Kirjailija-kuvittaja Linda Liukas on Suomen tunnetuin koodauslähettiläs. Vuonna 2014 Liukas palkittiin Valtionpalkinnolla digitaalisen teknologian ymmärrettäväksi tekemisestä lapsille. Uutuuskirjassaan hän käsittelee tietojenkäsittelyn taustoja.
Tietojenkäsittelytiede on nuori tieteenala. Silti se levisi nopeasti ja 1960-luvulla tietojenkäsittelytieteestä tuli oppiaine useisiin yliopistoihin. Suomessa tietojenkäsittelytiedettä on opetettu 1960-luvun puolivälistä.
Liukas toteaa, että vuonna 1912 syntynyt Alan Turing on tietojenkäsittelytieteen legenda ja hänen nimeään kantavaa palkintoa kutsutaan tietojenkäsittelytieteen Nobeliksi.
Turing oli ainutlaatuinen sekoitus matemaatikkoa ja insinööriä, koska hän oli kiinnostunut teorian lisäksi myös käytännöstä. Turing pystyi ajattelemaan hyvin abstraktilla tasolla, mutta myös menemään koneen sisään korjaamaan rikkimenneitä vakuumiputkia. Herrasmiesmatemaatikot eivät siihen aikaan olleet kovin kiinnostuneita materiaaliseen maailmaan liittyvien ongelmien ratkaisemisesta.
Vuonna 1936 Turing julkaisi artikkelin, jossa hän loi teoreettisen perustan modernille tietokoneelle. Artikkelissa määriteltiin laite, joka seuraa mahdollisimman yksinkertaisia sääntöjä mutta pystyy silti laskemaan kaikki ratkaistavissa olevat laskutoimitukset.
Turingin kuvaus auttoi ensimmäistä kertaa kartoittamaan tietokoneiden rajoja, muun muassa mitkä ongelmat ovat ratkaistavissa matemaattisesti. Se oli olennainen askel tietojenkäsittelytieteen synnyssä. Myöhemmin tätä kuvausta on kutsuttu Turingin koneeksi.
Toisen maailmansodan myötä Turingin abstraktit ideat muuttuivat käytännön laitteiksi, jotka täyttivät kokonaisia saleja. Niiden yhtenä tehtävänä oli purkaa Saksan salattuja viestejä ja laskea tykistön ampumataulukoita.
Turingin kohtalo oli ikävä. Sotien jälkeen hän paljastui homoseksuaaliksi, joka oli Britanniassa rikos. Turing kastroitiin kemiallisesti ja vuonna 1954 hän teki itsemurhan syömällä syanidiin kastetun omenan.
Sodan merkitys
Ilman toista maailmansotaa tietokoneiden kehitys olisi todennäköisesti ollut paljon hitaampaa. Sotaponnistelujen yhtenä seurauksena tietokoneiden laskutaidot ja -teho hyppäsivät eteenpäin. Toinen maailmansota antoi tietokoneiden kehittämiselle selkeän tarpeen, tavoitteet ja myös lähes rajattoman taloudellisen tuen.
Unkarilainen matemaatikko János (John) von Neumann kuuluu kiistatta aikansa neroihin. Hän muutti vuonna 1930 Yhdysvaltoihin ja päätyi lopulta Robert Oppenheimerin työpariksi kehittämään ydinasetta.
Von Neumann ymmärsi varhain, että tietokoneiden laskentatehosta oli tulossa sodankäynnin pullonkaula. Ohjusten lentokaarien suunnitteluun, salauksen purkamiseen ja fissiopommin räjähdysten ennustamiseen tarvittiin valtavia määriä laskentaa.
Von Neumann halusi selkiyttää tietokoneen rakennetta ja puhdistaa sen monimutkaisista rönsyistä ja rikkoutuvista osista. von Neumann kirjoitti ensimmäiset kuvaukset nykyaikaisen tietokoneen keskeisistä osista ja selitti, miten ne toimivat. Tietokoneet rakennetaan edelleen von Neumannin ajatusten pohjalta.
Von Neumann innostui nähtyään aikansa ihmekoneen, vuonna 1945 valmistuneen ENIAC:in. Siinä missä muut sen ajan tietokoneet pystyivät laskemaan noin 600 kertolaskua tunnissa, ENIAC teki samat laskutoimitukset kahdessa sekunnissa. ENIAC:iin liittyi myös ongelma, se oli yhden asian tietokone. Jos sillä halusi ratkaista jonkin uuden tehtävän, piti koko kone rakentaa uusiksi.
Von Neumannin ratkaisi ongelman kehittämällä täysin uusia ratkaisuja ja kolmen vuoden työn jälkeen vuonna 1948 päivänvalon näki uusi tietokone EDVAC.
Transistorit
Transistori on tietokoneiden aikajanalla yhtaikaa sekä ikivanha että aivan uusi. Sen perusidea, rakenne ja toiminta eivät ole juuri muuttuneet viimeisen seitsemänkymmenenviiden vuoden aikana.
Vuonna 1947 tutkijat suunnittelivat ensimmäisen transistorin Yhdysvaltalaisessa Bell Labs -tutkimusyksikössä. Ensimmäiset toimivat transistorit oli tehty kullatusta foliosta, muovista ja germaniumista eli hieman tinaa muistuttavasta hopeanvalkoisesta puolimetallista. Ensimmäinen transistori oli ruma ja kömpelö laite.
Aluksi transistorit toimivat vain sähkövirran vahvistajina, ja niiden käyttötarkoitus oli epäselvä. Arvioitiin, että kojetta voisi ehkä hyödyntää sotateknologiassa. Kesti kuitenkin kymmenen vuotta, ennen kuin ensimmäinen transistoreista rakennettu tietokone, MIT-yliopiston TX-0, tuli markkinoille.
Transistorit osoittautuivat erinomaisiksi, sillä verrattuna aiemmin käytettyihin tyhjiöputkiin ne olivat pieniä, kevyitä, kestäviä ja nopeita.
Seitsemässäkymmenessäviidessä vuodessa transistoreiden koko on pienentynyt lähes käsittämättömäksi. Liukas kertoo, että nykyaikaisia transistoreja mitataan nanometreissä. Yhden ihmisen hiuksen paksuus on noin 0,1 millimetriä tai satatuhatta nanometriä. Pienimpiä transistoreja saa tungettua hiuksen levyiselle alalle noin 25 000 kappaletta.
Linda Liukas: Nähdä maailma hiekanjyvässä. Tutkimusmatka tietokoneisiin. 222 sivua. Kustannusosakeyhtiö Otava.