Wie haben die Leute erkannt, dass sie mit Elektronik Logik machen können? [geschlossen]

Wie erkannten die Leute, dass sie mit Elektronik Logik machen konnten? Gibt es Anekdoten oder Aufzeichnungen über die ersten Erkenntnisse? Ich wundere mich über die ersten "Eureka" -Momente.

Aus dem Wikipedia-Artikel Boolesche Algebra :

In den 1930er Jahren stellte Claude Shannon beim Studium von Schaltkreisen fest, dass man die Regeln der Booleschen Algebra auch in dieser Umgebung anwenden kann, und führte die Schaltalgebra ein, um Schaltkreise mit algebraischen Mitteln im Sinne von Logikgattern zu analysieren und zu entwerfen. Shannon verfügte bereits über den abstrakten mathematischen Apparat, weshalb er seine Schaltalgebra als die Zwei-Elemente-Boolesche Algebra aussprach.

Der Artikel über Claude Shannon enthält weitere Einzelheiten:

Im Jahr 1936 begann Shannon sein Studium der Elektrotechnik am MIT, wo er am Differentialanalysator von Vannevar Bush, einem frühen analogen Computer, arbeitete. Während er die komplizierten Ad-hoc-Schaltkreise dieses Analysators studierte, entwarf Shannon Schaltkreise, die auf Booles Konzepten basierten. Im Jahr 1937 verfasste er seine Masterarbeit, Eine symbolische Analyse von Relais und Schaltkreisen. Eine Abhandlung aus dieser Arbeit erschien im Jahr 1938. In dieser Arbeit bewies Shannon, dass seine Schaltkreise verwendet werden konnten, um die Anordnung der elektromechanischen Relais zu vereinfachen die wurden dann in telefonrufweiterleitungsvermittlungen verwendet. Als nächstes erweiterte er dieses Konzept, um zu beweisen, dass diese Schaltkreise alle Probleme lösen können, die die Boolesche Algebra lösen kann. Im letzten Kapitel zeigt er Diagramme mehrerer Schaltungen, einschließlich eines 4-Bit-Volladdierers.

Die Verwendung dieser Eigenschaft elektrischer Schalter zur Implementierung von Logik ist das grundlegende Konzept, das allen elektronischen Digitalcomputern zugrunde liegt. Shannons Arbeiten wurden zur Grundlage des digitalen Schaltungsdesigns, das in der Elektrotechnik während und nach dem Zweiten Weltkrieg allgemein bekannt wurde. Die theoretische Strenge von Shannons Arbeit löste die zuvor vorherrschenden Ad-hoc-Methoden ab. Howard Gardner nannte Shannons These "die vielleicht wichtigste und auch bekannteste Master-These des Jahrhunderts".

Wie bei so vielen anderen wichtigen Entwicklungen in der Logik und der Informatik war es mit ziemlicher Sicherheit der Mathematiker und Philosoph Charles Sanders Peirce , dessen Werk um Jahrzehnte älter war als das von Shannon:

Natürlich ist es eine Manifestation des Genies, eine Idee zu haben, lange bevor sie verstanden und geschätzt wird. Lassen Sie mich zum Schluss noch einen Hintergrund für eine andere logische Idee von Peirce skizzieren, nämlich die Idee eines Allzweck-Relaiscomputers, der seiner Zeit fünfzig Jahre voraus war. Die Reihenfolge der Ereignisse ist wie folgt:

1. Peirce hat Alan Marquand dazu angeregt , eine mechanische Logikmaschine zu erfinden und zu bauen, die der von William Stanley Jevons überlegen ist. Diese Maschine ist beschrieben in Peirce's Logical machines , vol. III, pt. 1, S. 625–632.
2. Diese Maschine wurde in den frühen 1880er Jahren gebaut. Etwa zur gleichen Zeit begriff Peirce die Hinlänglichkeit von "nicht und" und "nicht oder" zusammen mit der Verwendung einer Wahrheitstabelle als Entscheidungsverfahren für die Tautologie.
3. In einem Brief an Marquand von 1886 schlug Peirce die Verwendung von Relais für Marquands Maschine vor und zeigte, wie man mit Relais "und" und "oder" erreicht . "... es ist keineswegs hoffnungslos ... eine Maschine für wirklich sehr schwierige mathematische Probleme zu bauen (ebd., S. 632).
4. Anschließend erstellte Marquand einen Schaltplan für eine Relaisversion seiner mechanischen Logikmaschine.

(Quelle: Arthur W. Burks, ["Die neuen Elemente der Mathematik" (Buchbesprechung), S. 917, Bulletin der American Mathematical Society , Band 84 , Ausgabe 5 (September 1978). Die Hervorhebung von Fettdruck liegt bei mir.)

Zitat aus Peirces Brief von 1886 an Marquand:

… Es ist keineswegs hoffnungslos zu erwarten, eine Maschine für wirklich sehr schwierige mathematische Probleme zu bauen. Aber Sie müssten Schritt für Schritt vorgehen. Ich denke, Strom wäre das Beste, worauf man sich verlassen kann. A, B, C seien drei Tasten oder andere Punkte, an denen der Stromkreis offen oder geschlossen sein kann. Wie in Fig. 1 gibt es nur dann einen Stromkreis, wenn alle geschlossen sind; In Fig. 2 gibt es einen Stromkreis, falls einer geschlossen ist. Dies ist wie [logisch und & logisch oder] in Logic.

(Quelle: Schriften von Charles S. Peirce: A Chronological Edition , Bd. 5 (1884–1886), S. 422. Indiana University Press, 1993. Christian JW Kloesel et al., Herausgeber.

Peirce war ein erstaunlicher Fall von jemandem, der seiner Zeit so weit voraus war, dass seine Arbeit von seinen Zeitgenossen nicht geschätzt werden konnte. Er wurde in seinem Leben meistens ignoriert, aber es gelang ihm, eine Vielzahl wichtiger logischer und mathematischer Entwicklungen zu antizipieren, die erst viel später wiederentdeckt werden mussten. Zum Beispiel erfand er die Gittertheorie im 19. Jahrhundert, aber niemand hat wirklich darauf geachtet, bis Garrett Birkhoff sie 1935 neu erfand. Punkt 2 im Burks-Zitat oben stellt fest, dass Peirce die NAND-Logik erfunden hat (noch heute die Grundlogik von Mikrochips), aber den Kredit wird normalerweise Henry Sheffer übergeben, der es 23 Jahre später entdeckte. Stanford Encyclopedia of Philosophy Artikel über Peirce .

Was die "Eureka" -Momente betrifft, denke ich, dass die Anwendung der Booleschen Logik auf die Elektronik in dem Moment unvermeidlich wurde, in dem die Boolesche Algebra von George Boole formalisiert wurde The Mathematical Analysis of Logic 1847 Wikipedia

Man könnte auch argumentieren, dass diese "Eureka" ein Jahrzehnt vor der Formalisierung der Booleschen Logik stattfand, als Charles Babbage versuchte, seine zu konstruieren 1837 Analytical Engine zu , die ein Gerät enthielt

eine arithmetische Logikeinheit, einen Steuerfluss in Form von bedingten Verzweigungen und Schleifen und einen integrierten Speicher.

Das Argument hier ist stark, wenn man bedenkt, dass sowohl mechanische als auch elektronische Logikgatter rechnerisch betrachtet werden gleichwertig sind . Der Ersatz mechanischer Komponenten durch billigere, zuverlässigere elektronische war nicht auf logische Komponenten beschränkt und in allen Branchen weit verbreitet. Wenn Babbage die grundlegenden elektronischen Komponenten zur Verfügung hätte, könnte man sich vorstellen, dass er sie für diese Art von Logik genauso verwendet hätte wie für mechanische.

Eine dritte mögliche "Eureka" könnte das Treffen von Babbage und Boole auf der Great London Exposition im Jahr 1862 sein :

Die beiden sollen über diesen "Denkmotor" gesprochen haben, den Babbage nie fertiggestellt hat. Aber es wurde ein Baustein für das moderne Rechnen.

Ein weiterer "Eureka" -Meilenstein könnte die Verwirklichung von Babbages Traum von einer analytischen Engine sein, bei der Howard Aiken seinen funktionsfähigen, elektromagnetischen, automatischen , sequenzgesteuerten Taschenrechner vervollständigt 1937 in Harvard .

Schließlich können wir den Moment spätestens (wie in der Antwort von @ the-photon erwähnt) in Claude Shannons Formalisierung der Wut von Boolean Logic mit elektronischen Bauteilen am MIT im Jahr 1938 festhalten .

Dieser exzellente Atlantic-Artikel beantwortet Ihre Frage ausführlich. Hier ist das, was einem Eureka-Moment am nächsten kommt:

Heutzutage ist Booles Name den Informatikern gut bekannt (viele Programmiersprachen haben einen grundlegenden Datentyp, der als Boolean bezeichnet wird), aber 1938 wurde er nur noch selten außerhalb der philosophischen Abteilungen gelesen. Shannon selbst traf Booles Arbeit in einem Philosophiestudiengang. "Es ist einfach passiert, dass niemand sonst gleichzeitig mit beiden Bereichen vertraut war", kommentierte er später.

Strowgers automatische Telefonvermittlung von 1889 war sicherlich eine praktische und reale Anwendung der digitalen Logik auf elektromechanischem Wege. Das Lösen anderer Impuls- / Zustandslogikprobleme mit Relais und anderen elektromechanischen Bauteilen kann spätestens zu diesem Zeitpunkt kein völlig neues Konzept gewesen sein.

Die Kombination der Fakten "Relais sind langsam und laut" und "Gasentladungs- und / oder Vakuumröhren und ihre technischen Nachfolger sind schneller und können den gleichen Job machen", um "wörtliche Elektronik für digitale Logik verwenden zu lassen", erscheint fast trivial.

Einige zusätzliche Erklärungen: "Gasentladungsröhren" wie bei Thyratrons oder sogar einfache Neonlampen (diese haben eine starke Hysterese zwischen Zünd- und Löschspannung und können somit als Speicherelement fungieren) oder komplexere von Thyratron abgeleitete Geräte wie Dekatron-Zählröhren . Frühere Vakuumröhren im Produktionsdesign (bis in die 1940er Jahre - das ENIAC-Design verwendete diese Generation und hatte ernsthafte Probleme damit) hassten es, als harte Ein / Aus-Schaltelemente verwendet zu werden (mit voller angelegter Spannung belassen, aber viel nach und nach abgeschaltet) beschädigte die Kathodenbeschichtung. Stichwort ist "Kathodenschnittstelle" oder "zwischenschichtbildung" in der deutschen Literatur *); Vakuumröhren, die in dieser Funktion zuverlässig waren, wurden für industrielle Steuergeräte der 50er / 60er Jahre eingeführt ...

*Mentioning that because datasheets might only exist in English,German,Dutch or French for some of these types...