Inženýrská svoboda
Životní příběh inženýra Svobody je inspirován malým dobrodružným románem a je málo pokryt ruskou literaturou.
Narodil se v Praze v roce 1907 a přežil první světovou válku. Toulal se po Evropě a prchal před nacisty. Vrátil se do Československa, již sovětského. A nakonec byl nucen znovu uprchnout, již prchal před komunismem.
Od dětství měl Svoboda rád techniku a nastoupil na slavné České vysoké učení technické v Praze (České vysoké školy technické v Praze, ČVUT) (přesněji s ním strojní a elektrotechnickou školu). Česká polytechnika je obecně známá tím, že ke všem druhům inovací vždy přistupovala s velkým respektem. Právě tam byla v roce 1964 otevřena katedra informatiky - jedna z nejstarších v Evropě a na světě. 1. září 1964 se v plánu objevila nová disciplína - „technická kybernetika“, ve skutečnosti - počítačový design (poprvé mezi zeměmi Varšavské smlouvy).
Následně katedra vyvinula programovací systémy a překladače v jazycích Algol-60 a Fortran. Mnoho z nich bylo poprvé implementováno ve východní Evropě a v SSSR a stalo se referenčním. V roce 1974 byl na oddělení instalován československý mainframe Tesla 200 (Tesla, pojmenovaná nikoli podle slavného šíleného elektrotechnika, ale jako zkratka pro techniku slaboprouda - nízkonapěťové technologie, byla jednou z nejznámějších ve východní Evropě a v r. kromě sálových počítačů vyrobilo obrovské množství zařízení: od mikroprocesorů - klony Intel po počítače).
Do roku 1989 mělo oddělení již 72 zaměstnanců, kteří provedli 29 akreditovaných kurzů na témata: překladače a programovací jazyky; umělá inteligence; počítačová grafika; počítačové sítě; automatizace obvodů atd., které plně odpovídaly nejlepším světovým standardům.
Počítačové vzdělávání v Československu mělo obecně řádově vyšší kvalitu než sovětské. Například již v roce 1962 v Československu existovaly kurzy programování pro středoškoláky (u nás se to objevilo až v polovině 80. let). O rok později se souběžně objevily roční kurzy pro ty, kteří již absolvovali školu.
Ještě předtím však v roce 1931 (kdy Svoboda vystudoval vysokou školu) bylo ještě daleko, přestože tam již probíhal pokročilý vývoj. To mu umožnilo pokračovat ve studiu v Anglii a vrátit se do vlasti a pracovat v oblasti rentgenové spektroskopie a rentgenové astronomie.
S blížícím se válkou se Svoboda rozhodl uplatnit své znalosti při vývoji protiletadlových zaměřovačů, které by dokázaly automaticky upravit palbu zbraně, což se mu podařilo. Mezinárodní společenství se však rozhodlo Hitlera uklidnit tím, že mu umožnilo obsadit Československo. A v roce 1939 inženýr uprchl do Francie, protože nechtěl, aby jeho návrhy směřovaly k nacistům.
Jak víme, Československo Hitlerovi nestačilo. A Francie byla další, padající o rok později. V Paříži pracoval Svoboda na skicách svého balistického počítače s přítelem, fyzikem Vladimírem Vandem, také českým uprchlíkem. Společně dokončili vývoj prvního analogového počítače protivzdušné obrany.
Wehrmacht vytrvale postupoval a přátelé museli běžet dál. Pravidelná doprava už nejela, jezdili na kolech a snažili se dostat před německou ofenzivu. Cestou zemřel jeden ze dvou synů Liberty, kterého jeho manželka Miluna porodila v Paříži. Po několik set mil projíždějících válkou zničenou Francií dorazili do Marseille, odkud měli být evakuováni britským torpédoborcem. Tento plán padl kvůli nedorozumění mezi britskými a francouzskými úřady dohlížejícími na evakuaci.
A Svoboda musel strávit několik měsíců v přístavu, schovával se před agenty gestapa a snažil se najít způsob, jak uniknout. Nakonec se Wandovi podařilo dostat do Anglie. A Miluna a její dítě dosáhli přesunu do Spojených států prostřednictvím Lisabonu s pomocí americké charity.
Kapitán lodi bohužel kvůli úspoře místa (byly tam tisíce uprchlíků) vyhodil osobní věci cestujících včetně kola Freedom, kde před Němci schoval plány své kalkulačky. Sám Svoboda se přes Casablancu dostal do Spojených států za pomoci vedoucího místního obchodu v české továrně na boty Baťa.
Po roce zkoušek a soužení nešťastný inženýr konečně dorazil do New Yorku, kde se po setkání se svou rodinou v roce 1941 ujal práce v Radiační laboratoři na MIT. Tam zdokonalil svůj systém řízení palby, který se proměnil v počítač protivzdušné obrany pro flotilu Mark 56, čímž se v konečné fázi války výrazně snížilo poškození japonských letadel.
Za svůj vývoj získal ocenění - Cenu za rozvoj námořní munice. V Bostonu pracoval a komunikoval téměř se všemi průkopníky počítačové technologie - skvělým Johnem von Neumannem, Vannevarem Bushem a Claude Shannonem.
Svoboda byl však z práce pro armádu zdrcen. Chtěl udělat něco mírumilovnějšího a navrhnout obyčejné počítače.
Po válce se tedy v roce 1946 vrátil do Prahy v naději, že začne přednášet a bádat ve svém rodném městě ČVUT. Bohužel se mu doma dostalo velmi chladného přivítání. Profesoři sovětské České republiky v něm cítili nebezpečného konkurenta.
Další intriky a boje byly velmi podobné tomu, co se stalo s nejlepšími návrháři v SSSR. Svoboda nejprve publikoval svou monografii Výpočtové mechanismy a vazby na základě svého působení na MIT. Jednalo se o první knihu na světě, která byla zcela věnována výpočetní architektuře. Později se z toho stala klasika. Byl přeložen do angličtiny, čínštiny, ruštiny a mnoha dalších jazyků.
Když však Svoboda nabídl svou práci jako disertační práci na titul docent, byl odmítnut s komentářem „to nestačí“. V čele židle matematiky místo Svobody stál člen komunistické strany Václav Pleskot.
Svoboda našel podporu u Václava Hrušky, autora sbírky o numerické matematice. A s jeho pomocí získal v roce 1947 společně se Zdeňkem Trnkou grant od Správy OSN pro pomoc a rehabilitaci (U. N. R. R. A.).
Tato dárcovská organizace byla vytvořena v roce 1943, aby poskytovala pomoc v oblastech osvobozených od mocností Osy. Celkem asi 4 miliardy dolarů bylo vynaloženo na dodávky potravin a léků, obnovu veřejných služeb, zemědělství a průmysl v Číně, východní Evropě a SSSR.
Tento grant umožnil Svobodovi odejít na rok na Západ a studovat pokročilé metody počítačového designu. Tam úzce komunikoval s Alanem Turingem, Howardem Aikenem, Maurice Wilkesem a dalšími legendárními zakladateli počítačové vědy.
Po návratu v roce 1948 začal přednášet „Stroje na zpracování informací“na katedře elektrotechniky ČVUT, jen aby si je každý poslechl, mimo osnovy. Aby neumřel hlady, dostal práci v pražské pobočce slavné zbrojovky Zbrojovka Brno, která vyráběla děrovačky. Na tomto místě zorganizoval laboratoř a vyvinul sérii prototypů elektromechanických kalkulaček od stolní kalkulačky na elektromagnetických relé až po pokročilý tabulátor s pamětí příkazů a konstant.
Firma neměla zájem o mladší modely. Ale do roku 1955 (do té doby přejmenovaný na Aritma) se začal vyrábět reléový počítač jeho konstrukce pod označením T-50. Za tuto práci byl Svoboda v roce 1953 oceněn Státní cenou Československa Klementa Gottwalda. A ona zůstala jeho jedinou českou celoživotní cenou.
Byla to jediná pochvala, kterou za veškerou svou práci zde obdržel, ale nikdy netvrdil, že by byl komunistickým režimem uctíván.
- napsal jeho kolega Václav Černý.
V roce 1950 profesor Eduard Čech, ředitel nově vytvořeného Ústředního ústavu pro matematický výzkum, upozornil na těžkou situaci Liberty a nabídl mu práci. Svoboda tedy mohl začít vyvíjet svůj první počítač - SAPO, o jehož funkcích si povíme níže.
VUMS
Na jeho novém místě se však objevili zlí příznivci české komunistické strany. Bývalý spolužák Jaroslav Kozesnik, když se stal ředitelem Ústavu informační teorie a automatizace Akademie věd Československa, ho považoval za nepříjemného konkurenta, a to především díky ocenění, které Svoboda dříve obdržel. Kozheshnik se snažil všemi možnými způsoby na něj vyvíjet tlak po stranické linii a ničit ho pomocí komunistických činitelů.
Svoboda se ale chtěl vyhnout přímé konfrontaci. Zajistil, aby jeho organizace byla převedena z Akademie pod křídlo ministerstva všeobecného strojírenství jako Výzkumný ústav pro matematické stroje (VUMS). Počínaje třemi vědci - Svobodou, Černým a Markem a dvěma jejich studenty - do roku 1964 se VUMS stalo jedním z předních center informatiky v Evropě, které již zahrnovalo více než 30 doktorů věd a 900 zaměstnanců, vydalo vlastní časopis mezinárodní konference a vyvinuté počítače světové třídy.
Svou práci ve VUMS Svoboda zahájil stavbou speciálního reléového stroje M 1 - na žádost Fyzikálního ústavu v Praze, který dokončil do roku 1952.
M 1 použil první dopravní jednotku na světě, vynalezenou Svobodou, implementovanou na relé (!), Navrženo pro výpočet jednoho těžkopádného vyjádření matematické fyziky. Kromě toho byl design jedinečný v tom, že celý výraz byl vypočítán díky kombinaci operací v jednom spínacím cyklu.
Reléové stroje však měly mnoho nedostatků (a bylo v té době nacisty vydrancováno v České republice lampičky), zejména nízkou spolehlivost a neustálé chybné operace. Výsledkem je, že se Svoboda ve svém dalším projektu rozhodl tento problém obejít a vyvinul poprvé na světě jedinečnou architekturu počítače odolného proti chybám (později byly tyto principy masivně použity v sovětských vojenských strojích).
SAPO
Svoboda byl první, kdo navrhl, že by stroj mohl být pomocí speciálních obvodů schopen nejen provádět výpočty, ale také sledovat jeho stav a automaticky opravovat chyby vzniklé selháním součásti. Výsledkem bylo, že počítač SAPO (z češtiny. Samočinny počitač - „automatická kalkulačka“) byl sestaven na základě ubohých prvků, který byl tehdy k dispozici pouze pro Čechy. Ale jeho architektura byla ve srovnání se západními návrhy velmi vyspělá.
Stroj měl 3 paralelně pracující nezávislé ALU (také poprvé na světě), tři magnetické bubny pro záznam výsledků s paritou pro kontrolu operací čtení z paměti a dva nezávislé většinové bloky, také sestavené na relé, kontrolující identitu všech operace.
Pokud jeden z bloků vytvořil výsledek odlišný od práce ostatních, proběhlo hlasování a výsledek práce dalších dvou bloků byl přijat a vadný byl detekován a nahrazen bez ztráty dat. Operátor obdržel upozornění na kritickou chybu pouze tehdy, když se všechny tři nezávisle získané výsledky neshodovaly. Kromě toho bylo možné stroj restartovat pouze s jednou instrukcí, aniž by došlo ke ztrátě předchozích kroků výpočtů.
SAPO sestával ze 7000 relé, 380 lamp a 150 diod a měl vysoce pokročilé programovací schéma s příkazy vícesměrového vysílání.
Později, po druhé emigraci do USA, s sebou Svoboda přinesl znalosti o vytvoření takové třídy strojů - v 60. letech se tento úkol stal velmi aktuálním, armáda potřebovala spolehlivé počítače k ovládání systémů protiraketové obrany, k ovládání zvláště nebezpečných objekty, jako jsou jaderné elektrárny, pro projekt Apollo a vesmírný závod.
Podle tohoto principu byl vyvinut JSTAR-počítač Voyager, palubní počítač rakety Saturn V, procesor CADC stíhačky F-14 a mnoho dalších počítačů. Systémy odolné proti chybám byly aktivně vyvíjeny společnostmi IBM, Sperry UNIVAC a General Electric.
Návrh SAPO byl zahájen v roce 1950 a dokončen v roce 1951.
Ale vzhledem k žalostné finanční situaci Československa po válce byla skutečná realizace možná až po několika letech. Byl uveden do provozu na konci roku 1957 (obecně válka ovlivnila Československo téměř hůře než SSSR - do roku 1940 patřila k 10 nejprůmyslovějším zemím světa, po 45. byla vyhozena téměř na konečný seznam).
Svoboda pokračoval v práci na dalším zdokonalování svých návrhů.
Postupem času však Československo stále více pociťovalo břemeno vstupu do sovětského bloku. Vedení strany omezilo jeho práci a přístup k počítačům, které pomohl navrhnout. A nakonec ve své vlastní kanceláři se Svobodou setkal důstojník StB (Státní bezpečnost, česká obdoba KGB), který mu nařídil podat zprávu o všech svých rozhodnutích a aktivitách.
Problémem bylo jak jeho „podezřelé“pozadí (práce na MIT), tak jeho liberální myšlení. V roce 1957 vedl Svoboda kurz přednášek o logickém počítačovém designu na Čínské akademii věd v Pekingu. Takové přednášky měl v Moskvě, Kyjevě, Drážďanech, Krakově, Varšavě a Bukurešti. Jeho návštěvy západních zemí však byly značně omezené.
Podařilo se mu vystoupit na konferencích v Darmstadtu (v roce 1956 tam byl představen SAPO a velmi ho ocenil sám Howard Aiken), Madrid (1958), Namur (1958). Československé úřady ho však nepřijaly na Cambridge (1959) a mnoho dalších západních konferencí. V roce 1963 nesměl Svoboda přijmout pozvání do čela katedry aplikované matematiky na univerzitě v Grenoblu.
Po smrti jeho přítele Čecha v roce 1960 se vedení Akademie věd změnilo. VUMS byl vyloučen z Akademie a Svoboda byl propuštěn z vedení ústavu. To byla poslední kapka.
Jeho manželka mohla odejít do Jugoslávie. V té době byl on sám spolu se svým synem schopen zajistit cestu do neutrálního Švýcarska, kde se okamžitě obrátil na americký konzulát a požádal o azyl. Spolu s ním uprchlo také několik nejlepších zaměstnanců jeho ústavu. Manželka se v této době mohla přestěhovat z Jugoslávie do Řecka. A odtud odešla do USA.
Konzulát zpočátku vůbec nechápal, kdo je tato osoba. A nebyli rádi, že ho vidí. A právě zde přišla jeho dříve přijatá cena vhod. Stojí za zmínku, že kvůli pronásledování ztratilo Československo mnoho talentovaných vědců, kteří se po válce nechtěli vrátit do Československa nebo z něj uprchli na Západ. Matematik Václav Hlavatý, který s Albertem Einsteinem pracoval na základních rovnicích Jednotné teorie pole. Ivo Babuška, jeden z nejvýznamnějších výpočetních matematiků na světě. Počítačový lingvista Bedřich Jelínek, který jako první naučil stroje rozumět lidskému hlasu. A mnoho dalších.
Svoboda obdržel vízum. A seznámení s uznávanými a slavnými vědci a jejich záruky mu pomohly získat práci v Caltech. Kde strávil poslední roky svého života výukou počítačové architektury a teorie stability a vývojem nových matematických modelů k zajištění plynulého provozu počítačových systémů, o čemž vždy snil.
Jeho těžký život ho bohužel stál zdraví. A v roce 1977 dostal infarkt, po kterém odešel do důchodu. O tři roky později, v roce 1980, profesor Svoboda zemřel v Portlandu v Oregonu na zástavu srdce.
V roce 1999 mu poslední prezident Československa Václav Havel posmrtně udělil medaili Za zásluhy 1. třídy jako uznání jeho práce a talentu.
Svoboda, přestože je u nás mnohem méně známý než Turing nebo von Neumann, byl jedním z nejvlivnějších počítačových vědců 20. století. Jeho vize a vliv byl cítit v projektech od počítače Apollo po systém řízení palby CIWS Phalanx. Jeho neutuchající odpor k totalitě inspiroval mnoho českých uprchlíků a bojovníků za nezávislost.
Kromě toho byl Svoboda v mnoha ohledech nadaný, skvěle hrál na klavír, dirigoval sbor a hrál na tympány v České filharmonii. Byl to skvělý hráč v bridži, jedné z nejtěžších karetních her, a matematicky analyzoval její strategie vydáním Nové teorie mostu. Navzdory své rané práci na vojenské technologii byl důsledným anti-militaristou a antitotalitaristou, čestným a odvážným člověkem, který nikdy neskrýval své názory, i když ho to stálo pronásledování a kariéru v rodné zemi.
V roce 1996 spolu s mnoha dalšími vědci a inženýry východního bloku, jejichž úspěchy prozatím zůstaly ve světě neznámé (včetně S. A. Lebeděva, V. M. Glushkova, A. A. Lyapunova, stejně jako Maďarů Laszlo Kozma a Laszlo Kalmar, Bulharů Lubomira Georgieva Iliev a Angel Angelov, Rumun Grigore Konstantin Moisil, Estonec Arnold Reitsakas, Slováci Ivan Plander a Josef Gruska, Češi Anthony Kilinsky a Jiří Horzheysh a Polák Romuald Marcishelova udělili počet počítačů udělených vojenské Ceně Computer Pioneer), uznávajíce ty, bez nichž rozvoj informatiky by byl nemožný.
Barr a Sarant
Nelze si nevzpomenout a možná nejúžasnější kolizi, ke které došlo v životě Svobody v 50. letech minulého století.
Během své práce na SAPO se (jako odborník na protiletadlové počítače) současně podílel na práci na českém balistickém počítači jako součást skupiny vedené dvěma úžasnými osobnostmi - jistým Josephem Veniaminovichem Bergem a Philipem Georgievichem Starosem, který letěl z Moskvy na pomoc bratrské republice. Nikdo ale nevěděl, že jsou ve skutečnosti Joel Barr a Alfred Epamenondas Sarant, vzácní ptáci, kteří létali opačným směrem, komunisté a přeběhlíci do sovětského bloku ze Spojených států. Jejich historie, úžasná dobrodružství v SSSR, role při vytváření domácí mikroelektroniky (nebo absence takových, opět bitev v tomto tématu o více než jeden článek) si zaslouží velmi samostatnou úvahu.
Zde my, jen aby čtenář ocenil, jak je někdy osud ironický, uvedeme krátký začátek jejich tvůrčí cesty.
Barr a Sarant byli dětmi imigrantů, bakalářů elektrotechniky (jeden vystudoval City College of New York, druhý Albert Engineering ze strojírenské školy, Cooper Union College, tamtéž). Oba jsou členy komunistické strany USA. Barr pracoval jako inženýr v laboratoři Signálního sboru, později ve společnosti Western Electric a hlavně ve společnosti Sperry Gyroscope, v té době jedné z nejuzavřenějších vojenských korporací v Americe. Sarantova kariéra byla téměř stejná: Signal Corps, Western Electric, pak stejně slavné a neméně vojenské AT & T Bell Labs. Již od studia na vysoké škole, prostřednictvím členství v komunistické straně, znali známého člověka - Julia Rosenberga, hlavního sovětského jaderného (a nejen) špiona.
V roce 1941 přijal Rosenberg Bar. Barr přijal Saranta v roce 1944. Členové skupiny Rosenberg se zajímali nejen o jaderné zbraně, mnozí pracovali v radioelektronických obranných firmách (zvláště cenní byli Sperry a Bell). Celkem převezli do SSSR asi 32 000 stran dokumentů (Barr a Sarant z toho ukradli asi třetinu). Ukradli zejména vzorek rádiové pojistky, plány pro radar letadla SCR-517 a pozemní radar SCR-720, informace o letounu Lockheed F-80 Shooting Star a letounu B-29, údaje o nočním zaměřovači bombardéru, a mnohem víc. V roce 1950 skupina selhala, všichni byli zatčeni kromě uprchlých Barry a Saranty.
Vynechme detaily jejich dobrodružství na cestě do SSSR. Poznamenáváme pouze, že v létě 1950 se v Moskvě objevil I. V. Berg a o něco později FG Staros. S novými životopisy byli posláni do Prahy ve Vojenském technickém ústavu. Berg to připomněl takto:
Když jsme dorazili do Československa, vysvětlili jsme, že jsme elektroničtí inženýři a chceme využít své schopnosti k budování socialismu … Tento návrh byl přijat, dostali jsme malou laboratoř elektronického vybavení asi 30 lidí a měli jsme za úkol vyvinout prototyp analogového počítače pro protiletadlovou raketovou baterii systému řízení palby.
Nelze říci, že Staros a Berg byli vynikající návrháři (samozřejmě viděli památky, ale s jejich vývojem neměli nic společného). Ukázalo se ale, že jsou prvotřídními organizátory a schopnými studenty. A v první řadě požádali o pomoc osobu osoby, kterou znali z dob Spojených států - odborníka na zaměřování počítačů Antonina Svobodu. Takhle se někdy osudy lidí bizarně proplétají.
V důsledku toho (i když je téměř nemožné najít přesné informace o těchto událostech) Svoboda otřásl starými časy a ve skutečnosti pro ně vybudoval kýžený naváděcí systém. Staros a Berg se podíleli na vývoji jednotlivých jednotek. Zejména přesný potenciometr (Berg si na to hodně pamatoval a byl na to dlouho hrdý). Za 4, 5 let práce získali naši uprchlíci spoustu zkušeností a chtěli udělat něco ambicióznějšího. V důsledku toho se jejich cesty se Svobodou opět rozešly - Starose a Berga opět čekala Moskva a Svoboda uvažoval o emigraci.
Ještě před odjezdem se mu však podařilo učinit svůj druhý objev, který umožnil Sovětskému svazu postavit první prototyp plně fungujícího systému protiraketové obrany na světě - vozidlo zbytkové třídy.
O její úžasné architektuře, vlastnostech a proč byla tak důležitá, si povíme příště.
