„Čtecí maska“ prvních děrných štítků použitých při sčítání obyvatel v roce 1890 v USA. (Columbia University Computing History)
Poslední tři měsíce jsme vám na stránkách Rootu nabízeli v Úsvitu hackerů kapitoly z prehistorie informační bezpečnosti. Než se pustíme do jejich volného pokračování, uděláme malou odbočku do jednoho z nejtemnějších zákoutí počítačové (pre)historie. Je to příběh, který poprvé před více než deseti lety převyprávěl ve své knize IBM a Holocaust Edwin Black – vypráví o roli, kterou hrála pozdější nejvýznamnější počítačová společnost v jedné z nejodpornějších etap historie západní civilizace.
Ještě než se vydáme po stopách německého DEHOMAG (tak se jmenovala pobočka IBM v nacistickém Německu), měli bychom si připomenout, jak a proč se staly právě děrné štítky klíčovou (a zároveň tragickou) součástí historie informačního věku. Těm z vás, kteří tento příběh znají, se omlouváme – nicméně věříme, že je tak zajímavý a důležitý i pro naší současnost, že stojí za to si jej připomenout.
Jak naprogramovat tkalcovský stav
Joseph Marie Charles, řečený Jacquard, se narodil ve francouzském Lyonu v roce 1752. Byl jedním z devíti dětí mistra tkalce Jeana Charlese, dospělosti se ale dožil jen on a jeho starší sestra Clémence. Když bylo Josephovi dvacet let, zdědil po svém otci dům s tkalcovskými stavy a dílnou. V mládí patrně vystřídal řadu profesí – podle různých historických zdrojů byl nejen mistrem tkalcem a obchodníkem s hedvábím, ale odléval také písmo pro sazbu knih, vyráběl slaměné klobouky, vázal knihy, vyráběl příbory a dokonce hasil vápno. Zkušenosti v mnoha oborech mu pomohly, když se začal věnovat svému hlavnímu životnímu poslání: zlepšování tkalcovských stavů. V roce 1803 vynalezl stav na pletení rybářských sítí a v roce 1804 svůj největší vynález: „žakárový“ tkalcovský stav, který uměl automaticky tkát hedvábné látky se vzorem podle „programu“ uloženého na sérii na sebe napojených děrných štítků – když kovové háčky zapadly do otvoru v papírové kartičce, nadzvedly příslušné vlákno v osnově tkalcovského stroje.
„Moderní“ verze žakárových strojů je dodnes k vidění v muzeu v Masson Mill v Derbyshire (Velká Británie). (Wikipedie)
Použití děrných štítků ale nebyl Jacquardův nápad – ty poprvé pro řízení tkaní použil už roku 1737 Jean Falcon, jeho stavy se ale příliš nerozšířily (bylo jich vyrobeno jen několik desítek). Po vychytání počátečních nedostatků se z žakárového stroje stal hit – v roce 1812 jich bylo ve Francii v provozu na 11 000. Není ostatně divu – již roku 1805 si stroje všiml císař Napoleon a následně udělil městu Lyon patent na žakárový stav, Jacquard dostal jako odměnu doživotní penzi 3000 franků.
V roce 1834, kdy J. M. Jacquard zemřel, zbývalo do nástupu nacistů k moci ještě 99 let.
Portrét J. M. Jacquarda utkaný z hedvábí na žakárovém stavu. K jeho výrobě bylo v roce 1839 třeba 24 000 děrných štítků a byl vyráběn pouze na objednávku. Podle kurátorů Science Museum v Londýně vlastnil jeden z těchto portrétů i Charles Babbage – napadlo jej proto použít děrné štítky pro jím navrhovaný mechanický počítač Analytical Engine.
Počítač, který nikdy nepočítal
Chales Babbage bývá označován za vůbec prvního průkopníka informačního věku, nebo prostě „otce počítačů“. Není divu – vynalezl (i když nakonec vlastně nikdy nesestrojil) první univerzální programovatelný, i když pouze mechanický, výpočetní stroj. Skutečnost, že svůj analytický stroj ani diferenční stroj nikdy nemohl díky odporu svých nadřízených sestrojit, jeho zásluhy nijak nezmenšuje – ostatně v roce 1991 byl podle jeho původních plánů a s pomocí vybavení a materiálů dostupných v 19. století postaven plně funkční diferenční stroj.
Charles Babbage (1860) (Wikipedie)
Chales Babbage byl pochopitelně nejen vynálezcem, ale také filozofem, matematikem a dokonce i kryptoanalytikem (věnoval se frekvenční analýze) a v rámci sporu s neznámým amatérským kryptologem navrhl způsob prolamování Vigenèrovy šifry. Svůj objev ale nikdy nepublikoval (vyjma krátkého dopisu, který otiskl Journal of the Society of Arts), a tak byla šifra používána ještě desítky let poté. Během krymské války rozluštil i vojenské šifry – tato práce ale byla utajena a uznání se mu za ní dostalo až po 130 letech.
Babbageův první počítač, diferenční (odečítací) stroj měl být určen pro přesné a rychlé výpočty tabulek (hodnoty polynomických funkcí), které do té doby byly počítány „ručně“ a objevovalo se v nich proto hodně chyb. Na jeho konstrukci začal pracovat v roce 1822, po devíti letech práce s konstruktérem Josephem Clementem, ale práce skončily pro příliš vysoké náklady.
Dochovaná část analytického stroje, kterou sestavil sám Babbage, je dodnes k vidění v Londýnském muzeu. (Wikipedie)
Zatímco diferenční stroj řešil mechanizaci aritmetiky, další Babbageův další návrh, analytický stroj, měl fungovat jako univerzální výpočetní zařízení v desítkové soustavě. Vstup programů a dat měl probíhat pomocí žakárových děrných štítků, stroj měl být schopen udržet ve „skladu“ (paměť) tisíc čtyřicetimístných čísel (v desítkové soustavě), tedy ekvivalent necelých 17 kB, pro výstup pak bylo možné využít psací stroj, plotter křivek a zvonek. Psal se rok 1837 a do nástupu nacistů k moci zbývalo stále ještě 96 let.
Bleskové sčítání lidu
Byla to zvláštní souhra osudu, že u zrodu pozdější IBM a prvního použití děrných štítků pro sčítání lidu stál syn německého emigranta Profesora Georga Holleritha. Herman Hollerith se ale narodil roku 1860 v Buffalu ve státě New York a byl tak přinejmenším stejným (možná dokonce opravdovějším) Američanem, než současný velitel osádky Bílého Domu. Krátký úryvek jeho příběhu opět ocitujeme ze skvělého seriálu Jana Kapouna:
Díky skvělému doporučení, jež obdržel od svého profesora matematiky, nastoupil v roce 1880 jako statistik do amerického Úřadu pro sčítání lidu (U. S. Census Bureau), kde brzy dostal příležitost prokázat svoje tvůrčí schopnosti. Úřad se totiž potýkal s nemalými problémy se zpracováním dat. Spojené státy se v té době, kdy se již plně vzpamatovaly z občanské války, stávaly přední světovou industriální zemí; obrovská země svobody lákala rok co rok desítky tisíc přistěhovalců […] Při nárůstu populace však bylo problémem i pouhé sčítání lidu. Neboť zatímco data z historicky prvního sčítání lidu v roce 1790 zpracoval úřad za sedm měsíců, vyhodnocení výsledků sčítání v roce 1860, kdy už měly Spojené státy desetkrát tolik obyvatel, trvalo plných sedm let!
Vedoucí pracovníci úřadu si byli vědomi toho, že tento stav je neudržitelný, a rozhodli se vypsat výběrové řízení na řešení nového sčítání lidu, které, jak určovala Ústava Spojených států, mělo být v roce 1890. […] K prvnímu zárodku možného řešení došlo při jedné z jeho četných cest vlakem. Věc, která Hollerithovi otevřela oči, byla všedně banální. Povšiml si, jak průvodčí na jízdence procvakává kleštičkami číslo, jež odpovídá aktuálnímu dni v týdnu. Krátce nato jej John Shaw Billings, otec jeho přítelkyně, informoval o tkalcovském stavu, který dokázal bezchybně utkat i nejsložitější vzory. Jednalo se o tzv. „žakárový stroj“ využívající řídicího mechanizmu, který se skládal z listu papíru, do něhož byl vytlačen děrovaný vzor.
Jan Kapoun, Průkopníci informačního věku, CIO Business World
Herman Hollerith na fotografii z roku 1888 (Wikipedie)
Hollerith byl nejen geniální konstruktér, ale také schopný byznysmen. Pro automatizaci sčítání lidu se rozhodl využít upravený mechanismus stroje na počítání bankovek – děrné štítky proto měly stejnou velikost jako dolarové bankovky (mimochodem zvláštnost dolaru je v tom, že všechny bankovky mají stejný rozměr – byť na konci předminulého století byly zhruba o 30 procent větší.). Hollerith se zároveň nechal zaměstnat na patentovém úřadě, aby získal dostatečné znalosti o patentové ochraně svého nového vynálezu – patent mu byl udělen v lednu 1889, kdy také dokončil svou doktorandskou práci „An Electric Tabulating System“ na univerzitě Columbia.
Bylo to právě včas, aby mohl Hollerith vyrobit dostatek strojů pro sčítání lidu v roce 1890 – úspěch se dostavil. Práce, kterou původními metodami odhadovali na deset let, zabrala pouhý rok. V roce 1896 založil Herman Hollerith Tabulating Machine Company, která začala dodávat sčítací stroje a děrné štítky do řady zemí – Ruska, Rakousko-Uherska, Francie a dalších. Nové modely „tabulátorů“ bylo již možné programovat pomocí panelu s propojkami pro různé druhy operací s kartami. Nejednalo se pochopitelně o počítače, nicméně jistá podobnost tu byla, nemluvě o tom, že podstatou bylo zpracování informací.
Zrod CTR a IBM
Titulní strana produktového katalogu CTR z roku 1920 (Wikipedie)
Nové Hollerithovy stroje ale byly poměrně drahé, a tak se Americký úřad pro sčítání lidu rozhodl vyvinout nové, dostatečně odlišné stroje. Týmu, který vedl James Powers, se podařilo vyrobit výrazně rychlejší stroje, které pracovaly s větším počtem údajů na děrném štítku, a Hollerith tak již zakázku pro sčítání v roce 1910 nezískal. Rozhodl se proto svou společnost prodat – v roce 1911 tak sloučením čtyř podniků vznikl koncern Computing Tabulating Recording Company – CTR, do jehož čela se v roce 1914 postavil průbojný manažer Thomas J. Watson Sr. Pod jeho vedením byla společnost o deset let později přejmenována na International Business Machines – IBM a nadále se mimo jiné věnovala vývoji a výrobě strojů pro sčítání lidu.
Do nástupu nacistů k moci zbývalo 9 let.
O tom, jakou roli sehrály děrné štítky (a také Thomas J. Watson Sr. v čele IBM) v období třetí říše, bude příští díl našeho miniseriálu – již za týden.
Wikipedie – J.M. Jacquard
Wikipedie – Žakárový tkalcovský stav
Wikipedie – Charles Babbage
Wikipedie – Herman Hollerith
CIO Business World – Herman Hollerith
Wikipedie – IBM and the Holocaust (profil knihy)
