचे संदेश हे ‘बायनरी’ प्रकारचे होते. बर्लिनच्या C. Lorenz AG  या कंपनीने यासाठी जे खास मशीन बनवले होते त्याला ब्रिटिशांनी ‘टनी’ (Tunny) असे टोपण नाव दिले होते. या यंत्राकडून येणाऱ्या संदेशांची उकल करण्याचे काम किचकट आणि वेळखाऊ होते. ब्रिटिश तोवर वापरत असलेले ‘हीथ रॉबिन्सन’ (हे नाव प्रसिद्ध ब्रिटिश कार्टुनिस्ट वरून दिलेले.) हे मशीन त्यासाठी पुरेसे वेगवान नव्हते की पुरेसे अचूकही. त्यामुळे थॉमस फ्लॉवर्स या तंत्रज्ञाला पाचारण करण्यात आले. आणि त्याने या कामासाठी ‘कलोसस’ नावाच्या संगणकाची निर्मिती केली. पुढे याच्या सुधारित आवृत्त्याही काढल्या गेल्या. असे दहा संगणक युद्ध संपेतो कार्यरत करण्यात आले होते. त्या पिढीच्या या पहिल्या संगणकाला पुन्हा ‘मार्क-१’ (आणि पुढील आवृत्त्यांना मार्क-२ वगैरे) नाव देण्यात आले. (ज्यांना तांत्रिक बाजू समजून घेण्यात रस आहे त्यांनी ‘मार्क-१’ हे नाव धारण करणाऱ्या तिसऱ्या संगणकाची, ‘मॅंचेस्टर मार्क-१’ची माहिती अवश्य अभ्यासावी.)

Colossus

संगणकाची निर्मिती ही माणसाचे बौद्धिक काम करण्यासाठी झाली होती. पण संगणकाच्या पहिल्याच पिढीत, ‘एनिअ‍ॅक’ आणि ‘कलोसस’ यांनी सामान्य माणसाच्या समस्यांना साहाय्यभूत होण्यापूर्वीच त्याच्या विनाशाच्या हत्यारांना साहाय्य करण्यास सुरूवात केली होती.

डॉ. मंदार काळे, संख्याशास्त्रज्ञ व संगणकतज्ज्ञ आहेत.