Làm thế nào mọi người nhận ra họ có thể làm logic với thiết bị điện tử? [đóng cửa]

Làm thế nào mọi người nhận ra họ có thể làm logic với thiết bị điện tử? Có giai thoại hoặc hồ sơ của những nhận thức đầu tiên? Tôi đang tự hỏi về những khoảnh khắc "eureka" đầu tiên.

Từ bài viết Wikipedia, đại số Boolean :

Vào những năm 1930, trong khi nghiên cứu các mạch chuyển mạch, Claude Shannon đã quan sát thấy rằng người ta cũng có thể áp dụng các quy tắc của đại số Boole trong cài đặt này, và ông đã giới thiệu đại số chuyển đổi như một cách để phân tích và thiết kế mạch bằng phương pháp đại số theo các cổng logic. Shannon đã có sẵn bộ máy toán học trừu tượng, do đó ông đã đưa đại số chuyển đổi của mình thành đại số Boolean hai yếu tố.

Bài viết về Claude Shannon cung cấp thêm một số chi tiết:

Năm 1936, Shannon bắt đầu nghiên cứu sau đại học về kỹ thuật điện tại MIT, nơi ông làm việc trên máy phân tích vi sai của Vannevar Bush, một máy tính tương tự đầu tiên. Trong khi nghiên cứu các mạch ad hoc phức tạp của máy phân tích này, Shannon đã thiết kế các mạch chuyển đổi dựa trên các khái niệm của Boole. Năm 1937, ông đã viết luận văn thạc sĩ, Phân tích tượng trưng về mạch chuyển tiếp và chuyển mạch, Một bài báo từ luận án này đã được xuất bản năm 1938. Trong tác phẩm này, Shannon đã chứng minh rằng các mạch chuyển mạch của mình có thể được sử dụng để đơn giản hóa việc bố trí các rơle điện cơ. đã được sử dụng sau đó trong các chuyển mạch định tuyến cuộc gọi điện thoại. Tiếp theo, ông mở rộng khái niệm này, chứng minh rằng các mạch này có thể giải quyết tất cả các vấn đề mà đại số Boolean có thể giải quyết. Trong chương cuối, ông trình bày sơ đồ của một số mạch, bao gồm bộ cộng đầy đủ 4 bit.

Sử dụng tính chất này của các công tắc điện để thực hiện logic là khái niệm cơ bản làm nền tảng cho tất cả các máy tính kỹ thuật số điện tử. Công trình của Shannon trở thành nền tảng của thiết kế mạch kỹ thuật số, khi nó được biết đến rộng rãi trong cộng đồng kỹ thuật điện trong và sau Thế chiến II. Sự chặt chẽ về mặt lý thuyết trong công việc của Shannon đã thay thế các phương pháp ad hoc đã từng thịnh hành trước đây. Howard Gardner gọi luận án của Shannon là "có thể là luận án thạc sĩ quan trọng nhất của thế kỷ."

Cũng như rất nhiều phát triển quan trọng khác trong logic và khoa học máy tính, gần như chắc chắn nhà toán học và triết gia Charles Sanders Peirce , người đã làm việc trước Shannon trong nhiều thập kỷ:

Tất nhiên, đó là một biểu hiện của thiên tài để có một ý tưởng từ lâu trước khi nó được hiểu và đánh giá cao. Hãy để tôi đóng lại bằng cách phác thảo nền tảng cho một ý tưởng logic khác của Peirce có tính nguyên bản tuyệt vời, ý tưởng cho một máy tính chuyển tiếp đa năng, đã đi trước năm mươi năm. Chuỗi các sự kiện như sau:

1. Peirce đã kích thích Alan Marquand phát minh và chế tạo một cỗ máy logic cơ học vượt trội so với William Stanley Jevons. Máy này được mô tả trong Peirce's các máy logic , tập. III, pt. 1, trang 625 từ632.
2. Máy này được chế tạo vào đầu những năm 1880. Đồng thời, Peirce quan niệm sự đầy đủ của "không - và" và "không - hoặc", cùng với việc sử dụng bảng chân lý như một thủ tục quyết định cho thời gian học.
3. Trong một lá thư gửi Marquand ngày 1886, Peirce đã đề xuất sử dụng rơle cho máy của Marquand và chỉ ra cách đạt được "và" và "hoặc" với rơle . "... không có nghĩa là vô vọng ... để tạo ra một cỗ máy cho các vấn đề toán học thực sự rất khó khăn (sđd., Trang 632).
4. Marquand sau đó đã chuẩn bị một sơ đồ nối dây cho phiên bản rơle của máy logic cơ học của mình.

(Nguồn: Arthur W. Burks, [Hồi Các yếu tố mới của Toán học (phê bình sách) trang 917, Bản tin của Hiệp hội toán học Hoa Kỳ , tập 84 , số 5 (tháng 9 năm 1978). Sự nhấn mạnh của Boldface là của tôi.)

Trích dẫn từ bức thư năm 1886 của Peirce gửi Marquand:

Không có nghĩa là vô vọng để tạo ra một cỗ máy cho các vấn đề toán học thực sự rất khó khăn. Nhưng bạn sẽ phải tiến hành từng bước. Tôi nghĩ rằng điện sẽ là điều tốt nhất để dựa vào. Đặt A, B, C là ba phím hoặc các điểm khác ở đó mạch có thể được mở hoặc đóng. Như trong Hình 1, chỉ có một mạch nếu tất cả được đóng lại; trong hình 2 có một mạch nếu có bất kỳ cái nào bị đóng. Điều này giống như [logic và & logic hoặc] trong Logic.

(Nguồn: Writings of Charles S. Peirce: Phiên bản thời gian , tập 5 (1884 Tiết1886) trang 422. Nhà xuất bản Đại học Indiana, 1993. Christian JW Kloesel và cộng sự, biên tập viên.

Peirce là một trường hợp đáng kinh ngạc của một người đi trước thời đại mà công việc của anh ta không thể được đánh giá cao bởi những người cùng thời. Ông hầu như bị phớt lờ trong đời, nhưng ông đã dự đoán được một số lượng lớn các phát triển logic và toán học quan trọng mà sau đó phải được khám phá lại nhiều sau đó. Ví dụ, ông đã phát minh ra lý thuyết mạng vào thế kỷ 19, nhưng không ai thực sự chú ý cho đến khi Garrett Birkhoff phát minh lại nó vào năm 1935. Điểm 2 trong trích dẫn của Burks ở trên quan sát rằng Peirce đã phát minh ra logic NAND (vẫn là logic cơ bản của vi mạch ngày nay) thường được trao cho Henry Sheffer, người đã phát hiện ra nó 23 năm sau. Stanford Encyclopedia of Philistic bài viết về Peirce .

Theo như khoảnh khắc "eureka", tôi nghĩ rằng việc áp dụng logic Boolean vào điện tử đã trở thành không thể tránh khỏi thời điểm Đại số Boolean được George Boole chính thức hóa The Mathematical Analysis of Logicvào năm 1847. Wikipedia

Cũng có thể lập luận rằng "eureka" này đã xảy ra một thập kỷ trước khi chính thức hóa logic Boolean khi Charles Babbage cố gắng xây dựng Công cụ phân tích của mình vào năm 1837 , một thiết bị có chứa

một đơn vị logic số học, điều khiển luồng dưới dạng phân nhánh và vòng lặp có điều kiện và bộ nhớ tích hợp.

Đối số ở đây là mạnh nếu người ta cho rằng, từ góc độ tính toán, cả hai cổng logic cơ học và điện tử là tương đương . Việc thay thế các linh kiện cơ khí bằng các linh kiện điện tử rẻ hơn, đáng tin cậy hơn không chỉ giới hạn ở các thành phần logic và được phổ biến rộng rãi trong tất cả các ngành công nghiệp. Nếu Babbage có sẵn các linh kiện điện tử cơ bản, người ta có thể tưởng tượng anh ta sẽ sử dụng chúng cho loại logic này giống hệt như cách anh ta làm cơ khí.

Một "eureka" thứ ba có thể là cuộc gặp gỡ của Babbage và Boole tại Triển lãm Great London năm 1862 :

Hai người được cho là đã thảo luận về "cỗ máy tư duy" này, mà Babbage chưa bao giờ hoàn thành. Nhưng nó đã trở thành một khối xây dựng cho điện toán hiện đại.

Một cột mốc "eureka" khác có thể là sự hiện thực hóa giấc mơ Công cụ phân tích của Babbage với việc hoàn thành chức năng, Máy tính điều khiển trình tự tự động điều khiển điện từ của Howard Aiken tại Harvard vào năm 1937.

Cuối cùng, chúng ta chắc chắn có thể chốt thời điểm không muộn hơn (như đã đề cập trong câu trả lời của @ the-photon) trong việc chính thức hóa Claude Shannon về sự hợp nhất của Boolean Logic với các thành phần điện tử tại MIT vào năm 1938 .

Bài viết tuyệt vời này của Đại Tây Dương trả lời câu hỏi của bạn ở độ dài. Đây là điều gần gũi nhất với một khoảnh khắc của Eureka:

Ngày nay, tên của Boole đã được các nhà khoa học máy tính biết đến (nhiều ngôn ngữ lập trình có kiểu dữ liệu cơ bản gọi là Boolean), nhưng vào năm 1938, ông hiếm khi được đọc bên ngoài các khoa triết học. Bản thân Shannon đã gặp công việc của Boole trong một lớp triết học đại học. Một điều thú vị xảy ra là không ai khác làm quen với cả hai lĩnh vực cùng một lúc, anh ấy đã bình luận sau đó.

Trao đổi điện thoại tự động năm 1889 của Strowger chắc chắn là một cách sử dụng logic kỹ thuật số thực tế và thực tế thông qua các phương tiện cơ điện. Giải quyết các vấn đề logic xung / trạng thái khác bằng rơle và các bộ phận cơ điện khác có thể là một khái niệm hoàn toàn mới nhất sau thời điểm này.

Kết hợp các sự kiện "rơle chậm và ồn ào" và "ống xả khí và / hoặc ống chân không và những người kế thừa kỹ thuật của họ nhanh hơn và có thể thực hiện cùng một công việc" để "sử dụng điện tử theo nghĩa đen cho logic kỹ thuật số" có vẻ gần như không đáng kể.

Một số giải thích thêm: "Ống phóng khí" như trong Thyratron, hoặc thậm chí là đèn neon đơn giản (chúng có độ trễ mạnh giữa điện áp nổi bật và dập tắt và do đó có thể hoạt động như một yếu tố bộ nhớ), hoặc các thiết bị có nguồn gốc thyratron phức tạp hơn như ống đếm dekatron . Các ống chân không thiết kế sản xuất trước đó (cho đến những năm 1940 - thiết kế ENIAC đã sử dụng thế hệ đó và gặp vấn đề nghiêm trọng với nó :) thực sự ghét bị sử dụng như các yếu tố chuyển đổi bật / tắt cứng (bị bỏ lại với điện áp đầy đủ nhưng tắt dần dần làm hỏng lớp phủ catốt. Từ khóa là "giao diện catốt", hoặc "zwischenschichtbildung" trong văn học Đức *); ống chân không đáng tin cậy trong chức năng đó đã được giới thiệu cho các thiết bị điều khiển công nghiệp thời kỳ thập niên 50/60 ...

* Đề cập rằng vì datasheets chỉ có thể tồn tại bằng tiếng Anh, tiếng Đức, tiếng Hà Lan hoặc tiếng Pháp đối với một số loại này ...