Τρίτη 21 Οκτωβρίου 2014
 
 
Δύο ελληνοαμερικανοί ερευνητές βρίσκονται πίσω από την πρώτη επιστημονική χρήση ηλεκτρονικού υπολογιστή. Ο Νικόλαος Μητρόπουλος σχεδίασε και η Μαίρη Τσίγκου προγραμμάτισε τον ηλεκτρονικό υπολογιστή που χρησιμοποιήθηκε το 1955 στο πρώτο «αριθμητικό πείραμα» για την επίλυση ενός καθαρά επιστημονικού προβλήματος

Ελληνική σφραγίδα στο πρώτο «μηχανοργανωμένο» πείραμα

Ελληνική σφραγίδα στο πρώτο «μηχανοργανωμένο» πείραμα
Ο Νικόλαος Μητρόπουλος τη δεκαετία του 1990
εκτύπωσημικρό μέγεθος  μεγάλο μέγεθος

 


Ο Νικόλαος Μητρόπουλος (1915-1999) γεννήθηκε στο Σικάγο από έλληνες μετανάστες. Σπούδασε Φυσική και υπήρξε ένας από τους πρωτεργάτες της Πληροφορικής. Συμμετέσχε στις ομάδες που κατασκεύασαν την ατομική και την υδρογονική βόμβα, επινόησε μία από τις σπουδαιότερες υπολογιστικές μεθόδους ολοκληρωμάτων, που στηρίζεται σε μεθόδους στατιστικής (τη μέθοδο Μόντε Κάρλο, όπως την ονόμασε ο ίδιος) και διετέλεσε ιδρυτής και διευθυντής του Ινστιτούτου Ερευνών Ηλεκτρονικών Υπολογιστών του Πανεπιστημίου του Σικάγου. Αξίζει να σημειωθεί ότι ο Μητρόπουλος ήταν γνωστός για την αγάπη του να δημιουργεί πρωτότυπους επιστημονικούς όρους από ελληνικές ρίζες. Σε αυτόν οφείλονται τα ονόματα δύο σπάνιων χημικών στοιχείων, του τεχνήτιου (technetium, με ατομικό αριθμό 43) και του αστάτιου (astatine, με ατομικό αριθμό 85).

Η Μαίρη Τσίγκου γεννήθηκε το 1928 στο Μιλγουόκι των ΗΠΑ από έλληνες μετανάστες. Την εποχή της οικονομικής ύφεσης στις ΗΠΑ η οικογένεια επέστρεψε στην πατρίδα του πατέρα της, στις ελληνόφωνες περιοχές της Βουλγαρίας. Λίγο πριν από την αρχή του Β´ Παγκοσμίου Πολέμου εγκατέλειψαν τη Βουλγαρία και, ύστερα από μια σύντομη παραμονή στη Θεσσαλονίκη το 1940, επέστρεψαν στις ΗΠΑ με το τελευταίο πλοίο που απέπλευσε από την Ιταλία, προτού η χώρα αυτή εισέλθει στον πόλεμο. Πήρε το πτυχίο Μαθηματικών το 1951 και αμέσως μετά προσελήφθη στο Εθνικό Εργαστήριο του Λος Αλαμος, όπου υπήρχε έλλειψη ανδρών μαθηματικών εξαιτίας του πολέμου της Κορέας. Λόγω της ειδικότητας που απέκτησε εκεί στον προγραμματισμό του υπολογιστή MANIAC, ήταν φυσικό να επιλεγεί από τον Φέρμι και τους συνεργάτες του για το πρώτο «αριθμητικό πείραμα» της Στατιστικής Φυσικής.

Ο πρώτος ηλεκτρονικός υπολογιστής, ο ENIAC (Electronic Nu-merical Integrator and Computer, δηλαδή Ηλεκτρονικός Αριθμητικός Ολοκληρωτής και Υπολογιστής), κατασκευάστηκε το 1944 στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβανίας με βασικό σκοπό να υπολογίζει τροχιές βλημάτων. Οταν όμως, στις αρχές της δεκαετίας του 1950, οι αμερικανοί ατομικοί επιστήμονες βρέθηκαν αντιμέτωποι με τον τεράστιο όγκο υπολογισμών που απαιτούσε η κατασκευή της βόμβας υδρογόνου, αποφασίστηκε η κατασκευή ενός νέου ηλεκτρονικού υπολογιστή, μεγαλύτερου, ταχύτερου και πιο αξιόπιστου από τον ENIAC, ο οποίος θα μπορούσε να εκτελέσει ένα μέρος αυτών των υπολογισμών.

Τον σχεδιασμό του νέου αυτού υπολογιστή ανέλαβε ο Ελληνοαμερικανός Nicholas Metropolis (Νικόλαος Μητρόπουλος). Κάνοντας ένα λογοπαίγνιο με το όνομα του πρώτου υπολογιστή, στον οποίο είχε ήδη εργασθεί στα τέλη της δεκαετίας του 1940, ονόμασε τον νέο υπολογιστή MANIAC, που στα αγγλικά (όπως και στα ελληνικά) σημαίνει «μανιακός», αλλά φυσικά είναι αρκτικόλεξο των λέξεων MAthematical Numerical Integrator and Computer (Μαθηματικός Αριθμητικός Ολοκληρωτής και Υπολογιστής).

Ο MANIAC προγραμματιζόταν σε γλώσσα assembly, μια σειρά από εξαντλητικά λεπτομερείς εντολές για άθροιση ή πολλαπλασιασμό αριθμών και αποθήκευση του αποτελέσματος σε μια συγκεκριμένη μνήμη. Αυτή η διαδικασία εκείνη την εποχή θα πρέπει να φάνταζε εξαιρετικά προχωρημένη σε σύγκριση με τον προγραμματισμό του ENIAC που γινόταν με ενσύρματη συνδεσμολογία, αλλά σίγουρα απαιτούσε έναν υψηλό βαθμό εξειδίκευσης. Ενας από τους υπαλλήλους του εργαστηρίου Λος Αλαμος οι οποίοι είχαν εκπαιδευθεί για τον προγραμματισμό του MANIAC με σκοπό την εκτέλεση των υπολογισμών της βόμβας υδρογόνου ήταν η ελληνοαμερικανίδα μαθηματικός Μαίρη Τσίγκου. Γρήγορα απέκτησε τη φήμη ικανής και αποτελεσματικής προγραμματίστριας, έτσι ώστε όταν σε μια επίσκεψή του ο μεγάλος φυσικός Ενρίκο Φέρμι (βραβείο Νομπέλ Φυσικής 1938) πρότεινε να χρησιμοποιηθεί ο MANIAC για το πρώτο «αριθμητικό πείραμα» στην ιστορία της Φυσικής οι συνεργάτες του στο Λος Αλαμος Τζον Πάστα και Στάνισλαβ Ούλαμ επέλεξαν τη Μαίρη Τσίγκου για τον προγραμματισμό του πειράματος αυτού.

Το πείραμα του... Σαββατοκύριακου

Η ιδέα του Φέρμι ήταν πραγματικά πολύ ενδιαφέρουσα. Παρατήρησε ότι οι υπολογισμοί της βόμβας σταματούσαν τα Σαββατοκύριακα, οπότε ο MANIAC ήταν ελεύθερος για άλλου είδους υπολογισμούς. Πρότεινε λοιπόν στους Πάστα και Ούλαμ να ελέγξουν αριθμητικά την ισχύ ενός από τα βασικότερα αναπόδεικτα αξιώματα της Στατιστικής Φυσικής, που οφείλεται κυρίως στον Λούντβιχ Μπόλτσμαν και προβλέπει την ισοκατανομή της ενέργειας σε όλα τα σωματίδια ενός μεγάλου συστήματος.

Για παράδειγμα, αν βρισκόμαστε σε ένα δωμάτιο και θερμάνουμε τον αέρα σε μία από τις γωνιές του, ύστερα από κάποιο χρονικό διάστημα η θερμότητα αυτή θα πρέπει να ισοκατανεμηθεί, κατά μέσον όρο, σε όλα τα μόρια του αέρα που γεμίζει το δωμάτιο. Ο Φέρμι πρότεινε ένα πολύ πιο απλό φυσικό μοντέλο, που θα μπορούσε να ελεγχθεί με τις περιορισμένες δυνατότητες του MANIAC, δηλαδή ένα «κομπολόι» από σωματίδια ίσης μάζας που κινούνται επάνω σε μια ευθεία και συνδέονται με ελατήρια. Το μοντέλο αυτό θα μπορούσε να θεωρήσει κανείς, με κάποια δόση φαντασίας, ότι παρίστανε έναν «μονοδιάστατο κρύσταλλο».

Οι υπολογισμοί ξεκινούσαν με όλα τα σωματίδια ακίνητα, εκτός από το πρώτο, στο οποίο δινόταν μια αρχική ταχύτητα. Οι Πάστα και Ούλαμ χάρηκαν όταν είδαν ότι πραγματικά, ύστερα από ένα σύντομο χρονικό διάστημα, όλα τα σωματίδια άρχιζαν να ταλαντώνονται, γεγονός που έδειχνε να επιβεβαιώνει την υπόθεση του Μπόλτσμαν. Ενα βράδυ όμως οι χειριστές λησμόνησαν να «κλείσουν» τον υπολογιστή, και το πρωί οι Πάστα και Ούλαμ είδαν, με μεγάλη τους έκπληξη, ότι όλα τα σωματίδια είχαν σταματήσει να ταλαντώνονται, εκτός από το πρώτο! Με άλλα λόγια, έπειτα από ένα μεγάλο χρονικό διάστημα όλη η ενέργεια είχε επιστρέψει στην αρχική της θέση, αποτέλεσμα που έθετε σοβαρά ερωτηματικά στις αρχές της Στατιστικής Φυσικής. Το πείραμα των Φέρμι - Πάστα - Ούλαμ, όπως έγινε γνωστό, θεωρείται ένα από τα σπουδαιότερα στην ιστορία της Φυσικής και το αποτέλεσμά του παραμένει, ακόμη και σήμερα, ένα αμφιλεγόμενο θέμα στη Θεωρία του Χάους.

Η δυσκολία του να είσαι γυναίκα

Δυστυχώς, την εποχή του πειράματος αυτού οι προγραμματιστές, και μάλιστα οι προγραμματίστριες, δεν εθεωρούντο ισότιμοι με τους υπόλοιπους συντελεστές μιας επιστημονικής εργασίας. Ετσι στη δημοσίευση των αποτελεσμάτων, το 1955, το όνομα της Μαίρης Τσίγκου εμφανίζεται στην ομάδα που έκανε το πείραμα (Φέρμι, Πάστα, Ούλαμ, Τσίγκου), αλλά όχι στα ονόματα των συγγραφέων, που περιορίζονται στους τρεις πρώτους, παρ' όλο που ο Φέρμι είχε πεθάνει έναν χρόνο νωρίτερα. Η Μαίρη Τσίγκου συνέχισε την έρευνά της στο πρόβλημα για αρκετά χρόνια ακόμη και δημοσίευσε νέα αποτελέσματα, όχι όμως με το πατρικό της όνομα, αλλά με το όνομα του συζύγου της, Μέντσελ. Ετσι η συμβολή της στον σημαντικό αυτόν σταθμό της Υπολογιστικής Φυσικής δεν έμεινε στην Ιστορία. Συνέχισε να εργάζεται στα εργαστήρια του Λος Αλαμος και συνεχίζει πάντα να μένει στην ίδια πόλη, τώρα που έχει πάρει σύνταξη.

Ο κ. Χάρης Βάρβογλης είναι καθηγητής του Τμήματος Φυσικής του ΑΠΘ.



Science περισσότερες ειδήσεις

εκτύπωσημικρό μέγεθος  μεγάλο μέγεθος

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ

 
 
σχόλια (0)
 
 
απομένουν 700 χαρακτήρες
Τα πεδία που είναι σημειωμένα με * είναι υποχρεωτικά
 
Τα μηνύματα που δημοσιεύονται στο χώρο αυτό εκφράζουν τις απόψεις των αποστολέων τους. Το ΒΗΜΑ δεν υιοθετεί καθ’ οιονδήποτε τρόπο τις απόψεις αυτές. Ο καθένας έχει δικαίωμα να εκφράζει την γνώμη του, όποια και να είναι αυτή. Δεν δημοσιεύονται συκοφαντικά ή υβριστικά σχόλια και όσα είναι γραμμένα με κεφαλαία γράμματα. Τέτοια μηνύματα θα διαγράφονται όποτε εντοπίζονται.