Σχεδόν τα πάντα, αν όχι τα πάντα, στο σύμπαν μπορούν να περιγραφούν από μαθηματικές εξισώσεις. Οι επιστήμονες καλούνται να λύσουν τις εξισώσεις αυτές προκειμένου να περιγράψουν την εξέλιξη ενός φυσικού φαινομένου. Πολλές από αυτές τις εξισώσεις είναι δυνατόν να λυθούν αναλυτικά, δηλαδή με μολύβι και χαρτί. Όμως η φύση είναι πολύπλοκη και στις περισσότερες των περιπτώσεων οι εξισώσεις δεν έχουν αναλυτική λύση. Τι συμβαίνει στην περίπτωση αυτή; Απάντηση στην ερώτηση αυτή έρχεται να δώσει ένας τομέας των μαθηματικών, η Αριθμητική Ανάλυση, όπου πλέον η εξίσωση λύνεται αριθμητικά και η λύση είναι προσεγγιστική. Το ελκυστικό στις μεθόδους της αριθμητικής ανάλυσης είναι ότι είναι επαναληπτικές και αυτό αποτελεί ιδανικό χαρακτηριστικό ώστε να υλοποιηθούν σε έναν υπολογιστή. Η λύση μπορεί να υπολογιστεί μέσα σε μερικά δευτερόλεπτα αλλά εξαρτάται από τη δυσκολία και μερικές λύσεις παίρνουν μήνες να υπολογιστούν σε υπερυπολογιστικές δομές. 

Αυτό όμως ισχύει στις μέρες μας όπου οι ηλεκτρονικοί υπολογιστές είναι αρκετά εξελιγμένοι. Πώς έλυναν οι επιστήμονες εξισώσεις πριν από τους ηλεκτρονικούς υπολογιστές; Γι’ αυτό το σκοπό υπήρχαν οι “ανθρώπινοι υπολογιστές” που ήταν στην συντριπτική πλειοψηφία τους γυναίκες. Και αυτό διότι αποτελούσε μια επιλογή εργασίας για τις γυναίκες, καθώς απαγορευόταν να χειρίζονται τηλεσκόπια ή άλλες μηχανές [Vishveshwara 2015]. Οι επιστήμονες που κατά κόρον ήταν άντρες, υποδείκνυαν στις “γυναίκες υπολογιστές” τι εξίσωση θέλουν να λυθεί. Στην παρακάτω εικόνα βλέπουμε μια τυπική εικόνα μιας αίθουσας με ανθρώπινους υπολογιστές.

 

Η διαδικασία επίλυσης των εξισώσεων έπαιρνε πολύ καιρό και η πιθανότητα ανθρώπινου λάθους ήταν πολύ υψηλή. Πέρα από το επιστημονικό ενδιαφέρον, η επίλυση εξισώσεων είχε και μεγάλο εμπορικό ενδιαφέρον. Χαρακτηριστικά, τα αστεροσκοπεία του κόσμου ήταν υπεύθυνα για τον υπολογισμό της ώρας, κάτι πολύ σημαντικό για την ναυσιπλοΐα καθώς δεν υπήρχαν ακόμα μηχανισμοί προσανατολισμού ακριβείας. Η ανάγκη για έναν αυτοματοποιημένο τρόπο επίλυσης ήταν πολύ μεγάλη.

Ο Babbage το 1837 δημιούργησε τον πρώτο μηχανικό υπολογιστή, την Αναλυτική Μηχανή (Analytical Engine). Ο Babbage ήταν σε επικοινωνία με την Ada Lovelace, την κόρη του Λόρδου Μπάιρον, η οποία έγραψε έναν αλγόριθμο για την Αναλυτική Μηχανή, για τον υπολογισμό της ακολουθίας Μπερνούλι [Hammerman and Russell 2015]. Αυτό την κατέστησε την πρώτη προγραμματίστρια της ανθρωπότητας. Καθώς όμως η Αναλυτική Μηχανή δεν ολοκληρώθηκε ποτέ, η Ada δεν κατάφερε να δει το πρόγραμμα της να “τρέχει”, παρότι αργότερα επιβεβαιώθηκε ότι ήταν σωστό.

Εξελίξεις κατα την διάρκεια των πολέμων

Κατά τη διάρκεια του 2ου Παγκοσμίου Πολέμου, ο Άλαν Τούρινγκ ανέπτυξε τις βασικές έννοιες μιας “παγκόσμιας μηχανής” (universal machine) που θα αποτελούσαν βάση για τους σύγχρονους υπολογιστές. Την ίδια εποχή η ηθοποιός Hedy Lamarr, μαζί με τον George Antheil, ανέπτυξαν ένα σύστημα που βασιζόταν στα ραδιοκύματα με σκοπό να μπλοκάρουν τορπίλες που ελέγχονταν μέσω ραδιοκυμάτων. Παρότι η τεχνολογία αυτή δεν χρησιμοποιήθηκε από το στρατό των ΗΠΑ, αποτέλεσε συστατικό σύγχρονων τεχνολογιών όπως το Bluetooth και το WiFi. Με το τέλος του πολέμου, οι γυναίκες μπόρεσαν να κρατήσουν τις θέσεις τους στις δομές ανάπτυξης τεχνολογιών γύρω από τους υπολογιστές. [1]

Στα τέλη της δεκαετίας του ‘40, η μεγαλύτερη επανάσταση  – μετά την Οκτωβριανή – ήρθε από τα εργαστήρια των Bell Laboratories με την ανακάλυψη του τρανζίστορ, ενός ημιαγωγού που χρησιμοποιείται για να μεγεθύνει και να αλλάξει ηλεκτρικά σήματα και αποτελεί θεμέλιο λίθο των σύγχρονων υπολογιστών [Brinkman, Haggan, and Troutman 1997]. Παράλληλα, η Grace Hopper προγραμμάτιζε στον Harvard Mark I, έναν υπολογιστή μήκους 15.5 x 2.5 μέτρων με πάνω από 765.000 εξαρτήματα και εκατοντάδες μίλια καλωδίου [Williams 1999]. H Grace ανέπτυξε τον πρώτο μεταγλωττιστή (compiler) και δημιούργησε τη γλώσσα προγραμματισμού COBOL. Είναι επίσης γνωστή για τον όρο “debugging”, καθώς βρήκε έναν σκόρο σε ρελέ ενός Harvard Mark II που ήταν υπεύθυνο για τις βλάβες που εμφάνιζαν τα προγράμματά του [Beyer 2015].

Μέχρι τις αρχές του 1950, οι γυναίκες είχαν καταφέρει να διαδραματίσουν αξιοσημείωτο ρόλο στην ανάπτυξη της επιστήμης των υπολογιστών παγκοσμίως: η Καναδή επιστήμων Beatrice Worsley έτρεξε το πρώτο πρόγραμμα σε πλατφορμα EDSAC το 1949 [Cambell 2003], η Edith Clarke κατέθεσε πατέντες για αριθμομηχανή με γραφικά και έγινε η πρώτη γυναίκα καθηγήτρια Ηλεκτρολόγων Μηχανικών στις ΗΠΑ το 1947 [Layne 2009], η αυστριακή μαθηματικός Johanna Piesh δημοσίευσε δύο πρωτοποριακές εργασίες πάνω στην άλγεβρα Bool. Παρότι οι γυναίκες αποδείκνυαν τη σημαντικότητα τους, θεωρούνταν δεδομένες και αναλώσιμες. [2]

Η Γένεση των Προγραμματιστικών Γλωσσών

Προκειμένου ο άνθρωπος να επικοινωνήσει με τα άψυχα εξαρτήματα του υπολογιστή και να τα χρησιμοποιήσει για υπολογισμούς, θα πρέπει να μιλήσει στη «γλώσσα» τους, δηλαδή σε 0 και 1 που δεν είναι τίποτα άλλο από απουσία ή παρουσία ρεύματος. Κάτι τέτοιο είναι εξαιρετικά δύσκολο και δύστροπο. Λύση σε αυτό έρχονται να δώσουν οι γλώσσες προγραμματισμού και οι μεταγλωττιστές. Ο χρήστης γράφει μια σειρά εντολών που θέλει να εκτελέσει/υπολογίσει ο υπολογιστής, αλλά αυτό είναι γραμμένο με μορφή που ο υπολογιστής δεν μπορεί να εκπέμπει ακόμη. Πρέπει να περάσει το πρόγραμμα από έναν μεταγλωττιστή, ώστε η τελική του μορφή να είναι σε 0 και 1.

Η COBOL θεωρείται η πρώτη προγραμματιστική γλώσσα και αναπτύχθηκε από την Grace Hopper το 1953 [Bemer 1971] (όπως και ο πρώτος μεταγλωττιστής). Την ίδια εποχή, προγραμματιστές της IBM υπό την ηγεσία του John W. Backus δημιούργησαν τη γλώσσα FORTRAN που ήταν εξειδικευμένη για αριθμητικούς υπολογισμούς [Backus 1978]. Η FORTRAN χρησιμοποιείται ακόμα στις μέρες μας, κυρίως από επιστήμονες. Στις αρχές του 50’ η Ida Rhodes σχεδίασε μια προγραμματιστική γλώσσα, την C-10 που χρησιμοποιήθηκε στον UNIVAC I και θεωρείται ως πρωτότυπο των σύγχρονων γλωσσών προγραμματισμού.

Οι γυναίκες διέπρεπαν στον τομέα του προγραμματισμού και καταλάμβαναν όλο και περισσότερες θέσεις σε κέντρα προγραμματισμού. Λαμπρό παράδειγμα αποτελεί η Margaret Hamilton που είναι ευρέως γνωστή για την προσφορά της στο “Apollo Space Program”. Η Margaret και η ομάδα της έγραψε τον κώδικα για το σύστημα πλοήγησης του Apollo. Αργότερα έγινε διευθύντρια του Εργαστηρίου Εξοπλισμού (Instrumentation Laboratory) του ΜΙΤ, όπου και εφηύρε τον όρο “software engineering” που χρησιμοποιείται ευρέως στις μέρες μας [Hamilton and Hackler 2007]. Μια λιγότερο γνωστή ιστορία της Hamilton είναι αυτή που αφορά την ανακάλυψη του χάους.

Όταν η Margaret Hamilton έφτασε στο MIT το καλοκαίρι του 1959, ο Lorenz είχε μόλις πρόσφατα αγοράσει και είχε μάθει να χρησιμοποιεί τον Royal McBee LGP-30. H  Hamilton δεν είχε προηγούμενη εκπαίδευση στον προγραμματισμό, αλλά κανένας άλλος δεν είχε εκείνη την εποχή. Η Hamilton αγάπησε τον προγραμματισμό και γρήγορα εξελίχθηκε σε άπταιστη προγραμματίστρια (έγινε τόσο καλή που έβρισκε καινοτόμους τρόπους να αντιμετωπίζει προβλήματα). Χαρακτηριστικά, απογοητευμένη από όλη την διαδικασία που έπρεπε να διεκπεραιωθεί για να γίνει μια νέα εκτέλεση μετά τη διόρθωση ενός σφάλματος, επινόησε έναν τρόπο να παρακάμψει την αδέξια και χρονοβόρα διαδικασία εντοπισμού σφαλμάτων του υπολογιστή. Προς τέρψιν του Lorenz, η Hamilton έπαιρνε τη χαρτοταινία που τροφοδοτούσε το μηχάνημα, την ξετύλιγε σε όλο το μήκος του διαδρόμου και επεξεργαζόταν/επέμβαινε τον δυαδικό κώδικα με ένα κοφτερό μολύβι. “Έκανα τρύπες για τις μονάδες και κάλυπτα με ταινία τις υπόλοιπες” ανέφερε χαρακτηριστικά.

Ένα σύντομο χρονικό του Χάους 

Ο Lorenz και η ομάδα του προσπαθούσαν να μοντελοποιήσουν την ατμόσφαιρα της γης μέσα από 12 εξιδανικευμένες εξισώσεις. Την υπόλοιπη δουλειά αναλάμβανε η ομάδα του, να λύσει δηλαδή το σύστημα εξισώσεων με τη βοήθεια του υπολογιστή. Στις μέρες μας αυτό πλέον είναι ολόκληρη επιστήμη από μόνη της και η συνεισφορά των ατόμων αυτών δικαιολογεί να μπουν ως συν-συγγραφείς στις έρευνες αυτές. Συχνά το αποτέλεσμα των προσομοιώσεων ήταν μια περιοδική λύση, δηλαδή ο καιρός απλά επαναλαμβανόταν. Όμως ο Lorenz βρήκε μη περιοδικές λύσεις που ήταν πιο ρεαλιστικές και ενδιαφέρουσες. Δουλεύοντας με τις μη περιοδικές λύσεις, προσπάθησαν να «ξανατρέξουν» μια προσομοίωση με αρχικές συνθήκες από προηγούμενη προσομοίωση. Όμως αυτές δεν ήταν στην πραγματικότητα οι ίδιες συνθήκες, καθώς ο υπολογιστής είχε ακρίβεια μέχρι και 6 δεκαδικά ψηφία, αλλά στην εκτύπωση τα στρογγυλοποιούσε στα τρία πρώτα δεκαδικά ψηφία. Ο Lorenz πήγε να πάρει τον καφέ του καθώς περίμενε να τελειώσουν οι υπολογισμοί. Ήταν αναμενόμενο ότι το αποτέλεσμα θα ήταν όμοιο της αρχικής προσομοίωσης εφόσον και οι δύο προσομοιώσεις ξεκίνησαν από πολύ “ίδιες” αρχικές συνθήκες. ‘Ομως τα σφάλματα αυξάνονταν με εκθετικό ρυθμό. Μόλις μετά από δύο μήνες (σε μονάδες χρόνου της προσομοίωσης), οι δύο λύσεις δεν έμοιαζαν καθόλου μεταξύ τους. Το σύστημα συνεχίζει να υπακούει στους νόμους του ντετερμινισμού και καμία τυχαιότητα δεν προκάλεσε το αλλόκοτο αποτέλεσμα. Ήταν αυτή η μικρή διαφορά στις αρχικές συνθήκες που το κατέστησε μη προβλέψιμο. Τα αποτελέσματα της έρευνας αυτής μπορείτε να τα βρείτε εδώ. Μπορεί να παρατηρήσει κανείς στις  στις Ευχαριστίες ότι η υπολογιστική δουλειά έχει γίνει από την Ellen Fetter, η οποία ήρθε μετά την Hamilton στην ομάδα του Lorenz.

Ανάπτυξη του προσωπικού υπολογιστή (1970 – σήμερα)

Μια σειρά από τεχνολογικές εξελίξεις κατέστησαν δυνατό να φτιάχνονται ολοένα και μικρότεροι υπολογιστές που τους έκαναν προσβάσιμους στους καταναλωτές. Η αυξανόμενη δημοτικότητα των προσωπικών υπολογιστών αποτέλεσε έναυσμα να δημιουργηθεί μία νέα βιομηχανία ψυχαγωγίας με κέντρο τον υπολογιστή, η βιομηχανία των video games. Τα παιχνίδια αυτά διαφημίζονταν κυρίως στο ανδρικό κοινό. Σταδιακά με την αυξανόμενη σημαντικότητα των υπολογιστών ως εργαλείο στην έρευνα, στη βιομηχανία αλλά και ως μέσο ψυχαγωγίας, οι γυναικείες αναπαραστάσεις όλο και λιγόστευαν. Σύμβολα επαγγελματικής επιτυχίας και πληροφορικής ιδιοφυΐας αποτελούσαν άνδρες όπως ο Steve Jobs και Bill Gates. Η σημαντικότητα των γυναικών στις μοντέρνες ανακαλύψεις είναι πολλές, όσο και των ανδρών συναδέλφων τους, με τη διαφορά ότι στις μέρες μας πιο συχνά ακούμε τα κατορθώματα των τελευταίων μόνο. Θα σταματήσουμε την τεχνική ιστορική αναδρομή κάπου εδώ καθώς μέχρι το 2022 συνέβησαν πολλές ανακαλύψεις και τεχνολογίες που πρωτοστάτησαν γυναίκες, το οποίο ξεφεύγει του αρχικού σκοπού του συγκεκριμένου άρθρου. Στόχος ήταν να διαπιστώσουμε εάν πάντα οι υπολογιστές ήταν “ανδρική υπόθεση”, πράγμα που όπως αποδείχθηκε δεν ισχύει. Μάλλον το αντίθετο κιόλας,αλλά για τους “λάθος” λόγους, όπως για παράδειγμα η απαγόρευση χειρισμού μηχανημάτων από γυναίκες. 

Γυναίκες στις Θετικές Επιστήμες σήμερα

Ο ρόλος της γυναίκας στην πληροφορική στις μέρες μας είναι ένα σύνθετο πρόβλημα που αγγίζει πολλές πτυχές, όπως ο ρόλος της γυναίκας στην κοινωνία, οι αντιλήψεις και η “φεμινιστική” παιδεία. Τα επιτεύγματα των γυναικών σε κάθε επαγγελματικό τομέα ακολουθούνται από ερωτήματα, αμφιβολίες και δισταγμούς, ενώ φέρουν συνήθως προκαταλήψεις. Ενώ ένας άνδρας μπορεί εύκολα να επιτύχει ένα στόχο μόνος του, μια γυναίκα “πρέπει” πάντα να έχει κάποια βοήθεια. Αν και στην επιστήμη συνήθως δεν συμμετέχει  ένα μόνο άτομο, είναι σύνηθες να αποδίδονται τα εύσημα στον “υπεύθυνο” της ομάδας και μόνο όταν αναδεικνύουμε το ρόλο μιας γυναίκας, αυτό γίνεται θέμα και μας κάνει “εντύπωση”. Αυτό οδηγεί σε μειωμένη εκπροσώπηση των γυναικών σε τομείς όπως οι θετικές επιστήμες. Ένας συνήθης λόγος είναι ότι οι γυναίκες τείνουν να υποεκτιμούν τις ικανότητες τους [Ehrlinger and Dunning 2012], αυτό μπορεί να συσχετιστεί με δύο παράγοντες: την έλλειψη προτύπων [Marx, Stapel and Muller 2003] και τη χρήση παραδοσιακών μεθόδων παιδαγωγικής στα σχολεία [McClure 2000]. 

Είδαμε ότι μόνο μετά από τις σημαντικές συνεισφορές τους, οι γυναίκες άρχισαν να γίνονται δεκτές σε προγράμματα σπουδών πληροφορικής και να καταλαμβάνουν καθηγητικές θέσεις σε πανεπιστήμια και ινστιτούτα. Συνεπώς, οι γυναίκες χρειάζεται – ακόμα και σήμερα – συνεχώς να “αποδεικνύουν την αξία τους” και η εκπροσώπηση τους ξεκινάει de facto απο ένα αρνητικό ισοζύγιο. Η χαμηλή εκπροσώπηση των γυναικών στην πληροφορική μπορεί να οφείλεται σε διάφορους κοινωνικούς παράγοντες που σχετίζονται κυρίως με το ρόλο της γυναίκας στην κοινωνία.  Όπως επισημαίνεται από τη Simone de Beauvoir χρόνια πριν, “Η αναπαράσταση του κόσμου, όπως και ο ίδιος ο κόσμος, είναι το έργο των ανδρών, τον περιγράφουν από τη δική τους οπτική γωνία, την οποία συγχέουν με την απόλυτη αλήθεια” [De Beauvoir 1989]. 

Προφανώς η φεμινιστική ανάλυση και η ερμηνεία των συνθηκών και των λόγων που οδήγησαν την Πληροφορικη να είναι κυρίως ανδροκρατούμενη στις μέρες μας, ξεφεύγει του παρόντος άρθρου και θα σας παραπέμψουμε σε άλλες πηγές, όπως την Beauvoir και την Silvia Federici  (που της έχουμε αδυναμία). Ελπίζω τα στοιχεία που παρουσιάστηκαν εδώ να βοήθησαν στην ανατροπή της αντίληψης-προκατάληψης ότι η επιστήμη των υπολογιστών είναι και ήταν πάντα αντρική υπόθεση και να άλλαξαν έστω και ένα μικρό κομμάτι μέσα σας, καθώς διαβάζετε τώρα αυτό το άρθρο από το κινητό ή τον υπολογιστή σας.

 

 

[Ευχαριστίες στην ‘Ιριδα Παπακωνσταντίνου-Πρεσβέλου για την ενδελεχή ανάγνωση του άρθρου και τα σχόλια της, πριν την δημοσίευση]

[1] Η Getrude Blanch ηγούνταν της ομάδας του Mathematical Tables Project από το 1938 μέχρι το 1948. Το πρότζεκτ τερματίστηκε μετά το τέλος του πολέμου, αλλά σε αντίθεση με την πλειοψηφία των γυναικών η Getrude δεν κράτησε την θέση της στην κυβέρνηση. Εργάστηκε στο πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Λος Άντζελες, όπου ηγήθηκε του υπολογιστικού γραφείου του Ινστιτούτου Αριθμητικής Ανάλυσης. Δεν της επιτράπηκε να συνεχίσει τη δουλειά της, καθώς υπήρχαν υποψίες ότι ήταν κρυφά κομμουνίστρια κατα τη διάρκεια του Ψυχρού Πολέμου, διότι δεν είχε παντρευτεί ποτέ ούτε είχε παιδιά [Grier 1997].

[2] Η Γερμανίδα μαθηματικός Grete Hermann, που ολοκλήρωσε το διδακτορικό της υπό την επίβλεψη της Noether, δημοσίευσε μία εργασία πάνω στην άλγεβρα υπολογιστών, όπου ασκούσε κριτική στην απόδειξη του John von Neumann που αφορούσε τα θεωρήματα κρυφών μεταβλητών στην κβαντομηχανική το 1935. Τα αποτελέσματα αυτά είναι όμοια και προηγούνται τριάντα χρόνια των θεωρημάτων του Bell για την κβαντομηχανική [Soler L. 2009]. Η σημαντικότητα της εργασίας της αναγνωρίστηκε 30 χρόνια αργότερα στην κοινότητα της φυσικής.

 

Ο Στ. Βρετινάρης είναι υπ. διδ. αστροφυσικής.

Βιβλιογραφία

• Soler L. 2009. The Convergence of Transcendental Philosophy and Quantum Physics: Grete Henry-Hermann’s 1935 Pioneering Proposal. In: Bitbol M., Kerszberg P., Petitot J. (eds) Constituting Objectivity. The Western Ontario Series In Philosophy of Science, vol 74. Springer, Dordrecht. https://doi.org/10.1007/978-1-4020-9510-8_20
• Vishveshwara, C. V. 2015. The First Rung of the Cosmic Ladder. In Universe Unveiled, Cham (Springer): 121-133
• Hammerman, Robin, and Andrew L. Russell. 2015. Ada’s Legacy: Cultures of Computing from the Victorian to the Digital Age. Morgan & Claypool.
• Grier, David Alan. 1997. Gertrude blanch of the mathematical tables project. IEEE Annals of the History of Computing 19 (4): 18-27
• Brinkman, W illiam F., Douglas E. Haggan, and W illiam W. Troutman. 1997. A history of the invention of the transistor and where it will lead us. IEEE Journal of Solid‐State Circuits 32 (12): 1858-1865
• Williams, Kathleen Broome. 1999. Scientists in Uniform: The Harvard Computation

Laboratory in World War II. Naval War College Review 52 (3): 90.

• Beyer, Kurt W. 2015. Grace Hopper and the invention of the information age.
• Campbell, Scott M. 2003. Beatrice Helen Worsley: Canada’s female computer pioneer. IEEE Annals of the History of Computing 25 (4): 51-62
• Layne, Margaret E. 2009. Women in Engineering: Pioneers and Trailblazers. ASCE

Publications

• Bemer, Robert W. 1971. A View of the History of COBOL. Honeywell Computer Journal 5 (3):130-135.
• Backus, John. 1978. The history of Fortran I, II, and III. ACM Sigplan Notices 13 (8): 165-180.
• Hamilton, Margaret H., and William R. Hackler. 2008. Universal systems language: lessons learned from Apollo. Computer 41 (12): 34-43
• Ehrlinger, Joyce, and David Dunning. 2003. How chronic self-views influence (and

potentially mislead) estimates of performance. Journal of personality and social

psychology 84 (1): 5

• Marx, David M., Diederik A. Stapel, and Dominique Muller. 2005. We can do it: the interplay of construal orientation and social comparisons under threat. Journal of personality and social psychology 88 (3): 432
• McClure, Laura. 2000. Feminist Pedagogy and the Classics. The Classical World 94 (1): 53-55.
• De Beauvoir, Simone. 1989. Le deuxième sexe.