Kącik historyczny #3. Od mainframe’ów po pionierskie prototypy

Wstęp

Do tej pory w Kąciku Historycznym omówiłem maszyny wrzutowe oraz pinballa, co jednak z “prawdziwymi” konsolami czy komputerami? 

Ta rewolucja przyszła później. 

Nie oznacza to jednak, że do tego okresu niczego nie tworzono – cały czas rozwijano pomysły i dopracowywano prototypy… i o nich właśnie napiszę (przynajmniej o tych najważniejszych).

Co łączy II Wojnę Światową i komputery typu „mainframe” oraz czemu inżynieria gier stała się tak popularna na uczelniach?

Zapraszam do lektury.

„Komputery” analogowe

Dzisiaj wielofunkcyjność komputerów, ich szybkość czy poręczność uznajemy za pewnik, jednak nie zawsze tak było. 

U podstaw “komputer” jest maszyną liczącą zdolną do złożonego i automatycznego obliczania skomplikowanych algorytmów (programów). 

Konflikty zbrojne i konkurencja sprzyjają gwałtownemu rozwojowi technologicznemu, tak również było w przypadku elektromechanicznego urządzenia mającego za zadanie złamać szyfr nazistowskiej Enigmy.

Na potrzeby rozszyfrowywania codziennych nazistowskich depesz naukowcy skupieni wokół Alana Turinga w kryptologicznej placówce w Bletchley Park (Wielka Brytania) w 1940 stworzyli tzw. Bombę Kryptologiczną.

Jedną z wcześniejszych mniej zaawansowanych “Bomb” zaprojektowali Polacy z Polskiego Biura Szyfrów – M. Rejewski, J. Różycki i H. Zygalski.

To ich doświadczenie i działania alianckiego wywiadu dostarczyły kryptologom z Blethchley Park pomocnych informacji i wskazówek, przyspieszających pracę.

Stale rozwijana Bomba Turinga po skomplikowanych obliczeniach była w stanie poprzez specjalne obracające się rotory zaprezentować ustawienie Enigmy na podstawie określonej przechwyconej zaszyfrowanej depeszy.

Późniejszy rozwój automatyki oraz komponentów wykorzystywanych w komputerach pozwolił przejść od jednostek analogowych (prezentujących stałe zmiany np. matematyczne/biologiczne/techniczne w formie informacji zwrotnej) do maszyn “programowalnych”. Komputery takie posiadają w swojej pamięci zestaw instrukcji oraz możliwości interakcji/reakcji na program i działania użytkownika.

Sam Turing również po wojnie miał wpływ na rozwój inżynierii komputerowej – pracował w National Physical Laboratory nad stworzeniem pierwszego elektronicznego komputera z programowalną pamięcią.

Zaawansowanie projektu oraz sceptycyzm współpracowników opóźniły jednak prace i znacznie ograniczyły końcowy efekt.

Dlatego właśnie Turing przegrał komputerowy “wyścig” na rzecz F.C. Williamsa i Toma Kilburna z Uniwersytetu w Manchesterze.

Manchesterski SSEM (Small-Scale Experimental Machine), nazywany również “Baby” swój pierwszy program uruchomił już 21 czerwca 1948 roku, zapisując się tym samym w historii komputeryzacji.

Mainframe

W latach 60. tzw. komputery mainframe zajmowały dużo miejsca, nazywane były “szafowymi” ze względu na swój rozmiar oraz złączenie pojedynczych komponentów w główną jednostkę.

Nośnikami programów były np. karty perforowane (punch cards), które maszyna rozczytywała poprzez rozróżnianie dziur i rowków wybitych na specjalnej podkładce – karcie.

Używano również taśm magnetycznych i papierowych. 

Mainframe’y wymagały jednak dedykowanych techników do swojej obsługi, naprawy oraz wymiany komponentów.

Były to komputery drogie, nieporęczne, skierowane do użytku wąskiego grona specjalizacji – wojska, uczelni technicznych (np. amerykańskiego MIT) czy rządu. 

Maszyny takie naturalnie budziły swoje zainteresowanie wśród studentów i badaczy-programistów (nazywanych wtedy hakerami).

A czy istnieją przyjemniejsze formy testowania możliwości technicznych i programistycznych niż tworzenie gier?

Gry w służbie nauki?

Jakie były najważniejsze “gry” (czy raczej programy) stworzone na potrzeby prezentacji ich szerszej publice lub środowiskom akademickim?

Catode-Ray Tube Amusement Device

Maszyna ta jest jedną z pierwszych elektronicznych gier opartych o wyświetlacz CRT (kineskopowy). Stworzona została przez Thomas’a T. Goldsmith’a Jr. i Estle Ray Mann’a w 1947 i pomimo uzyskania patentu, nie doszło nigdy do rozpoczęcia masowej produkcji.

Złożone z analogowych komponentów urządzenie posiadało wyświetlacz w kształcie lotniczego radaru, na którym naklejano nakładki z namalowanymi samolotami. 

Celem graczy było sterowanie promieniem katody z pomocą pokręteł i trafianie w cele.

Naturalnie maszyna nie wykrywała namalowanych samolotów, a jedynie zaprogramowane współrzędne, na których były one naklejone – wtedy katodowy promień rozbłyskiwał i znikał, wyobrażając efektowną eksplozję.

Catode-Ray Tube Amusement Device znajduje się w szarej strefie w kategorii “pierwszych gier elektronicznych”, ponieważ nie jest obsługiwane za pomocą jednostki komputerowej z programowalną pamięcią, jednak tak czy inaczej warto o niej wspomnieć.

Bertie the Brain – jednorazowy popis

W 1950 roku na Canadian National Exhibition pojawiło się coś niezwykłego – maszyna nazywana Bertie the Brain. 

Stworzone przez Josefa Katesa urządzenie powstało jedynie na potrzeby kanadyjskiego eventu, pozwalając chętnym zagrać w kółko i krzyżyk. 

Bertie nie posiadał ekranu jako takiego, zamiast niego był system lamp symulujący planszę i odpowiednie symbole (kółko i krzyżyk).

Bertie wysoki był na 4 metry oraz posiadał trzy poziomy wyzwania do wyboru, jednak to nie szansa pokonania komputera w grze była głównym celem w prezentacji gry. 

Josef Kates pragnął raczej przedstawić opracowaną przez siebie lampę elektronową wykorzystaną przy budowie Bertiego, a tym samym zwrócić uwagę potencjał swojego wynalazku w inżynierii komputerowej.

Zanim jednak lampa Katesa miałą okazję zdobyć popularność, zdominowana została przez mniejsze i bardziej wydajne tranzystory.

Po dwóch tygodniach trwania Canadian National Exhibition Bertie został rozebrany, co dowodzi jego prototypowego/jednorazowego charakteru.

OXO – cyfrowe kółko i krzyżyk

Jednym z pierwszych mainframe’ów obok SSEM z własną pamięcią na program był EDSAC (Electronic Delay Storage Automatic Calculator), zaprojektowany przez zespół Maurice’a Wilkesa z Uniwersytetu Cambridge. 

Pierwszy program został na nim odpalony 6 maja 1949 i był praktycznie użytkowany podczas uniwersyteckich badań naukowych. 

W 1952 roku Alexander S. “Sandy” Douglas stworzył na EDSAC program symulujący rozgrywkę w kółko i krzyżyk, który jednak w przeciwieństwie do Bertie’ego nie był tymczasową instalacją.

Celem projektu było zbadanie możliwości interakcji człowiek-maszyna za pomocą partii, której wynik wyświetlany był na jednym z trzech ekranów CRT (pozostałe dwa zawierały informacje o stanie pamięci maszyny).

Tennis for Two – pierwsza gra sportowa

Tennis for Two, nazywany również Computer Tennis, było dziełem niezwykle podobnym do Bertie the Brain, przynajmniej pod kątem swojego losu… 

W 1958 roku Brookhaven National Laboratory z Long Island, placówka zajmująca się badaniami m.in. fizyki oraz energetyki jądrowej zorganizowała dni otwarte.

W celu spopularyzowania szkoły wśród potencjalnych uczniów fizyk William Higinbotham stworzył maszynę symulującą grę w tenisa stołowego dla dwóch osób, która do wyświetlania rozgrywki wykorzystywała oscyloskop.

Oscyloskopy są analogowymi maszynami prezentującymi zmiany napięcia prądu w formie wiązek na ekranie, jednak Higinbotham zaprogramował maszynę w taki sposób, aby na wyświetlaczu znalazły się ruchome paletki oraz piłeczka reagujące na uderzenia oraz ruch specjalnymi kontrolerami sterującymi.

Elementy nieruchome stanowił blat stołu oraz siatka, program jednak w żaden sposób nie liczył punktów dla żadnej ze stron. 

Dlatego gracze musieli stale pamiętać aktualny wynik.

Niestety podobnie jak Bertie the Brain, Tennis for Two został rozebrany w 1959 roku, kiedy to również miał okazję brylować na podobnym wydarzeniu jak dzień otwarty.

Należy na koniec zaznaczyć, że Tennis for Two był inspiracją dla Steve’a Russella, twórcy Spacewar!.

Spacewar! – kosmiczne PvP (Player vs. player)

W 1961 roku na użytek Tech Model Railroad Club – TMRC (klubu komputerowego) w MIT (Massachusetts Institute of Technology) trafiła nowa zabawka – Programmable Data Processor-1 od Digital Equipment. 

PDP-1 był niewielki jak na standardy maszyn klasy mainframe – “jedyne” 730 kg żywej wagi wartej 120.000 dolarów.

Student Steve Russell jako pierwszy postanowił zaprojektować interaktywną grę na systemie PDP-1 – w ciągu sześciu miesięcy przy pomocy starszego kolegi, Alana Kotoka.

Jako fan science-fiction Russell postawił na bitwę w kosmosie – dwa stateczki sterowane przez graczy walczyły między sobą na śmierć i życie.

Mechaniki obejmowały sterowanie stateczkami z pomocą kontrolerów, dopalacz, wypuszczanie pocisków oraz system grawitacyjny ustawionej w centrum gwiazdy, której obecność (i grawitacyjną siłę) gracze musieli brać pod uwagę.

Wiele elementów było stopniowo dodawanych dzięki recenzjom, opiniom a wreszcie bezpośrednim “hakom” innych studentów MIT, pragnących ulepszyć projekt.

Ostatecznie Spacewar! było na tyle angażujące i rozwinięte, że Digital Equipment wykorzystywało ją w celach diagnostycznych systemu komputera oraz dodawało program za darmo do każdego sprzedanego urządzenia (których zresztą nie było tak dużo – ok. 50).

Podsumowanie

Znalezienie historycznej “pierwszej” gry jest problematyczne – wszystko zależy od specyfiki komponentów takich jak wyświetlacz czy wykorzystanie wewnętrznej pamięci oraz definicji kategoryzujących “gry”.

Może dlatego warto właśnie zaprezentować te sprzęty zbiorowo ze względu na swoją eksperymentalną naturę. 

Projekty takie jak OXO, Tennis for Two i Spacewar! mogą wspólnie trzymać tytuł “pierwszych” elektronicznych gier zapisując się tym samym w historii interaktywnej rozrywki interesującymi mechanikami, których celem była eksperymentalna ciekawość.

Bibliografia

• Kent S. L., The Ultimate History of Video Games Volume 1, Crown, New York 2021.
• Forster W., Game Machines 1972-2012 The encyclopedia of consoles, handhelds
• & home computers [2nd English ed.], Gameplan, Utting 2012.
• Digital Equipment Corporation, www.britannica.com
• Mainframe, www.britannica.com
• Alan Turing, www.britannica.com
• History and heritage, www.cs.manchester.ac.uk