In che modo le persone hanno capito di poter fare la logica con l'elettronica? [chiuso]

In che modo le persone hanno capito di poter fare la logica con l'elettronica? Ci sono aneddoti o registrazioni delle prime realizzazioni? Mi chiedo quali siano i primi momenti "eureka".

Dall'articolo di Wikipedia, algebra booleana :

Negli anni '30, mentre studiava i circuiti di commutazione, Claude Shannon osservò che si potevano anche applicare le regole dell'algebra di Boole in questa impostazione, e introdusse l'algebra di commutazione come un modo per analizzare e progettare circuiti con mezzi algebrici in termini di porte logiche. Shannon aveva già a sua disposizione l'apparato matematico astratto, così lanciò la sua algebra di commutazione come algebra booleana a due elementi.

L'articolo su Claude Shannon fornisce alcuni dettagli:

Nel 1936, Shannon iniziò gli studi universitari in ingegneria elettrica al MIT, dove lavorò sull'analizzatore differenziale di Vannevar Bush, un primo computer analogico. Mentre studiava i complicati circuiti ad hoc di questo analizzatore, Shannon ha progettato circuiti di commutazione basati sui concetti di Boole. Nel 1937, scrisse la tesi di laurea, A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits, un documento tratto da questa tesi fu pubblicato nel 1938. In questo lavoro, Shannon dimostrò che i suoi circuiti di commutazione potevano essere usati per semplificare la disposizione dei relè elettromeccanici che venivano poi utilizzati negli switch di instradamento delle chiamate telefoniche. Successivamente, ha ampliato questo concetto, dimostrando che questi circuiti potrebbero risolvere tutti i problemi che l'algebra booleana potrebbe risolvere. Nell'ultimo capitolo, presenta gli schemi di diversi circuiti, incluso un sommatore completo a 4 bit.

L'uso di questa proprietà degli interruttori elettrici per implementare la logica è il concetto fondamentale alla base di tutti i computer digitali elettronici. Il lavoro di Shannon divenne la base della progettazione di circuiti digitali, poiché divenne ampiamente noto nella comunità dell'ingegneria elettrica durante e dopo la seconda guerra mondiale. Il rigore teorico del lavoro di Shannon ha sostituito i metodi ad hoc prevalenti in precedenza. Howard Gardner definì la tesi di Shannon "forse la più importante, e anche la più nota, tesi di laurea del secolo".

Come con molti altri importanti sviluppi nella logica e nell'informatica, fu quasi certamente il matematico e filosofo Charles Sanders Peirce , il cui lavoro ha preceduto decenni di Shannon:

Certo, è una manifestazione di genio avere un'idea molto prima che sia compresa e apprezzata. Consentitemi di delineare lo sfondo di un'altra delle idee logiche di Peirce di grande originalità, l'idea di un computer relay per scopi generici, che era in anticipo di cinquant'anni. La sequenza degli eventi è la seguente:

1. Peirce stimolò Alan Marquand a inventare e costruire una macchina a logica meccanica superiore a quella di William Stanley Jevons. Questa macchina è descritta nelle macchine logiche Peirce , vol. III, pt. 1, pagg. 625–632.
2. Questa macchina fu costruita nei primi anni del 1880. All'incirca nello stesso periodo, Peirce concepì la sufficienza di "non-e" e "non-o", insieme all'uso di una tabella di verità come procedura decisionale per la tautologia.
3. In una lettera a Marquand del 1886 Peirce suggerì l'uso di relè per la macchina di Marquand e mostrò come ottenere "e" e "o" con i relè . "... non è assolutamente senza speranza ... costruire una macchina per problemi matematici davvero molto difficili (ibid., p. 632).
4. Marquand ha quindi preparato uno schema elettrico per una versione a relè della sua macchina a logica meccanica.

(Fonte: Arthur W. Burks, ["I nuovi elementi della matematica" (recensione del libro) p. 917, Bollettino dell'American Mathematical Society , vol 84 , numero 5 (settembre 1978). L'enfasi sul grassetto è mia.)

Citando dalla lettera di Peirce del 1886 a Marquand:

... Non è assolutamente senza speranza aspettarsi di costruire una macchina per problemi matematici davvero molto difficili. Ma dovresti procedere passo dopo passo. Penso che l'elettricità sarebbe la cosa migliore su cui contare. Sia A, B, C tre chiavi o altri punti in cui il circuito potrebbe essere aperto o chiuso. Come in Fig. 1, esiste un circuito solo se tutti sono chiusi; in Fig. 2 c'è un circuito se qualcuno è chiuso. Questo è come [logico e & logico o] in Logica.

(Fonte: Writings of Charles S. Peirce: A Chronological Edition , vol. 5 (1884–1886) p. 422. Indiana University Press, 1993. Christian JW Kloesel et al., Editori.

Peirce è stato un caso straordinario di qualcuno che era così in anticipo sui tempi che il suo lavoro non poteva essere apprezzato dai suoi contemporanei. Fu per lo più ignorato nella sua vita, ma riuscì ad anticipare un numero enorme di importanti sviluppi logici e matematici che dovevano poi essere riscoperti molto più tardi. Ad esempio, ha inventato la teoria della grata nel 19 ° secolo, ma nessuno ha prestato molta attenzione fino a quando Garrett Birkhoff non l'ha reinventata nel 1935. Il punto 2 nella citazione sopra Burks osserva che Peirce ha inventato la logica NAND (ancora oggi la logica di base dei microchip) ma il merito viene di solito dato a Henry Sheffer che lo ha scoperto 23 anni dopo. Articolo della Stanford Encyclopedia of Philosophy su Peirce .

Per quanto riguarda i momenti "eureka", penso che l'applicazione della logica booleana all'elettronica sia diventata inevitabile nel momento in cui l'algebra booleana è stata formalizzata da George Boole The Mathematical Analysis of Logicnel 1847. Wikipedia

Si potrebbe anche sostenere che questo "eureka" si è verificato un decennio prima della formalizzazione della logica booleana quando Charles Babbage tentò la costruzione del suo motore analitico nel 1837 , un dispositivo contenente

un'unità logica aritmetica, controllo del flusso sotto forma di diramazioni e loop condizionali e memoria integrata.

L'argomento qui è forte se si considera che, dal punto di vista computazionale, le porte logiche sia meccaniche che elettroniche sono equivalenti . La sostituzione di componenti meccanici con componenti elettronici più economici e affidabili non si limitava ai componenti logici ed era diffusa in tutti i settori. Se Babbage avesse avuto a disposizione i componenti elettronici di base, si può immaginare che li avrebbe usati per questo tipo di logica esattamente come faceva quelli meccanici.

Un terzo possibile "eureka" potrebbe essere l'incontro di Babbage e Boole alla Great London Exposition del 1862 :

Si dice che i due abbiano discusso di questo "motore del pensiero", che Babbage non ha mai completato. Ma è diventato un elemento fondamentale per l'informatica moderna.

Ancora un'altra pietra miliare "eureka" potrebbe essere la realizzazione del sogno di Babbage's Analytical Engine con il completamento del calcolatore elettromagnetico a sequenza automatica funzionante di Howard Aiken ad Harvard nel 1937.

Infine, possiamo certamente trascinare il momento non oltre (come menzionato nella risposta di @ the-photon) nella formalizzazione di Claude Shannon del mairrage della logica booleana con componenti elettronici al MIT nel 1938 .

Questo eccellente articolo sull'Atlantico risponde a lungo alla tua domanda. Ecco la cosa più vicina a un momento Eureka:

Oggi, il nome di Boole è ben noto agli scienziati informatici (molti linguaggi di programmazione hanno un tipo di dati di base chiamato booleano), ma nel 1938 veniva raramente letto al di fuori dei dipartimenti di filosofia. Lo stesso Shannon incontrò il lavoro di Boole in una lezione di filosofia universitaria. "È appena successo che nessun altro aveva familiarità con entrambi i campi allo stesso tempo", ha commentato in seguito.

Il centralino automatico del 1889 di Strowger fu certamente un uso pratico e reale della logica digitale attraverso mezzi elettromeccanici. La risoluzione di altri problemi logici di impulso / stato con relè e altre parti elettromeccaniche non può essere stata un concetto completamente nuovo al più tardi dopo questo momento.

Combinando i fatti "i relè sono lenti e rumorosi" e "i tubi di scarico e / o vuoto del gas e i loro successori tecnici sono più veloci e possono fare lo stesso lavoro" per "usiamo l'elettronica letterale per la logica digitale" appare quasi banale.

Alcune spiegazioni aggiunte: "Tubi a scarica di gas" come nei tiratroni, o anche semplici lampade al neon (questi hanno una forte isteresi tra le tensioni di scarica e di spegnimento e possono quindi fungere da elemento di memoria) o dispositivi più complessi derivati ​​da tiratron come i tubi di conteggio dei dekatron . I tubi a vuoto del design di produzione precedente (fino agli anni '40 - il design ENIAC usava quella generazione e aveva gravi problemi con esso :) in realtà odiava essere usato come elementi di commutazione on / off (lasciato con piena tensione applicata ma spento molto progressivamente danneggiato il rivestimento del catodo. la parola chiave è "interfaccia catodo", o "zwischenschichtbildung" nella letteratura tedesca *); i tubi a vuoto che erano affidabili in quella funzione furono introdotti per apparecchiature di controllo industriale degli anni '50 / '60 ...

* Ricordando che, poiché i fogli dati potrebbero esistere solo in inglese, tedesco, olandese o francese per alcuni di questi tipi ...