§ 1. Что умеет ЭВМ

Люди всегда стремились облегчить свой труд. Для этого они придумывали разнообразные приспособления, механизмы и машины, усиливающие различные физические возможности человека. Но лишь очень немногие механизмы помогали человеку лучше выполнять умственную работу. С этим можно было мириться в течение сотен лет, пока большинство людей занимались в основном физическим трудом. Однако за последние несколько десятилетий все изменилось. Ныне почти половина всех работающих в развитых странах занимаются исключительно умственной деятельностью. Ясно, что теперь без машин, способных резко усилить умственные возможности человека, просто не обойтись.

Первая такая машина появилась в 1945 г. Она называлась ЭНИАК и предназначалась для расчета артиллерийских таблиц. Сегодня же "умных" машин миллионы. Это - электронно-вычислительные машины (ЭВМ). Часто используют и другое название: компьютеры. Они предсказывают погоду и результаты футбольных матчей, управляют стыковкой космических кораблей и заводами-автоматами, играют в шахматы и рисуют мультфильмы. Вряд ли среди вас найдется человек, который никогда не видел ЭВМ, хотя бы по телевизору.

Таинственно мигающие лампочки, огромные магнитофоны, которые вдруг ии с того ни с сего начинают бешено перематывать ленту и так же неожиданно останавливаются, чудесные пишущие машинки, работающие с огромной скоростью без всякого участия человека, волны перфолент, горы перфокарт... Захватывающее зрелище! К сожалению, оно мало проясняет, что же может ЭВМ.

На лабораторных работах вы убедитесь, что компьютер обладает многими способностями человека. Одна из них - умение мысленно имитировать поведение механизмов, живых существ и даже таких объектов, которых в природе не существует. Вы увидите, что эта способность в некоторой степени присуща и ЭВМ. Именно поэтому с помощью компьютера можно еще до воплощения нового самолета в металле узнать его поведение в экстремальных погодных условиях, без карандаша и бумаги по разрозненным описаниям свидетелей создать портрет преступника, без преподавателя научиться печатать на пишущей машинке.

Человеку, конечно, мало, чтобы машина просто обладала какими-то его способностями. Ведь машины для того и существуют, чтобы в чем-то быть лучше человека: экскаватор быстрее выкопает траншею, подъемный кран поднимет больший груз, станок точнее выточит деталь. Электронно-вычислительная машина заткнет за пояс любого из вас в умении быстро и точно вычислять. ЭВМ и были созданы, прежде всего для того, чтобы освободить человека от громоздких и утомительных вычислений.

А всего несколько десятилетий назад существовала многочисленная армия людей, которые всю свою трудовую жизнь занимались вычислениями. Опытный вычислитель тратил на выполнение одного арифметического действия около 20 секунд. Современные ЭВМ выполняют десятки миллионов операций в секунду. Всего за 40 лет благодаря компьютерам скорость проведения вычислений возросла в сотни миллионов раз. Для сравнения скажем, что если бы скорость ракеты во столько же раз превосходила скорость пешехода, то ракеты летали бы со скоростью света.

Быстродействие ЭВМ позволило легко решить многие практические задачи, требующие больших объемов вычислений. До появления ЭВМ решение каждой такой задачи было самым настоящим научным подвигом.

Так, великий математик Л. Эйлер потерял зрение после трехдневного напряженного труда по расчету траектории кометы.

ЭВМ может решить эту задачу за считанные минуты.

Навсегда в историю науки вошло открытие "на кончике пера" планеты Нептун. У. Леверье рассчитал ее траекторию, проанализировав результаты наблюдений за планетой Уран. Он потратил на расчеты более трех лет.

ЭВМ потратила бы несколько часов.

Подобные вычисления ЭВМ проводят постоянно. Ведь ежедневно нужно рассчитывать траектории полета сотен спутников.

Конечно, труд Эйлера, Леверье и других подвижников не пропал даром. Без методов вычислений, созданных ими, многие важные задачи так и остались бы нерешенными, даже если бы ЭВМ работали в миллионы раз быстрее. О некоторых из этих методов будет рассказано в последующих главах.