«В. П. Одинец Зарисовки по истории компьютерных наук Учебное пособие Сыктывкар 2013 УДК 004:93 ББК 32.975 О 42 Печатается по решению редакционно-издательского совета Коми государственного педагогического института от ...»

Дискретная система, появившаяся в 1972 г., позволила удвоить производительность системы ALOHA. Последующие 7 лет были направлены на повышение производительности канала за счет взаимного учета поведения пользователей. Протоколы множественного доступа, в которых станции прослушивают среду передачи данных и действуют с учетом этого, назыЛарри Робертс вают протоколами с контролем несущей. К их числу относят, в частности, протоколы с ограниченной конкуренцией, протокол адаптивного прохода по дереву и протоколы беспроводных локальных систем.

наиболее интенсивно шли исследования в Калифорнийском университете в 70-е гг. XX в. Назовем только двух исследователей: Леонарда Клейнрока (Leonard Kleinrock: 1934)1 и приехавшего из Франции в 1970 г. Фуада Тобаги (Fouad A. Tobagi) [58]2.

Леонард Клейнрок Его открытые публикации размещались в журнале «Проблемы передачи информации», который начал выходить в 1965 г. Среди работ, посвященных проблемам протоколов множественного доступа, опередивших исЛ. Клейнрок родился в Нью-Йорке в 1934 г. в скромной еврейской семье.

После окончания школы в Бронксе (район Нью-Йорка) в 1951 г. поступил на факультет инженерной электротехники городского Университета Нью-Йорка.

После получения степени бакалавра (1959) поступил в MIT, где в 1959 и г. получил соответственно ученые степени магистра и Ph. D. по инженерной электротехнике и компьютерным наукам. Позже он переезжает в ЛосАнджелес, где в UCLA совмещает работу на факультетах инженерной электротехники и компьютерных наук. В 1991–95 гг. руководит факультетом компьютерных наук. В 1969 г. под его руководством студент Чарли Клайн (Charley Kline) 29 октября в 10.30 утра по местному времени передал первое сообщение в сети ARPANET. В 1988 г. Л. Клейнрок возглавил группу, представившую в Конгресс США рапорт о необходимости создания национальной исследовательской сети, что привело, в конечном счете, к созданию Интернета. В 2008 г. Л. Клейнрок был награжден Национальной медалью Науки [57].

Ф. Тобаги получил в 1970 г. диплом инженера в парижской Ecole Centrale des Arts et Manufactures, а в 1971 и в 1974 г. – степени магистра и доктора соответственно в Калифорнийском университете, Лос-Анджелес (UCLA). Позже, в 1974–78 гг., Ф. Тобаги был ответственным руководителем в этом университете по развитию проекта ARPA. C 1978 г. Ф. Тобаги становится профессором Стэнфордского университета по двум специальностям: инженерная электротехника и компьютерные науки. В 1991 г. Ф. Тобаги в составе группы основывает сеть Starlight и до 1998 г. является ее техническим директором [57].

следования на Западе, отметим работы Б. С. Цыбакова [59–61] (подробнее см.

[62]).

Вернемся к истории локальных сетей. В США, как, впрочем, и в СССР, их создание проходило в условиях как закрытого, так и открытого доступа.

В США были созданы две компьютерные сети, которые различаются по В 1962 г. в рапорте корпорации RAND, финансируемой Министерством обороны США, появились результаты изучения деятельности сети миникомпьютеров магистра-инженера Пола Бэрэна (Paul Baran: 1926–2011)1 [63], хотя чаще идут ссылки на его рапорт 1964 г.

[64]. Заключение фирмы AT & T для Министерства обороны США о работе П.

Бэрэна было отрицательным, что на три года затормозило создание локальных се- Пол Бэрэн тей в США. В СССР идея создания лоП. Бэрэн (имя при рождении – Пейсах) родился в многодетной еврейской семье в 1926 г. в г. Гродно (тогда – Польша). В 1928 г. его родители вместе с детьми эмигрировали в США, где в Филадельфии его отец Моше (Morris) Бэрэн (1884–1979) открыл бакалейную лавку. В 1949 г. П. Бэрэн получил диплом инженера-электрика в Институте Технологии им. Дрекселя и сразу стал работать в компании Эккерта–Моучли по выпуску компьютеров. В 1959 г.

П. Бэрэн получил степень магистра-инженера в UCLA и был принят в RAND Corporation, где проработал до 1968 г. В 1968 г. основал Институт для Будущего, где развивались сетевые технологии на основе изобретений Силиконовой Долины [65].

кальной сети была предложена еще в 1959 г. А. И. Китовым (1920–2005)1, но, как позже и в США, эта идея была первоначально отвергнута.

Практическую реализацию создания локальной сети, основанной на идеях Нормана Абрамсона, осуществили Роберт М.

Меткальф2 (Robert M. Metkalf: 1946) и Дэвид Боггс3 (David R.

Boggs: 1950) в Исследовательском центре фирмы Xerox, где они после пребывания на Гавайях в 1973 г. стали работать с осени 1973 г. (см. [68]).

Китов Анатолий Иванович родился в 1920 г. в Самаре. Участник Великой Отечественной войны. В 1952 г. защитил кандидатскую диссертацию «Программирование задач внешней баллистики ракет дальнего действия». Широкое признание в СССР и за рубежом получила написанная им совместно с Н. А. Криницким книга «Электронные цифровые машины и программирование», вышедшая в 1959 г. в издательстве «Наука». В 1963 г. защищает докторскую диссертацию. В 70-е гг. явился одним из создателей алгоритмического языка АЛГЭМ. Он был также главным конструктором АСУ «Здравоохранение».

Р. Меткальф родился в 1946 г. в Бруклине (Нью-Йорк). По окончании школы в 1964 г. Р. Меткальф поступил в MIT и в 1969 г. получил степени бакалавра электротехники и бакалавра управления промышленности. Через год он получает степень магистра по электротехнике в Гарварде и там же продолжает исследования по этой тематике для получения степени Ph. D. После защиты диссертации (1973) Р. Меткальф предполагает поступить на работу в фирму Xerox, а между тем (летом 1973 г.) едет на Гавайи, где познакомившись с работой Н. Абрамсона, и создает (вместе с Дэвидом Боггсом) систему Ethernet. После ухода (1979) из исследовательского центра фирмы Xerox Р. Меткальф создает компанию по производству оборудования компьютерных сетей. В числе полученных Р. Меткальфом наград отметим медаль А. Белла [66].

Д. Боггс (David Reeves Boggs) родился в 1950 г. После окончания весьма известной средней школы Woodrow Wilson High School в Вашингтоне учился в Принстонском и Стэнфордском университетах, где в 1973 г. получил две магистерских степени: по радио и электротехнике. В 1982 г. защитил в Стэнфорде докторскую диссертацию по электротехнике. Его диссертация называлась «Internet Broadcasting». Покинув в 80-е гг. исследовательский центр фирмы Xerox, Д. Боггс стал работать в исследовательской лаборатории DECWRL, где стал одним из основных разработчиков проекта создания видиоигр «Титан». В 1988 г. Д. Боггс был награжден премией IEEE компьютерного сообщества [67].

В центре они увидели набор прототипов персональных компьютеров, не связанных между собой. Создав локальную сеть с пакетной маршрутизацией, они назвали ее системой Xerox Ethernet. В 1978 г. корпорация DEC (Digital Equipment Corporation) Intel и фирма Xerox разработали стандарт 10мегабитного Ethernet, названный DIX standard. В 1983 г. этот стандарт превратился в стандарт IEEE 802.3. Роберт Меткальф Вернемся еще на несколько лет назад. В 1967 г. в маленьком городке Гетлинбурге (штат Теннесси) состоялся достаточно закрытый симпозиум ACM, посвященный принципам работы операционных систем [54, c. 73]. На этом симпозиуме британский ученый Дональд Дэвис (Donald Watts Davis: 1924–2000)1 рассказал о компьютерной сети, создаваемой в Великобритании НациоД. Дэвис родился в семье служащего угольной шахты в 1924 г. в маленьком городке Треорчи (Уэльс). Вскоре после смерти отца мать Дэвиса с детьми вернулась в отчий дом в Портсмуте, где он и пошел в школу. В 1943 г. он получил степень бакалавра по физике в знаменитом Imperial College в Лондоне.

Там же в 1947 г. получил степень бакалавра по математике. В промежутке он работает ассистентом Клауса Фукса в Бирмингемском университете, участвуя в атомном проекте. В сентябре 1947 г. в рамках Национальной Физической Лаборатории (NPL) его включают в маленькую группу, руководимую Аланом Тьюрингом в проекте ACE (Automatic Computing Engine). Любопытно, что в процессе выполнения проекта Д. Дэвис находит ошибку в одной из ранних работ Тьюринга по созданию ленточного автомата. После ухода А. Тьюринга из лаборатории (в связи с уголовным преследованием (подробнее см. c. 80– 81])) Д. Дэвис завершает работу над проектом компьютер Pilot ACE заработал в мае 1950 г.

В 1950–1966 гг. Д. Дэвис работает вне NPL над различными проектами, например в 1958 г. он инициирует работу по автоматическому переводу с помощью компьютера технических текстов с русского языка на английский. В 1966 г. Д. Дэвис возвращается в NPL, чтобы осуществить свою идею (1965) (NPL), и о возможности успешной пакетной коммутации в процессе управления этой сетью. Доклад Д. Дэвиса, услышанный Ларри Робертсом, отвечавшим в ARPA в тот период за распределение программ, а значит и денежных средств, предоставляемых Напомним, что 4 октября 1957 г. в СССР был запущен первый в мире искусственный спутник. И тогда в США под эгидой Министерства обороны была создана единая научная организация ARPA (Advanced Research Projects Agency)1.

Через 10 лет Ларри Робертс2, ставший одним из ее распорядительных директоров (диспетчером программ), принимает ресоздания локальной сети для компьютеров этой лаборатории. Поездка в MIT в 1967 г. укрепила уверенность Д. Дэвиса в важности задуманной им идеи.

В августе 1968 г. на конференции в Эдинбурге Д. Дэвис подробно рассказал об идее пакетной маршрутизации. Ее реализация была завершена в NLP в 1970 г. [69].

ARPA = Управление перспективного планирования научно-исследовательских работ.

Л. Робертс родился в 1937 г. в штате Коннектикут, где и окончил среднюю школу. Дальнейшее образование и ученые степени (бакалавра, магистра и Ph.

D.) получены им в MIT по специальностям «математика» и «компьютерные науки». Процесс работы над своей докторской диссертацией Л. Робертс совмещал с работой в Лаборатории им. Линкольна в MIT, где проводились исследования по компьютерным сетям. С декабря 1966 г. Л. Робертс становится техническим директором ARPA, отвечающим за исследования по созданию компьютерной сети ARPANET. В 1967 г. на конференции в Ann Arbor (штат Мичиган) он представляет свою работу [70], суммирующую результаты по созданию ARPANET. В 1969 г. Л. Робертс становится директором IPTOподразделения ARPA, ответственного за развитие ARPANET. В 1971 г. ему шение по строительству подсети с четырьмя узлами1 с коммутацией пакетов, «где каждый хост имел бы собственный маршрутизатор» [54, c. 72–73]. Фундаментом этого решения послужило предложение эксперта Уэса Кларка (Wesley Allison Clark: 1927)2, работавшего тогда для Университета штата Вашингтон.

В декабре 1969 г. экспериментальная ARPANET была запущена.

Успех сети ARPANET в значительной степени связан с созданием электронной почты. Первую систему обмена текстовыми сообщениями в ARPANET создал Рэй Томлинсон (Raymond Samuel Tomlinson: 1937)3 в 1971 г.

было доверено послать первое официальное сообщение по электронной почте. (Cоздателем электронной почты является Рэй Томлинсон (см. конец параграфа)). После ухода из ARPA (1973) Л. Робертс руководит созданием программного и технического обеспечения компьютерных сетей. Л. Робертс был отмечен многими наградами, в том числе медалью «Пионер компьютерных исследований» [56].

Еще два узла – это подразделения Калифорнийского университета в ЛосАнджделесе и Санта-Барбаре (UCLA и UCSB), Исследовательский Институт Стэнфорда (SRI) и университет штата Юта.

У. Кларк, один из создателей мини-компьютеров (предшественников персональных компьютеров), учился в Беркли и в MIT. В 1999 г. избран академиком Национальной Инженерной Академии США [71].

Р. Томлинсон родился в городке Амстердам (штат Нью-Йорк) в 1937 г. В этом же штате он окончил среднюю школу и поступил в городке Трой (Troy, штат Нью-Йорк) в Политехнический институт им. Ренселаера (RPI). В 1963 г.

получил там степень бакалавра электро-инженерии. В 1965 г. уже в MIT Р. Томлинсон получает степень магистра электро-инженерии. С 1967 г. связан через компанию BBN (Bolt, Baranek and Newman) c созданием операционной системы для ARPANET Network Control Protocol. В 1971 г. создает электронную почту. В 2012 г. Р. Томлинсон был удостоен постоянного места в Зале Славы Интернета [72].

Именно Р. Томлинсон разделил значком @ имя «кому» (слева от значка) от адреса «куда» (справа от значка). Этот значок использовался еще древними римлянами для обозначения цены товара. Не случайно в англоязычных финансовых кругах его называют «э коммерческий».

Фактически в 1971 г. Р. Томлинсон написал программу SNDMSG (Send Message), которая и легла в основу обмена текстовыми сообщениями сети ARPANET [72]. Уже в 1973 г. 75 % всего трафика ARPANET составляла электронная почта. Забегая вперед, добавим, что через 20 лет (т. е. в 1993 г.) появится сеть Netscape, в рамках которой возможно общение как голосовое, так и визуальное.

Создание сети ARPANET, ее развитие и функционирование оказало влияние на решение Национального научного фонда США (NSF) начать в 1981 г. строительство собственной сети CSNET, положившей начало построению глобальных сетей.

§ 26. Глобальные компьютерные сети Итак, в 1981 г. по инициативе Национального Научного Фонда (NSF) была создана сеть CSNET (Computer Science Network). Эта сеть соединила кафедры информатики многих университетов, а также научно-исследовательские лаборатории как университетов, так и некоторых корпораций с сетью ARPANET.

В конце 80-х гг. NSF решил создать преемника сети ARPANEТ, соединив для начала имевшиеся открытые суперкомпьютерные центры в городах: Боулдер (Boulder), штат Колорадо;

Шампейн (Shampaign), штат Иллинойс; Итака (Itaka), штат НьюЙорк; Сан-Диего (San Diego), штат Калифорния; Питтсбург (Pittsburgh), штат Пенсильвания и Принстон (Princeton), штат Нью-Джерси. Как видно, эта сеть имела уже многие черты глобальной сети, охватывая территорию в несколько миллионов квадратных километров и протянувшись в нескольких часовых поясах. При этом сеть функционировала на основе протоколов TCP/IP1. Впервые эти протоколы встречаются в сети ARPANET, а их описание впервые дано в 1974 г. в книге В. Серфа2 и Р. Кана3 [73], которых не случайно называют «отцами» Интернета.

TCP = Transmission Control Protocol; IP = Internet Protocol.

Винт Серф (Vinton Gray Serf) родился в 1943 г. в г. Нью-Хевен (New Haven, штат Коннектикут). После получения степени бакалавра по математике в Стэнфордском университете некоторое время работал в фирме IBM. Затем продолжил учебу в Калифорнийском университете (UCLA), где получил степени магистра (1970) и Ph. D. (1972), одновременно работая у профессора Л. Клейнрока над созданием ARPANET. Там же в UCLA В. Серф познакомился с Бобом Каном, который работал над аппаратным обеспечением ARPANET, и они вместе создали протоколы TCP и IP. Позже преподавал в Стэнфорде, был руководителем программ в Агентстве перспективных исследовательских военных проектов (DARPA), а в конце 80-х занимался развитием электронной почты. Кроме протоколов для Интернета В. Серф известен работами по мультипроцессорам и моделью вычислений на основе структуры графа (аналог российских блоксхем) [74]. Имеет много наград, включая и премию Тьюринга (2004 г., вместе с Р. Каном) [75]. В 2012 г. ACM избрало В. Серфа своим президентом.

Роберт («Боб») Кан (Robert Elliot Kahn) родился в 1938 г. в Нью-Йорке. Получив в 1960 г. степень бакалавра по электротехнике, продолжил учебу в Принстоне, где получил степени магистра (1962) и Ph. D. (1964). После защиты докторской диссертации Р. Кан работает в знаменитой Bell Labs фирмы AT&T, а позже преподает в MIT. С 1972 г. начинает работать по проекту ARPA и помогает В. Серфу в создании протоколов TCP и IP. После 13 лет работы в DARPA Р. Кан основывает в 1986 г. собственную корпорацию National Research Initiative (CNRI) и остается до 2009 г. ее главой. Среди многочисленных наград, включая премию им. Тьюринга (2004) [75], отметим полученное Р. Каном звание почетного доктора Санкт-Петербургского Университета информационных ARPANET-Telnet, которое обеспечило доступ к удаленным компьютерам в режиме терминала1.

В 1990 г. владельцем сети NSFNET стала некоммерческая корпорация ANS (Advanced Networks and Services, Inc.), назвавшая усовершенствованную сеть ANSNET (просуществовала еще пять лет). К этому времени (т. е. к 1995 г.) концепция единой магистрали заменилась коммерчески управляемой конкурентной инфраструктурой.

Заметим, что в эти же пять лет в Европе появилась сеть EUROPANET, явившаяся IP-магистралью для исследовательских организаций Европы2.

Поскольку самым дорогостоящим научным центром Европы в начале 90-х гг. XX века стал CERN3, то не случайно именно на технологий, механики и оптики (ИТМО) – всемирно известной кузницы победителей олимпиад по информатике (студентов и школьников).

Фактически тогда Telnet использовался для удаленного доступа к интерфейсу командной строки операционных систем.

Для будущего Евросоюза, который по замыслу его создателей должен был охватить всю Европу, кроме России, важное значение имело создание коммерчески ориентированной сети EBONE.

CERN (the European Organization for Nuclear Research) – это организация, созданная в 1954 г. в Женеве, на границе Швейцарии и Франции, для исследований в области ядерной физики.

его базе в 1994 г. в Женеве прошла первая конференция по созданию и развитию «Всемирной паутины» Word Wide Web (WWW).

В результате появился консорциум World Wide Web (W3) при Лаборатории информатики (LCS) MIT во главе с Тимом Бернерсом-Ли1. Консорциум занимается созданием и внедрением стандартов для Интернета.

Магистраль сети NSFNET в 1988 г. (см. [54], рис. 1.25) Вернемся в 1983 г. С 1 января вступили в силу единые Протоколы Обмена Данными (Transfer Control Protocol/Internet Protocol (TCP/IP)2). И именно в этот год комитет Министерства обороны, наблюдавший за сетью ARPANET, был переименован в Internet Activities Board (IAB), т. е. в Совет по деятельности ИнтерТ. Бернерс-Ли (Sir Timothy John Berners-Lee: 1955) родился в Лондоне в семье профессиональных математиков, участвовавших в создании одного из первых компьютеров «Manchester Mark I». В 1976 г. Т. Бернерс-Ли окончил Queen’s College Оксфордского университета со степенью бакалавра первого разряда по физике. Далее была работа в разных фирмах, в том числе и полгода (с июня по декабрь 1980 г.) в CERN. В 1984 г. он приходит в CERN и работает там 10 лет до перехода в 1994 г. в MIT. В 2004 г. избирается профессором университета древнего города-порта Саутгемптон (основан в 43 г. н. э.) на юге Англии. В 2009 г. Т. Бернерс-Ли избран иностранным членом Национальной Академии Наук США [76].

Не случайно именно этот день многие считают днем рождения Интернета как «сети сетей».

нета. С этого времени Интернет перестает быть только исследовательским проектом.

этом некоторые стандарты Интернета стали стандартами МинистерТим Бернерс-Ли ства обороны США.

Заметим, что в том же 1989 г. Т. Бернерс-Ли, работая в CERN, предложил глобальный гипертекстовый проект, известный ныне как «всемирная паутина», и этот проект был утвержден для реализации (см. [77]), предназначаясь первоначально для ученых из CERN.

Заметим, что, независимо от Тима Бернерса-Ли, систему гипертекста для доступа к документации CERN в том же 1989 г.

предложил работавший в CERN с 1974 г. магистр в области компьютерных наук бельгиец Роберт Кайо1.

Р. Кайо (Robert Cailliau: 1947) родился в Бельгии в г. Тонгерен. В 1958 г. вместе с родителями переехал в Антверпен, где и закончил среднюю школу. Далее учился в Гентском университете. Получив в 1969 г. диплом инженераэлектротехника, продолжил учебу в Мичиганском Университете (США). В 1971 г. получил степень магистра компьютерных наук и систем управления. С 1974 по 2007 г. работал в CERN. C 1994 по 2004 г. был членом Международного руководящего комитета «Всемирной паутины», отвечая за разработку и осуществление совместного с Европейской Комиссией проекта «Интернет для школ». Отметим также, что еще 30 апреля 1993 г. работа Р. Кайо совместно с юридическими службами CERN привела к тому, что разработанные в CERN интернет-технологии стали общественным достоянием [78]. В 1995 г.

совместно с Т. Бернерсом-Ли награжден обществом ACM премией Software System Award.

К концу 1990 г. появилось приложение Gopher – сетевой протокол распределенного поиска и передачи документов, которое позволило свободно перемещаться по любым глобальным сетям без предварительного знания адресов необходимых серверов. Приложение Gopher было создано в Университете Миннесоты группой под руководством Марка П. Маккахилла (Mark P. McCahill: 1956) [79].

CERN Т. Бернерс-Ли вместе с группой помощников изобретает идентификаторы URL, протокол HTTP (Hyper Text Transmission Protocol) и язык HTML.

Он же пишет первый веб-сервер «http»

и первый гипертекстовый браузер «World Wide Web». (Протокол HTTP после своего появления в 1993 г. в силу своих возможностей почти полностью вытесняет протокол Gopher [54].

Тем не менее протокол Gopher все еще поддерживается многими современными веб-браузерами, и в Интернете существует более 100 gopher-серверов.) 6 августа 1991 г. Т. Бернерс-Ли создает первый в мире вебсайт по адресу http://info.cern.ch. О процессе создания «Всемирной паутины» Т. Бернерс-Ли подробно написал в вышедшей в 1999 г. книге [80].

В 1993 г. в США в Национальном Центре суперкомпьютерных приложений NCSA (National Center for Supercomputing Applications), находящемся в Университете Urbana-Champaign (штат Иллинойс), был создан графический интерфейс к WWW – браузер Мозаик (Mosaic). Один из разработчиков этого браузера Марк Андриссен1 (Mark Lovell Andreessen: 1971) вместе с Джеймсом Кларком2 основал компанию по коммерческому использованию браузера Mosaic (Mosaic Communication Co.), что не понравилось Университету Иллинойса. В итоге компания была преименована в Netscape Communication, а браузер после усовершенствования в 1994 г. получил имя Netscape Navigator. Этот браузер позволил размещать во всемирной паутине в цвете графику, анимацию, аудио- и видеоданные. Netscape Navigator был М. Андриссен родился в 1971 г. в г. Cedar Falls, ставшим незадолго до этого третьим университетским городом штата Айова. Степень бакалавра компьютерных наук получил в Университете Urbana-Champaign в 1993 г. Именно там Марк вместе с Эриком Байна (Eric Bina: 1964) создает в Национальном Центре применения суперкомпьютеров (NCSA) Mosaic Web browser, который, по словам Роберта Меткальфа, и породил Netscape (R. Metcalfe: Info World, August 21, 1995, vol. 17, issue 34). Тогда же переехал в Калифорнию и стал работать в Enterprise Integration Technologies. Создание вместе с Д. Кларком компании Netscape было только началом успешной предпринимательской деятельности М. Андриссена [81]. Между 2005 и 2009 г. он был инвестором стартапов, включая Twitter и Qik. Его состояние оценивается более чем в млн долларов.

Д. Кларк (James H. Clark: 1944) родился в Техасе в маленьком городке Plainview. Не закончив среднюю школу, он четыре года служил на флоте.

Позже учился в колледже частного университета Тьюлейн в Новом Орлеане, одновременно зарабатывая деньги на образование. В Университете Нового Орлеана он получил степени бакалавра и магистра физики. Поступив в аспирантуру Университета штата Юта, он защитил в 1974 г. докторскую диссертацию по компьютерным наукам. С 1974 по 1978 г. Д. Кларк assistant professor (= доцент) в Калифорнийском университете Santa Cruz, а в 1974–82 гг. – профессор-адъюнкт электро-инженерии Стэнфордского университета. В г. он вместе с несколькими дипломантами Стэнфордского университета основал фирму Silicon Graphics. Эта фирма стала вскоре лидером в производстве визуальных эффектов для фильмов Голливуда и в использовании 3Dтехнологии. В начале 90-х Д. Кларк покинул компанию Silicon Graphics. В 1993 г. он встретил М. Андриссена, и год спустя они вместе организуют фирму Netscape. Став весьма богатым человеком, Д. Кларк финансирует различные научные проекты в университете Нового Орлеана и в Стэнфордском университете. В частности, на его деньги (150 млн долларов) был построен Центр создания биомедицинской техники в Стэнфордском университете [82 ].

первым в ряду браузеров (Internet Explorer, Opera, Mozilla…) – программ для просмотра и скачивания содержимого сайтов.

Завершая этот параграф, коснемся глобальных компьютерных сетей вне ARPANET и Интернета.

12 мая 1958 г. вступило в силу американо-канадское межправительственное соглашение о создании Командования воздушно-космической Марк Андриссен обороны Северной Америки (НОРАД)1, включающей в себя системы наземного наблюдения, системы воздушного наблюдения, системы мониторинга опасных объектов в космосе, а также составление каталога космических объектов, анализ и оценку возможных угроз для Северной Америки [83]. Нет нужды говорить, что выполнение этих задач невозможно без глобальной компьютерной сети, не связанной с сетями Джеймс Кларк открытого доступа. Достаточно широко известен случай сбоя этой сети 9 ноября 1979 г., едва не повлекший катастрофические последствия для землян.

Другой закрытой глобальной компьютерной сетью является сеть наблюдения Военно-морского флота США как за своими суNorth American Aerospace Defense Command.

дами (надводными и подводными), так и за судами возможных противников с участием космических аппаратов.

Заметим, что система NAVSTAR GPS (Navigation Satellites Providing Time And Range. Global Positioning System) – система глобального позиционирования – создавалась исходя из нужд сетей ARPANET и Интернет, и ее частичное открытие произошло только после 1983 г. [84]. Было бы странно, если бы у СССР не было аналогов тех двух закрытых сетей. Впрочем, не случайно даты окончания строительства GPS (1993) и системы ГЛОНАСС (Глобальная Навигационная Система, декабрь 1995 г.) очень близки по времени [85].

Предшественницей системы ГЛОНАСС в СССР была гражданская космическая низкоорбитальная навигационная система «Цикада». Ее реальное воплощение началось 31 марта 1978 г. запуском спутника «Космос-1000», а идея была предложена еще в 1957 г. профессором Валентином Сергеевичем Шебшаевичем (1921–1993). Предшественницей «Цикады» была военная система «Парус», а еще раньше – «Циклон», принятая в опытную эксплуатацию еще в 1970 г. (Начало системы положил спутник «Космос-158», запущенный 15 апреля 1967 г.) Развитием системы «Цикада» стала система «КОСПАС».

Американским аналогом системы «Циклон» была система «Транзит», начатая запуском спутника «Transit-1A» 17 сентября 1959 г. Последний спутник этой системы «Transit-O31» был запущен 25 августа 1988 г. Эксплуатация системы прекращена в 90-е гг.

К чисто российской1 можно отнести глобальную спутниковую систему связи «Гонец 1ДМ». Начало ее создания относится к 1996 г.

Вынужден так говорить, поскольку навигационная система «Надежда», начало строительства которой относится к 1982 г., позиционируется теперь как украинская навигационная система.

Упражнения 1. Кем была предложена в середине VIII века идея электрического телефона? Как действовал электрохимический телеграф Дона Франциско Сальва?

2. В чем было основное различие в патентах на изобретение телефона между заявками Антонио Меуччи (1874) и Александра Белла (1876)?

3. Расскажите о претендентах на изобретение радио.

4. Дайте определение локальной компьютерной сети. В чем различие связи в компьютерной сети между соединением «от узла к узлу» и «широковещательными каналами»?

5. Чем отличалась дискретная система ALOHA от непрерывной?

6. Кто автор первого обмена текстовыми сообщениями в сети ARPANET? Кто автор протоколов TCP/IP и где впервые появилось их описание?

7. Чем занимается консорциум World Wide Web? Когда появился сетевой протокол распределенного поиска и передачи документов Gopher? Под чьим руководством он был создан? Когда официально было закончено строительство систем NAVSTAR GPS и ГЛОНАСС? Какие другие глобальные компьютерные системы существуют и строятся?

Глава VIII. Взаимодействие человека и компьютера (HCI) Введение Напомним, что «взаимодействие человека и компьютера»

(HCI)1 – это «дисциплина, занимающаяся проектированием, оценкой и осуществлением работы интерактивных вычислительных систем для использования человеком, а также изучением происходящих процессов» [86].

С формальной точки зрения понятие взаимодействия человека и компьютера лежит на стыке эргономики, инженерной психологии, когнитивной науки, компьютерной графики и др.

В информатике очень часто это понятие заменяют понятием интерфейса. При этом выделяют собственно интерфейс (устройства ввода и вывода) и внешние интерфейсы: принтер, сканер, копир, факс. Кроме того, есть интерфейсы, призванные облегчить построение сетей [87].

В первом параграфе этой главы мы будем заниматься, главным образом, собственно интерфейсом. Во втором параграфе речь будет идти как о внешних интерфейсах, так и о интерфейсах, влияющих на построение сетей.

До начала 60-х гг. XX века ввод и вывод информации в компьютеры осуществлялся последовательно на перфокартах, перфолентах и с помощью телетайпа. Позже пробила себе дорогу идея использования электронно-лучевой трубки (ЭЛТ) в качестве дисплея, а не только формы контроля за вводимой информацией Human-computer interaction.

(т. е. фактически использования телевидения). Экранные терминалы до середины 70-х были еще весьма дороги. Их могли использовать только весьма крупные фирмы. Появление RFмодуляторов, преобразующих композитный видеосигнал в сигнал, адаптированный к телевизорам, резко расширило круг и качество общения человека и компьютера. Стало возможным широкое использование интерфейса компьютера для обучения. Это относилось как к США, так и другим странам, включая СССР1.

Впрочем, идея использования интерфейса компьютера для целей обучения не нова. Еще в 1952 г. в рамках национальной конференции ACM в Питтсбурге вышла работа Грейс Хоппер (Grace Murray Hopper: 1906–1992)2 «The Education of a Computer»

[89], в которой ставилась проблема эффективности обучения с помощью компьютера. В CCCР проблемами школьной информатики уже в 70-е гг. активно занимался академик Андрей Петрович Ершов (1931–1988)3 [90]. Именно ему принадлежит знаменитая В СССР в связи с широким распространением в 70-е гг. знаний по операционной системе ОС ЕС даже не в инженерных вузах велись работы по внедрению диалоговой телеобработки для дисплеев ЕС-7066 (см., например, [88]).

Г. Хоппер (урожденная Мюррей) родилась в Нью-Йорке в 1906 г., в 1928 г.

получила степень бакалавра по математике и физике в Vassar College, а магистерскую (1930) и докторскую степени (1934) по математике – в Йельском университете. Научным руководителем ее Ph. D. был. Ore. В 1943 г. она пошла добровольцем в Военно-Морской флот США, дослужившись до звания контр-адмирала. С 1944 г. служила в бюро Вычислительных проектов Гарвардского университета, работая вместе с Говардом Айкеном (см. [1, c. 39– 40]). В 1949 г. перешла в компьютерную корпорацию Эккерта-Моучли, занимаясь развитием UNIAC I. Позже ее интересы были связаны с развитием языков программирования (в частности, языка FLOW-Matic), а также софта для COBOL (COmmon Business Oriented Language), одного из старейших языков программирования (первая версия появилась еще в 1959 г.), используемого в основном для разработки бизнес-приложений. Отметим, что более 20 лет COBOL был самым распространенным языком при написании программ для бизнеса.

А. П. Ершов родился в 1931 г. в Москве. В 1954 г., по окончании механикоматематического факультета МГУ, был принят в аспирантуру. После защиты диссертации (1957) возглавил отдел теоретического программирования ВЦ г. опубликована написанная годом ранее работа [95], содержащая 141 позицию библиографии и дающая попытку Грейс Хоппер периодизации истории взаимодействия В принципе, с подобной периодизацией можно согласиться с поправкой, что период развития HCI продолжается и в настоящее время. Не случайно, «говорящая перчатка»2 украинских студенАН СССР. Опубликованная им в 1958 г. работа по трансляции на БЭСМ [91] была сразу же переведена в Англии. Переехав в 1960 г. в Новосибирск, он возглавил работы по автоматизации программирования. Под его руководством были созданы языки: «Альфа», «Бета», «Лексикон» и др. Особо значима его роль в развитии школьной информатики в России.

Подробнее оценку этой статье дал в 2009 г. в работе [96] Джонатан Грудин (Jonathan Grudin).

Эти сенсорные перчатки позволяют немым людям общаться с теми, кто не знает азбуки глухонемых, превращая движения пальцев в голос или текст с помощью смартфона через Bluetooth [97].

тов Донецкой компьютерной академии, выигравших в июле 2012 г. Международный конкурс IT-технологий в Сиднее, организуемого ежегодно фирмой Microsoft, вошла в список важнейших инноваций 2012 г.

Появившиеся в 1960, 1963 и 1965 гг.

работы [98–100] Джозефа Ликлидера (Joseph Carl Robnett Licklider: 1915–1990) уже охватили большинство аспектов взаимодействия человека и компьютера2, за исключением психологической проблематики, представленной в работе [101] 1962 г. Н. Жордэна (N. Jordan).

В 1962 г. д-р Дуглас Энгельбарт (Douglas Carl Engelbart:

1925)3 из Стэнфордского Исследовательского Института законД. Ликлидер родился в 1915 г. в красивом городе Сент-Луис (штат Миссури). В 1937 г. он получил степень бакалавра в Университете им. Вашингтона (Сент-Луис) сразу по трем специальностям: математике, физике и психологии, а год спустя – степень магистра психологии. Степень Ph. D. им получена в 1942 г. в Университете г. Рочестера по психо-акустике. С 1943 по 1950 г.

Д. Ликлидер работал в Лаборатории Психо-Акустики Гарвардского университета. В 1950 г., заинтересовавшись информационными технологиями, Д. Ликлидер перешел в MIT и основал там Лабораторию им. Линкольна.

Кроме того, по его инициативе студентам инженерной специальности стал читаться курс инженерной психологии. В 1962 г. он становится руководителем Информационного бюро (IPTO) в ARPA. Назначенный в 1963 г. директором Исследовательского отдела (BSC & CR) в ARPA, он выдвигает проект создания ARPANET. С 1968 г. Д. Ликлидер стал директором проекта MAC (первоначально это было сокращение от Mathematics and Computation, затем – от Multiple Access Computer, и, наконец, Man and Computer), начатого 1 июля 1963 г. В рамках этого проекта была создана, в частности, операционная система Multics, предшественница UNIX [102].

К этому циклу следует добавить и совместную работу Д. Ликлидера и У. Кларка 1962 г. [103].

Д. Энгельбарт родился в г. Портленде (штат Орегон) в 1925 г. В 1942 г. по окончании средней школы им. Б. Франклина поступил в Университет штата чил достаточно детальный план исследований, посвященный «усилению» человеческого интеллекта (опубликован год спустя [103]), который заинтересовал военное ведомство США и на реализацию которого были выделены значительные средства. Созданный на эти средства научный центр ARC (Augmentation Research Center) под руководством Д. Энгельбарта раз- Дуглас Энгельбарт работал в рамках oN-Line System и на презентации 09.09.1968 г.

гипертекст, и задатки графического интерфейса пользователя, и вывод растрового изображения на экран, и в 1967 г. – мышь. Эти результаты были продемонстрированы 9 сентября 1968 г. на знаменитой презентации «The Mother of all Demos»1 [104]. Кроме Стэнфорда в начале 60-х проблемами взаимодействия человека и компьютера активно занимался и MIT.

Нельзя забывать, что там в это время работал Клод Шеннон (CLaude Elwood Shannon: 1916–20012). Среди учеников К. Шеннона отметим уроженца штата Небраска Айвона Сазерленда (Ivan Edward Sutherland: 1938), который в 1963 г. изобретает «скетОрегон. В начале 1945 г. призван в Военно-морской флот США и служит два года радистом на Филиппинах. Возвратившись в университет уже в 1948 г., получает степень бакалавра по электротехнике. До 1951 г. работает в Исследовательском центре г. Эймса (штат Айова), после чего поступает в Калифорнийский Университет в Беркли, где в 1953 и 1955 г. получает последовательно степени магистра и Ph. D. С 1957 г. работает в Стэнфордском исследовательском институте. Имеет много наград, включая медаль «Пионера компьютерной техники» 1992 г. [105]. (О других аспектах его деятельности см.

также [2].) Эта фраза принадлежит колумнисту и техническому редактору журнала «Newsweek» Стиву Леви (Steven Levy: 1951).

Биографию К. Шеннона см. в: [1, с. 156–158].

чпад» (Sketchpad)1 – инновационную программу интерактивного взаимодействия с компьютером. Скетчпад был программой, реализующей графический интерфейс пользователя, позволяющий ему работать со световым пером. Таким образом, скетчпад оказался прародителем САПРа. Через 25 лет сенсорное указательное устройство («пальцевая» мышь) ввода, применяемое чаще всего в ноутбуках, было названо тачпадом (touchpad)2.

Так, скетчпад можно было бы назвать первым в мире прототипом тачпада.

В своей докторской диссертации3, написанной к 1963 г. в MIT под руководством К. Шеннона, А. Сазерленд не только определил компьютерную графику как науку, но и четко поставил проблему улучшения взаимодействия между человеком и компьютером, сделав одной из основных целей при создании компьютеров удобство пользователей и восприимчивость к потребностям пользователей4.

За создание этой программы А. Сазерленд в 1988 г. был награжден премией им. Тьюринга.

Напомним, что сенсорную панель (тачпад) изобрел в 1988 г. Джордж Герфайд (George E. Gerpheide). Тачпады очень быстро нашли широкое применение. Например, в компьютерах Библиотеки Конгресса США уже в 1991 г. для удобства читателей были установлены тачпады, о чем свидетельствует, пользовавшийся тогда Библиотекой Конгресса, автор данной книги.

Sutherland’s 1963 Ph. D. Thesis from Massachusetts Institute of Technology «Sketchpad, A Man-Machine Graphical Communication System».

А. Сазерленд родился в г. Гастингсе (Hastings) штата Небраска в 1938 г.

Степень бакалавра и магистра он получил в CalTech (Carnegie Mellon University), а докторскую степень (Ph. D.) – в MIT в 1963 г. В 1964 г. А. Сазерленд сменил Д. Ликлидера на посту Руководителя Информационного бюро (IPTO) при Министерстве обороны США, когда Д. Ликлидер решил вернуться в MIT.

Несколько раньше, чем А. Сазерленд, проблемами взаимодействия человека и компьютера (HCI) заинтересовался основатель Британского Компьютерного Общества и его первый президент (1957–1960) Морис Уилкс (Sir Maurice Vincent Wilkes: 1913– 2010)1.

В 1965–68 гг. А. Сазерленд преподает в Гарварде на факультете Электротехники. В 1967 г. вместе со своим студентом Данни Коэном (Danny Cohen) создает известный алгоритм Данни-Сазерленда для графического изображения движущейся линии. С 1968 по 1974 г. А. Сазерленд – профессор Университета в Юте. Одновременно для реализации своих идей А. Сазерленд вместе со своим другом Давидом Эвансом (David C. Evans) основывает компанию «Эванс и Сазерленд», занимавшуюся пионерскими разработками разных компьютерных технологий, например, 3D компьютерной графикой. С 1974 по 1978 г. А. Сазерленд – профессор компьютерных наук в Калифорнийском Технологическом Институте [106]. Среди его многочисленных наград, кроме упомянутой выше премии им. Тьюринга, есть премия им. Зворыкина (1972) – признанного русско-американского инженера, одного из основных создателей телевидения, изобретателя электронного микроскопа.

М. Уилкс родился в городе Дадли (Dudley) в средней части Англии в 1913 г.

По окончании Колледжа Короля Эдуарда VI в Стурбридже (Stourbridge) продолжил свою учебу по математике в 1931–34 гг. в Колледже Св. Джона Кембриджа, защитив докторскую диссертацию по физике в 1936 г., изучая распространение радиоволн в ионосфере. Во время II Мировой войны служил в армии, обслуживая радары. В 1945 г. М. Уилкс был назначен директором Математической Лаборатории Кембриджского университета (известной как компьютерная лаборатория). В этой лаборатории кроме изучения EDVAC и ENIAC была начата работа над малым компьютером EDSAC, законченная в мае 1949 г. В этой же лаборатории было начато развитие микропроцессоров, реализованное в EDSAC-2. Для следующего компьютера, названного «Титан», в 60-е гг. была разработана операционная система, многие идеи которой были реализованы позже в UNIX. С начала 70-х М. Уилкс начинает реализовывать идеи символьных меток, макросов и библиотек подшаблонов, т. е. тех объектов, с помощью которых в десятки раз увеличивается эффективность работы с приложениями [107]. (Любопытно, что в СССР в 1976 г. к идее использования шаблонов пришел независимо Александр Александрович Степанов (Alex Stepanov: 1950) – русско-американский ученый, учившийся в МГУ и МОПИ, уехавший в 1977 г. в США и ставший в начале 90-х гг. основным разработчиком Standard Template Library (TSL) (с 1994 г. – это часть официального языка С++). Подробнее о А. А. Степанове речь пойдет в конце следующей главы.) В частности, в 1962 и 1966 гг.

появились его работы, посвященные проблеме компьютерной графики [108; 109].

Есть одно применение знаниям в области HCI, которое потребовало создания качественного человекокомпьютерного интерфейса, а именно – пилотируемые полеты человека в космос. Еще на заре этих полетов и в СССР, и в США проявлялся интеМорис Уилкс рес к данной тематике.

В этой связи отметим работу Р. Воас (R. B. Voas) 1961 г. о проекте Меркурий (Mercury) с точки зрения инженерной психологии [110], а также доклад одного из руководителей первого американского проекта полета человека в космос профессора Саула Гасса (Saul I. Gass: 1926)1 на Eastern Joint Computer ConfeС. Гасс родился в феврале 1926 г. в г. Челси (пригороде Бостона) штата Массачусетс в семье еврейских эмигрантов из России, приехавших в США в начале 1914 г. По окончании Бостонского лицея Roxbury Memorial в 1943 г.

он поступает в колледж при Northeastern University и учится там год до призыва в армию. С января 1945 г. С. Гасс – в действующей армии, участвует в боях во Франции и Австрии. Демобилизованный в 1946 г., возвращается в Северо-восточный университет, но вскоре переводится в Бостонский и в июне 1949 г. получает степень бакалавра образования со специализацией «математика». За лето 1949 г. он сумел изучить дополнительные предметы и получить степень магистра математики. В ноябре 1949 г. ему предлагают работу в ВВС США в группе изучения баллистики бомбометания в Лос-Анджелесе. В 1952 г. его переводят в Пентагон в Руководство Аналитическим управлением ВВС США. В Пентагоне С. Гасс занимается проектом SCOOP (Scientific Computation of Optimal Programs) – развития линейного и математического программирования, начатым в июне 1947 г. и фактически руководимым с октября 1948 г. экономистом Маршаллом Вудом (Marshall Wood) и математиком Д. Данцигом (George Bernard Dantzig: 1914–2005) (см. [112; 113]), получившим важные приложения к экономике, статистике, операционному исчислению и компьютерным наукам. С. Гасс добивается в рамках проекта выделения средств для создания компьютера Standard Eastern Automatic Computer rence (1961) «Роль цифровых компьютеров в проекте “Меркурий”» [111].

Поскольку тематика работ по HCI в условиях пилотируемого полета имеет большое значение и для военной авиации, многие работы 70-х и даже 60-х гг. остаются пока засекреченными1.

В 60-е и 70-е гг. когнитивные исследования в области взаимодействия человека и компьютера были нацелены прежде (SEAK), используемого в Национальном Бюро Стандартов. Уже в процессе этой работы С. Гасс изучает разные стороны взаимодействия человека и компьютера. Впрочем, он не забывает и о линейном программировании, подготовив (с В. Райли) первую полную библиографию линейного программирования [114] (см. также [115, c. 18]). Именно эта библиография познакомила научное сообщество США с работами будущего Нобелевского лауреата по экономике Л. В. Канторовича и его учеников. В 1955 г. С. Гасс переходит в IBM, где в число решаемых им задач входила подготовка к продажам и инсталляция компьютеров. В 1960 г. он становится в IBM руководителем группы моделирования (Simulation) проекта Mercury (Man-in-Space Program). Была создана система автоматического расчета траектории полета, опирающаяся на два компьютера IBM 7090, установленных в Центре им. Годдарда. В 1965–69 гг.

С. Гасс занимается в IBM разработкой компьютерной графики. С 1975 г. связан с Мэрилендским университетом, будучи профессором (и руководителем) факультета Менеджмента в науке и Статистики. Список его наград и отличий весьма длинен, как и список его научных трудов (свыше 140) [116].

Если говорить об СССР, то проблемами эргономики и инженерной психологии взаимодействия человека и управляющих устройств космического корабля, включающих бортовой компьютер, занимались и в Институте авиационной медицины Министерства обороны СССР, и в Военно-Медицинской Академии им. С. М. Кирова, и в отделе нейрофизиологии НИИ экспериментальной медицины АМН СССР и, наконец, с момента создания (04.11.1963), в Институте космической биологии и медицины Министерства здравоохранения СССР, переименованного в 1965 г. в Институт медико-биологических проблем. Проблемами доступа к информации и ее передаче, а также освобождения пользователя от рутинных обязанностей за счет возложения части функций контроля на компьютер занимались: Институт теоретической механики и вычислительной техники АН СССР, с 1962 г. – ИППИ (Институт проблем передачи информации) АН СССР, а с 1978 г. – Ленинградский научноисследовательский вычислительный центр АН СССР (с 1991 г. – СПИИРАН).

В открытой печати освещение проблематики HCI началось с 1958 г. с публикации обзоров американских работ в журнале «Вопросы психологии».

всего на изучение восприятия, памяти и внимания. Повышение уровня удовлетворенности пользователя интерфейса опиралось на сокращение количества ошибок и времени ввода и вывода информации [86].

При этом, если речь идет о восприятии, то важна четкость получаемой информации, отсутствие похожих сигналов. Если речь идет о вниСаул Гасс мании, то важна пространственная концентрация информации; в определенных случаях ее дублирование разными органами восприятия (зрительная, голосовая, дактильная форма).

Что касается памяти, то важно пользоваться структурированной информацией за счет меню, перечней – и при этом иметь защиту «от дураков», чтобы случайное нажатие на клавиатуре не приводило к необратимым последствиям [117; 118].

Вернемся в 50-е гг. XX века. ТоЛ. В. Канторович гда, по крайней мере в теории, была поставлена проблема удобного подключения к компьютеру дополнительных устройств. Первоначально вся периферия подключалась напрямую к системной шине. Однако это оказалось неэффективно, так как слишком большую роль при этом играла техническая подготовленность пользователя и другие факторы, включая настроение пользователя. Уже появление принтеров привело к необходимости создания внешнего интерфейса.

В 60-х гг. было создано два типа подключения периферийных устройств: последовательный и параллельный. Достоинством последовательного интерфейса была возможность использования длинного кабеля и, кроме того, он позволял строить сети. Параллельный интерфейс был быстрее (за единицу времени можно было передать несколько бит информации, в отличие от последовательного подключения, где можно было передать лишь один бит) и дешевле. «Старейшим» последовательным интерфейсом является интерфейс RS-232 (Recommended Standard 232), разработанный в 1962 г. Ассоциацией Электронной Промышленности (EIA)1. Этот интерфейс служит для передачи информации между двумя устройствами (первоначально – между терминалом и коммуникационным устройством). При этом передача двоичных данных происходит последовательно асинхронно на расстояние до 15 метров. Передаваемый цифровой сигнал имеет два уровня напряжения. Интерфейс RS-232 хотя и был спецификации не были жестко прописаны, то до середины 80-х гг. оставалась проблема электрической несовместимости [87; 106].

EIA = Electronic Industries Association просуществовала до 1997 г.

Ван Ань (Wang An: 1920–1990) родился в Шанхае. В 1940 г. закончил Шанхайский университет транспорта и коммуникаций по специальности электротехника. В 1945 г. поступил в Гарвардский университет, где не только получил степень магистра по электротехнике, но и защитил докторскую диссертацию (1948). Далее работал с Говардом Айкеном (Aiken Howard: 1900–1973) над проектом полностью электронного компьютера Айкена Mark IV. В 1951 г.

Ван организовал с Гэяо Чу (Ge-Yao Chu: 1918–2011) собственную компьютерную фирму Wang Laboratories, которая успешно конкурировала даже с ставило матричный принтер Centronics Model 101, включавший и первый параллельный интерфейс. Этот интерфейс был разработан двумя сотрудниками: Р. Говардом (Robert Howard: 1923) и П. Робинсоном (Prentice Robinson), получившим образование военного летчика1. Стандарт параллельного интерфейса – Centronics Port – оказался весьма удачным.

Вернемся теперь на 5 лет назад, в 1965 г. В этот год компания Hewlett-Packard разработала так называемую интерфейсную шину (Hewlett-Packard Interface Bus) для использования в автоматизированном измерительном оборудовании. Через 10 лет, в 1975 г., американский Институт инженеров электротехнической и электронной промышленности сертифицировал эту шину как IEEEОказалось, что шина IEEE-488 способна существенно облегчить построение сетей, что впервые было использовано для интерфейса периферии микрокомпьютеров фирмы HP (стримеров, принтеров, плоттеров и т. д.). Неслучайно эта шина известна и под названием «Интерфейсная шина общего назначения».

В СССР по ГОСТ 26.003.-80 она названа «Система интерфейса для измерительных устройств с байт-последовательным, битпараллельным обменом информацией».

К 1986 г. относится появление универсальной шины для подключения как внешних, так и внутренних устройств, так называемое SCSI-устройство2.

Создателем SCSI-устройства был американский инженер и бизнесмен Алан Ф. Шугарт (Alan Field Shugart: 1930–2006)3, коIBM, однако после смерти Вана просуществовала лишь два года, обанкротившись в 1992 г. [119–121].

Через год Р. Говард и П. Робинсон организуют собственную фирму Centronics Data Computer Corporation по производству принтеров в городе Hudson (штат Нью Хемпшир). Фирма просуществовала до 1987 г. [122].

SCSI = Small Computer System Interface – набор стандартов для подключения и передачи данных между компьютерами и периферийными устройствами.

А. Шугарт родился в 1930 г. в Лос-Анджелесе. Степень бакалавра электротехники получил в Университете Редланс. Далее, до 1973 г., работал в фирме IBM. В 1973 г. А. Шугарт основал свою первую собственную фирму, позже приобретенную фирмой Xerox. В 1979 г. им (совместно с Финис Коннер (Finторый изобрел это устройство в 1979 г., вошла в стандартную поставку Windows 98. Фирма Apple постепенно тоже перешла на интерфейс USB. Здесь, is Conner)), была создана фирма Shugart Technology, вскоре переименованная в Seagate Technology. В 2005 г. А. Шугарт стал экспонентом Музея Истории Компьютеров [123].

В России перевод книги Д. Раскина вышел в 2004 г.

Д. Раскин родился в 1943 г. в Нью-Йорке, в еврейской семье. В 1964 и гг. получил степени бакалавра по математике и философии в городском университете Нью-Йорка. В 1967 г. он получает степень магистра компьютерных наук в Университете штата Пенсильвания. В качестве диссертационной работы им была написана компьютерная программа по музыке. С 1968 по 1974 г.

преподает в Калифорнийском университете (Сан Диего) (UCSD) на кафедре визуального искусства. Получив грант на создание Центра (Computer and Humanities), он вместе со своим студентом-выпускником UCSD Джонатаном Именно ему на рубеже 1978–1979 гг.

принадлежит идея создания «компьютера для миллионов» пользователей, реализованная, начиная с 1979 г., в Macintoshпроекте.

Не случайно именно этот компьютер усилиями Стива Джобса используется с 80-х гг. в американских школах.

В нулевые и последующие годы XXI века взаимодействие человека и компьютера приобрело совершенно новые черты, поскольку с помощью мобильных телефонов, смартфонов, iPad, iPhon и т. д. в процесс взаимодействия HCI оказались Логотип SCSIустройства вовлеченными сотни миллионов и даже миллиардов людей.

Коллинсом (Jonathan Collins) развивает Flow Programming Language – язык для обучения студентов артистического и гуманитарного направлений. С 1978 г. Д. Раскин начинает сотрудничество с фирмой Apple. Благодаря своим юридическим и инженерным познаниям он оказывает большое влияние на все ранние проекты фирмы, и именно тогда выдвигает идею создания «компьютера для миллионов». В 1981 г. главный руководитель фирмы и один из ее основателей Стив Джобс (см. [2, c. 65]) решает воплотить идею Д. Раскина в жизнь, что, в итоге, приводит к огромному коммерческому успеху фирмы. В 1982 г. Д. Раскину становится «тесно» в Apple, и он для реализации своих идей, «выброшенных» при реализации проекта Macintosh, основывает фирму Information Appliance, Inc. К сожалению, идеи удобства для пользователя (или, как теперь говорят, «юзабилити») не сразу были по достоинству оценены рынком, и большого коммерческого успеха продукты фирмы Д. Раскина тогда не имели. После издания своей книги (2000) [87] Д. Раскин начинает разработку проекта The Human Environment – компьютерного интерфейса – согласно своим идеям в области HCI. (После смерти Д. Раскина (2005) этот проект (переименованный еще в 2005 г. в Archy) продолжил (до 2008 г.) его сын Аза Раскин (Aza Raskin: 1984)).

§ 27. Внутренний интерфейс Как известно, интерфейс – это совокупность программных средств, обеспечивающих непосредственное общение между пользователем и аппаратной частью компьютера1 [87].

В число наиболее употребительных устройств, предназначенных для общения пользователя с компьютером, кроме клавиатуры, входят:

а) видеотерминалы, голосовые модемы, в последние годы веб-камеры; при этом голосовые модемы и веб-камеры могут быть встроены в компьютер;

б) принтеры, сканеры, копиры, факсы (их обычно относят к внешнему интерфейсу).

В этом параграфе мы будем заниматься только устройствами, относящимися к типу а. Начнем с видеотерминалов. Типичный видеотерминал – это алфавитно-цифровой дисплей. Дисплей предназначен не только для восприятия системных переменных, но и для облегчения обработки данной информации.

Дисплеи различаются, во-первых, по типу выводимой информации, а во-вторых, по типу экрана. Существуют и другие классификации дисплеев.

Рассмотрим вначале классификацию дисплеев по типу экрана. Как говорилось уже во введении, первые дисплеи реализовывались на основе электронно-лучевой трубки (ЭЛТ), так называемые CRT-дисплеи.

Напомним, что обычно устройства ввода/вывода делят на: а) устройства ввода/вывода графической информации (видео- и веб-камера, сканер, цифровой фотоаппарат, плата видеозахвата); б) устройства ввода/вывода звуковой информации (микрофон, цифровой диктофон); в) устройства ввода/вывода текстовой информации (клавиатура (плоская и выпуклая)); г) координатные устройства (мышь, трекбол, трекпойнт).

Напомним, что ЭЛТ была изобретена в 1897 г. будущим Нобелевским лауреатом Карлом Брауном (см. Введение к главе VII). Первое применение ЭЛТ для передачи изображения принадлежит Борису Львовичу Розингу1, получившему российский патент в 1907 г., а позже патенты Германии и Великобритании. Впервые в мире, в мае 1911 г., им были получены изображения простейших фигур на сконструированном им же кинескопе. Б. Л. Розинг В 1964 г. американский инженер Дональд Битцер (Donald L. Bitzer: 1934–2009)2 в лаборатории Иллинойского университета, будучи одним из главных разработчиков, завершил создание плазменного дисплея PLATO.

Б. Л. Розинг (1869–1933) в 1887 г. окончил гимназию с золотой медалью и поступил на физико-математический факультет Санкт-Петербургского университета. По окончании учебы (1891) оставлен в Университете для «приготовления» к профессорскому званию. С 1992 г. преподавал в Технологическом Институте (ТИ), а с 1995 г. – в расположенном напротив ТИ Константиновском артиллерийском училище, где организовал на собственные сбережения исследовательскую лабораторию. Во время гражданской войны жил в Екатеринодаре (ныне Краснодар), где готовил свой основной труд «Электрическая телескопия (видение на расстоянии). Ближайшие задачи и достижения», изданную в Петрограде в 1923 г. В 1931 г. был арестован по «делу академиков» [124] и сослан в Котлас на 3 года. Через год переведен в Архангельск, где преподавал на кафедре физики Лесотехнического института. Умер в 1933 г. Реабилитирован только в 1957 г. [125]. Среди его учеников самый известный – Владимир Козьмич Зворыкин (Vladimir Zvorykin: 1888–1982) – один из пионеров телевидения, создатель электронного микроскопа, эмигрировавший в США в 1918 г. [126; 127].

Д. Битцер учился в Университете штата Иллинойс, где получил в 1955, и 1960 гг. соответственно степени бакалавра, магистра и Ph. D. по электротехнике. Позже в течение многих лет деятельность Д. Битцера была связана с лабораторией CSL (Control Systems Laboratory) Иллинойского университета, где и были cозданы разные версии PLATO [131].

финансировались совместно тремя родами войск США и предназначались В. К. Зворыкин только у военных. Первоначально предполагалось лишь, что этот дисплей поможет при обучении, но оказалось, что его возможности намного шире.

В 60-е гг. появился еще один вид дисплеев – жидкокристаллические, т. е. плоские дисплеи на основе жидких кристаллов2.

Эти дисплеи используются для отображения графической или текстовой информации в компьютерных мониторах, ноутбуках, а также в других современных гаджетах. Разработаны жидкокристаллические дисплеи были в 1963 г. в Исследовательском Центре Дэвида Сарнова (David Sarnoff: 1891–1971)3 корпорации RCA (Radio Corporation of America).

В двух из них соавтором выступал У. Лихтенбергер (W. Lichtenberger), а в трех – П. Браунфельд (Peter.G. Braunfeld: 1930), родившийся в Австрии и добравшийся в 1940 г. с родителями до США.

Напомним, что жидкие кристаллы были открыты австрийским ботаником и химиком Фридрихом Райнитцером (Friedrich Richard Reinitzer: 1857–1927) [132, p. 17–20]. Сам термин «жидкие кристаллы» ввел в научный оборот в 1904 г. немецкий физик профессор Отто Леманн (Otto Lehmann: 1855–1922) [132, p. 20–27].

Давид (Дэвид) Абрамович Сарнов родился в бедной еврейской семье недалеко от Минска. В 1900 г. семья эмигрировала в США. В 1906 г. его отец АбВ 1972 г. был создан один из первых цветных терминалов IBM 3279. Первоначально он поддерживал 4 цвета (красный, зеленый, голубой и белый) и работал только в текстовом режиме. Позже появился терминал, способный работать и в графическом режиме, например IBM 3279G.

Для отображения данных на мониторе были разработаны специальные видеоадаптеры. Благодаря им были разДональд Битцер гружены центральный процессор и ОЗУ, и тем самым ускорилось отображение данных на мониторе. Первый такой видеоадаптер был разработан в 1981 г. Он назывался Monochrome Display Adapter (MDA) и использовался в IBM PC (персональный компьютер). Одновременно появился и видеоадаптер CGA (Color Graphic Adapter).

В 1984 г. компанией Hercules Computer Technology был выпущен графический адаптер «Геркулес» HGC (Hercules Graphic Card).

рахам из-за туберкулеза стал нетрудоспособным, и заботы о семье, где помимо Дэвида было четверо детей, легли на его плечи. С этого времени более лет Д. Сарнов связан с коммуникацией (телеграф, телефон, радио и телевидение). Встреча в 1928 г. с Владимиром Зворыкиным соединила талант ученого (В. Зворыкина) с талантом бизнесмена (Д. Сарнова) и привела к расцвету телевидения. Во время второй мировой войны «Голос свободной Европы», руководимый Д. Сарновым, стал важным инструментом воздействия и на Германию, и на союзников. В итоге Д. Сарнов получил звание бригадного генерала. Став в послевоенное время директором RCA, Д. Сарнов создает исследовательскую лабораторию, одним из многих продуктов которой и были жидкокристаллические дисплеи [133].

В том же 1984 г. появился адаптер EGA (Enhanced Graphic Adapter) на 16 цветов при разрешении 640 350 точек [134].

Наконец, в 1987 г. фирма IBM выпустила VGA (Video Graphical Array) монитор и использовала его в компьютере IBM PS/ Model 50. В таком мониторе поддерживалось 16 цветов при разрешении 640 480 пикселей – и эти условия стали общепринятым стандартом.

В том же 1987 г. был выпущен монитор Macintosh c точной цветопередачей и весьма высокой резкостью изображения. (Первая еще не столь совершенная версия монитора Macintosh была выпущена в 1984 г.) Отметим, что монитор VGA имел встроенный разъем, который с 1987 г. имел каждый стандарт видео.

Вернемся теперь к классификации мониторов по выводимой информации.

Графические мониторы для вывода текстовой и графической, в том числе видео, информации будут рассмотрены в следующей главе. (К этим мониторам относятся векторные и растровые мониторы.) Что касается алфавитно-цифровых дисплеев (character display system), то их обычно подразделяют на:

а) дисплеи, отображающие только алфавитно-цифровую информацию;

б) дисплеи, отображающие псевдографические символы1;

в) интеллектуальные дисплеи, обладающие не только редакторскими возможностями, но и осуществляющими предварительную обработку данных.

Напомним, что псевдографические символы – это совокупность символов, отображающих графические примитивы (линии, треугольники, прямоугольники, кресты, различная заливка), включенные в набор компьютерных шрифтов. Псевдографические символы помогают графическому оформлению программ с текстовым интерфейсом. Как правило, они заимствованы из встроенных шрифтов EGA, VGA и других дисплейных адаптеров.

Если говорить об интеллектуальных дисплеях, то в них основным является возможность создания, хранения и выполнения макросов. Напомним, что макросы – это программы, выполняемые модулем без участия центрального процессора системы. Они позволяют вывести на экран необходимые сообщения и взаимодействовать с периферийными устройствами.

Примерами интеллектуальных дисплеев могут служить, например, планшеты с сенсорными жидкокристаллическими экранами для компьютеров, работающих под управлением Windows XP (впервые эти дисплеи показаны в январе 2003 г. на выставке Consumer Electronics Show в Лас-Вегасе), или встроенные интеллектуальные индикаторные модули GU-600 и GU-3900 фирмы NORITAKE ITRON со светодиодным экраном. Фактически эти модули являются уже микрокомпьютерами.

Первоначально интеллектуальные дисплеи создавались для нужд вооруженных сил США. Поэтому они способны выдерживать весьма жесткие климатические условия и механические воздействия.

Заметим, что история появления интеллектуальных дисплеев в теоретическом плане восходит к появлению в 1977 г. языка AWK1 – интерпретируемого скриптового С-подобного языка поНазвание языка (AWK) образовано из первых латинских букв фамилий разработчиков: Ахо, Вайнбергер и Керниган (Alfred Vaino Aho: 1941; Peter Jay Weinberger: 1942; Brian Kernighan: 1942) [135]. Важнейшим из «потомков»

языка AWK был язык PERL.

А. Ахо родился в 1941 г. в г. Тиммис (штат Онтарио, Канада) в семье финских эмигрантов. Степень бакалавра прикладной физики получил в Университете в Торонто, а Ph. D. по электротехнике и компьютерным наукам – в Принстонском университете. В 1967–1991 гг. работал в фирме AN & T в Bell Labs и вновь в этой же фирме в 1997–2003 гг., будучи вице-президентом ее Научноисследовательского компьютерного центра.

П. Вайнбергер родился в 1942 г. Степень бакалавра получил в 1964 г. по окончании колледжа Swarthmore (штат Пенсильвания). В 1969 г. получил степень Ph. D. в Калифорнийском университете (Беркли) по математике (теория чисел). Некоторое время П. Вайнбергер продолжает заниматься теорией строчного разбора и обработки входного потока информации (прежде всего текстового файла) по заданным Усилению интеллектуальной мощности дисплеев способствовало и создание американским программистом и Питер Вайнбергер чисел в Мичиганском Университете (Ann Arbor). Но потом резко меняет область исследований, перейдя в лабораторию Bell Labs фирмы AT & T. Там он встречает А. Ахо и Б. Кернигана, с которыми и создает язык AWK (биография Б. Кернигана и его фото – в книге [2, c. 62]).

Этот язык был первоначально ориентирован на обработку символьных строк. Но оказалось, что он прекрасно приспособлен для перевода с одного языка на другой, причем неважно, будет ли один из языков естественным или искусственным. Более того, этот язык помогает решению проблем, связанных с искусственным интеллектом. Создателем этого языка был родившийся в 1931 г. в г. Подольске советский физик и киберне- Питер Нортон тик Валентин Федорович Турчин. В 1977 г. В. Ф. Турчин, будучи с 1974 г.

председателем московского отделения правозащитной организации «Amnesty International», под давлением властей был вынужден покинуть СССР, и через Израиль осел в США.

Уже в США им был предложен новый метод оптимизации программ – метод суперкомпиляции.

В последние годы появились и другие типы видеотерминалов, прежВ. Ф. Турчин де всего на основе органических светодиодов.

Еще в начале 50-х гг. XX века французский физико-химик и фармаколог Андре Бернаноз (Andr Bernanose: 1912–2002)2 отВ. Ф. Турчин умер в Нью-Йорке в 2010 г. Дополнение к его биографии см. в [2, c. 5]. В России широко известна его книга «Феномен науки...» [137].

А. Бернаноз родился в 1912 г. в Нанси (Франция). В 1934 г. окончил cole Centrale des Arts et Manufactures de Paris, в 1937 г. – факультет науки в уникрыл электролюминесценцию в прозрачных тонких пленках органического красителя при подаче тока высокого напряжения. В 2000 г. физик А. Хигер (Alan Jay Heeger: 1936)1 и двое химиков:

А. Макдиармид (Alan Graham MacDiarmid: 1927–2007)2 и Х. Сиракава (Hideki Shirakawa: 1936)3 получили Нобелевскую премию по химии за «открытие (в 1977 г.) и развитие проводящих (электричество) органических полимеров» [138].

верситете Нанси. Там же защитил докторскую диссертацию по химии в 1948 г.

и в начале 50-х гг. открыл явление электролюминесценции.

А. Хигер родился в 1936 г. в небольшом городке Sioux City (штат Айова) в семье еврейских эмигрантов. Он получил степень бакалавра по математике и физике в 1957 г. в Университете штата Небраска, а степень Ph. D. – в 1961 г.

по физике в Калифорнийском университете (Беркли). С 1962 по 1982 г. работал в Университете штата Пенсильвания, где и занимался изучением электролюминесценции легированного йодом ацетилена. Позже вернулся в Калифорнийский университет (Санта-Барбара).

А. Макдиармид родился в 1927 г. в бедной многодетной семье в городке Мастертон в Новой Зеландии. В 1943 г. ему удается поступить в Университет столицы Новой Зеландии г. Веллингтон. В 1947 г. он получает там степень бакалавра (по химии), в 1951 г. – степень магистра. Отмеченный за свою научную работу стипендией Фулбрайта (Fulbright), получает возможность учиться в Университете штата Висконсин, где в 1952 г. получает степень магистра, в 1953 г. – степень Ph. D. по неорганической химии, а в 1955 г. – вторую степень Ph. D. по органической химии в Sidney Sussex College, Cambridge. C 1957 по 2002 г. преподает в Университете штата Пенсильвания (с 1964 г. – полный профессор). В 2007 г. переходит в Университет штата Техас (Даллас) [139].

Х. Сиракава (в США произносят Ширакава) родился в Токио в 1936 г. в семье военного врача. В 1961 г. он заканчивает учебу в Токийском Институте Технологий по прикладной химии. В том же институте в 1966 г. защищает докторскую диссертацию по прикладной (инженерной) химии и начинает работать в Х Лаборатории химических средств. В 1975 г. эту лабораторию посещает Алан Макдиармид, и, заинтересовавшись результатами Х. Сирикавы по изучению электрической проводимости пленок ацетилена, приглашает на годичную стажировку в Университет Пенсильвании. В 1977 г. выходит совместная статья А. Хигера, А. Макдиармида и Х. Сиракава (где были еще два соавтора) [138], которая и послужила основанием присуждения им Нобелевской премии в 2000 г. В 1979 г. Х. Сиракава переходит на преподавательскую работу в Университет Цукуба, в городе, севернее Токио, созданном (по образцу Академгородка в Новосибирске) в 60-х гг.

Первое практическое применение открытого явления было получено в компании Eastman Kodak в начале 80-х гг., когда в этой компании было создано диодное устройство, которое можно было использовать в экранах дисплеев. (Компании, основанной еще в 1881 г., это, правда, не помогло – в январе 2012 г. она объявила о банкротстве.) В настоящее время разработки и исследования OLED-технологий идут широким фронтом. Перечислим только некоторые технологии, на основе которых уже созданы дисплеи:

PHOLED (Phosphorescent OLED), TOLED (Transparent and Top-emitting OLED), FOLED (Flexible OLED), SOLED (Staked OLED).

Явление электролюминесценции неорганических веществ (light-emitting diode, сокращенно LED-технология) было открыто намного раньше, чем электролюминесценции орАлан Хигер ганических веществ, но практическое применение в создании экранов дисплеев нашло сравнительно недавно. Напомним, что впервые об этом явлении написал Генри Раунд (Henry Joseph Round: 1881–1961), ассистент Г. Маркони, в работе 1907 г. [140]. Г. Раунд сообщал в ней только, что видел «свечение в контакте карборундового детектора при подаче на него внешнего поля».

результаты серьезных научных исследований 24-летнего ученого Олега Владимировича Лосева (1903–1942)1, выполненные им еще в 1923 г. в Нижегородской радиолаборатории под руководством профессора В. К. Лебединского2.

О. В. Лосев родился в 1903 г. в Твери в семье отставного штабс-капитана, дворянина. В 1920 г. окончил Тверское реальное училище и поступил на работу в Нижегородскую радиолабораторию, познакомившись с ее руководителем М. В. Бонч-Бруевичем (1888–1940) еще в Твери в 1916 г. О. В. Лосев работал в ней до ее закрытия в 1928 г. С 1929 по 1933 г. по приглашению академика А. Ф. Иоффе он проводил исследования в Ленинградском физикотехническом институте. С 1937 г. до самой смерти (от голода) в январе 1942 г.

в блокадном Ленинграде преподавал и вел исследования на кафедре физики Первого Ленинградского медицинского института им. И. П. Павлова. В 1938 г.

ему была присвоена степень кандидата физ.-мат. наук (без защиты диссертации) [141].

Лебединский Владимир Константинович (1868–1937) родился в Петрозаводске в семье учителя истории классической гимназии. Школьные годы провел в столице. По окончании (с серебряной медалью) Второй городской гимназии Петербурга в 1887 г. поступил в Санкт-Петербургский университет на математическое отделение физико-математического факультета. Закончив в г. университет с дипломом первой степени, преподавал в Череповецком реальном училище, Петербургской гимназии, Петербургском Политехническом институте и Николаевском военно-инженерном училище, занимаясь при этом и наукой – изучал свойства электрической искры и разрабатывал теорию высокочастотных трансформаторов. В 1913–1915 гг. был профессором Рижского Политехнического института. В 1919–1925 гг. участвовал в организации и работе Нижегородской Радиолаборатории. С 1925 г. В. К. Лебединский заведует кафедрой физики Ленинградского Первого медицинского института, а с г. – кафедрой физики Ленинградского института железнодорожного транспорта, занимаясь уже, главным образом, рецензированием и редактированием научных книг и журналов [142].

О. В. Лосев открыл как явление предпробойной электролюминесценции (свечение I) карбида кремния, применяемое ныне при создании электролюминесцентных дисплеев, так и инжекционную электролюминесценцию (свечение II), лежащую в основе светодиодов и полупроводниковых лазеров [141].

В сущности, LED-технология позволяет получить световое излучение в месте соприкосновения катода с по- Алан Макдиармид лупроводником, соединенным с анодом. Практической реализации LEDтехнологии мы обязаны Нику Холоньяку (Nick Holonyak, Jr.: 1928)1 из Иллинойского университета, который еще в 1962 г., будучи научным консультантом лаборатории компании General Electric Co. (в г. Сиракузы, штат Нью-Йорк), построил первый светодиод, излучающий в видимом диапазоне [143].

Дисплеи, построенные с применеХидеки Сиракава Н. Холоньяк родился в 1928 г. в городке Zeigler (штат Иллинойс) в семье эмигрантов из Российской империи (с территории современной Украины).

Учился в Университете штата Иллинойс (Urbana-Champaign), где в 1950, и 1954 гг. получил соответственно степени бакалавра, магистра и Ph. D. по электротехнике. С 1963 г. Н. Холоньяк – профессор Иллинойского Университета. Он также член Национальной и Национальной инженерной академий наук США. Среди многих наград, полученных им, отметим медаль Почета общества IEEE (2003). В том же году он стал первым лауреатом Международной энергетической премии «Глобальная энергия» [144].

силах США. Однако плохая переносимость высоких температур ограничивает пока их применение в странах с Еще в 80-е гг. началось интенсивНик Холоньяк ное проектирование оснащения американского солдата будущего. Так, в частности, для командира американского автоматического гранатомета с ленточным питанием MK.47 Striker 40 на шлеме закрепляется ретинальный1 монитор, который получает изображение от бортового компьютера, что резко улучшает возможность слежения за обстановкой поля боя и получение тактической информации. Особенностью этого монитора является формирование изображения непосредственно на сетчатке глаза. При этом изображение «висит» в воздухе перед глазом. Такой монитор носит название Виртуального ретинального монитора (Virtual retinal display (VRD)).

Первые образцы VRD были созданы в 1991 г. в Университете штата Вашингтон в Сиэтле [146]. Изобретателем VRD (1986) является сотрудник корпорации Nippon Electric Company Казуо Ёшинака (Kazuo Yoshinaka), позже перешедший на работу в лабораторию (Humen Interface Technology Lab) Университета штата Вашингтон [147].

Кроме использования VRD военными, началось широкое использование VRD в медицине, прежде всего хирургами при хирургических операциях.

Retinal = относящийся к сетчатке глаза (англ.).

Отметим, что и OLED-дисплеям на смену приходят дисплеи TMOS (Time-Multiplexed Optical Shutter), основанные на технологии, использующей инерционность сетчатки человеческого глаза [148].

Наконец, в последнее время появились лазерные люминофорные дисплеи (Laser Phosphor Display) на основе лазерной панели1. В них люминофор возбуждается веерными вертикальными пучками света от синих полупроводниковых лазеров.

Перейдем теперь к голосовым модемам2. Напомним, что модем – это устройство, использующееся в системах связи для физического сопряжения информационного сигнала со средой его распространения. Модемы появились впервые в 50-х гг. в США в выделенной телефонной сети ПВО США на концах каждой линии связи.

Голосовые модемы первоначально были аналоговыми телефонными модемами, у которых звуковая информация внедрялась в поток данных (в аналоговом виде) на этапе модуляции (Analog Simultaneous Voice and Date (AVSD))3.

Позже появился цифровой способ голосовой передачи, при котором звук внедряется в цифровой поток. Звук при этом может оцифровываться как с микрофона на входе, подаваясь на наушники или без них с выхода, так и напрямую передавая звук с компьютера (или на компьютер) (Digital Simultaneous Voice and Data (DSVD)4 [149]).

Что касается веб-камеры, то она была создана на рубеже 1991/92 гг. в компьютерной лаборатории Кембриджского университета. Первоначально веб-камера состояла из устройства видеоЭти дисплеи представила в 2011 г. компания PRYSM из Сан-Хосе (Калифорния).

Слово модем образовано из слов: модулятор и демодулятор.

AVSD = Аналоговая одновременная передача голоса и данных.

DSVD = Цифровая одновременная передача голоса и данных.

наблюдения (frame grabber) c подключенной камерой, направленной на объект наблюдения, и специально написанного программного обеспечения для этого компьютера1. Об этом факте опубликовал заметку в Common-Week (27 января 1992 г.) Роберт Меткальф (Robert Melancton «Bob» Metcalf: 1946). В 1993 г. Д. Гордон (Daniel Gordon) и М. Джонсон (Martin Johnson) подсоединили вебкамеру к Интернету (подробнее см. [150]).

Во введении к этой главе мы уже говорили о сенсорных перчатках Донецких студентов, превращающих жесты рук в голос (или текст) [97].

В этой связи стоит сказать, что впервые перевод движения рук не просто в голос, а даже в музыку, был получен российским изобретателем Львом Сергеевичем Терменом (1896–1993)2 в 1920 г.

Чтобы узнать, можно ли воспользоваться машиной для приготовления кофе, находившейся в соседнем здании, не бегая туда, проще оказалось написать программу для уже имеющейся видеоаппаратуры. В этом участвовали трое:

Боб Меткальф, Пол Ярдецки (Paul Jardetzki) и, сыгравший основную роль, Квентин Стаффорд-Фразер (Quentin Stafford-Fraser).

Л. С. Термен окончил в 1916 г. Петербургскую консерваторию по классу виолончели, одновременно обучаясь на физическом и астрономическом фаОн изобрел электромузыкальный инструмент «Терменвокс». Во время исполнения, по крайней мере, одна из рук исполнителя не дотрагивается до инструмента [151].

§ 28. Внешний нтерфейс Этот параграф посвящен в основном истории копирования материалов 1, получаемых в результате использования компьютера.

При этом мы ограничимся историей создания: а) принтеров, б) сканеров, в) факсов, опуская историю создания цифровых фотоаппаратов, электронных книг, а также других гаджетов, которые можно, в той или иной мере, тоже отнести к внешнему интерфейсу.

Начнем с истории создания принтеров. Традиционно, первым принтером с использованием компьютера считается Принтер Чарльза Бэббиджа (Charles Babbage: 1791–1871), который он предполагал установить как в Analytical Engine, так и в New Difкультетах Петербургского университета. С 1928 по 1938 г. жил в США, где стал широко известен как шоумен (концерты по всей стране) и предприниматель (системами охранной сигнализации его конструкции оснащают даже тюрьмы). По возвращении в СССР был арестован и сослан в Магадан. Позже работал в «шарашке» А. Н. Туполева (1888–1972), где вместе с С. П. Королевым (1907–1966) создавал прототипы крылатых ракет. (При этом С. П. Королев был ассистентом у Л. С. Термена!). За разработку подслушивающих устройств получил в 1947 г. Сталинскую премию 1-й степени, но после 1967 г., когда в США узнали, что Л. Термен не был расстрелян в 1938 г., и об этом написали американские газеты, в СССР ему было разрешено работать только рабочим (физического факультета МГУ) [152].

История копирования письменных материалов насчитывает не одно тысячелетие. Достаточно вспомнить писцов Древнего Египта [153] или переписчиков Первого императора объединенного Китая Цинь Шихуанди (Ин Чжень) (259–210 гг. до н. э.), издавшего ради стандартизации написания китайских иероглифов (в 213 г. до н. э.) закон, предписывающий всем, у кого есть книги, уничтожить их в течение одного месяца, за исключением разрешенных, написанных по стандарту иероглифами: по медицине, сельскому хозяйству и гаданию, а также книг из императорского собрания и хроник циньских правителей [14, c. 82].

первых электронных вычислительных машин XX века, не сильно отличались от пишущих машин с электроприводом. Не случайно, лучший Принтер фирмы Remington Rand для компьютера «UNIVAC 1» 1»), был изготовлен фирмой Remington Rand, специализировавшейся до того времени на изготовлении, главным образом, пишущих машинок (см., например, [154]). Мы вернемся к этой теме после обсуждения лазерных принтеров. Заметим только, что UNIPRINTER не мог воспроизводить графической информации даже простых графиков функций.

Далее, мы выделим из всех принтеров для компьютеров только три класса: матричные, струйные и лазерные, не останавливаясь на термопринтерах, сублимационных принтерах, интернет-принтерах и других.

Начнем с матричных принтеров. В 1964 г. в японской фирме Seiko Epson Corporation1 был создан первый в мире матричный принтер (коммерческая версия ER-101), в котором изображение Фирма берет свое начало от фирмы, занимавшейся первоначально продажей часов и основанной в 1881 г. Кинтаро Хаттори (Kintaro Hattori: 1860–1932). В 1964 г. фирма, будучи подразделением концерна Seiko Group – официального контролера времени для Олимпийских игр в Токио, изготавливает специальный хронометр со встроенным (матричным) принтером. В 1982 г. фирма выпускает первый в мире портативный компьютер HX-20 – прототип ноутбуков.

Начиная с 1975 г., принтеры и другие устройства, изготовленные в рамках концерна Seiko Group, продаются под маркой Epson.

получалось из точек на бумаге, нанесенных иглами через черную или цветную ленту [155].

Формально1 первый струйный принтер для компьютеров был создан фирмой Siemens в 1977 г. Как и в матричных принтерах, изображение на носителе формировалось из точек, но вместо головок с иголками для их получения использовалась головка, распыляющая жидкие красители под давлением.

В принтере фирмы Siemens в качестве такой головки служил пьезоэлектрический механизм [155]. Через год с небольшим фирма Canon заменила пьезоэлектрический механизм на термический2.

В последующем оба способа распыления красителей стали использоваться в струйных принтерах. Более того, в 1994 г. фирма Hewlett Packard (HP) создала модель струйного принтера Tinkjet3, использующего технологию пузырьково-струйной термопечати [155].

Вернемся в 1971 год. В том году фирмой Xerox был создан первый лазерный принтер для сети Ethernet (EARS). Но первые образцы этого принтера оказались столь дорогими, что их могли себе позволить закупать лишь Вооруженные силы США. Их серийное производство началось во второй половине 70-х. Но даже появление в 1975 г. лазерного принтера фирмы IBM не снизило Фактически первый струйный принтер был построен шведской фирмой Siemens Elena еще в 1948 г. для регистрации результатов измерений.

Любопытно, что использование тепла привело к появлению (1988) целого нового класса принтеров – термопринтеров, у которых, как и у матричных принтеров, есть иглы, но это «термоиглы», воздействующие на термочувствительную бумагу. Этот класс принтеров широкого применения не получил, хотя первый экземпляр был построен известной фирмой IBM (модель IBM Quiet Writer 1988 г.). В СССР был построен в 1989 г. аналогичный принтер модели «Электроника МС 6312» – клон появившегося на западном рынке принтера Kodak Diconix-150.

= Разбрызгиватель чернил.

существенно цены этих принтеров1. В соотношении цена/качество они проигрывали матричным принтерам. Только в 1984– гг. появление лазерных принтеров Laser Jet фирмы HP и Laser Writer фирмы Apple Computer, ставших домашними принтерами, изменила эту ситуацию.

В основе технологии как лазерных принтеров, так и приборов, названных ксероксами, лежит открытие в 1938 г. американским физиком Честером Карлсоном (Chester Floyd Carlson: 1906–1968) Например, принтер Xerox 9700 стоил в 1976 г. 350000 долларов. Существенным преимуществом лазерных принтеров по сравнению с матричными и струйными принтерами была бесшумность и скорость печатания.

Ч. Карлсон родился в бедной семье в 1906 г. С 12 лет ему пришлось работать и учиться, поддерживая семью, так как родители из-за туберкулеза постепенно стали беспомощными инвалидами. Мать умерла, когда Честеру было 17 лет. По совету своего дяди по окончании средней школы Честер поступил в Riverside Junior College, где можно было совмещать работу и учебу. Более того, Честеру удалось завершить учебу вместо 4 лет за три года. Далее, он перебрался в Пасадену, где поступил в 1928 г. в Калифорнийский Технологический Институт (CalTech), взяв кредит на учебу. По окончании учебы в г., а это был разгар Великой депрессии, перед Ч. Карлсоном встала проблема поиска работы. В 1931 г. он нашел место инженера-исследователя в Bell Telephone Laboratories в Нью-Йорке. В 1932 г. у Ч. Карлсона умирает отец, а еще через год, в связи с кризисом, его увольняют. Через 6 недель Ч. Карлсон находит работу в патентном бюро и через год погашает задолженность за учебный кредит. Для успеха в работе Ч. Карлсону требовалось чтение огромного числа юридической литературы. Не имея возможности купить ее всю, он копирует вручную сотни страниц. К 1938 г., чтобы облегчить себе работу, он изобретает «фотокопир», основанный на открытии явления, названного им электрографией (Electron Photography) [156], при этом изображение получалось на цинковой пластине, покрытой слоем серы. Для воплощения идей Ч.

Карлсона в действующую модель ему нужен был помощник. Таким оказался бежавший из захваченной нацистами Австрии физик и инженер Отто Корнеи (Otto Kornei:1903–1993) [156]. В 1939 г. появились реально действующие первые (но не промышленные!) копировальные аппараты, прототипы как ксероксов, так и лазерных принтеров. Фирма Haloid Co., инвестировавшая в течение более 10 лет в создание промышленных копировальных аппаратов на базе результатов Ч. Карлсона и О. Корнеи, добилась успеха и была переименована в 1958 г. в Haloid Xerox, а в 1961 г. – в ставшую всемирно известной фирму Xerox Co. В 1959 г. появились первые автоматические копировальные автоматы «Xerox 914». Умер Ч. Карлсон от инфаркта в 1968 г. [157].

принципа электрографии или фотографии без процесса проявления1.

Чуть позже мы вернемся к ксероксам, а пока отметим, что в СССР основными печатными устройствами для компьютеров почти до конца 70-х гг. оставались так называемые алфавитноцифровые печатающие устройства (АЦПУ) [161].

АЦПУ, использовавшиеся в СССР, фактически воспроизводили UNIPRINTER. Главной частью этого принтера был вращающийся барабан, состоявший из колец, на поверхности которых были рельефные буквы и цифры. Количество колец с алфавитом равнялось максимальному количеству символов в строке.

За барабаном располагалась линейка молоточков, приводимых в действие электромагнитами. Широкая лента бумаги проходила между линейкой и барабаном, при этом в момент прохождения нужного символа на вращающемся барабане молоточек ударял по бумаге, прижимая ее (через красящую ленту) к барабану. За один оборот барабана печаталась одна строка на бумажном рулоне.

Не случайно АЦПУ называются барабанными принтерами (англ. drum printer). В СССР строительство первого АЦПУ наЭту технологию называют сухой фотографией, а поскольку по-гречески «сухой» = xeros, то вместо термина «электрография» стал использоваться термин «ксерокопирование». Идея электрографии заключается в использовании фотобарабана: по поверхности фотобарабана равномерно распределяется статический заряд, который снимается в нужных местах либо светодиодным лазером, либо светодиодной линейкой, и, в итоге, на поверхности фотобарабана появляется скрытое изображение. Далее на фотобарабан наносится тонер, после чего фотобарабан прокатывается по бумаге, при этом тонер переносится на бумагу. Бумага проходит через блок термозакрепления для фиксации тонера, а фотобарабан очищается от остатков тонера и разряжается в узле очистки [158–160]. Любопытно, что в России еще в октябре 1916 г. была подана заявка на изобретение «Электрофотографического аппарата» для копирования Ефимом Евграфовичем Гориным (1881–1951), использовавшим свойства полупроводников для воспроизводства изображения. Позже уже в советское время им был изобретен (1926–1928) способ размножения текстов и иллюстраций для слепых [160].

чалось в 1959 г. для семейства «Уралов», создававшихся в Пензе под руководством Генерального конструктора Что касается электрографии и создания на ее основе собственных копировальных аппаратов, в том числе и для 1956 г. – в «НИИ Полиграфмаш» (Москва), а с 1957 г. – и в «НИИ электрографии» (Вильнюс), совместно с ПО «Оргтехника», заводом «Сухумприбор» и Казанским оптико-механическим заводом.

Честер Карлсон устройствах внешнего интерфейса, заНапример, у «Сетуни», первой в мире ЭВМ с троичной симметричной системой представления чисел (создана в 1959 г. под руководством Николая Петровича Брусенцова (р. 1925)), печать осуществлялась на бумажную перфоленту еще со скоростью 100 зн./сек. [162, c. 52–53], а в АЦПУ-128-2 – уже 1000 зн./сек.

метим, что в основе применения и сканеров1, и факсов, и цифровых фотокамер лежит открытая в 1855 г.

итальянским физиком Джованни Казелли (Giovanni Caselli: 1815–1891) идея сканирования с помощью иглы изображения, нарисованного токопроводящими чернилами [164].

Дальнейшим развитием идеи сканирования мы обязаны физику и математику Артуру Корну (Аrthur Korn:

1870–1945)3 – изобретателю фототе- Джованни Казелли леграфа (1904–1906).

Идея фототелеграфа основана на использовании фотоэлемента: при перемещении узкого луча света по поверхности, закрепленной на барабане фотографии, этот луч, отражаясь от светлых В данном параграфе речь идет только о сканерах изображений, поскольку существуют сканеры механических напряжений и других внутренних деформаций, например сканер механических напряжений «STRESSVISION».

Д. Казелли родился в Сиене в 1815 г. Первоначально он изучал историю, литературу и теологию. Кроме того, изучал физику под руководством Л. Нобили (Leopoldo Nobili: 1784–1835). Особый интерес проявлял к электрохимии и электромагнетизму. В 1836 г. его возводят в духовный сан. В 1849 г. он получает должность профессора физики в университете Флоренции. К 1855 г. относится изобретение им «пантелеграфа», которое он патентует в 1861 г. в Европе и в 1863 г. – в США. За это изобретение становится во Франции кавалером Почетного Легиона [165].

А. Корн родился в еврейской семье в Бреслау (ныне Вроцлав) в 1870 г.

Учился в гимназиях Бреслау и Берлина. Затем изучал математику и физику в университетах Лейпцига, Берлина, Парижа, Лондона и Вюрцбурга. В 1895 г.

он получил право читать лекции в Университете Мюнхена, а в 1903 г. там же стал профессором. В 1904 г. провел демонстрацию первой фотоэлектрической факс-системы. В 1914 г. становится во главе кафедры физики в Технологическом Институте Берлина. В 1935 г. нацисты лишили его права преподавать.

Тогда А. Корн вместе со своей семьей бежал из Германии через Мексику в США. С 1939 г. он заведовал кафедрой физики и математики в Технологическом Институте Стивенса штата Нью-Джерси [165; 166].

мест фотографии, попадал на катод селенового фотоэлемента, вызывая ток Технология, предложенная А. Корном, применяется в барабанных сканерах. Около 40 лет тому назад появились планшетные сканеры, т. е. сканеры, представляющие по форме планшет, внутри которого расположен механизм сканирования, а также проекционные, рулонные и ручные сканеры.

светочувствительного элемента имеется целая матрица таких элементов, что обеспечивает высокое качество и сравнительно высокую скорость сканирования. Планшетные сканеры существенно дешевле барабанных, но в барабанных сканерах можно получить самое высокое качество изображения.

В зависимости от толщины планшетного сканера в них возможно сканирование и рельефной поверхности1. Добавим также, что в бытовых сканерах в последнее двадцатилетие содержатся собственные микропроцессоры.

В заключение этого параграфа – несколько слов о факсах2.

Напомним, что прообразом современного факса является пантеПланшетные сканеры выпускаются, как правило, теми же фирмами, которые производят и принтеры. В России выпускаются и собственные сканеры, по качеству сканирования не уступающие западным аналогам, но при этом обеспечивающие нормальную работу при пониженных температурах, тряске и запыленности. В качестве примера сошлюсь на планшетный сканер СК-2, производимый в ОАО «Ленполиграфмаш».

Факс (от лат. fac simile – делать одинаково) – аппарат факсимильной связи для реализации технологии передачи изображений электрическими сигналами на расстоянии. Состоит из передатчика, линии связи и приемника. Исторически в качестве линий связи использовались телефонные линии, хотя сам леграф Джованни Казелли, изобретенный им еще в 1856 г. [165], а современная факсимильная связь включает в себя операции развертки и модуляции (в передатчике), каналы связи с жесткой полосой пропускания (как правило, телефонные коммутируемые линии), демодуляцию, свёртку, запись изображения или информации (в принимающей аппаратуре).

Факс-аппарат включает в себя сканер, принтер, модем (модулятор/демодулятор) и телефонную трубку (см., например, [167, с.

98, 100]).

Развитие интернет-технологий и появление электронной подписи привело к резкому сужению области применения факсов.

Впрочем, развитие IT-технологий ведет и к серьезному переосмысливанию значения привычных нам не только вещей, но и целых институций.

Например, изобретение в 1984 г. инженером компании Toshiba Фуджио Масуокой (Fujio Masuoka: 1943) флешпамяти привело не только к скачку в обмене информацией и появлению новых гаджетов, но и изменению формы деятельности обычных библиотек.

А. Корн еще в 1922 г. демонстрировал возможность использования беспроводных линий для передачи изображения и радиосвязи. Совместная работа с радиоинженером др. Е. Неспером (Eugen Nesper: 1879–1961) была опубликована в 1926 г. [168].

Упражнения 1. Дайте периодизацию развития HCI «по Шэкелю».

2. Охарактеризуйте два типа подключения к компьютеру периферийных устройств. Кто разработал первый параллельный интерфейс?

3. Дайте характеристику SCSI-устройства и его предшественника.

4. Какое применение ЭЛТ (и когда) впервые предложил Борис Львович Розинг?

5. На чем основана идея плазменного дисплея? Где и когда впервые были разработаны жидкокристаллические дисплеи?

6. В чем заключается особенность интеллектуальных дисплеев?

7. Какова основная особенность LED-технологии?

8. Дайте характеристику первых матричных и струйных принтеров. Когда эти принтеры появились?

9. В чем смысл принципа электрографии? Кто его создатель?

10. В чем смысл открытия Джованни Казелли?

Глава IX. Компьютерная графика Эта глава, в отличие от всех остальных, не содержит параграфов.

В ней будет представлено четыре основных направления развития компьютерной графики:

– история системы CAD/CAM;