Hlavní navigace

Příchod hackerů: křemíková grafika

Lukáš Erben 27. 9. 2016

Dvě slova, která se v první polovině devadesátých let stala synonymem pro počítačovou 3D grafiku. Dvě slova, jež byla tajným a nedostižným snem snad každého počítačového nadšence. Dvě slova: Silicon Graphics.

 Na příběh Silicon Graphics a počítačové grafiky jako takové je svým způsobem správná doba. Uplynulo sotva pár týdnů od oznámení akvizice SGI. Jeho novým majitelem se stala společnost HP Enterprise, někdejší konkurent a jeden z pokořitelů. Jenže SGI ve skutečnosti letos „umřelo“ již podruhé – to bychom ale předbíhali o víc než 60 let. Než se totiž dostaneme k vlastnímu příběhu Silicon Graphics, měli bychom rekapitulovat, jak se vlastně obor počítačové grafiky zrodil. Některé části onoho příběhu jsme v posledních třech letech v seriálu již nakousli, k dalším jsme se ale prozatím nedostali, a tak jistě neuškodí ucelený historický průřez.

Pixely a vektory

Jako téměř u všeho ve světě počítačů, také na počátku příběhu počítačové grafiky byly vojenské projekty. Zpočátku vlastně ani nešlo o grafiku jako takovou, ale o výpočty aerodynamiky a stability vojenských letadel. Na tuto problematiku byl zaměřen projekt ASCA (Airplane Stability and Control Analyzer) amerického námořnictva, jehož cílem bylo vytvořit programovatelné letové simulační prostředí pro sledování pohybu letadel. Pro tyto potřeby měl být sestaven jeden z prvních superpočítačů – Whirlwind, jehož vývoj začal v roce 1945 a díky kterému se zrodilo hned několik naprosto klíčových technologií.

Obrazovka systému Whirlwind se zobrazenými daty z radaru. (Ohio State University)

Tou první byly CRT monitory, využívající technologii původně vyvinutou pro obrazovky radiolokátorů – ostatně systém Whirlwindu nebyl ničím jiným než „inteligentním“ radiolokátorem, který namísto pouhé obrazovky s body promítal schéma (body) představující geografické koordináty a do něj promítal data z radaru odpovídající polohám zjištěných letadel (coby další body). Na rozdíl od radaru ale bylo v případě Whirlwindu možné přiřadit jednotlivým detekovaným letadlům informace a podrobnosti vyvolat namířením světelné pistole na bod reprezentující letadlo – dalším prvenstvím Whirlwindu tak bylo uživatelské rozhraní typu „ukaž a klikni“. Pro plynulý běh celého systému bylo třeba vyvinout rychlou operační paměť, a tak se zrodila nejprve paměť s keramicko-magnetickými jádry Deltamax a posléze dostupnější magnetická jádrová RAM, první typ operační paměti, který lze označit za skutečně rychlý.

Počítač Whirlwind – sekce s jádrovou pamětí a řídící elektronikou vystavená v Bostonském muzeu vědy (Wikipedie/Wikimedia)

Projekt Whirlwind byl velmi nákladný (roční financování šlo do milionů dolarů, tedy desítek až stovek milionů v dnešních penězích) a v roce 1951 se jej ujalo americké letectvo a adaptovalo jej v rámci obranného projektu SAGE (ten byl definitivně odstaven až v 80. letech, byť s nástupem mezikontinentálních střel jeho význam poklesl). V roce 1954 se k SAGE dostal Douglas T. Ross a začal experimentovat se zachytáváním pohybu prstu a zobrazením jeho záznamu v podobě vektorových dat na obrazovce – v prográmku, který si napsal, se mu podařilo přenést na obrazovku SAGE své jméno napsané prstem. Zrodil se tak vlastně první digitalizovaný obraz.

Digitálně-analogové odbočky

V padesátých letech se objevily i některé další příklady, jež jsou často řazeny do příběhu zrodu počítačové grafiky – přestože jejich platformou nebyly počítače s monitorem, ale programovatelné či k počítači připojené osciloskopy. V oblasti elektronického umění patří k nejznámějším matematik Ben Laposky, jenž na svém osciloskopu vytvářel abstraktní obrazce, ty následně nahrával na vysokorychlostní filmovou kameru a výsledné fotografie nazýval „oscilony“ a „elektronické abstrakce“.

Lapoského „Oscillon 4“

O poznání známější postavou ze světa počítačových, či spíše elektronických her byl elektroinženýr William Higinbotham, který jako vedoucí přístrojového oddělení Národní laboratoře v Brookhaven naprogramoval na elektromechanickém počítači, k němuž byl coby „monitor“ připojen osciloskop, v roce 1958 hru „tennis for two“ a s velkým úspěchem ji předváděl na expozici laboratoří veřejnosti. O rok později dokonce hru upravil tak, aby mohla simulovat tenis v odlišných gravitačních polích Jupiteru a Marsu. Higinbotham tak předběhl první herní konzoli s „tenisem“ – Odyssey Ralpha Baera a první herní automat s touto hrou – Atari Pong o víc než deset let (byť Baer svůj koncept „videohry“ poprvé navrhl již v roce 1951).

Expozice, jejíž součástí byl v roce 1958 i „Tennis for two“

Whirlwind byl pro budoucnost počítačové grafiky důležitý i z jiných důvodů – byl to projekt, na němž si vědci poprvé začali testovat možnosti využití počítačů pro návrh nejrůznějších předmětů – například elektronických obvodů pomocí algebry, symbolů a vektorů. Programátoři začali také záhy využívat grafické možnosti Whirlwindu pro zobrazování a „ladění“ funkčních diagramů počítačového kódu. V této (a řadě dalších oblastí) nicméně zůstal Whirlwind prototypem, jenž byl o desetiletí napřed. Lidé, kteří se s na svou dobu úžasnými možnostmi „radarového superpočítače“ setkali, na dalším rozvoji ale pracovali dál – a mezi nimi byl také Douglas T. Ross.

CAD

Douglas Taylor Ross se narodil na sklonku roku 1929 v Číně, kde oba jeho rodiče působili na lékařské misi. Vystudoval ale v USA, a poté, co v roce 1951 dokončil bakalářská studia matematiky, zamířil na M.I.T. Zde se přeorientoval na elektroinženýrství a v létě 1952 se díky své ženě dostal do Lincolnovy laboratoře, kde se nacházel korelační počítač Norberta Wienera. Ten umožňoval vizualizovat matematické rovnice pomocí jednoduchého plottru. Když posléze laboratoř převzala projekt Whirlwind, začal Ross počítat úlohy, včetně své diplomové práce zaměřené na Fourierovu transformaci, právě na něm. Díky zkušenostem s Whirlwindem se Ross posléze dostal i k přísně střeženému SAGE, kde naprogramoval nejen již zmíněnou „hříčku“ pro snímání pohybu ruky (údajně jeden z mála jeho programů, který fungoval napoprvé bez ladění), ale především se začal věnovat problematice počítačem řízených strojů a výroby – jazyka APT, jehož vývoj financovalo především letectvo a který byl v roce 1959 uvolněn do „public domain“ (posléze se stal standardem pro systémy CNC a oblast CAM – Computer Aided Manufacturing). Letectvo ostatně financovalo prakticky po celá padesátá léta výzkum M.I.T. v řadě oblastí – od řídicích systémů, přes software až po počítačovou grafiku.

V roce 1959 Ross o výsledcích tohoto výzkumu hovořil s televizním reportérem a patrně vůbec poprvé „veřejně“ použil pojem Computer aided design (CAD), během reportáže také zdůraznil grafické možnosti počítačů a předvedl kresby modelů pro strojové obrábění a také hlavy disneyovského myšáka provedenou počítačem – patrně vůbec první ukázky počítačové grafiky, které širší veřejnost kdy spatřila.

O rok později pak Ross, coby projektový ředitel Computer Applications Group na M.I.T., vedl publikaci „Technického memoranda“, které oficiálně představilo koncept CAD.

Rolí konstruktéra je navrhovat systémy, zařízení nebo procesy užitečné pro společnost a její rozvoj. Postup, kterým tyto zásadní konstrukční úkoly naplňujeme, se nazývá konstrukční design. Smyslem projektu Computer Aided Design (CAD) je snížit potřebný čas a zdroje nezbytné pro dokončení celého procesu díky využití možností, které nabízejí moderní způsoby zpracování dat – možnost spolehlivě ukládat a využívat obdivuhodné množství informací a neuvěřitelně rychle manipulovat daty.

Dlouhodobým cílem je automatická výroba poté, co „designový tým“ lidí a počítačů dokončil veškeré aktivity v oblasti návrhu. Nepředpokládáme, že by v dohledné době byl představitelný plně automatický design bez lidského vedení. Nicméně možnost využít počítač jako aktivního partnera, který zpracovává a analyzuje návrhy konstruktéra a provádí podstatnou část všech potřebných konstrukčních výpočtů, se zdá být v dohledné době dosažitelná.

Z úvodu a předmluvy Technického memoranda „Computer Aided Design related to the engineering design process“.

Od formálního zrodu CAD coby počítačové disciplíny k prvním programům pro 3D modelování a počítačové grafice coby samostatnému oboru ale ještě zbývala řada let. K příběhům, které přinesly, se vrátíme v dalším díle.

Odkazy

Našli jste v článku chybu?

28. 9. 2016 15:06

muf (neregistrovaný)

"Velký Unix" pro mě tenkrát byly HP-UX 9 a Digital Unix 3.2.
Nad SGI jsem slintal vždycky na Cebitu v Hannoveru. Krásná doba to byla...


27. 9. 2016 18:16

Radovan (neregistrovaný)

Hele, PA-RISC tu mám v "Internetu do televize" od Tesly, ale kolik ta krabička tenkrát stála fakt netuším :-D

Vitalia.cz: Znáte „černý detox“? Ani to nezkoušejte

Znáte „černý detox“? Ani to nezkoušejte

Měšec.cz: Zdravotní a sociální pojištění 2017: Připlatíte

Zdravotní a sociální pojištění 2017: Připlatíte

Vitalia.cz: Tesco: Chudá rodina si koupí levné polské kuře

Tesco: Chudá rodina si koupí levné polské kuře

Root.cz: 250 Mbit/s po telefonní lince, když máte štěstí

250 Mbit/s po telefonní lince, když máte štěstí

Podnikatel.cz: Přehledná titulka, průvodci, responzivita

Přehledná titulka, průvodci, responzivita

Měšec.cz: Air Bank zruší TOP3 garanci a zdražuje kurzy

Air Bank zruší TOP3 garanci a zdražuje kurzy

Vitalia.cz: Manželka je bio, ale na sex moc není

Manželka je bio, ale na sex moc není

Vitalia.cz: Paštiky plné masa ho zatím neuživí

Paštiky plné masa ho zatím neuživí

Root.cz: Certifikáty zadarmo jsou horší než za peníze?

Certifikáty zadarmo jsou horší než za peníze?

Lupa.cz: Google měl výpadek, nejel Gmail ani YouTube

Google měl výpadek, nejel Gmail ani YouTube

Lupa.cz: UX přestává pro firmy být magie

UX přestává pro firmy být magie

DigiZone.cz: Rádio Šlágr má licenci pro digi vysílání

Rádio Šlágr má licenci pro digi vysílání

Podnikatel.cz: Na poslední chvíli šokuje výjimkami v EET

Na poslední chvíli šokuje výjimkami v EET

Vitalia.cz: Baletky propagují zdravotní superpostel

Baletky propagují zdravotní superpostel

Vitalia.cz: Chtějí si léčit kvasinky. Lék je jen v Německu

Chtějí si léčit kvasinky. Lék je jen v Německu

Podnikatel.cz: Podnikatelům dorazí varování od BSA

Podnikatelům dorazí varování od BSA

Vitalia.cz: To není kašel! Správná diagnóza zachrání život

To není kašel! Správná diagnóza zachrání život

Podnikatel.cz: Babiš: E-shopy z EET možná vyjmeme

Babiš: E-shopy z EET možná vyjmeme

DigiZone.cz: Recenze Westworld: zavraždit a...

Recenze Westworld: zavraždit a...

Podnikatel.cz: Babiše přesvědčila 89letá podnikatelka?!

Babiše přesvědčila 89letá podnikatelka?!