“Biệt đội” tin tặc, thiên tài và dị nhân tin học đã tạo nên cuộc cách mạng kỹ thuật số như thế nào”

Những người tiên phong là thiên sử thi kỳ vĩ về thời đại mà chúng ta đang sống – thời đại kỹ thuật số. Cuốn sách là cuộc hành trình vắt ngang ba thế kỷ, kể về sự ra đời của từng bước đột phá để rồi mở ra thời đại như chúng ta biết đến ngày nay: lập trình, bóng bán dẫn, vi mạch, phần mềm, đồ họa, máy vi tính, và mạng Internet. Song song và xen kẽ với đó là những diễn biến lịch sử và hơn hết, là gương mặt của những cá nhân đứng đằng sau những phát hiện ấy.

Dưới ngòi bút tài hoa đã được cả thế giới công nhận của Isaacson, những câu chuyện hiện lên sống động, chân thực và gần gũi. Những chi tiết được chọn lọc đắt giá để lột tả được chân dung nhân vật trong một vài khung hình chớp nhoáng. Có thể nói, hiếm có cuốn sách nào về kỹ thuật và công nghệ lại được viết một cách dễ hiểu và nên thơ đến như vậy.

Trích đoạn sách hay

LẬP TRÌNH

Sự phát triển của máy vi tính hiện đại đòi hỏi thêm một bước tiến quan trọng nữa. Tất cả các cỗ máy chế tạo trong chiến tranh đều được thai nghén (ít nhất là vào lúc ban đầu) với một nhiệm vụ cụ thể, chẳng hạn để giải phương trình hay phá giải mật mã. Theo hình dung của Ada Lovelace và Alan Turing, một chiếc máy vi tính thực thụ phải có khả năng thực hiện một cách thuần thục và nhanh chóng bất kỳ phép toán logic nào. Điều này đòi hỏi các cỗ máy phải được điều hành không chỉ bằng phần cứng mà còn bằng cả phần mềm, tức những chương trình mà chúng có thể chạy. Một lần nữa, Turing lại đưa ra một cách giải thích rõ ràng cho khái niệm này. Năm 1948, ông viết: “Chúng ta không cần một số lượng vô hạn các cỗ máy khác nhau để làm các công việc khác nhau. Một cỗ máy duy nhất sẽ là đủ. Vấn đề kỹ thuật của việc sản xuất nhiều loại máy khác nhau để thực hiện các công việc khác nhau sẽ được thay thế bởi công việc văn phòng là ‘lập trình’ cho cỗ máy vạn năng để giải quyết những công việc đó.”

Về mặt lý thuyết, những cỗ máy như ENIAC có thể được lập trình và thậm chí còn có thể được chấp nhận là máy đa năng. Nhưng trên thực tế, việc đưa vào máy một chương trình mới là một quá trình nhọc nhằn, thường đòi hỏi phải cắm lại các dây cáp kết nối nhiều bộ phận khác nhau của máy vi tính một cách thủ công. Các cỗ máy trong thời chiến đã không thể chuyển đổi chương trình ở tốc độ điện tử, từ đó đặt ra yêu cầu về bước tiến lớn tiếp theo trong quá trình chế tạo chiếc máy vi tính hiện đại: Tìm ra cách lưu trữ các chương trình trong bộ nhớ điện tử của máy.

Grace Hopper

Tính từ thời Charles Babbage, những người đàn ông phát minh ra máy vi tính đều tập trung chủ yếu vào phần cứng. Nhưng những người phụ nữ tham gia vào Thế chiến II thì lại sớm nhận ra tầm quan trọng của lập trình, giống như Ada Lovelace vậy. Họ phát triển các phương pháp mã hóa những câu lệnh hướng dẫn phần cứng thực hiện các thao tác. Chứa trong phần mềm là những công thức kỳ diệu, có thể biến đổi cỗ máy theo nhiều cách đáng kinh ngạc.

Nhà lập trình tiên phong thú vị nhất là Grace Hopper, một nữ sĩ quan hải quân dũng cảm, nhiệt huyết nhưng cũng rất lôi cuốn và thân thiện. Về sau, bà làm việc cho Howard Aiken ở Harvard, tiếp đó làm cho Presper Eckert và John Mauchly. Hopper tên khai sinh là Grace Brewster Murray, bà sinh năm 1906 trong một gia đình giàu có ở khu Thượng Tây Manhattan. Ông của bà là một kỹ sư dân dụng, thường đưa bà đi cùng trong những chuyến khảo sát thực tế khắp New York; mẹ bà là một nhà toán học và cha là một nhân viên bán bảo hiểm. Hopper tốt nghiệp Đại học Vassar với bằng toán học và vật lý, sau đó chuyển tới Đại học Yale và nhận bằng Tiến sĩ toán học tại đây năm 1934.

Trình độ học vấn mà Hopper đạt được không quá khác thường như mọi người vẫn nghĩ. Bà là người phụ nữ thứ 11 nhận bằng Tiến sĩ toán học tại Yale, người đầu tiên là vào năm 1895. Trong những năm 1930, việc phụ nữ (đặc biệt là một người xuất thân từ một gia đình khá giả) đạt được học vị Tiến sĩ toán học không phải là hiện tượng hiếm gặp. Thực ra, chuyện này còn phổ biến hơn so với thế hệ sau đó. Số phụ nữ Mỹ có bằng Tiến sĩ toán học trong thập niên 1930 là 113 người, chiếm 15% tổng số Tiến sĩ toán học của Mỹ. Trong thập niên 1950, chỉ 106 phụ nữ Mỹ có bằng Tiến sĩ toán học, chỉ chiếm 4% trên tổng số. Đến thập niên đầu tiên của thế kỷ XXI, tình hình được cải thiện rất nhiều khi có tới 1.600 phụ nữ có bằng Tiến sĩ toán học, chiếm 30% tổng số.

Sau khi kết hôn với Vincent Hopper, một Giáo sư ngành văn học so sánh, Hopper tham gia giảng dạy ở Đại học Vassar. Không giống như phần lớn các giảng viên toán học khác, bà yêu cầu các sinh viên của mình phải có kỹ năng viết tốt. Trong một khóa dạy xác suất, Hopper bắt đầu bằng một bài giảng về một trong những công thức toán học mà bà yêu thích24 và yêu cầu các sinh viên viết một bài tiểu luận về nó. Bà sẽ chấm điểm những bài này dựa trên lối viết và văn phong mạch lạc. Bà kể lại: “Tôi hay sửa các bài tiểu luận, sau đó sinh viên thường phản đối rằng họ đang tham gia khóa học về toán chứ không phải tiếng Anh. Khi ấy, tôi phải giải thích rằng học toán cũng vô ích nếu họ không biết cách truyền đạt về nó cho người khác.” Hopper luôn nổi trội với khả năng chuyển những vấn đề khoa học – như những vấn đề liên quan đến quỹ đạo, dòng chảy chất lỏng, các vụ nổ và mô hình thời tiết – thành các phương trình toán học và sau đó chuyển sang ngôn ngữ thường dùng. Tài năng này đã giúp bà trở thành một lập trình viên xuất sắc.

24 Công thức Stirling dùng để ước lượng giá trị giai thừa của một số.

Đến năm 1940, Grace Hopper cảm thấy buồn chán. Bà không có con, đời sống vợ chồng nhàm chán và việc dạy toán không được viên mãn như bà mong đợi. Hopper xin nghỉ phép ở Vassar để nghiên cứu cùng với Richard Courant, một nhà toán học nổi tiếng ở Đại học New York, tập trung vào phương pháp giải các phương trình vi phân riêng phần. Bà vẫn đang nghiên cứu cùng Courant khi Nhật Bản tấn công Trân Châu Cảng vào tháng 12 năm 1941. Việc Mỹ tham chiến vào Thế chiến II đã mở ra cho bà một con đường để thay đổi cuộc sống của mình. Trong 18 tháng sau đó, Hopper bỏ việc ở Vassar, ly dị chồng và gia nhập Hải quân Mỹ ở tuổi 36. Bà được gửi đến trường Sĩ quan Dự bị của hải quân tại Đại học Smith, Massachusetts. Vào tháng 6 năm 1944, bà tốt nghiệp đứng đầu lớp, trở thành trung úy Grace Hopper.

Bà tưởng rằng mình sẽ được phân vào một nhóm mật mã và mã hóa, nhưng không ngờ lại được lệnh tới Đại học Harvard để làm việc với Mark I, cỗ máy vi tính kỹ thuật số khổng lồ với những rơ-le điện cơ cồng kềnh và một trục quay gắn động cơ mà như đã nói ở trên, được thiết kế bởi Howard Aiken năm 1937. Vào thời điểm Hopper được giao nhiệm vụ này, chiếc máy đã được hải quân trưng dụng; lúc này Aiken vẫn đang vận hành nó, nhưng với tư cách là một trung tá hải quân chứ không phải một giảng viên Harvard.

Tháng 7 năm 1944, khi Hopper tới nhận nhiệm vụ, Aiken đã đưa cho bà một cuốn hồi ký của Charles Babbage và dẫn bà đi xem Mark I. Ông giới thiệu với bà: “Đây là một chiếc máy điện toán.” Hopper chăm chú nhìn nó trong giây lát. Bà kể lại: “Trước mắt tôi là một khối máy móc khổng lồ đang gây ra rất nhiều tiếng ồn. Cỗ máy trần trụi, toang hoác và hết sức ồn ào.” Nhận ra rằng mình cần phải tìm hiểu đầy đủ về chiếc máy thì mới có thể vận hành nó một cách chính xác, Hopper đã thức nhiều đêm để phân tích các bản thiết kế. Điểm mạnh của bà (như đã từng làm ở Vassar) là khả năng đưa những vấn đề thực tế thành các phương trình toán học, sau đó truyền tải chúng bằng những câu lệnh mà chiếc máy có thể hiểu được. Bà giải thích: “Tôi đã học đủ thứ ngôn ngữ trong hải dương học, trong toàn bộ lĩnh vực rà phá bom mìn, ngòi nổ, ngòi nổ tiệm cận và trong lĩnh vực y sinh. Chúng tôi phải hiểu kho từ vựng của những ngành đó để có thể xử lý các vấn đề của chúng. Tôi có thể chuyển đổi vốn từ vựng của mình, khi nói chuyện với các lập trình viên, tôi sử dụng các thuật ngữ mang tính chuyên môn cao, và rồi một vài giờ sau tôi nói lại đúng vấn đề đó với các cấp quản lý bằng một vốn từ vựng hoàn toàn khác.” Quả là một sự sáng tạo đòi hỏi kỹ năng diễn đạt.

Nhờ có khả năng truyền đạt chính xác, bà đã được Aiken giao nhiệm vụ viết một cuốn sách mà sau này sẽ trở thành cuốn cẩm nang hướng dẫn lập trình máy vi tính đầu tiên trên thế giới. Một ngày kia ông đứng bên bàn làm việc của bà và nói: “Cô sẽ viết một cuốn sách.”

“Tôi không biết viết sách,” Hopper đáp lại, “tôi chưa từng viết sách bao giờ.”

Ông quả quyết: “Bây giờ cô đang phục vụ cho hải quân, và cô sẽ viết một cuốn sách.”

Kết quả là một cuốn sách dày 500 trang ra đời với nội dung kể về lịch sử chiếc máy Mark I và hướng dẫn lập trình nó. Chương đầu tiên nói về những chiếc máy tính toán trước đó, trong đó nhấn mạnh đến những chiếc máy của Pascal, Leibniz và Babbage. Trang đầu sách là bức ảnh chụp một phần Máy Sai phân của Babbage mà Aiken treo ở văn phòng của ông, và Hopper bắt đầu cuốn sách với một đoạn đề từ của Babbage. Cũng như Ada Lovelace, bà hiểu rằng Máy Sai phân của Babbage có một thuộc tính đặc biệt, mà bà và Aiken tin rằng chính thuộc tính này sẽ khiến cho Harvard Mark I khác biệt với những chiếc máy vi tính khác cùng thời. Giống chiếc máy chưa được hoàn thành của Babbage, chiếc Mark I của Aiken cũng nhận lệnh vận hành thông qua một băng thẻ đục lỗ và có thể được tái lập trình với các câu lệnh mới.

Mỗi buổi tối, Hopper đều đọc cho Aiken nghe các trang sách mà bà đã viết trong ngày hôm đó, nhờ vậy mà bà học được một số mẹo viết đơn giản: “Ông ấy khuyên rằng khi đọc to một câu văn lên mà thấy bị vấp thì nên sửa lại câu đó. Mỗi ngày tôi phải đọc năm trang sách mà mình đã viết.” Dần dần, các câu văn của bà trở nên đơn giản, súc tích và rõ ràng hơn. Với mối hợp tác gắn bó giữa hai người, Hopper và Aiken chính là bản sao thời hiện đại của Lovelace và Babbage sau một thế kỷ. Càng tìm hiểu sâu về Ada Lovelace, Hopper lại càng thấy đồng cảm với bà. Hopper nói: “Bà ấy đã viết vòng lặp đầu tiên. Tôi sẽ không bao giờ quên điều này. Không ai trong chúng ta quên điều này.”

Những phần viết về lịch sử của Hopper tập trung chủ yếu vào các nhân vật, như vậy cuốn sách của bà nhấn mạnh vào vai trò của những cá nhân. Ngược lại, không lâu sau khi Hopper hoàn thành cuốn sách, các lãnh đạo ở IBM đã thuê người viết lịch sử chiếc Mark I theo cách nhìn của riêng họ, trong đó nói công lao chủ yếu thuộc về các nhóm nghiên cứu của IBM ở Endicott, New York – những người đã chế tạo ra chiếc máy. Nhà sử học Kurt Beyer viết trong một đề tài nghiên cứu về Hopper: “Bằng cách thay thế lịch sử cá nhân bằng lịch sử tổ chức, đối tượng được hưởng lợi nhất ở đây là lợi ích của IBM. Theo IBM, tâm điểm của sáng tạo công nghệ là tập thể. Hình ảnh huyền thoại về nhà phát minh tạo ra sự thay đổi gốc rễ làm việc đơn độc trong phòng thí nghiệm hay tầng hầm bị thay thế bởi hiện thực về các kỹ sư vô danh làm việc cho tổ chức và đóng góp những sự cải tiến dần dần, từng bước một.” Trong phiên bản lịch sử của IBM, Mark I bao gồm một danh sách dài các phát minh nhỏ, chẳng hạn như bộ đếm kiểu bánh cóc và đầu nhập thẻ hai ngăn, mà cuốn sách của IBM đã ghi công cho một nhóm kỹ sư ít người biết đến làm việc cùng nhau ở Endicott25.

25 Khu trưng bày và giải thích về Mark I tại trung tâm khoa học của Harvard không hề nhắc đến Grace Hopper hay để ảnh của bất kỳ người phụ nữ nào cho tới tận năm 2014, khi khu trưng bày này được điều chỉnh lại để nhấn mạnh đến vai trò của bà và các nhà lập trình khác. (Chú thích của tác giả.)

Sự khác biệt giữa phiên bản lịch sử của Hopper và của IBM không chỉ dừng lại ở việc tranh cãi xem công lao của ai lớn nhất mà còn sâu xa hơn thế. Nó cho thấy những góc nhìn mâu thuẫn với nhau một cách cơ bản về lịch sử của sáng tạo. Giống như của Hopper, một số nghiên cứu về công nghệ và khoa học nhấn mạnh đến vai trò của những nhà sáng chế sáng tạo, những người đã thực hiện các bước nhảy mang tính đột phá. Một số nghiên cứu khác lại nhấn mạnh đến vai trò của các nhóm và tổ chức, ví dụ như các công trình tập thể được thực hiện ở Bell Labs và cơ sở chế tạo của IBM ở Endicott. Hướng tiếp cận thứ hai muốn chỉ ra rằng cái có vẻ giống như những bước nhảy vọt đột phá (tức khoảnh khắc Ơ-rê-ca) thực chất là kết quả của một quá trình tiến hóa xảy ra khi những ý tưởng, khái niệm, công nghệ và phương pháp kỹ thuật cùng chín muồi. Xét riêng thì không có cách nhìn nhận nào về tiến bộ kỹ thuật trong hai cách trên là hoàn toàn thỏa đáng. Phần lớn các phát minh vĩ đại của thời đại kỹ thuật số đều bắt nguồn từ sự tương tác giữa các cá nhân sáng tạo (Mauchly, Turing, von Neumann, Aiken) với các nhóm biết cách thực hiện những ý tưởng của họ.

Cộng sự cùng vận hành Mark I với Hopper là Richard Bloch, một người từng theo học chuyên ngành toán ở Harvard và chơi sáo trong một nhóm nhạc tinh quái của trường đại học, lúc này ông đang trong thời gian phục vụ hải quân. Thiếu úy Bloch làm việc cho Aiken trước Hopper ba tháng, nên ông rất quan tâm và hỗ trợ bà. Ông cho biết: “Ngày đó chúng tôi ngồi tới tận khuya, cùng nghiên cứu xem chiếc máy này hoạt động ra sao, cách lập trình nó như thế nào.” Hai người luân phiên nhau phụ trách những ca trực kéo dài 12 giờ để đáp ứng các nhu cầu của chiếc máy cũng như của vị trung tá với tính cách không kém phần thất thường, Aiken. Bloch cho biết: “Thỉnh thoảng ông ấy xuất hiện vào lúc bốn giờ sáng và hỏi: ‘Chúng ta vẫn đang tính toán các con số phải không?’ Khi máy ngừng hoạt động, ông ấy rất lo lắng.”

Hopper có phương pháp lập trình rất hệ thống. Với từng bài toán vật lý hay phương trình toán học, bà đều chia thành những bước số học nhỏ. Bà giải thích: “Đơn thuần là bạn hướng dẫn từng bước cho chiếc máy biết phải làm gì. Lấy số này cộng với số kia rồi đặt kết quả vào đó. Bây giờ hãy lấy số này nhân với số này và đặt vào đây.” Sau khi đục chương trình vào một băng giấy là đến giây phút thử nghiệm, và như một trò đùa đã trở thành nghi lễ, nhóm Mark I trải một tấm thảm cầu nguyện ra, hướng về phía đông và cầu nguyện cho công việc của họ trôi chảy.

Đôi khi vào lúc đêm khuya, Bloch thường mày mò nghịch các mạch phần cứng của Mark I, và chính việc này lại gây rắc rối cho những chương trình phần mềm do Hopper viết. Bà là người có tính tình quyết liệt, cộng thêm cách nói của một sĩ quan hải quân, nên những lời mắng mỏ gay gắt của bà dành cho một Bloch tinh nghịch, điềm đạm và gầy gò là dấu hiệu báo trước cho một mối quan hệ đan xen giữa đối đầu và thân thiết sẽ nảy nở về sau giữa các kỹ sư phần cứng và phần mềm. Bà than phiền rằng: “Cứ hễ khi nào tôi chạy một chương trình là y như rằng đêm hôm đó ông ấy sẽ lẻn vào thay đổi lung tung các mạch trong chiếc máy, và sáng hôm sau chương trình không hoạt động nữa. Đã thế, sau đó ông ấy còn về nhà ngủ mà không thèm báo lại cho tôi biết mình đã làm gì.” Và như cách nói của Bloch, vào những lúc như vậy, “Mọi cách cửa địa ngục đều mở toang. Nhưng Aiken thì không coi đó là chuyện khôi hài.”

Những va chạm như vậy đã khiến cho Hopper bị mang tiếng là bất kính. Bà đúng là người như vậy. Nhưng bà cũng có khả năng của một tin tặc, biết kết hợp thái độ bất kính với tinh thần hợp tác. Tình bạn kiểu băng cướp biển này (một đặc điểm mà Hopper giống với các thế hệ lập trình viên sau này) thực tế đã giải phóng chứ không kiềm chế bà. Như Beyer viết: ”Không phải bản tính nổi loạn, mà là khả năng hợp tác của Hopper đã tạo không gian cho những suy nghĩ và hành động độc lập của bà.”

Trên thực tế, không phải Hopper quyết liệt mà chính Bloch điềm đạm mới là người có mối quan hệ bất hòa với trung tá Aiken. Hopper kể lại: “Bloch luôn gặp phải rắc rối. Tôi đã nhiều lần cố giải thích cho ông ấy rằng Aiken giống hệt một chiếc máy vi tính được nối cứng cố định rồi, và nếu muốn làm việc với ông ấy thì phải tìm hiểu xem ông ấy được nối ra sao.” Ban đầu, Aiken phản đối việc có phụ nữ trong đội sĩ quan của mình, nhưng không lâu sau, ông không những đưa Hopper lên làm lập trình viên chính mà còn làm người phó thứ nhất của mình. Nhiều năm sau đó, ông vẫn nhắc lại một cách trìu mến những đóng góp của bà cho sự khai sinh của lập trình máy vi tính. Ông tuyên bố: “Grace là một người rất ổn.”

Trong số các kỹ thuật lập trình mà Hopper đã hoàn thiện ở Harvard có phần sử dụng chương trình con, tức những khối mã lệnh dùng cho các tác vụ cụ thể được lưu trữ một lần nhưng có thể sử dụng nhiều lần khi cần tại những điểm khác nhau trong chương trình. Bà viết: “Chương trình con là một chương trình được định nghĩa rõ ràng, dễ dàng biểu tượng hóa và thường được lặp lại. Máy tính Mark I của Harvard chứa các chương trình con cho sin(x), log10(x), và 10x, chúng được gọi ra bằng một mã lệnh đơn.” Đó là khái niệm mà Ada Lovelace đã mô tả lần đầu trong Phụ chú cho Máy Sai phân. Hopper đã thu thập được một thư viện ngày càng nhiều các chương trình con như thế này. Trong khi lập trình Mark I, bà cũng phát triển khái niệm về trình biên dịch, một chương trình sau này sẽ hỗ trợ cho việc viết cùng một chương trình cho nhiều máy khác nhau bằng cách tạo ra một quá trình dịch từ mã nguồn sang ngôn ngữ máy được nhiều bộ xử lý máy vi tính khác nhau sử dụng.

Bên cạnh đó, nhóm của bà cũng góp phần phổ biến các thuật ngữ lỗi26 và gỡ lỗi27. Khi đó, phiên bản Mark II của dòng máy vi tính Harvard đang được đặt trong một tòa nhà không có lưới che cửa sổ. Một đêm nọ, chiếc máy bị hỏng, và nhóm nghiên cứu bắt đầu tìm nguyên nhân. Họ phát hiện thấy một con bướm đêm với sải cánh 10cm bị nghiến trong một cái rơ-le điện cơ. Họ lấy nó ra và dùng băng dính trong suốt dán nó vào cuốn sổ nhật ký với nội dung ghi: “Bảng lỗi (bướm đêm) trong rơ-le. Trường hợp con bọ thực tế đầu tiên được tìm thấy.” Kể từ đó, họ gọi việc tìm sửa các trục trặc kỹ thuật là “gỡ bọ cho máy”.

26 Tiếng Anh: bug, nghĩa là con bọ.

27 Tiếng Anh: debugging.

Đến năm 1945, nhờ công đầu của Hopper, Harvard Mark I trở thành chiếc máy vi tính lớn có thể lập trình được dễ dàng nhất trên thế giới. Nó có thể chuyển đổi các tác vụ một cách đơn giản bằng cách nhận các câu lệnh mới thông qua băng giấy đục lỗ chứ không đòi hỏi tái cấu hình phần cứng hay dây cáp. Tuy nhiên, điểm đặc biệt này lại hầu như không được chú ý cả vào thời điểm đó lẫn trong lịch sử, vì Mark I (và thậm chí là cả phiên bản nối tiếp của nó: Mark II) sử dụng các rơ-le điện cơ chậm chạp và ồn ào thay vì dùng các bộ phận điện tử như đèn chân không. Hopper nói về Mark II như sau: “Đến lúc người ta biết đôi điều về nó thì nó đã là một thứ vô dụng rồi, và bấy giờ ai ai cũng chỉ nói về điện tử mà thôi.”

Giống như những người tiên phong khác, những nhà phát minh ra máy vi tính có thể bị tụt hậu nếu họ cứ giữ nguyên những cách làm cũ của mình. Những đặc điểm khiến họ trở nên sáng tạo (như sự cố chấp và sự tập trung) lại có thể khiến họ chống lại sự thay đổi khi các ý tưởng mới xuất hiện. Steve Jobs nổi tiếng là người cố chấp và tập trung, song ông lại khiến các đồng nghiệp của mình phải sửng sốt khi đột ngột thay đổi quan điểm lúc ông nhận ra rằng mình cần phải nghĩ khác đi. Aiken thiếu sự nhanh nhạy này. Ông không đủ linh hoạt để xoay chuyển. Aiken có thiên hướng tuân theo quyền lực tập trung của một trung tá hải quân, nên nhóm của ông không được tự do như nhóm của Mauchly-Eckert ở Pennsylvania. Aiken cũng coi trọng sự đáng tin cậy hơn là tốc độ. Vì thế, ông vẫn kiên trì sử dụng các rơ-le điện cơ đáng tin cậy và đã được thời gian kiểm chứng, ngay cả khi mọi người ở Pennsylvania và Bletchley Park đều đã nhận thấy rõ rằng đèn chân không mới là xu hướng của tương lai. Mark I của ông chỉ có thể thực hiện được khoảng ba câu lệnh trong một giây, trong khi ENIAC khi đó đang được chế tạo ở Pennsylvania có thể thực hiện 5.000 câu lệnh trong một giây.

Khi đến Pennsylvania để xem ENIAC và tham dự một số buổi diễn thuyết, “Aiken chăm chú vào cách làm riêng của mình và dường như không để ý đến tầm quan trọng của những chiếc máy điện tử mới”, một bản báo cáo viết về cuộc gặp đó ghi lại. Nhận xét đó cũng đúng với Hopper khi bà đến xem ENIAC vào năm 1945. Dường như với bà, Mark I là ưu việt vì nó có thể lập trình được dễ dàng. Bà nói về ENIAC: “Họ lắp các bộ phận và về cơ bản, họ tạo ra một chiếc máy vi tính đặc biệt cho từng công việc, còn chúng tôi lại quen với khái niệm lập trình và điều khiển máy vi tính bằng chương trình của mình.” Để tái lập trình ENIAC, có thể mất cả ngày, và điều này đã làm tiêu tan lợi thế của nó về tốc độ xử lý, trừ khi nó thực hiện cùng một tác vụ lặp đi lặp lại.

Nhưng khác với Aiken, tư tưởng của Hopper vẫn khá cởi mở, và không lâu sau bà thay đổi quan điểm của mình. Trong năm đó, nhiều sự tiến bộ đã xảy ra, khiến việc tái lập trình ENIAC trở nên nhanh hơn. Và, trước sự vui mừng của Hopper, những người đi đầu trong cuộc cách mạng lập trình đó đều là phụ nữ.

Những người phụ nữ của Eniac

Toàn bộ kỹ sư chế tạo phần cứng của ENIAC đều là nam giới. Tuy ít được lịch sử nhắc đến tên hơn, song có một nhóm phụ nữ (cụ thể là sáu người) cũng đóng vai trò quan trọng không kém trong sự phát triển của máy vi tính hiện đại. Vào năm 1945, khi ENIAC đang được chế tạo ở Pennsylvania, người ta cho rằng nó sẽ thực hiện lặp đi lặp lại một tập hợp các phép tính, ví dụ như xác định quỹ đạo tên lửa sử dụng các biến số khác nhau. Nhưng chiến tranh kết thúc đồng nghĩa với việc người ta sẽ cần đến chiếc máy cho nhiều loại tính toán khác như: sóng âm, các mô hình thời tiết và sức công phá của những loại bom nguyên tử mới, từ đó đòi hỏi phải tái lập trình nó thường xuyên.

Để làm được điều này, cần phải thay đổi đống dây cáp rối rắm của ENIAC và cài đặt lại công tắc của máy một cách thủ công. Ban đầu, việc lập trình có vẻ là một nhiệm vụ bình thường, thậm chí là thấp kém. Có lẽ vì thế mà nó được giao cho phụ nữ, vốn khi đó vẫn chưa được khuyến khích trở thành kỹ sư. Thế nhưng, những người phụ nữ của ENIAC đã nhanh chóng chứng tỏ (và những người nam giới sau này đã hiểu ra điều đó) rằng việc lập trình một chiếc máy vi tính cũng quan trọng như việc chế tạo phần cứng của nó.

Có thể lấy câu chuyện về Jean Jennings để minh họa cho những nữ lập trình viên máy vi tính đầu tiên. Bà sinh ra tại một nông trại ở ngoại ô Alanthus Grove, bang Missouri (dân số 104 người), trong một gia đình gần như chẳng có chút của cải nào nhưng vô cùng coi trọng giáo dục. Cha của bà dạy ở ngôi trường chỉ có một phòng học, và tại đây, Jennings đã trở thành cầu thủ ném bóng ngôi sao và là thành viên nữ duy nhất trong đội bóng mềm. Mẹ bà hỗ trợ dạy phụ đạo môn đại số và hình học, dù bà đã bỏ học từ lớp tám. Jennings là con thứ sáu trong gia đình có bảy người con, và tất cả đều học đại học. Vào thời đó, chính quyền các bang rất coi trọng giáo dục và họ hiện thực hóa những vấn đề kinh tế và xã hội sao cho chi phí giáo dục trở nên hợp lý hơn. Jennings học ở trường Đại học Sư phạm Tây Bắc Missouri ở Maryville với mức học phí hằng năm là 76 đô-la (tới năm 2013, mức học phí ở đây xấp xỉ 14.000 đô-la một năm đối với sinh viên trong bang, tăng 12 lần sau khi điều chỉnh theo lạm phát). Ban đầu, bà theo học chuyên ngành báo chí, nhưng do không thích người hướng dẫn nên đã chuyển sang học toán, môn học mà bà yêu thích.

Vào tháng 1 năm 1945, khi Jennings hoàn thành chương trình học, giáo viên giải tích đưa cho bà xem một tờ bướm tuyển dụng các nhà toán học nữ tới Đại học Pennsylvania làm “nhân viên tính toán” – tức những người thực hiện các phép toán đã được quy chuẩn hóa, chủ yếu là tính những bảng quỹ đạo bắn pháo cho quân đội. Nội dung của một trong những quảng cáo đó như sau:

Tuyển dụng: Phụ nữ có bằng toán học… Phụ nữ đang được mời đảm nhiệm những vị trí liên quan đến khoa học và kỹ thuật, điều vốn trước đây chỉ ưu tiên nam giới. Bây giờ là thời điểm để các bạn cân nhắc làm việc trong lĩnh vực khoa học và kỹ thuật… Bạn có thể thấy khẩu hiệu ở đây cũng như ở bất kỳ nơi khác là: “CẦN TUYỂN PHỤ NỮ!”

Dù chưa bao giờ ra khỏi Missouri, nhưng Jennings vẫn nộp đơn ứng tuyển. Khi nhận được điện tín thông báo trúng tuyển, bà lên chuyến tàu đêm Wabash khởi hành về phía đông và 40 giờ sau thì đến Pennsylvania. Bà kể lại: “Khỏi phải nói, họ đã rất bất ngờ khi tôi đến đó nhanh như vậy.”

Khi Jennings, lúc đó 20 tuổi, tới Pennsylvania vào thời điểm tháng 3 năm 1945, đã có khoảng 70 phụ nữ làm việc ở đó bên những chiếc máy cộng để bàn và ghi chép những con số lên những tờ giấy lớn. Adele, vợ của đại úy Herman Goldstine, phụ trách tuyển dụng và đào tạo. Jennings kể lại: “Tôi sẽ không bao giờ quên lần đầu tiên nhìn thấy Adele. Bà thong thả bước vào lớp với một điếu thuốc hút dở ở khóe miệng. Bà bước đến một cái bàn, đặt một chân lên góc bàn và bắt đầu giảng bằng giọng Brooklyn trong trẻo.” Jennings vốn là một cô gái sôi nổi, mang cá tính con trai và phải lớn lên trong môi trường phân biệt giới tính, nên đối với bà, đây là một trải nghiệm mới mẻ. “Tôi biết mình đã ở rất xa Maryville, nơi phụ nữ phải lẻn xuống nhà kính để hút trộm một điếu thuốc.”

Vài tháng sau khi bà đến, những người phụ nữ này truyền tay nhau một bản ghi nhớ thông báo về sáu vị trí cần tuyển người để làm việc với một chiếc máy bí ẩn đặt sau những cánh cửa khóa kín ở tầng một của trường Kỹ thuật Moore, thuộc Đại học Pennsylvania. Jennings kể lại: “Tôi không biết công việc đó là như thế nào hay ENIAC là gì. Tất cả những gì tôi biết là mình có thể được tham gia từ đầu trong một điều gì đó mới mẻ, và tôi tin mình có thể học hỏi và làm tốt mọi việc như bất kỳ ai khác.” Lúc này, bà cũng đang muốn tìm việc khác thú vị hơn việc tính toán các quỹ đạo.

Khi Jennings tham gia cuộc họp, Goldstine hỏi bà biết gì về điện. “Tôi trả lời tôi đã được học một khóa về vật lý và biết rằng E bằng IR”, bà kể lại và nhắc đến định luật Ôm về mối liên quan giữa dòng điện [I] với điện áp [V] và điện trở [R]. Goldstine đáp lại: “Không, không. Tôi không quan tâm đến điều đó, nhưng cô có sợ điện không?” Rồi ông giải thích rằng công việc này có liên quan đến việc cắm dây điện và bật tắt rất nhiều công tắc. Jennings nói mình không sợ. Trong khi bà đang trả lời phỏng vấn thì Adele Goldstine bước vào, nhìn bà và gật đầu. Và thế là Jennings được chọn.

Ngoài Jean Jennings (sau này được gọi là Bartik), những người khác cũng được chọn là Marlyn Wescoff (sau này là Meltzer), Ruth Lichterman (Teitelbaum), Betty Snyder (Holberton), Frances Bilas (Spence) và Kay McNulty (sau này kết hôn với John Mauchly). Họ là một đội điển hình được tập hợp lại bởi chiến tranh: Wescoff và Lichterman là người Do Thái, Snyder là tín đồ phái Giáo hữu, McNulty là một người Ireland theo Công giáo và Jennings là một tín đồ Tin lành thuộc giáo đoàn Hội thánh của Chúa Ki-tô nhưng đã bỏ đạo. Jennings chia sẻ: “Chúng tôi đã có khoảng thời gian tuyệt vời bên nhau, chủ yếu bởi vì không ai trong chúng tôi từng quen thân với người thuộc tôn giáo khác. Chúng tôi cũng có những cuộc tranh luận sôi nổi về chân lý và tín ngưỡng tôn giáo. Mặc dù có những khác biệt, nhưng cũng có thể là nhờ chúng mà chúng tôi đều quý mến nhau.”

Vào mùa hè năm 1945, sáu người phụ nữ được đưa đến khu thử nghiệm Aberdeen để học cách sử dụng các thẻ đục lỗ của IBM và lắp dây cho các bảng phích cắm. McNulty kể lại: “Chúng tôi đã có những cuộc thảo luận lý thú về tôn giáo, gia đình, chính trị và công việc. Chúng tôi chưa bao giờ thiếu chuyện để nói với nhau.” Jennings trở thành trưởng nhóm: “Chúng tôi làm việc cùng nhau, sống cùng nhau, ăn cùng nhau và ngồi hàng giờ để nói về mọi thứ.” Vì tất cả họ đều độc thân và xung quanh cũng có rất nhiều binh lính độc thân, thế nên đã có rất nhiều câu chuyện lãng mạn, đáng nhớ được nhen nhóm quanh những ly cocktail Tom Collins trong các phòng ăn ở câu lạc bộ sĩ quan. Wescoff tìm được một chàng thủy quân lục chiến “cao ráo và ưa nhìn”. Jennings hẹn hò với một hạ sĩ lục quân “có duyên nhưng không đẹp trai lắm” tên là Pete. Pete đến từ bang Mississippi, và Jennings rất thẳng thắn phản đối sự phân biệt chủng tộc: “Pete từng nói với tôi rằng anh ấy sẽ không bao giờ đưa tôi đến Biloxi vì tôi quá thẳng thắn trong quan điểm về vấn đề này và điều đó có thể sẽ khiến tôi bị giết chết.”

Sau sáu tuần đào tạo, sáu nữ lập trình viên lưu những người bạn trai của mình vào bộ nhớ lưu trữ và trở về Pennsylvania. Tại đây, họ được giao cho những sơ đồ và biểu đồ cỡ lớn bằng tờ áp phích mô tả về ENIAC. McNulty nói: “Người ta đưa cho chúng tôi một chồng các bản thiết kế chi tiết, tức là các sơ đồ hệ thống dây điện cho tất cả các bảng, và nói: ‘Đây, hãy tìm hiểu cơ chế hoạt động của máy đi rồi nghĩ cách lập trình nó.” Việc này đòi hỏi phải phân tích các phương trình vi phân và sau đó xác định cách nối những dây cáp để liên kết với đúng mạch điện tử. Jennings cho biết: “Lợi ích lớn nhất của việc nghiên cứu ENIAC trên sơ đồ là chúng tôi bắt đầu hiểu chiếc máy có thể và không thể làm gì. Do đó, chúng tôi có thể chẩn đoán sự cố gần như tới từng đèn chân không.” Bà và Snyder đã cùng sáng chế ra một hệ thống để xác định chiếc đèn bị cháy trong số 18.000 chiếc đèn chân không. “Bởi vì hiểu rõ cái máy lẫn ứng dụng của nó, nên chúng tôi học được cách xác định vấn đề cũng tốt như các kỹ sư, nếu không muốn nói là tốt hơn. Và các kỹ sư rất thích điều đó, vì như vậy, họ có thể giao việc gỡ lỗi cho chúng tôi.”

Snyder kể lại việc lập các sơ đồ và biểu đồ kỹ lưỡng cho mỗi lần tái cấu hình các dây cáp và công tắc. Bà cho biết: “Những gì chúng tôi đang làm khi đó là khởi đầu một chương trình”, dù rằng khi đó họ chưa nghĩ ra từ để đặt tên cho công việc đó. Để an tâm, họ viết lại từng chuỗi mới lên giấy, như Jennings nói: “Tất cả chúng tôi đều cảm thấy rằng mình sẽ bị phạt nặng nếu làm hỏng cái bảng.”

Một hôm, Jennings và Snyder đang ngồi trong một phòng học ở tầng hai mà quân đội trưng dụng, chăm chú nghiên cứu những tập sơ đồ của rất nhiều bộ phận trong ENIAC, bỗng có một người đàn ông bước vào để kiểm tra kết cấu xây dựng. Ông ta nói: “Xin chào, tôi là John Mauchly. Tôi đến để kiểm tra xem liệu trần nhà có bị sập xuống hay không.” Trước đó, cả hai người phụ nữ đều chưa từng gặp nhân vật huyền thoại này của ENIAC, nhưng họ cũng không hề rụt rè hay sợ hãi, dù chỉ một chút. Jennings thẳng thắn: “Chà, chúng tôi rất vui được gặp anh. Hãy cho chúng tôi biết cái đống quái quỷ này hoạt động ra sao đi.” Mauchly trả lời chi tiết câu hỏi này và một số câu khác nữa. Khi kết thúc câu chuyện, ông nói với họ: “Phòng làm việc của tôi ở ngay bên cạnh. Bất cứ khi nào tôi có ở trong phòng, các cô có thể đến và hỏi tôi.”

Hầu hết các buổi chiều sau đó, họ đều vào phòng ông. Theo Jennings: ”Ông ấy là một giáo viên tuyệt vời.” Mauchly khích lệ những người phụ nữ hình dung ra vô vàn những điều mà một ngày nào đó ENIAC có thể làm được, ngoài việc tính toán quỹ đạo bắn pháo. Ông biết rằng để biến nó trở thành một máy vi tính đa năng thực thụ thì cần phải khuyến khích các lập trình viên, những người có thể khiến phần cứng thực hiện nhiều tác vụ khác nhau. Jennings cho biết: “Ông ấy luôn cố gắng hướng chúng tôi suy nghĩ đến những vấn đề khác. Ông ấy muốn chúng tôi đảo ngược một ma trận hay điều gì đó giống như thế.”

Vào cùng khoảng thời gian Hopper đang làm công việc này ở Harvard, những người phụ nữ của ENIAC cũng phát triển cách sử dụng các chương trình con. Họ bực mình vì các mạch logic không đủ khả năng tính toán một số quỹ đạo. McNulty là người đưa ra giải pháp. Một hôm, bà phấn khởi kêu lên: “Ôi, tôi biết, tôi biết, tôi biết rồi! Chúng ta có thể dùng một chương trình lập trình chủ để lặp lại mã.” Họ thử nghiệm phương pháp này và thấy hiệu quả. Jennings kể lại: “Chúng tôi bắt đầu nghĩ cách tạo các chương trình con, các chương trình con lồng nhau và tất cả những thứ đó. Nếu xét ở góc độ giải quyết các bài toán quỹ đạo đó thì việc này rất thiết thực, bởi không cần lặp lại toàn bộ chương trình mà chỉ cần lặp lại một số phần của nó và thiết lập chương trình lập trình chủ để thực hiện việc này. Khi đã biết được như vậy rồi, bạn có thể học cách thiết kế các chương trình theo module28. Module hóa và phát triển các chương trình con là thực sự thiết yếu trong việc học lập trình.”

28 Trong phần mềm máy tính, module là một phần trong một chương trình. Các chương trình thường bao gồm một hoặc nhiều module được phát triển độc lập và chỉ được kết nối với nhau khi chương trình được liên kết. Một module có thể chứa một hoặc vài đoạn chương trình. Trong phần cứng, module là một bộ phận độc lập.

Vào năm 2011, không lâu trước khi qua đời, Jean Jennings Bartik đã tự hào khi ngẫm lại một thực tế rằng tất cả các lập trình viên chế tạo nên chiếc máy vi tính đa năng đầu tiên đều là phụ nữ: “Mặc dù vào thời đại của chúng tôi, cơ hội việc làm của phụ nữ nhìn chung rất hạn chế, nhưng chúng tôi đã góp phần khởi động thời đại máy vi tính.” Sở dĩ điều này xảy ra là do nhiều phụ nữ thời đó đã được học toán, và người ta cần đến các kỹ năng của họ. Tuy nhiên, ở đây cũng có một yếu tố khá mỉa mai nữa: cánh nam giới, với những món đồ chơi của mình, cho rằng lắp ráp phần cứng mới là công việc quan trọng nhất, và đó mới là công việc của đàn ông. Jennings nói: “Nền khoa học và kỹ thuật Hoa Kỳ trước đây còn phân biệt giới tính nhiều hơn so với hiện nay. Nếu những nhà quản lý ENIAC hiểu được ý nghĩa của việc lập trình đối với hoạt động của máy vi tính điện tử và mức độ phức tạp của công việc này thì có lẽ họ sẽ do dự hơn khi giao một nhiệm vụ quan trọng như thế cho phụ nữ.”

Chương trình cài đặt sẵn

Ngay từ đầu, Mauchly và Eckert đã hiểu rằng sẽ có những giải pháp giúp cho việc tái lập trình ENIAC trở nên dễ dàng hơn. Nhưng họ không thử làm việc đó, vì để đưa tính năng đó vào, họ sẽ phải làm cho phần cứng phức tạp hơn, mà điều đó lại không thực sự cần thiết đối với những nhiệm vụ mà họ hình dung ban đầu. Trong báo cáo về tiến độ của ENIAC cuối năm 1943, họ viết: “Chúng tôi không tạo cơ sở cho việc tự động thiết lập một vấn đề. Để duy trì tính đơn giản và vì chúng tôi dự đoán rằng ENIAC sẽ được sử dụng chủ yếu để giải quyết các vấn đề thuộc cùng một loại, trong đó một cài đặt sẽ được sử dụng nhiều lần trước khi đưa một vấn đề khác vào máy.”

Nhưng hơn một năm trước khi hoàn thành ENIAC (thực ra là ngay từ đầu năm 1944), Mauchly và Eckert đã nhận ra rằng có một phương pháp hiệu quả giúp cho việc tái lập trình máy vi tính trở nên dễ dàng hơn: cài đặt sẵn các chương trình bên trong bộ nhớ máy vi tính thay vì cứ mỗi lần lại phải tải lại chúng. Họ linh cảm rằng đây có thể sẽ là một bước tiến quan trọng tiếp theo trong quá trình phát triển của máy vi tính. Với cấu trúc “chương trình cài đặt sẵn” này, có thể thay đổi các tác vụ của máy vi tính gần như ngay lập tức mà không cần phải cấu hình lại dây cáp và công tắc bằng tay.

Để lưu trữ chương trình bên trong máy tính, cần phải tạo ra một dung lượng bộ nhớ lớn. Eckert đã cân nhắc nhiều phương pháp để thực hiện điều đó. Trong bản ghi nhớ vào tháng 1 năm 1944, ông viết: “Có thể lập trình tạm thời bằng cách cài đặt trên đĩa hợp kim hoặc lập trình vĩnh viễn trên đĩa khắc.” Vì giá cả các loại đĩa như vậy vẫn còn khá đắt đỏ nên ông đề xuất sử dụng một phương pháp lưu trữ rẻ hơn cho phiên bản tiếp theo của ENIAC, gọi là một “mạch trễ âm thanh”. Phương pháp này được kỹ sư William Shockley (nhân vật này sẽ được nhắc đến nhiều ở phần sau) tiên phong sử dụng ở Bell Labs và được phát triển ở MIT. Mạch trễ âm thanh hoạt động bằng cách lưu trữ dữ liệu dưới dạng các xung điện trong một ống trụ dài chứa một chất lỏng đặc và quánh, chẳng hạn như thủy ngân. Ở một đầu ống, một tín hiệu điện mang dòng dữ liệu sẽ được một khối thạch anh chuyển đổi thành các xung điện dao động tới lui dọc theo chiều dài ống trong một thời gian. Có thể dùng điện để duy trì các dao động này trong thời gian bao lâu tùy ý. Khi cần khôi phục dữ liệu, khối thạch anh sẽ chuyển nó trở lại thành một tín hiệu điện. Mỗi ống có thể chứa gần 1.000 bit29 dữ liệu với chi phí bằng 1/100 chi phí sử dụng một mạch đèn chân không. Trong bản ghi nhớ vào mùa hè năm 1944, Eckert và Mauchly cho rằng thế hệ ENIAC tiếp theo cần phải có những dàn các ống thủy ngân chứa mạch trễ như thế này để lưu trữ cả dữ liệu và thông tin lập trình thô ở dạng kỹ thuật số.

29 Viết tắt của cụm từ binary digit (số nhị phân), chỉ đơn vị dữ liệu nhỏ nhất trong máy tính. Mỗi bit có một giá trị nhị phân là 0 hoặc 1.

John von Neumann

Vào thời điểm này, một trong những nhân vật thú vị nhất trong lịch sử máy vi tính tái xuất trong câu chuyện của chúng ta: John von Neumann, nhà toán học gốc Hungary, thầy cố vấn cho Turing ở Đại học Princeton và mời ông làm trợ lý. Là nhà bác học tâm huyết và một trí thức nho nhã, Neumann đã có những đóng góp lớn trong các lĩnh vực thống kê, lý thuyết tập hợp, hình học, cơ học lượng tử, thiết kế vũ khí hạt nhân, động lực học chất lỏng, lý thuyết trò chơi và kiến trúc máy vi tính. Sau này, ông sẽ là người có bước cải tiến quan trọng – được gọi theo tên ông (kiến trúc von Neumann) – và được xếp công đầu cho kiến trúc chương trình cài đặt sẵn mà Eckert, Mauchly và các đồng nghiệp của họ đã bắt đầu cân nhắc.

Von Neumann sinh năm 1903 trong một gia đình Do Thái giàu có ở Budapest, vào khoảng thời gian huy hoàng sau khi Đế quốc Áo-Hung bãi bỏ các điều luật hạn chế đối với người Do Thái. Năm 1913, hoàng đế Franz Joseph trao một tước hiệu cha truyền con nối cho ông chủ ngân hàng Max Neumann vì “sự phục vụ đáng khen ngợi trong lĩnh vực tài chính”, do đó, gia đình ông được gọi là margittai Neumann, hay von Neumann trong tiếng Đức. János (tên thường gọi là Jancsi và về sau được gọi là John hay Johnny ở Mỹ) là con trai cả trong số ba anh em trai. Sau khi cha qua đời, cả ba anh em họ đều cải sang đạo Công giáo (một trong số họ thừa nhận là “để cho tiện hơn”).

Von Neumann là một nhà phát minh nữa đứng ở vị trí giao thoa giữa khoa học nhân văn và khoa học tự nhiên. Nicholas, em trai của von Neumann, kể lại: “Cha tôi là một nhà thơ nghiệp dư và ông tin rằng thơ ca không chỉ truyền đạt cảm xúc mà còn cả các tư tưởng triết học nữa. Ông coi thơ là ngôn ngữ trong một ngôn ngữ – có thể tư tưởng này là nguồn gốc cho những quan điểm sau này của anh von Neumann về ngôn ngữ của máy vi tính và não bộ.” Về mẹ mình, ông viết: “Bà tin rằng âm nhạc, nghệ thuật và những thú vui mỹ học khác đóng một vai trò quan trọng trong đời sống của chúng ta, và rằng sự tao nhã là một phẩm chất đáng được tôn kính.”

Có rất nhiều giai thoại về tố chất thiên tài của von Neumann, trong đó có những giai thoại có lẽ là đúng. Người ta kể lại rằng lúc sáu tuổi, cậu bé von Neumann thường nói chuyện phiếm với bố bằng tiếng Hi Lạp cổ, và có thể chia nhẩm hai số có tám chữ số. Một trò biểu diễn của cậu là học thuộc lòng một trang danh bạ điện thoại rồi đọc lại các tên và số điện thoại trong trang đó; cậu còn có thể nhớ nguyên văn hàng trang dài của các cuốn tiểu thuyết hoặc bài báo mình từng đọc bằng một trong năm thứ tiếng. Nhà phát triển bom hydro Edward Teller từng nói: “Nếu có một cuộc thi siêu nhân về não bộ, những người tham gia hẳn đều sẽ giống như Johnny von Neumann.”

Ngoài thời gian học ở trường, ông còn có gia sư riêng về toán học và ngôn ngữ. 15 tuổi, ông đã hoàn toàn thành thục các phép tính nâng cao. Khi Béla Kun, một chính khách theo chủ nghĩa cộng sản, lên nắm quyền tại Hungary trong một khoảng ngắn vào năm 1919, sự nghiệp học hành của von Neumann bị dời đến Vienna, trong một khu nghỉ mát trên biển Adriatic. Cũng từ đó, ông trở nên mất thiện cảm với chủ nghĩa cộng sản. Ông học chuyên ngành hóa học tại Viện Công nghệ Liên bang Thụy Sĩ ở Zurich (nơi Einstein từng học) và toán học tại cả Berlin và Budapest, lấy bằng Tiến sĩ năm 1926. Năm 1930, ông đến Đại học Princeton dạy vật lý lượng tử và ở lại đó sau khi được bổ nhiệm làm một trong số các thành viên sáng lập Viện Nghiên cứu Cao cấp (cùng với Einstein và Godel).

Von Neumann và Turing gặp nhau ở Princeton. Sau này, họ sẽ được mệnh danh là bộ đôi lý thuyết gia vĩ đại của máy vi tính đa năng, nhưng về tính cách thì họ là hai đại lượng đối lập nhau trong hệ nhị phân. Turing có một cuộc sống khổ hạnh, ông sống trong các nhà trọ, ký túc xá và thường xuyên tránh tiếp xúc với người khác; von Neumann lại là người lịch thiệp, hòa đồng và ưa lối sống xa hoa. Hai vợ chồng ông thường tổ chức những buổi tiệc hào nhoáng một đến hai lần mỗi tuần tại dinh cơ rộng lớn của họ ở Princeton. Turing là người ưa chạy đường trường; trong khi đó, người ta nói rằng von Neumann là người nghĩ đến hầu hết mọi thứ, nhưng chạy đường trường (hay thậm chí là chạy chặng ngắn) là một trong số những điều ít ỏi chưa từng xuất hiện trong đầu ông. Mẹ của Turing từng nói về con trai mình rằng: “Nó hay cẩu thả trong chuyện trang phục và thói quen.” Von Neumann thì ngược lại, gần như luôn mặc bộ quần áo ba món30, kể cả khi cưỡi lừa xuống hẻm núi Grand Canyon. Thậm chí khi còn là sinh viên, ông đã luôn ăn mặc chỉn chu như thế. Có một giai thoại kể rằng, lần đầu tiên gặp ông, nhà toán học David Hilbert chỉ có một câu hỏi: “Thợ may của cậu ta là ai vậy?”

30 Gồm quần, áo khoác, và áo chẽn được may từ cùng một loại vải.

Von Neumann thích kể chuyện vui và thường đọc các bài thơ theo thể hài hước năm câu suồng sã bằng nhiều ngôn ngữ khác nhau trong các bữa tiệc của mình, và ông ăn nhiệt tình đến mức vợ ông từng nói ông có thể đếm bất cứ thứ gì trừ calo. Ông lái xe lơ đãng đến mức bất cẩn nhưng không phải lúc nào cũng liều lĩnh, và ông rất thích các đời xe Cadillac mới bóng bẩy. “Cứ mỗi năm ông ấy lại mua ít nhất một chiếc xe mới, bất kể là chiếc xe cũ có bị ông ấy phá hỏng hay chưa”, sử gia khoa học George Dyson viết.

Cuối những năm 1930, khi đang làm việc ở Viện Nghiên cứu Cao cấp, von Neumann bắt đầu quan tâm đến những phương pháp mô phỏng toán học các sóng xung kích nổ. Chính điều này đã giúp ông trở thành một thành viên của dự án Manhattan vào năm 1943, thường xuyên tới các cơ sở bí mật ở Los Alamos, New Mexico, nơi đang phát triển vũ khí nguyên tử. Do không có đủ đồng vị uranium 235 để chế tạo hơn một quả bom, các nhà khoa học ở Los Alamos lúc này đang tìm cách chế tạo ra một thiết bị có thể sử dụng đồng vị plutonium 239. Von Neumann tập trung chế tạo một thấu kính nổ để nén lõi plutonium của quả bom nhằm đạt khối lượng tới hạn31.

31 Von Neumann đã thành công trong việc này. Thiết kế nổ plutonium hướng tâm sẽ dẫn đến Trinity, cuộc thử nghiệm vũ khí hạt nhân đầu tiên vào tháng Bảy năm 1945 gần Alamogordo, New Mexico, và thiết kế này tiếp tục được sử dụng cho quả bom thả xuống Nagasaki vào ngày 9 tháng Tám năm 1945, ba ngày sau khi quả bom uranium được thả xuống Hiroshima. Với lòng hận thù Đức Quốc xã và những người cộng sản được Nga chống lưng, von Neumann trở thành người ủng hộ nhiệt thành việc sử dụng vũ khí nguyên tử. Ông đã tham dự cuộc thử nghiệm Trinity cũng như các cuộc thử nghiệm về sau ở Bikini Atoll, Thái Bình Dương; và ông cho rằng một nghìn cái chết vì phóng xạ là một mức giá chấp nhận được để trả cho việc Hoa Kỳ đạt được một lợi thế hạt nhân. Ông qua đời 12 năm sau đó, ở tuổi 53, do ung thư xương và tuyến tụy, có thể là do nhiễm các phóng xạ phát ra trong những cuộc thử nghiệm này. (Chú thích của tác giả)

Để đánh giá nguyên lý nổ vào trong này, cần phải giải rất nhiều phương trình để tính toán tỷ lệ dòng nén không khí hoặc các vật liệu khác có thể xảy ra sau vụ nổ. Và do đó, von Neumann bắt tay vào một sứ mệnh tìm hiểu tiềm năng của những máy vi tính tốc độ cao.

Mùa hè năm 1944, sứ mệnh này đưa ông đến Bell Labs để nghiên cứu các phiên bản được cập nhật của chiếc Máy tính Số phức của George Stibitz. Phiên bản mới nhất có một sự cải tiến đặc biệt ấn tượng với ông: băng đục lỗ đưa các câu lệnh cho từng tác vụ cũng chứa cả các dữ liệu, tất cả được trộn lẫn với nhau. Ông cũng dành thời gian tới Harvard để tìm hiểu xem liệu máy Mark I của Howard Aiken có thể giúp thực hiện các phép tính liên quan đến chế tạo bom không. Trong suốt mùa hè và mùa thu năm đó, ông đi lại liên tục bằng tàu hỏa giữa Harvard, Princeton, Bell Labs và Aberdeen, đóng vai trò một con ong ý tưởng, thụ phấn và thụ phấn chéo cho các đội nghiên cứu khác nhau bằng những ý tưởng xuất hiện trong đầu ông khi ông bay đi khắp nơi. Giống như John Mauchly từng đi đây đó để góp nhặt các ý tưởng dẫn đến sự ra đời của chiếc máy vi tính điện tử đầu tiên hoạt động được, von Neumann cũng đi khắp nơi để thu thập các yếu tố và khái niệm sẽ trở thành một phần trong kiến trúc máy vi tính có chương trình cài đặt sẵn.

Tại Harvard, Grace Hopper và cộng sự lập trình Richard Bloch đã thu xếp cho von Neumann một chỗ làm việc trong căn phòng họp ngay bên cạnh chiếc máy Mark I. Von Neumann và Bloch thường viết các phương trình lên bảng và nhập chúng vào máy, còn Hopper sẽ đọc các kết quả trung gian khi máy đưa ra. Theo lời Hopper kể lại, trong khi cỗ máy đang “làm các con số”, von Neumann thường từ trong căn phòng họp chạy ra và dự đoán kết quả. Bà hồ hởi kể lại: “Tôi sẽ không bao giờ quên cảnh ông ấy từ căn phòng mé trong lao ra ngoài, lại quay vào trong và viết tất cả lên chiếc bảng, rồi ông dự đoán các con số kết quả, và những dự đoán của ông chính xác tới 99%, thật tuyệt vời! Dường như ông ấy biết hoặc cảm nhận được việc tính toán đang diễn ra như thế nào.”

Von Neumann còn gây ấn tượng với đội ngũ nghiên cứu ở Harvard bằng tinh thần hợp tác của mình. Ông tiếp thu các ý tưởng của họ, nhận một số ý tưởng là của mình, nhưng cũng nói rõ là mọi người không nên đòi quyền sở hữu bất kỳ khái niệm nào. Đến khi viết bản báo cáo tiến độ, von Neumann một mực đòi để tên Bloch ở vị trí đầu tiên. Bloch nói: “Tôi thực sự thấy mình không xứng đáng với điều đó, nhưng mọi việc cứ diễn ra như vậy, nên tôi cũng chấp nhận.” Aiken cũng có thái độ cởi mở tương tự về việc chia sẻ ý tưởng. Ông từng nói với một sinh viên: “Đừng lo lắng chuyện người khác sẽ ăn cắp ý tưởng của mình. Nếu đó là một ý tưởng độc đáo thì cậu còn phải bắt họ nghe cho bằng được để mà chấp nhận nó nữa kia.” Tuy nhiên, ngay cả ông cũng ngạc nhiên (và có phần không thoải mái) trước thái độ dễ dãi của von Neumann khi phân định công lao cho các ý tưởng. Aiken cho biết: “Ông ấy nói về các khái niệm mà không băn khoăn tới việc chúng đến từ đâu.”

Vấn đề mà von Neumann phải đối mặt tại Harvard là máy Mark I hoạt động quá chậm do các công tắc điện cơ. Để thực hiện các phép tính toán cho bom nguyên tử, nó cần tới hàng tháng trời. Mặc dù băng giấy đầu vào rất hữu ích trong việc tái lập trình, song mỗi khi cần gọi đến chương trình con thì họ lại phải thay băng giấy bằng tay. Von Neumann dần đi đến chỗ tin rằng giải pháp duy nhất là chế tạo một chiếc máy vi tính vận hành với tốc độ điện tử và có thể lưu trữ cũng như chỉnh sửa các chương trình bằng một bộ nhớ trong.

Và như vậy, ông đã có sự chuẩn bị tâm thế để dự phần vào bước tiến lớn tiếp theo: sự phát triển của một máy vi tính có bộ nhớ lưu trữ. Và thật tình cờ, vào cuối tháng 8 năm 1944, ông có một cuộc gặp gỡ bất ngờ ở sân nhà ga xe lửa tại khu thử nghiệm Aberdeen.

Von Neumann ở Pennsylvania

Đại úy Herman Goldstine, đầu mối liên lạc của quân đội lúc này đang làm việc cùng Mauchly và Eckert trong dự án ENIAC, cũng tình cờ có mặt ở sân ga với von Neumann tại Aberdeen để đón chuyến tàu lên phía bắc. Tuy chưa từng gặp von Neumann nhưng thoạt nhìn ông đã nhận ra ngay. Goldstine thường ngưỡng mộ những trí tuệ xuất chúng, vì vậy ông rất phấn khởi khi nhìn thấy một nhân vật nổi tiếng trong giới toán học. Ông kể lại: “Vậy là tôi đánh liều tiến lại gần nhân vật nổi tiếng thế giới ấy, tự giới thiệu bản thân và bắt chuyện. Thật may cho tôi, von Neumann là một người thân mật, dễ gần, luôn cố gắng hết mình để mọi người đều cảm thấy thoải mái.” Cuộc trò chuyện càng trở nên sôi nổi hơn khi von Neumann biết về công việc mà Goldstine đang làm. “Khi von Neumann biết tôi có liên quan đến việc phát triển một chiếc máy vi tính điện tử có khả năng thực hiện 333 phép nhân trong một giây, bầu không khí của cuộc trò chuyện thay đổi hoàn toàn, từ hài hước, thoải mái sang giống như không khí của một buổi thi vấn đáp để lấy bằng Tiến sĩ toán học vậy.”

Theo lời khẩn khoản của Goldstine, vài ngày sau đó von Neumann đến Pennsylvania để xem họ chế tạo ENIAC. Presper Eckert cũng rất hiếu kỳ muốn được gặp nhà toán học nổi tiếng, và ông đã có sẵn trong đầu một bài kiểm tra nhỏ để xem liệu von Neumann có “thật sự là một thiên tài” hay không: Liệu câu hỏi đầu tiên của ông có phải là về cấu trúc logic của chiếc máy? Và đó quả đúng là câu hỏi đầu tiên mà Neumann đã đặt ra, vì vậy ông đã nhận được sự kính trọng của Eckert.

ENIAC có thể giải một phương trình vi phân riêng phần trong vòng chưa đầy một giờ, trong khi đó, Mark I của Harvard phải mất đến gần 80 tiếng. Điều này đã gây ấn tượng với von Neumann. Tuy nhiên, việc tái lập trình ENIAC để thực hiện các tác vụ khác có thể mất hàng giờ đồng hồ, và von Neumann nhận thấy đây là một nhược điểm lớn khi phải giải quyết một loạt các vấn đề khác nhau. Suốt năm 1944, Mauchly và Eckert đã trăn trở tìm giải pháp để lưu trữ các chương trình bên trong máy. Sự xuất hiện của von Neumann cùng với kho ý tưởng phong phú từ Harvard, Bell Labs và nhiều nơi khác đã nâng tầm tư duy về các máy vi tính có chương trình cài đặt sẵn lên một quỹ đạo cao hơn.

Von Neumann trở thành cố vấn của nhóm chế tạo ENIAC. Ông tích cực cổ vũ cho ý tưởng rằng, chương trình máy vi tính phải được lưu trữ trong cùng một bộ nhớ với dữ liệu để có thể dễ dàng điều chỉnh chương trình trong lúc máy đang vận hành. Ông bắt đầu công việc từ tuần đầu tiên của tháng 9 năm 1944. Mauchly và Eckert giải thích chi tiết về chiếc máy và chia sẻ những suy nghĩ của họ về việc chế tạo “một thiết bị lưu trữ với các ô nhớ có địa chỉ” trong phiên bản tiếp theo của chiếc máy. Thiết bị này sẽ đóng vai trò bộ nhớ cho cả dữ liệu lẫn các câu lệnh của chương trình. Trong bức thư gửi cấp trên vào tuần đó, Goldstine viết: “Chúng tôi đề xuất xây dựng một thiết bị lập trình trung tâm, trong đó gói chương trình được lưu trữ ở dạng mã hóa trong cùng loại thiết bị lưu trữ như đã đề xuất ở trên.”

Các cuộc họp của von Neumann với nhóm chế tạo ENIAC (đặc biệt là bốn phiên họp chính thức vào mùa xuân năm 1945) có ý nghĩa quan trọng đến mức biên bản các cuộc họp đó được đặt tên là “Các cuộc họp với von Neumann”. Ông đi đi lại lại trước một chiếc bảng đen và dẫn dắt buổi thảo luận với phong cách của một nhà điều hành nhóm đang vận dụng phương pháp của Socrates32, tiếp nhận các ý tưởng, điều chỉnh lại rồi viết chúng lên bảng. Jean Jennings kể lại: “Ông ấy đứng trước căn phòng như một Giáo sư và bàn luận với chúng tôi. Chúng tôi nêu lên một vấn đề cụ thể mà mình đang gặp phải, và chúng tôi luôn cố gắng trình bày sao cho các câu hỏi phải mang tính đại diện cho những vấn đề cơ bản chứ không chỉ đơn thuần là các vấn đề về máy móc.”

32 Chỉ hình thức thảo luận mang tính xây dựng giữa các cá nhân, dựa vào phương pháp hỏi và đáp để kích thích tư duy phản biện do Socrates, triết gia Hy Lạp cổ đại, đề xướng.

Von Neumann rất cởi mở, nhưng về mặt trí tuệ thì lại khá đáng sợ. Khi ông đưa ra một lời tuyên bố, hiếm khi có ai phản đối lại. Nhưng thỉnh thoảng Jennings vẫn làm điều đó. Một hôm, bà phản đối một luận điểm của ông, và những người đàn ông trong phòng nhìn bà chằm chằm đầy hoài nghi. Nhưng von Neumann đã dừng lại, nghiêng đầu và rồi chấp nhận ý kiến của bà. Von Neumann biết cách lắng nghe, và ông cũng là bậc thầy trong nghệ thuật lấy lòng bằng cách giả vờ nhún nhường. Jennings cho biết: “Ở von Neumann là một sự kết hợp đáng ngạc nhiên của một người thông minh biết rằng mình thông minh, nhưng đồng thời lại rất khiêm tốn và dè dặt khi trình bày các ý tưởng của mình với người khác. Ông ấy là người luôn chân luôn tay và liên tục đi lại khắp phòng, nhưng khi trình bày ý tưởng của mình thì cứ như ông ấy đang xin lỗi vì không đồng tình với bạn hoặc vì mình có một ý tưởng hay hơn.”

Đặc biệt, von Neumann rất giỏi trong việc hình dung ra những yếu tố cơ bản trong lập trình máy vi tính, vốn lúc này vẫn còn là một món nghề thủ công chưa được xác định rõ ràng và hầu như không có sự tiến bộ nào trong suốt một thế kỷ kể từ khi Ada Lovelace viết các bước cho Máy Giải tích tạo ra các số Bernoulli. Ông nhận thấy để tạo ra một tập lệnh gọn, đẹp cần đến cả logic chặt chẽ và sự diễn đạt chính xác. Jennings kể lại: “Ông ấy giải thích rất kỹ lưỡng khi nào thì cần có câu lệnh, khi nào thì không. Đó là lần đầu tiên tôi nhận ra tầm quan trọng của các mã lệnh, sự logic đằng sau chúng và những yếu tố mà một tập lệnh cần phải có.” Đây là một biểu hiện cho tài năng lớn hơn của ông: đi đến tận cùng bản chất của một ý tưởng mới. “Điểm đặc biệt ở von Neumann, cũng là điểm mà tôi nhận thấy ở các thiên tài khác, là khả năng nhìn ra điểm cốt yếu trong một vấn đề cụ thể.”

Von Neumann nhận ra rằng họ không chỉ đơn thuần là cải tiến ENIAC để nó có thể tái lập trình nhanh hơn. Quan trọng hơn, họ đang thực hiện tầm nhìn của Ada bằng cách chế tạo ra một chiếc máy có thể thực hiện bất kỳ tác vụ logic nào trên bất kỳ tập biểu tượng nào. George Dyson viết: “Máy vi tính cài đặt sẵn chương trình do Alan Turing hình dung ra và được John von Neumann thực hiện đã phá bỏ sự khác biệt giữa những con số đại diện và những con số thực hiện công việc. Vũ trụ của chúng ta sẽ không bao giờ như cũ nữa.”

Thêm vào đó, khác với các đồng nghiệp của mình, von Neumann còn nhanh chóng nhận ra một thuộc tính quan trọng của việc trộn lẫn các dữ liệu và các câu lệnh chương trình trong cùng một bộ nhớ lưu trữ. Bộ nhớ có thể xóa được (ngày nay chúng ta gọi là bộ nhớ đọc-ghi), điều này có nghĩa là có thể thay đổi các câu lệnh chương trình được cài đặt không chỉ khi chương trình kết thúc mà tại bất kỳ thời điểm nào khi chương trình đang hoạt động. Máy vi tính có thể thay đổi chương trình của chính nó dựa trên những kết quả mà nó nhận được. Để làm cho quá trình này diễn ra thuận lợi hơn, von Neumann đã nghĩ ra một ngôn ngữ chương trình với địa chỉ có thể thay đổi, cho phép máy dễ dàng chuyển sang các câu lệnh thay thế trong khi chương trình đang hoạt động.

29

John von Neuman (1903-1957) chụp năm 1954.

30

Herman Goldstine (1913-2004) khoảng năm 1944.

31

Presper Eckert (giữa) và Walter Cronkie của CBS (phải) đang đọc dự đoán bầu cử từ chiếc máy UNVIAC năm 1952.

Nhóm nghiên cứu ở Đại học Pennsylvania đề xuất với quân đội việc chế tạo cỗ máy ENIAC cải tiến dựa trên các nguyên tắc này. Đó sẽ là một chiếc máy nhị phân thay vì thập phân, sử dụng các mạch trễ bằng thủy ngân làm bộ nhớ, và bao gồm phần lớn (tuy chưa phải tất cả) cái mà sau này sẽ được gọi là “kiến trúc von Neumann”. Trong bản đề xuất ban đầu với quân đội, chiếc máy mới này được gọi là Electronic Discrete Variable Automatic Calculator (Máy tính toán Điện tử Tự động Biến rời rạc). Tuy nhiên, càng về sau, nhóm nghiên cứu càng có thói quen gọi nó là máy vi tính, vì nó có thể thực hiện nhiều chức năng hơn là chỉ tính toán đơn thuần. Nhưng điều đó cũng không quan trọng, vì mọi người chỉ gọi nó một cách giản dị là EDVAC.

Trong những năm tiếp theo, tại các phiên tòa và những hội nghị về bằng sáng chế, trong các cuốn sách và những tư liệu lịch sử tranh chấp, xuất hiện những cuộc tranh cãi về việc ai là người xứng đáng được ghi công đầu cho những ý tưởng được phát triển trong giai đoạn năm 1944 và đầu năm 1945, các ý tưởng đã trở thành một phần của máy vi tính cài đặt sẵn chương trình. Ví dụ, phiên bản câu chuyện vừa kể dành công lớn cho Eckert và Mauchly trong việc đưa ra khái niệm chương trình cài đặt sẵn; và cho von Neumann trong việc nhận ra tầm quan trọng của việc máy vi tính có khả năng điều chỉnh chương trình trong khi đang vận hành và trong việc tạo ra một tính năng lập trình với địa chỉ có thể thay đổi để hỗ trợ cho điều đó. Nhưng có một điều còn quan trọng hơn việc truy nguyên nguồn gốc các ý tưởng: qua đây, chúng ta nhận ra rằng hoạt động sáng tạo ở Đại học Pennsylvania là một minh chứng nữa cho thấy sức sáng tạo tập thể. Von Neumann, Eckert, Mauchly, Goldstine, Jennings và nhiều người khác đã cùng nhau thảo luận các ý tưởng và khơi gợi đóng góp từ các kỹ sư, chuyên gia điện tử, nhà khoa học vật liệu và lập trình viên.

Phần lớn chúng ta đều đã từng tham gia vào những buổi thảo luận sôi nổi và từ đó ra đời những ý tưởng sáng tạo. Nhưng thậm chí chỉ vài ngày sau đó, mỗi người tham gia sẽ có những hồi tưởng khác nhau về việc ai là người đề xuất ý tưởng nào đầu tiên, và chúng ta nhận ra rằng các ý tưởng được hình thành chủ yếu từ sự tương tác lặp đi lặp lại trong một nhóm hơn là bởi một cá nhân trăn trở về một khái niệm nguyên bản. Sáng kiến thường đến từ sự cọ xát giữa các ý tưởng thay vì xuất hiện như một tia chớp đột ngột lóe lên giữa trời không. Điều này đúng với Bell Labs, Los Alamos, Bletchley Park và Đại học Pennsylvania. Một trong những ưu điểm lớn của von Neumann là tài năng của ông – đặt câu hỏi, lắng nghe, nhẹ nhàng đưa ra những đề xuất, diễn đạt và đối chiếu – trong việc trở thành một ông bầu đỡ đầu cho một quá trình sáng tạo tập thể như vậy.

Von Neumann thường hay tập hợp rồi đối chiếu các ý tưởng với nhau, và việc ông ít quan tâm đến chuyện xác minh nguồn gốc những ý tưởng đó đã phát huy hiệu quả trong việc gieo mầm và nuôi dưỡng các khái niệm mà sau này sẽ trở thành một phần của EDVAC. Nhưng đôi khi, điều đó lại làm phật lòng những người quan tâm đến việc nhận công lao (hay thậm chí là cả quyền sở hữu trí tuệ) mà họ xứng đáng được hưởng. Ông từng có lần tuyên bố rằng không thể xác định nguồn gốc của các ý tưởng được thảo luận trong một nhóm. Có người kể lại rằng khi nghe thấy điều đó, Eckert đã đáp lại bằng một câu hỏi: “Thật sao?”

Những mặt ưu điểm và khuyết điểm trong phương pháp của von Neumann được thể hiện rõ vào tháng 6 năm 1945. Sau khoảng 10 tháng bận rộn với những công việc tại Đại học Pennsylvania, ông đề xuất tóm tắt lại nội dung các cuộc thảo luận của họ thành văn bản. Và ông đã làm điều đó trên một chuyến đi dài bằng tàu hỏa tới Los Alamos.

Trong bản báo cáo viết tay gửi lại cho Goldstine ở Đại học Pennsylvania, von Neumann đã mô tả chi tiết đậm chất toán học, về cấu trúc và điều khiển logic của chiếc máy vi tính cài đặt sẵn chương trình được đề xuất; đồng thời ông cũng lý giải tại sao “nên xử lý toàn bộ bộ nhớ như một bộ phận”. Khi Eckert thắc mắc vì sao von Neumann lại soạn một bản báo cáo dựa trên những ý tưởng mà nhiều người khác đã chung tay xây dựng, Goldstine trấn an: “Ông ấy chỉ muốn làm rõ những ý tưởng trong đầu, và ông ấy làm như vậy bằng cách cách viết thư cho tôi để chúng ta có thể phản hồi những chỗ ông ấy chưa hiểu đúng.”

Von Neumann đã để chừa ra các khoảng trống để bổ sung thông tin tham khảo về công trình của người khác, và bản báo cáo của ông không hề sử dụng từ viết tắt EDVAC. Nhưng khi Goldstine đánh máy bản thảo này (dài 101 trang), ông đã để người hùng của mình đứng tên tác giả duy nhất. Trong trang tiêu đề, Goldstine đặt tên cho nó là Phác thảo Đầu tiên một Báo cáo về EDVAC, tác giả: John von Neumann. Goldstine dùng một máy in rô-nê-ô sao thành 24 bản và phân phát các bản này vào cuối tháng 6 năm 1945.

Bản Báo cáo Phác thảo này là một tài liệu vô cùng hữu ích. Nó dẫn hướng cho sự phát triển của những chiếc máy vi tính tiếp theo trong ít nhất một thập kỷ sau đó. Việc von Neumann quyết định viết bản báo cáo này và cho phép Goldstine phân phát nó thể hiện sự cởi mở của những nhà khoa học theo xu hướng học thuật, đặc biệt là các nhà toán học, những người muốn công bố và phổ biến kiến thức hơn là tìm cách sở hữu tài sản trí tuệ. Von Neumann giải thích với một đồng nghiệp: “Dĩ nhiên, tôi muốn thực hiện phần trách nhiệm của mình là làm sao để giữ cho lĩnh vực này ở phạm vi công cộng càng nhiều càng tốt (xét từ quan điểm bản quyền).” Về sau, von Neumann chia sẻ rằng ông có hai mục đích khi viết bản báo cáo này: “để góp phần làm rõ và điều phối luồng tư duy của nhóm nghiên cứu EDVAC” và “để đẩy mạnh thêm nữa sự phát triển của nghệ thuật chế tạo máy vi tính tốc độ cao”. Von Neumann nói rằng ông không có ý khẳng định quyền sở hữu bất kỳ khái niệm nào, và quả thực, ông không bao giờ nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho chúng.

Nhưng Eckert và Mauchly lại có cách nhìn nhận khác về việc này. Sau này, Eckert nói: “Cuối cùng, chúng tôi coi von Neumann là một kẻ vụ lợi trên ý tưởng của người khác, với Goldstine người quảng bá chính cho sứ mệnh của ông ấy. Von Neumann ăn cắp các ý tưởng và cố làm ra vẻ những công trình được thực hiện tại trường Moore [thuộc Đại học Pennsylvania] là những công trình do ông ấy thực hiện.” Jean Jennings cũng tán thành quan điểm đó, sau này bà than phiền rằng Goldstine “đã ủng hộ tuyên bố sai lầm của von Neumann một cách nhiệt tình, và giúp ông ấy ăn cướp công trình của Eckert, Mauchly và những người khác trong nhóm nghiên cứu của trường Moore.”

Điều khiến Mauchly và Eckert đặc biệt thất vọng là trong khi họ đang cố gắng lấy bằng sáng chế cho nhiều khái niệm đằng sau ENIAC, và sau này là EDVAC, thì việc phân phát bản báo cáo của von Neumann đã đưa những khái niệm đó vào phạm vi công cộng một cách hợp pháp. Khi Mauchly và Eckert xin cấp bằng sáng chế cho kiến trúc một máy vi tính có chương trình cài đặt sẵn, họ đã gặp trở ngại vì báo cáo của von Neumann được coi là một “sự công bố có trước” những ý tưởng đó (theo phán quyết cuối cùng của cả các luật sư quân đội và tòa án).

Những cuộc tranh chấp về bằng sáng chế này là dấu hiệu báo trước cho một vấn đề lớn trong thời đại kỹ thuật số: Quyền sở hữu trí tuệ có nên được chia sẻ tự do và đưa vào, bất kỳ khi nào có thể, phạm vi công cộng và tài sản chung nguồn mở hay không? Xu hướng này, vốn được đông đảo các nhà phát triển Internet và Web đi theo, có thể thúc đẩy sáng tạo thông qua việc các ý tưởng được phổ biến nhanh chóng và cải thiện dần nhờ cộng đồng. Hay cần bảo vệ quyền sở hữu trí tuệ và cho phép các nhà phát minh được thu lợi nhuận từ các ý tưởng và phát minh độc quyền của họ? Xu hướng này, chủ yếu nhận được sự ủng hộ trong các lĩnh vực phần cứng máy vi tính, điện tử và công nghiệp bán dẫn, có thể mang lại sự khích lệ về mặt tài chính và nguồn vốn đầu tư nhằm khuyến khích sáng tạo và tinh thần mạo hiểm. Trong 70 năm kể từ khi von Neumann chính thức đưa bản “Báo cáo Phác thảo” về EDVAC vào phạm vi công cộng, lĩnh vực máy vi tính ngả theo xu hướng tôn trọng sự độc quyền nhiều hơn (ngoại trừ một số trường hợp cá biệt nổi bật). Năm 2011 đánh dấu một mốc lịch sử quan trọng: Số tiền mà Apple và Google bỏ ra cho những vụ kiện tụng và các khoản thanh toán liên quan đến bằng sáng chế nhiều hơn so với chi phí họ dành cho hoạt động nghiên cứu và phát triển sản phẩm mới.

Eniac ra mắt công chúng

Dù đang chế tạo EDVAC, nhóm nghiên cứu ở Đại học Pennsylvania vẫn chật vật trong việc đưa cỗ máy tiền thân của nó – ENIAC đi vào vận hành. Sự kiện này xảy ra vào mùa thu năm 1945.

Lúc này, chiến tranh vừa kết thúc. Tuy không còn nhu cầu tính toán quỹ đạo của đạn pháo nữa, song nhiệm vụ đầu tiên của ENIAC vẫn liên quan đến vũ khí. Nhiệm vụ bí mật này xuất phát từ Los Alamos, phòng thí nghiệm vũ khí nguyên tử ở New Mexico, nơi nhà vật lý lý thuyết gốc Hungary Edward Teller vừa đưa ra đề xuất chế tạo một quả bom hydro có tên là “The Super”. Theo đề xuất này, người ta sẽ dùng một thiết bị phân hạch nguyên tử để tạo ra phản ứng nóng chảy. Để xác định cơ chế này hoạt động như thế nào, các nhà khoa học cần phải tính toán năng lượng được phản ứng tạo ra ở từng 10 phần triệu giây.

Bản chất của sự việc này được bảo mật rất cao, nhưng các phương trình khổng lồ đã được chuyển đến Đại học Pennsylvania vào tháng 10 để ENIAC xử lý. Để thực hiện được công việc này cần đến gần 1 triệu thẻ đục lỗ để nhập dữ liệu, và Jennings cùng với một số đồng nghiệp được triệu tập đến phòng máy của ENIAC để Goldstine có thể chỉ đạo quá trình chuẩn bị. Trong khi giải các phương trình trên, ENIAC chỉ ra những thiếu sót trong thiết kế của Teller. Sau đó, Stanislaw Ulam – nhà toán học và cũng là một người tị nạn Ba Lan, đã làm việc với Teller (cùng Klaus Fuchs mà về sau người ta phát hiện ra là gián điệp của Nga) để điều chỉnh nguyên lý của bom hydro dựa trên các kết quả của ENIAC sao cho nó có thể tạo ra một phản ứng nhiệt hạch lớn.

Thông tin về ENIAC cũng được giữ kín cho đến khi những nhiệm vụ bí mật như thế này được hoàn tất. Mãi đến ngày 15 tháng 2 năm 1946, sau một số buổi duyệt trước33, quân đội và Đại học Pennsylvania mới tổ chức một buổi gala giới thiệu về chiếc máy. Đại úy Goldstine quyết định rằng tâm điểm của lễ công bố sẽ là màn trình diễn một phép tính quỹ đạo tên lửa. Vì thế, trước đó hai tuần, ông mời Jean Jennings và Betty Snyder đến nhà và, trong khi Adele chuẩn bị trà, ông hỏi họ rằng liệu họ có kịp lập trình để ENIAC thực hiện nhiệm vụ này hay không. Jennings quả quyết: “Chắc chắn chúng tôi làm được.” Bà rất phấn khởi trước tin này, vì nó cho phép họ được trực tiếp động tay vào cỗ máy, một điều rất hiếm khi xảy ra. Họ hào hứng bắt tay vào công việc, cắm các bus bộ nhớ34 vào đúng thiết bị và thiết lập các khay chương trình.

33 Chỉ những buổi công bố trước trong giới truyền thông và những người trong ngành để thăm dò ý kiến trước khi sự kiện công bố thực sự diễn ra.

34 Là một bộ phận trong máy tính, thường là một tập hợp các dây hoặc thiết bị bán dẫn có nhiệm vụ kết nối các thành phần điện tử và cho phép chuyển giao dữ liệu và các địa chỉ từ bộ nhớ chính tới đơn vị xử lý trung tâm (CPU) hoặc một thiết bị điều khiển bộ nhớ.

Những người đàn ông hiểu rằng thành công của buổi trình diễn nằm trong tay hai người phụ nữ này. Một ngày thứ Bảy, Mauchly đến thăm họ, mang theo một chai rượu brandy35 mơ để khích lệ tinh thần họ. Jennings kể lại: “Loại rượu đó ngon tuyệt. Từ hôm đó về sau, lúc nào tôi cũng để một chai brandy mơ trong tủ chén.” Vài ngày sau, vị quản lý của trường kỹ thuật cũng mang đến cho họ một túi giấy đựng một chai rượu whisky 750ml và nói: “Hãy tiếp tục làm tốt công việc nhé.” Snyder và Jennings vốn không phải là những người ưa uống rượu, nhưng những món quà này đã hoàn thành được sứ mệnh của mình. “Chúng khiến chúng tôi hiểu được tầm quan trọng của buổi trình diễn này”, Jennings nói.

35 Tên một loại rượu mạnh.

Đêm trước buổi trình diễn là ngày lễ Tình nhân, dù đời sống xã hội của họ bình thường rất sôi nổi, nhưng lần này Snyder và Jennings lại không tổ chức gì. “Thay vào đó, chúng tôi lúi húi với cỗ máy kỳ diệu ấy, ENIAC, bận rộn với công việc hiệu chỉnh và kiểm tra chương trình lần cuối”, Jennings kể lại. Có một trục trặc mà họ chưa thể tìm ra cách khắc phục: chương trình thực hiện tốt việc đưa ra dữ liệu về quỹ đạo các viên đạn pháo, nhưng nó không biết khi nào phải dừng lại. Ngay cả sau khi đạn đã rơi xuống đất, chương trình vẫn tiếp tục tính toán quỹ đạo của nó. “Giống như một viên đạn giả định xuyên vào lòng đất cùng tốc độ như lúc nó bay trong không khí. Nếu không giải quyết được vấn đề đó, chúng tôi biết buổi trình diễn sẽ thất bại, các nhà phát minh và kỹ sư của ENIAC sẽ bị bẽ mặt”, Jennings chia sẻ.

Jennings và Snyder làm việc đến tối muộn trước buổi họp báo để tìm cách khắc phục lỗi này nhưng không được. Cuối cùng, họ bỏ cuộc lúc nửa đêm vì Snyder phải bắt chuyến tàu cuối cùng về căn hộ của bà ở ngoại ô. Nhưng sau khi lên giường, Snyder đã hiểu ra vấn đề: “Tôi tỉnh dậy nửa chừng để suy nghĩ xem sai sót ở đâu… Tôi bắt chuyến tàu sáng sớm tới đó để kiểm tra một sợi dây.” Vấn đề là ở cuối một vòng lặp bị thiếu một chữ số. Bà bật một công tắc và sửa được lỗi. Về sau, Jennings chia sẻ về người đồng nghiệp của mình với vẻ ngạc nhiên: “Betty có thể thực hiện được những suy luận logic trong giấc ngủ tốt hơn những người khác làm khi tỉnh táo. Trong khi ngủ, tiềm thức của cô ấy tháo gỡ các nút thắt mà ý thức của cô ấy không làm được.”

Tại buổi trình diễn, trong vòng 15 giây, ENIAC có thể đưa ra một loạt các kết quả tính toán quỹ đạo đạn pháo mà những người tính toán dù có sử dụng Máy Phân tích Vi phân cũng phải mất đến vài tuần. Màn trình diễn rất ấn tượng. Như mọi nhà phát minh xuất chúng khác, Mauchly và Eckert biết cách thực hiện một buổi trình diễn. Đầu những đèn chân không trong các bộ tích luỹ của ENIAC được xếp theo lưới 10×10, chui qua các lỗ ở bảng mặt trước của máy. Nhưng ánh sáng yếu ớt từ những chiếc bóng đèn neon (vốn được dùng làm đèn hiệu) lại hầu như không thể nhìn thấy. Vì thế, Eckert đã cắt đôi mấy quả bóng bàn, viết số lên đó rồi chụp chúng lên các bóng đèn. Khi máy vi tính bắt đầu xử lý dữ liệu, đèn trong phòng được tắt đi để khán giả cảm thấy lý thú khi nhìn những quả bóng bàn nhấp nháy – một quang cảnh đã trở thành yếu tố chính trong các bộ phim và chương trình truyền hình. Jennings kể: “Trong lúc máy tính toán quỹ đạo, các con số hiện lên ở những bộ tích lũy và được di chuyển từ chỗ này đến chỗ khác, và các đèn bắt đầu sáng lên như bóng đèn trên các lối ra vào ở Las Vegas. Vậy là chúng tôi đã hoàn thành được điều mà chúng tôi quyết tâm làm. Chúng tôi đã lập trình cho ENIAC.” Và câu nói đó xứng đáng được nhắc lại: họ đã lập trình cho ENIAC.

Buổi lễ ra mắt ENIAC được tạp chí New York Times đăng tải trên trang nhất với tiêu đề “Máy vi tính điện tử đưa ra các câu trả lời thần tốc, có thể đẩy nhanh ngành kỹ thuật.” Bài báo mở đầu như sau: “Tối nay, Bộ Chiến tranh đã công bố một trong những bí mật hàng đầu của cuộc chiến tranh, một cỗ máy tuyệt vời lần đầu tiên giải các bài toán cho đến nay vẫn được coi là quá khó và phức tạp với tốc độ điện tử.” Bài viết còn tiếp tục nguyên một trang phía trong kèm với những bức ảnh chụp Mauchly, Eckert và chiếc ENIAC với kích thước rộng bằng cả một căn phòng. Mauchly tuyên bố rằng cỗ máy sẽ hỗ trợ tốt hơn cho công việc dự báo thời tiết (vốn là niềm đam mê ban đầu của ông), thiết kế máy bay và “phóng đạn ở tốc độ siêu âm”. Hãng truyền thông Associated Press đưa ra một tầm nhìn còn vĩ đại hơn khi tuyên bố: “Cỗ máy robot này đã mở ra con đường bằng toán học dẫn tới cuộc sống tốt đẹp hơn cho tất cả mọi người.” Để minh họa cho “cuộc sống tốt đẹp hơn”, Mauchly khẳng định rằng một ngày nào đó, máy vi tính sẽ góp phần làm giảm giá của một ổ bánh mì. Ông không giải thích điều đó sẽ diễn ra như thế nào, nhưng lời dự đoán đó và hàng triệu điều khác tương tự cuối cùng đã diễn ra trên thực tế.

Sau này, giống như Ada Lovelace, Jennings cũng phàn nàn rằng nhiều bài báo đã phóng đại những gì mà ENIAC có thể làm được khi gọi nó là “bộ não khổng lồ” và hàm ý rằng nó có thể suy nghĩ. Bà khẳng định: “Dù hiểu theo nghĩa nào thì ENIAC cũng không phải là một bộ não. Nó không thể tư duy, cũng như các máy vi tính ngày nay vẫn không thể tư duy, nhưng nó có thể cung cấp cho con người thêm dữ liệu để sử dụng khi tư duy.”

Jennings còn có một phàn nàn khác mang tính cá nhân hơn: “Sau buổi trình diễn đó, cả Betty và tôi đều bị lờ đi và quên lãng. Chúng tôi cảm thấy như thể mình đã tham gia đóng vai trong một bộ phim tuyệt vời nhưng lại có sự đổi hướng tệ đi; trong bộ phim đó chúng tôi cắm cúi làm việc suốt hai tuần lễ như những chú chó để tạo ra một điều vô cùng ấn tượng, và rồi chúng tôi bị gạt ra khỏi kịch bản.” Tối hôm đó, người ta tổ chức một bữa tiệc thắp nến tại đại sảnh Houston tôn nghiêm ở Đại học Pennsylvania với sự tham gia của nhiều nhân vật có tầm ảnh hưởng lớn trong làng khoa học, các quan chức cấp cao của quân đội và phần lớn những người đàn ông làm việc trong dự án ENIAC. Tuy nhiên lại không có sự hiện diện của Jean Jennings, Betty Snyder cũng như bất kỳ nữ lập trình viên nào khác. Jennings kể: “Betty và tôi không được mời đến, nên chúng tôi rất ngạc nhiên và thất vọng.” Vậy là, trong khi những người đàn ông và rất nhiều vị quan chức cấp cao ăn mừng, Jennings và Snyder lủi thủi trở về nhà trong một đêm tháng 2 lạnh giá.

Những chiếc máy vi tính cài đặt sẵn chương trình đầu tiên

Mong muốn lấy bằng sáng chế (và thu lợi nhuận) cho những gì mà họ đã góp công phát minh ra của Mauchly và Eckert đã gây ra một số rắc rối ở Đại học Pennsylvania, lúc này vẫn chưa có một chính sách rõ ràng về việc phân chia quyền sở hữu trí tuệ. Họ được phép nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho ENIAC nhưng sau đó trường đại học này lại một mực đòi các giấy phép bản quyền miễn phí cũng như quyền cấp lại giấy phép đối với tất cả các yếu tố của bản thiết kế. Thêm nữa, các bên cũng không thể thống nhất vấn đề ai sẽ có quyền đối với những sáng tạo trên EDVAC. Cuộc tranh cãi này rất phức tạp, nhưng rốt cuộc thì Mauchly và Eckert rời khỏi Đại học Pennsylvania vào cuối tháng 3 năm 1946.

Họ thành lập công ty Máy vi tính Eckert-Mauchly ở bang Philadelphia, và trở thành những người tiên phong trong việc đưa việc tính toán từ lĩnh vực học thuật sang lĩnh vực thương mại. Năm 1950, cùng với những bằng sáng chế mà họ được cấp từ sau khi thành lập, công ty này của họ trở thành một phần của Remington Rand, sau này đổi tên thành Sperry Rand và tiếp theo là Unisys. Trong số những chiếc máy mà họ đã tạo ra có UNIVAC, chiếc máy được Cục Thống kê Dân số Mỹ và nhiều khách hàng khác mua, trong đó có công ty General Electric.

Với những chiếc đèn nhấp nháy và phảng phất bầu không khí của Hollywood, UNIVAC trở nên nổi tiếng khi kênh truyền hình CBS đưa nó thành tâm điểm trong đêm bầu cử năm 1952. Walter Cronkite – phát thanh viên trẻ tuổi của nhà đài, nghi ngờ rằng cỗ máy khổng lồ này khó mà hữu ích hơn so với trình độ chuyên môn của các phóng viên của họ, tuy nhiên anh cũng nhất trí rằng có thể sự hiện diện của nó sẽ là một cảnh tượng lý thú cho khán giả. Mauchly và Eckert tuyển dụng một nhà thống kê ở Đại học Pennsylvania, và họ đã cùng nhau xây dựng một chương trình so sánh các kết quả ban đầu lấy mẫu từ một số khu vực bầu cử với kết quả trong các cuộc bầu cử trước đây. Đến 8 giờ 30 phút tối, tại khu Bờ Đông, tức một khoảng thời gian khá dài trước khi hầu hết các địa điểm bầu cử trên cả nước Mỹ đóng cửa, UNIVAC đã dự đoán với mức độ chắc chắn 100/1 rằng Dwight Eisenhower sẽ giành chiến thắng dễ dàng trước Adlai Stevenson. Ban đầu, CBS giấu kín kết luận của UNIVAC, Cronkite nói với khán giả rằng chiếc máy vẫn chưa đưa ra kết quả. Tuy nhiên, tới khuya hôm đó, sau khi kết quả kiểm phiếu xác nhận Eisenhower đã thắng đậm, Cronkite đưa phóng viên Charles Collingwood lên sóng truyền hình để thừa nhận rằng UNIVAC đã đưa ra kết quả dự đoán từ chập tối nhưng CBS không công bố. UNIVAC trở thành một nhân vật đình đám và một yếu tố không thể thiếu vào các đêm bầu cử sau này.

Eckert và Mauchly không quên vai trò quan trọng của các nữ lập trình viên đã làm việc với mình ở Đại học Pennsylvania, dù rằng những người phụ nữ này không được mời tham dự bữa tiệc dành riêng cho ENIAC. Họ tuyển dụng Betty Snyder (lúc này bà đã đổi sang họ chồng với tên họ mới là Betty Holberton) và bà tiếp tục trở thành một lập trình viên tiên phong, hỗ trợ phát triển các ngôn ngữ COBOL và Fortran. Họ cũng tuyển dụng Jean Jennings (lúc này bà đã kết hôn với một kỹ sư và trở thành Jean Jennings Bartik). Mauchly cũng muốn tuyển Kay McNulty, nhưng sau khi vợ ông qua đời trong một vụ tai nạn đuối nước, ông đã cầu hôn McNulty. Họ có năm người con và bà vẫn tiếp tục đóng góp vào việc thiết kế phần mềm cho UNIVAC.

Mauchly cũng tuyển Grace Hopper, người chỉ huy của tất cả bọn họ. Khi được hỏi lý do tại sao bà lại bị Mauchly thuyết phục gia nhập công ty Máy vi tính Eckert-Mauchly, Hopper trả lời: “Ông ấy cho mọi người cơ hội thử nghiệm mọi thứ. Ông ấy khuyến khích sáng tạo.” Đến năm 1952, bà đã tạo ra bộ biên dịch khả dụng đầu tiên trên thế giới, gọi là hệ thống A-0. Hệ thống này dịch mã toán học biểu tượng sang ngôn ngữ máy và do đó giúp những người bình thường cũng có thể viết các chương trình một cách dễ dàng hơn.

Giống như một thành viên năng nổ trong thủy thủ đoàn, Hopper đề cao phương thức hợp tác tất cả mọi người đều tham gia. Bà đã góp phần phát triển phương pháp mã nguồn mở trong đầy sáng tạo khi gửi những phiên bản ban đầu của bộ biên dịch cho bạn bè và người quen trong giới lập trình để nhờ họ hoàn thiện dần. Bà cũng sử dụng quy trình phát triển mở như vậy khi làm trưởng nhóm kỹ thuật trong điều phối xây dựng COBOL – ngôn ngữ kinh doanh tiêu chuẩn hóa đa nền tảng đầu tiên cho máy vi tính. Bà có xu hướng cho rằng “việc lập trình nên độc lập với máy móc”, đây là một sự phản ánh quan điểm ủng hộ tinh thần hợp tác mang tính xây dựng của bà. Hopper cho rằng thậm chí máy móc cũng phải biết cách vận hành nhịp nhàng cùng nhau. Điều này cũng thể hiện rằng bà là người đã sớm hiểu về một thực tế quan trọng trong thời đại máy vi tính: Có thể thương mại hóa phần cứng, và lập trình sẽ là nơi ngự trị của giá trị đích thực. Đây là một cái nhìn sâu sắc, vượt qua sự hiểu biết của phần lớn nam giới, cho tới khi Bill Gates xuất hiện36.

36 Năm 1967, ở tuổi 60, Hopper được Hải quân gọi tái ngũ với nhiệm vụ chuẩn hóa việc sử dụng COBOL và thẩm định các bộ biên dịch COBOL cho Hải quân. Theo biểu quyết của Quốc hội, bà được phép gia hạn thời gian tại ngũ quá tuổi nghỉ hưu. Bà được thăng quân hàm chuẩn đô đốc, và cuối cùng nghỉ hưu vào tháng 8 năm 1986 ở tuổi 79 trên cương vị sĩ quan Hải quân lớn tuổi nhất còn phục vụ. (Chú thích của tác giả.)

Von Neumann coi thường cung cách làm việc thiên về vật chất của Eckert-Mauchly. Ông than phiền với một người bạn: “Eckert và Mauchly là một nhóm thương mại với chính sách lấy bằng sáng chế thương mại. Chúng tôi không thể làm việc trực tiếp hay gián tiếp với họ bằng tinh thần cởi mở như khi làm việc với một nhóm học giả.” Tuy là người chính trực, nhưng von Neumann cũng có lần kiếm tiền từ các ý tưởng của mình. Năm 1945, ông đàm phán một hợp đồng tư vấn cá nhân với IBM, theo đó ông trao cho công ty này quyền sở hữu bất kỳ phát minh nào của mình. Đây là một thỏa thuận hoàn toàn hợp lệ. Tuy nhiên, điều này lại khiến Eckert và Mauchly nổi giận. Eckert phàn nàn: “Ông ấy bán toàn bộ các ý tưởng của chúng tôi cho IBM bằng cửa sau. Ông ấy là kẻ đạo đức giả, nói một đằng nhưng lại làm một nẻo. Đó là kẻ không đáng tin.”

Sau khi Mauchly và Eckert rời đi, Đại học Pennsylvania nhanh chóng mất đi vị thế một trung tâm phát minh. Von Neumann cũng rời đi và trở lại Viện Nghiên cứu Cấp cao ở Princeton. Ông dẫn theo Herman và Adele Goldstine cùng với các kỹ sư chủ chốt như Arthur Burks. Về thất bại của Đại học Pennsylvania trong việc duy trì vị thế trung tâm phát triển máy vi tính, sau này Herman Goldstine chia sẻ: “Có lẽ cũng như con người, các tổ chức đều sẽ đến lúc mệt mỏi.” Khi đó, máy vi tính được coi là một công cụ chứ không phải là một đối tượng nghiên cứu học thuật. Rất ít người trong trường nhận ra rằng khoa học máy vi tính rồi sẽ phát triển thành một chuyên ngành học thuật thậm chí còn quan trọng hơn kỹ thuật điện.

Tuy có nhiều người rời đi, song Đại học Pennsylvania vẫn có thể đóng một vai trò quan trọng nữa trong sự phát triển của máy vi tính. Tháng 7 năm 1946, hầu hết các chuyên gia trong lĩnh vực này (bao gồm von Neumann, Goldstine, Eckert, Mauchly và nhiều người khác vốn từng rất căm ghét nhau) quay trở về đây để tham dự chuỗi các buổi nói chuyện và hội thảo chuyên đề mang tên Các bài giảng ở Trường Moore, trong đó họ phổ biến những kiến thức của mình về tin học. Chuỗi hoạt động kéo dài tám tuần này đã thu hút Howard Aiken, George Stibiz, Doughlas Hartree của Đại học Manchester và Maurice Wilkes của Đại học Cambridge. Một điểm chính ở đây là tầm quan trọng của việc sử dụng kiến trúc chương trình cài đặt sẵn để máy vi tính có thể đáp ứng được tầm nhìn của Turing về cỗ máy vạn năng. Kết quả là những ý tưởng thiết kế do Mauchly, Eckert, von Neumann và những người khác ở Đại học Pennsylvania cùng chung tay phát triển đã trở thành nền tảng cho hầu hết các máy vi tính trong tương lai.

Danh hiệu chiếc máy vi tính cài đặt sẵn chương trình đầu tiên thuộc về hai chiếc máy được hoàn thiện gần như đồng thời vào mùa hè năm 1948, một trong đó là phiên bản nâng cấp của chiếc ENIAC gốc. Von Neumann và Goldstine, cùng với các kỹ sư Nick Metropolis và Richard Clippinger, đã tìm ra cách sử dụng ba trong số những bảng chức năng của ENIAC để lưu trữ một tập phôi thai các lệnh. Những bảng chức năng này từng được dùng để lưu trữ dữ liệu về sức cản tác động lên một viên đạn pháo, nhưng không gian bộ nhớ lúc này có thể dùng cho các mục đích khác bởi vì chiếc máy không còn được sử dụng để tính toán các bảng quỹ đạo nữa. Một lần nữa, công việc lập trình lại được thực hiện phần lớn bởi những người phụ nữ: Adele Goldstine, Klára von Neumann và Jean Jennings Bartik. Jennings kể lại: “Tôi lại làm việc với Adele khi chúng tôi cùng những người khác phát triển phiên bản gốc của bộ mã biến ENIAC thành một chiếc máy vi tính cài đặt sẵn chương trình sử dụng các bảng chức năng để lưu trữ các lệnh đã được mã hóa.”

Chiếc máy ENIAC được cấu hình lại và đi vào hoạt động từ tháng 4 năm 1948. Lúc này, ENIAC có một bộ nhớ chỉ đọc, có nghĩa là khó có thể thay đổi các chương trình trong khi chúng đang hoạt động. Thêm vào đó, bộ nhớ mạch trễ thủy ngân của nó rất chậm chạp và đòi hỏi kỹ thuật chính xác. Cả hai nhược điểm này đều được khắc phục trong một chiếc máy nhỏ ở Đại học Manchester, Anh. Chiếc máy này được chế tạo từ đầu với mục đích trở thành chiếc máy vi tính cài đặt sẵn chương trình. Được mệnh danh là “Em bé Manchester”, chiếc máy bắt đầu hoạt động từ tháng 6 năm 1948.

Phòng thí nghiệm tin học ở Manchester do Max Newman – thầy cố vấn của Turing điều hành, và việc nghiên cứu chế tạo chiếc máy vi tính mới chủ yếu do Frederic Calland Williams và Thomas Kilburn thực hiện. Williams sáng tạo ra cơ chế lưu trữ sử dụng đèn tia âm cực giúp máy hoạt động nhanh và đơn giản hơn so với những chiếc máy sử dụng mạch trễ thủy ngân. Chiếc máy hoạt động rất tốt, đến mức nó dẫn tới sự ra đời của chiếc máy mạnh hơn Manchester Mark I (bắt đầu đi vào hoạt động từ tháng 4 năm 1949), và chiếc EDSAC do Maurice Wilkes cùng một nhóm nghiên cứu ở Đại học Cambridge hoàn thiện vào tháng 5 cùng năm.

Song song với quá trình phát triển của những cỗ máy này, Turing cũng đang phát triển một chiếc máy vi tính cài đặt sẵn chương trình. Sau khi rời Bletchley Park, ông gia nhập Phòng Thí nghiệm Vật lý Quốc gia – một viện nghiên cứu danh tiếng ở London. Tại đây, ông đã thiết kế một chiếc máy vi tính có tên Automatic Computing Engine – ACE (Máy Điện toán Tự động) để vinh danh hai cỗ máy của Babbage. Nhưng tiến độ thực hiện ACE rất thất thường. Đến năm 1948, cảm thấy chán nản với tiến độ công việc và thất vọng vì các đồng nghiệp không mặn mà với việc đẩy lùi những giới hạn của học máy và trí tuệ nhân tạo, Turing rời đi và gia nhập với Max Newman ở Manchester.

Tương tự, von Neumann cũng bắt tay vào phát triển một chiếc máy vi tính cài đặt sẵn chương trình ngay khi ông ổn định công việc tại Viện Nghiên cứu Cao cấp ở Đại học Princeton vào năm 1946 – nỗ lực này của ông đã được George Dyson ghi lại dưới dạng biên niên trong cuốn Turing’s Cathedral (Thánh đường của Turing). Frank Aydelotte – Giám đốc Viện Nghiên cứu và Oswald Veblen – ủy viên có tầm ảnh hưởng nhất trong viện, đều là những người ủng hộ nhiệt tình cho chiếc máy sau này được gọi là Máy IAS. Họ đã bỏ qua những ý kiến phê phán từ các khoa khác rằng việc chế tạo một chiếc máy tính sẽ hạ thấp sứ mệnh của nơi được cho là “thiên đường của tư duy lý thuyết”. Vợ của von Neumann – bà Klára kể lại: “Rõ ràng ông ấy đã làm cho một số đồng nghiệp toán của mình, những người có tư duy trừu tượng uyên bác nhất cũng phải sửng sốt, thậm chí là sợ hãi khi công khai thể hiện rằng ông quan tâm đến các công cụ toán học khác hơn là bảng đen và phấn trắng, hay giấy và bút. Đề xuất của ông về việc chế tạo một chiếc máy tính điện tử dưới mái vòm thiêng liêng của Viện Nghiên cứu không hề nhận được bất kỳ sự hoan nghênh nào.”

Các thành viên trong nhóm nghiên cứu của von Neumann được giấu kín ở một nơi lẽ ra dành cho thư ký của nhà logic học Kurt Gödel (nhưng ông không muốn có). Trong năm 1946, họ đã công bố các công trình chi tiết về thiết kế của mình; họ cũng gửi chúng đến Thư viện Quốc hội và Cơ quan Sáng chế Hoa Kỳ, nhưng họ không gửi kèm đơn xin cấp bằng sáng chế mà thay vào đó là những lời tuyên thệ rằng họ muốn công trình nghiên cứu của mình được giữ ở phạm vi công cộng.

Vào năm 1952, chiếc máy của họ đã đi vào hoạt động đầy đủ, nhưng nó dần dần bị bỏ mặc sau khi von Neumann rời đến Washington để tham gia vào Ủy ban Năng lượng Nguyên tử. Nhà vật lý Freeman Dyson – thành viên của Viện Nghiên cứu và cũng là cha của George Dyson, cho biết: “Nhóm nghiên cứu máy vi tính của chúng tôi tan rã là một thảm họa không chỉ đối với Đại học Princeton mà còn đối với toàn bộ nền khoa học nói chung. Điều này có nghĩa là trong giai đoạn tối quan trọng như vậy của thập niên 1950 không hề tồn tại một trung tâm học thuật nào để những người trong giới nghiên cứu máy vi tính có thể quy tụ lại ở một trình độ trí tuệ cao nhất.” Thay vào đó, bắt đầu từ đầu những năm 1950, hoạt động sáng tạo trong lĩnh vực máy vi tính chuyển sang lãnh địa của các công ty mà dẫn đầu là những công ty như Ferranti, IBM, Remington Rand và Honeywell.

Sự chuyển dịch này đưa chúng ta quay lại với vấn đề bảo vệ quyền sáng chế. Nếu von Neumann và nhóm của ông tiếp tục tiên phong trong các phát minh và đưa chúng vào phạm vi công cộng thì liệu việc phát triển theo một mô hình nguồn mở như vậy có đẩy nhanh hơn những tiến bộ trong máy vi tính không? Hay phải chăng sự cạnh tranh trên thị trường và những phần thưởng tài chính dành cho việc tạo ra những tài sản sở hữu trí tuệ góp phần thúc đẩy nhiều hơn cho sự sáng tạo? Trong trường hợp của Internet, mạng toàn cầu (Web) và một số hình thức phần mềm khác, mô hình mở sẽ phát huy hiệu quả tốt hơn. Nhưng đối với phần cứng (như máy vi tính và vi mạch) thì một hệ thống độc quyền đã tạo động lực cho sự ra đời của hàng loạt những phát minh trong thập niên 1950. Sở dĩ phương pháp độc quyền lại có hiệu quả tốt hơn (đặc biệt là đối với các máy vi tính) là do các tổ chức công nghiệp lớn, vốn cần huy động vốn lưu động, là đối tượng phù hợp nhất để quản lý các hoạt động nghiên cứu, phát triển, sản xuất và tiếp thị cho những chiếc máy như vậy. Hơn nữa, cho đến giữa những năm 1990, việc bảo vệ bằng sáng chế cho phần cứng vẫn dễ dàng hơn so với phần mềm37. Tuy nhiên, việc bảo vệ bằng sáng chế đối với các phát minh phần cứng có một nhược điểm: mô hình độc quyền đã cho ra đời những công ty bảo thủ và giữ thái độ phòng thủ tới nỗi sau này, vào đầu những năm 1970, họ sẽ bỏ lỡ cuộc cách mạng trong lĩnh vực máy vi tính cá nhân.

37 Hiến pháp Mỹ trao cho Quốc hội quyền “thúc đẩy sự phát triển của khoa học và các môn nghệ thuật hữu ích bằng việc đảm bảo cho các tác giả và các nhà phát minh sự độc quyền đối với các tác phẩm và khám phá của họ trong những khoảng thời gian hữu hạn.” Trong suốt những năm 1970, Cơ quan Sáng chế và Nhãn hiệu Hoa Kỳ thường không cấp bằng sáng chế cho những phát minh mà sự tách biệt duy nhất của chúng so với công nghệ hiện hành là sử dụng một thuật toán phần mềm mới. Trong những năm 1980, điều đó trở nên không rõ ràng với những phán quyết mâu thuẫn nhau giữa tòa án phúc thẩm và Tòa án Tối cao. Giữa những năm 1990, các chính sách thay đổi khi Tòa án Phúc thẩm Quận Columbia ban hành một loạt các phán quyết cho phép cấp bằng sáng chế cho các phần mềm mang lại một “kết quả hữu hình, cụ thể và hữu ích,” và Tổng thống Bill Clinton bổ nhiệm người từng là nhà vận động hành lang chính cho lĩnh vực công bố phần mềm làm người đứng đầu Văn phòng Bằng Sáng chế. (Chú thích của tác giả)

Máy móc có thể tư duy không?

Khi nghĩ về sự phát triển của máy vi tính cài đặt sẵn chương trình, Alan Turing chú ý đến lời khẳng định của Ada Lovelace từ một thế kỉ trước trong bản Phụ chú cuối cùng về Máy Sai phân của Babbage: máy móc không thể suy nghĩ. Turing đặt câu hỏi rằng nếu như một cỗ máy có thể điều chỉnh chương trình của nó dựa trên những thông tin mà nó vừa xử lý, thì đó có phải là một hình thức học không? Liệu điều đó có thể dẫn đến trí tuệ nhân tạo?

Những vấn đề xung quanh trí tuệ nhân tạo bắt đầu từ thời cổ đại, những vấn đề liên quan đến nhận thức của con người cũng vậy. Đối với hầu hết các vấn đề thuộc dạng này, Descartes đã có công diễn đạt chúng bằng ngôn ngữ hiện đại. Trong bài luận thuyết Discourse on the Method (Bàn về phương pháp) xuất bản năm 1637, có câu nói nổi tiếng của ông: “Tôi tư duy, vậy thì tôi tồn tại”. Descartes viết:

Nếu có tồn tại những cỗ máy giống với hình hài cơ thể chúng ta và bắt chước gần như y hệt các hành động của chúng ta, vẫn có hai cách chắc chắn để nhận biết rằng chúng không phải là con người thật. Cách thứ nhất là không thể tưởng tượng một cỗ máy như vậy lại có thể sắp xếp được một chuỗi từ ngữ để đưa ra một câu trả lời có ý nghĩa và phù hợp cho bất kỳ điều gì được nói trước mặt nó theo cách mà những con người ngu ngốc nhất cũng có thể. Thứ hai, mặc dù một số cỗ máy có thể làm một số việc tốt như chúng ta, nhưng chắc chắn chúng sẽ thất bại trong những việc khác, và điều này sẽ cho thấy rằng chúng hành động không phải từ sự hiểu biết.

Từ lâu, Turing đã quan tâm đến việc máy vi tính có thể bắt chước cách hoạt động của não bộ con người ra sao, và sự tò mò này càng lớn hơn nữa khi ông nghiên cứu các máy móc có thể giải mã ngôn ngữ được mã hóa. Đầu năm 1943, trong khi chiếc máy Colossus đang được chế tạo tại Bletchley Park, Turing lên tàu vượt qua biển Atlantic để đến Bell Labs ở Hạ Manhattan. Ông tới đây với mục đích bàn bạc với nhóm đang nghiên cứu cách mã hóa lời nói bằng điện tử, tức loại công nghệ có thể biến dạng và khôi phục lại bằng điện tử các cuộc nói chuyện qua điện thoại.

Ở đó, ông đã gặp thiên tài kỳ lạ Claude Shannon – cựu sinh viên cao học của MIT, người đã viết bản luận án Thạc sĩ có sức ảnh hưởng lớn vào năm 1937, trong đó chỉ ra rằng đại số Boole (tức cấu trúc đại số biểu diễn các mệnh đề logic bằng các phương trình) có thể được thực hiện bởi các mạch điện tử. Shannon và Turing bắt đầu gặp gỡ để uống trà và trao đổi hồi lâu với nhau vào các buổi chiều. Cả hai đều say mê khoa học về não bộ, và họ nhận thấy rằng các công trình mà họ viết vào năm 1937 giống nhau ở một điểm căn bản: chúng đều chứng tỏ rằng một cỗ máy vận hành bằng các câu lệnh nhị phân đơn giản không những có thể xử lý các vấn đề toán học mà còn toàn bộ các vấn đề liên quan đến logic nữa. Và vì logic là nền tảng tư duy của não bộ con người nên về lý thuyết, một cỗ máy có thể mô phỏng trí tuệ của con người.

Một hôm, vào bữa trưa, Turing nói với các đồng nghiệp ở Bell Labs rằng: “Shannon muốn đưa vào một cỗ máy không chỉ dữ liệu mà còn cả những thứ thuộc về văn hóa nữa kia! Cậu ấy muốn chơi nhạc cho nó!” Ở một bữa trưa khác tại nhà ăn của Bell Labs, Turing đứng lên nói một tràng dài bằng chất giọng cao của mình, đủ để tất cả các lãnh đạo có mặt trong phòng nghe thấy rằng: “Không, tôi không ham muốn phát triển một bộ não mạnh mẽ. Tất cả những gì tôi theo đuổi chỉ là một bộ não tầm thường, giống như Chủ tịch của công ty Điện thoại và Điện tín Hoa Kỳ mà thôi.”

Khi Turing quay lại Bletchley Park vào tháng 4 năm 1943, ông kết bạn với một đồng nghiệp tên là Donald Michie, và họ đã dành nhiều buổi tối chơi cờ ở một quán rượu nhỏ gần đó. Khi họ bàn bạc về khả năng chế tạo một cỗ máy vi tính biết chơi cờ, Turing tiếp cận vấn đề không phải bằng cách nghĩ đến những cách thức giúp sử dụng sức mạnh xử lý thô lậu để tính toán mọi nước đi có thể; thay vào đó, ông tập trung vào khả năng rằng một cỗ máy có thể học cách chơi cờ bằng việc thực hành liên tục. Nói cách khác, nó có thể thực hiện những nước đi thí quân dạo đầu và điều chỉnh chiến lược theo từng nước đi thắng hay thua. Nếu thành công, cách tiếp cận này sẽ đại diện cho một bước nhảy quan trọng, có thể khiến Ada Lovelace phải kinh ngạc: Máy móc có thể làm được nhiều việc hơn là chỉ đơn thuần tuân theo các lệnh cụ thể của con người, chúng có thể học hỏi từ kinh nghiệm và hiệu chỉnh các lệnh của chính mình.

Tại buổi nói chuyện với Hội Toán học London vào tháng 2 năm 1947, ông giải thích: “Người ta vẫn nói rằng những cỗ máy tính toán chỉ có thể thực hiện được những mục đích mà chúng được chỉ định làm. Nhưng có nhất thiết phải sử dụng chúng theo cách đó không?” Sau đó, ông gợi ý về những chiếc máy vi tính mới cài đặt sẵn chương trình có thể điều chỉnh các bảng lệnh của chính chúng. “Nó sẽ giống như một học sinh đã học được nhiều điều từ thầy giáo, nhưng cũng tự bổ sung thêm rất nhiều kiến thức. Khi điều này xảy ra, tôi nghĩ chúng ta sẽ phải thừa nhận rằng cỗ máy đó đang thể hiện trí tuệ của mình.”

Khi Turing kết thúc bài phát biểu, khán giả ngồi lặng yên một lúc vì vẫn chưa hết sững sờ trước những lời khẳng định của ông. Tương tự, các đồng nghiệp của ông ở Phòng thí nghiệm Vật lý Quốc gia cũng cảm thấy khó hiểu trước sự ám ảnh của Turing với việc chế tạo những cỗ máy biết suy nghĩ. Năm 1947, Giám đốc Phòng Thí nghiệm Vật lý Quốc gia – ngài Charles Darwin (cháu trai của nhà sinh học tiến hóa) viết thư cho cấp trên nói rằng Turing “muốn mở rộng công trình nghiên cứu máy móc của mình sang lĩnh vực sinh học” và muốn trả lời cho câu hỏi “Liệu có thể tạo ra một cỗ máy có thể học hỏi từ kinh nghiệm hay không?”

Quan điểm đáng lo ngại của Turing rằng một ngày nào đó máy móc có thể suy nghĩ như con người đã làm dấy lên những ý kiến phản đối gay gắt vào thời điểm đó, cũng như kể từ đó cho tới nay. Có những phản đối có thể lường trước được về mặt tôn giáo, và cũng có những phản đối mang đầy cảm tính, xét cả về nội dung và giọng điệu. Trong bài diễn văn nhận giải Lister38 danh giá năm 1949, nhà phẫu thuật não Geoffrey Jefferson tuyên bố: “Đến khi nào một cỗ máy có thể viết một bài thơ sonnet hay sáng tác ra một bản concerto bằng tư duy và cảm xúc chứ không phải bằng sự xuất hiện tình cờ của những biểu tượng, khi đó chúng ta mới có thể đồng ý rằng máy móc và não bộ con người là như nhau.” Lời đáp của Turing khi trả lời phỏng vấn của một phóng viên tạp chí Times ở London tuy có phần thiếu nghiêm túc nhưng cũng rất tế nhị: “Sự so sánh này có lẽ hơi khập khiễng vì một bài thơ sonnet do một cỗ máy viết ra sẽ được một cỗ máy khác thưởng thức tốt hơn.”

38 Chỉ Huân chương Lister do Hiệp hội Phẫu thuật Hoàng gia Anh trao cho những người có đóng góp trong lĩnh vực khoa học phẫu thuật.

Đó là nền tảng dẫn đến công trình có tầm ảnh hưởng lớn thứ hai của Turing, bài viết mang tiêu đềComputing Machinery and Intelligence (Máy điện toán và Trí thông minh) đăng tải trên tạp chí Mind vào tháng 10 năm 1950. Trong bài viết này, ông đưa ra một bài kiểm tra, sau này được gọi là “Phép thử Turing”. Ông mở đầu bằng một lời tuyên bố rõ ràng: “Tôi đề nghị chúng ta hãy cân nhắc về câu hỏi ‘Máy móc có thể suy nghĩ không?’” Tiếp đó, với khiếu hài hước của một cậu học sinh, Turing sáng tạo ra một trò chơi (trò chơi này vẫn còn được sử dụng và bàn cãi cho đến ngày nay) để mang lại ý nghĩa theo lối kinh nghiệm cho câu hỏi đó. Ông đưa ra một định nghĩa thuần túy chuyên môn về trí tuệ nhân tạo: Nếu kết quả mà một cỗ máy đưa ra không có gì khác biệt so với kết quả xuất phát từ một bộ não con người, khi đó chúng ta sẽ không có lý do hợp lý nào để khẳng định rằng cỗ máy đó không biết “suy nghĩ”.

Phép thử của Turing (mà ông gọi là trò chơi bắt chước) rất đơn giản: Người hỏi viết ra các câu hỏi rồi đưa cho một con người và một cỗ máy ở các phòng khác nhau rồi cố gắng xác định xem câu trả lời nào là của con người. Turing viết, một câu hỏi mẫu có thể như sau:

Hỏi: Hãy viết một bài thơ sonnet về đề tài cây cầu Forth.

Trả lời: Cho phép tôi bỏ qua. Tôi chưa từng viết bài thơ nào.

Hỏi: Cộng 34.957 với 70.764.

Trả lời: (Ngừng 30 giây rồi đưa ra câu trả lời) 105.621.

Hỏi: Bạn có chơi cờ vua không?

Trả lời: Có.

Hỏi: Tôi có quân Vua ở ô K1 và không có quân nào khác. Bạn chỉ có quân Vua ở ô K6 và quân Xe ở ô R1. Bây giờ đến lượt bạn. Bạn đi nước nào?

Trả lời: (Sau khi ngừng 15 giây) Đi quân Xe lên ô R8 và chiếu tướng.

Trong bài hội thoại mẫu này, Turing đã làm một vài việc. Khi xem xét kỹ lưỡng, ta thấy rằng sau 30 giây, đối tượng trả lời có một chút nhầm lẫn ở phép cộng (câu trả lời chính xác là 105.721). Đó có phải là dấu hiệu cho thấy đối tượng trả lời là con người? Có lẽ vậy. Nhưng biết đâu đó là một cỗ máy kín đáo đóng giả con người. Turing cũng bác bỏ lập luận phản đối của Jefferson rằng một cỗ máy không thể viết một bài thơ sonnet, có lẽ câu trả lời trên là của một con người thừa nhận rằng mình không có khả năng đó. Ở phần sau của bài viết, Turing hình dung ra đoạn hỏi đáp sau đây để chỉ ra rằng khó có thể dùng khả năng làm thơ sonnet như một tiêu chí để chứng minh là con người.

Hỏi: Dòng đầu tiên trong bài thơ của bạn viết “Nên chăng, ví em như một ngày hè rực nắng?” Nếu thay thế bằng “một ngày xuân” thì nghĩa vẫn như thế hay là hay hơn?

Trả lời: Như thế sẽ không hiệp vần.

Hỏi: Thế còn “một ngày mùa đông” thì sao? Như thế cũng hiệp vần đấy.

Trả lời: Vâng, nhưng không ai lại muốn bị so sánh với một ngày mùa đông cả.

Hỏi: Bạn sẽ nói ngài Pickwick khiến bạn nhớ đến Giáng sinh chứ?

Trả lời: Theo một cách nào đó.

Hỏi: Nhưng Giáng sinh là một ngày mùa đông mà, và tôi không cho rằng ngài Pickwick sẽ phật ý vì sự so sánh đó đâu.

Trả lời: Tôi nghĩ bạn đang thiếu nghiêm túc. Khi nói một ngày mùa đông, người ta có ý nói đến một ngày mùa đông bình thường chứ không phải là một ngày đặc biệt như Giáng sinh.

Lập luận của Turing là không thể xác định được rằng đối tượng trả lời như trên là con người hay là một cỗ máy giả làm con người.

Về việc liệu máy vi tính có thể giành chiến thắng trong trò chơi bắt chước này hay không, Turing đã đưa ra lời phỏng đoán rằng: “Tôi tin là trong khoảng 50 năm tới, chúng ta có thể lập trình các máy vi tính sao cho chúng có thể chơi trò chơi bắt chước này tốt đến nỗi một người đặt câu hỏi bình thường sau năm phút hỏi sẽ không có nhiều hơn 70% cơ hội phân biệt được chính xác con người với máy móc.”

Trong bài viết của mình, Turing đã bác bỏ nhiều thách thức có thể có đối với định nghĩa của ông về tư duy. Ông dập tắt sự phản đối mang tính thần học rằng Chúa chỉ ban linh hồn và khả năng tư duy cho con người bằng lập luận rằng điều đó “thể hiện một sự hạn chế nghiêm trọng của Đấng Toàn năng”. Ông đặt câu hỏi liệu Chúa “có được tự do trao linh hồn cho một con voi nếu Người thấy phù hợp không?” Có thể lắm chứ! Cứ theo logic này (vốn là điều khá mỉa mai khi nó xuất phát từ một người vô thần như Turing) mà suy ra thì chắc chắn Chúa có thể trao linh hồn cho một cỗ máy nếu Người muốn thế.

Sự phản bác thú vị nhất, đặc biệt là trong phiên bản câu chuyện của chúng ta, là sự phản bác mà Turing cho là của Ada Lovelace. Năm 1843, bà viết: “Máy Sai phân không hề có ý định sáng tạo ra bất kỳ thứ gì cả. Nó có thể làm bất kỳ điều gì nếu chúng ta biết cách ra lệnh cho nó thực hiện. Nó có thể hiểu các phân tích, nhưng nó không có khả năng dự đoán bất kỳ mối liên hệ mang tính logic hoặc chân lý nào.” Nói cách khác, khác với trí tuệ con người, một dụng cụ cơ khí không thể có ý chí tự do hay tự đưa ra những sáng kiến. Nó chỉ có thể thực hiện như đã được lập trình. Trong bài viết năm 1950, Turing đã dành riêng một phần để nói về cái mà ông gọi là “Sự phản đối của Phu nhân Lovelace”.

Sự tránh né khéo léo nhất của ông trước phản đối này là lập luận rằng một cỗ máy có thể học, do đó nó có thể phát triển thành tác nhân của chính nó và có thể tự đưa ra những suy nghĩ mới. Ông đặt câu hỏi: “Thay vì tạo ra một chương trình bắt chước tư duy của người lớn, tại sao lại không tạo ra một chương trình bắt chước tư duy của trẻ con? Nếu sau đó chương trình này được tiếp nhận một khóa học phù hợp thì nó sẽ đạt được trí tuệ của một người lớn.” Ông thừa nhận rằng quá trình học tập của một cỗ máy sẽ khác với quá trình học tập của một đứa trẻ. “Ví dụ, nó sẽ không được lắp chân, vì thế không thể yêu cầu nó đi ra ngoài và đổ đầy than vào trong thùng. Có lẽ nó cũng sẽ không có mắt… Khi được gửi đến trường, sinh vật này chắc chắn sẽ bị những đứa trẻ khác trêu chọc một cách thái quá.” Vì thế, cỗ máy trẻ con này sẽ phải được dạy dỗ theo cách khác. Turing đề xuất một hệ thống thưởng phạt, khiến cho cỗ máy lặp lại một số thao tác và tránh một số thao tác khác. Cuối cùng, cỗ máy đó sẽ phát triển những quan điểm riêng trong việc giải quyết các vấn đề.

Nhưng những người phản đối Turing lại lập luận: Ngay cả khi một cỗ máy có thể bắt chước tư duy, nó vẫn không có ý thức thực sự. Khi con người tham gia trong Phép thử Turing sử dụng từ ngữ, họ sẽ liên hệ những từ ngữ đó với những ý nghĩa, cảm xúc, trải nghiệm, cảm giác và nhận thức trong thế giới thực. Nhưng máy móc thì không. Nếu không có những sự kết nối như vậy, ngôn ngữ chỉ là một trò chơi bị tách ra khỏi ý nghĩa.

Sự phản đối này dẫn tới sự ra đời của thách thức lâu dài nhất đối với Phép thử Turing, được trình bày trong bài viết năm 1980 của triết gia John Searle. Ông đề xuất một thí nghiệm tưởng tượng gọi là “Căn phòng tiếng Trung”, trong đó một người nói tiếng Anh không hề biết tiếng Trung được đưa cho một bộ nguyên tắc hướng dẫn đầy đủ cách đưa ra một cụm từ tiếng Trung để trả lời một câu hỏi tiếng Trung. Do được trang bị một cuốn sách hướng dẫn tốt, người này có thể thuyết phục người hỏi tin rằng mình là một người nói tiếng Trung thực sự. Tuy nhiên, anh ta sẽ không hiểu được bất kỳ câu trả lời nào mà mình đã đưa ra, và anh ta cũng không thể hiện bất kỳ ý định nào. Theo cách nói của Ada Lovelace thì anh ta sẽ không có ý định sáng tạo ra thứ gì mà chỉ đơn thuần thực hiện những gì anh ta được ra lệnh. Cỗ máy trong trò chơi bắt chước của Turing cũng vậy. Cho dù nó có thể bắt chước con người giỏi đến mấy thì nó vẫn không thể có hiểu biết hay ý thức gì về những gì nó nói. Nói rằng máy móc biết “suy nghĩ” cũng vô nghĩa như việc nói rằng người làm theo những hướng dẫn đầy đủ trong căn phòng kia hiểu được tiếng Trung vậy.

Với sự phản đối của Searle, có thể lập luận lại rằng tuy người đó không thực sự biết tiếng Trung, nhưng toàn bộ hệ thống được hợp nhất trong căn phòng đó – bao gồm con người nói trên (đơn vị xử lý), sách hướng dẫn (chương trình), và các tập tài liệu chứa toàn bộ các ký tự tiếng Trung (dữ liệu) – như một tổng thể có thể thực chất hiểu tiếng Trung. Nhưng không có câu trả lời cuối cùng nào cả. Thực ra, Phép thử Turing và các quan điểm phản đối nó cho đến ngày nay vẫn là chủ đề được tranh cãi nhiều nhất trong lĩnh vực khoa học nhận thức.

Trong vài năm sau khi viết bài Máy điện toán và Trí thông minh, dường như Turing vẫn có hứng thú tham gia vào cuộc tranh luận mà ông đã khuấy động lên. Với sự hài hước đầy tính châm biếm, ông đã mỉa mai ý định của những người cứ nói mãi về thơ sonnet và nhận thức cao quý. Năm 1951, ông nói đùa rằng: “Một ngày nào đó, các quý bà sẽ dắt những chiếc máy vi tính của mình đi dạo trong công viên và nói với nhau: ‘Chiếc máy vi tính bé nhỏ của tôi sáng nay vừa nói một câu rất buồn cười nhé!’” Max Newman, thầy cố vấn của Turing, sau này đã nhận xét: “Lối so sánh hài hước nhưng sắc sảo mà cậu ấy vận dụng khi giải thích các ý tưởng của mình đã khiến cậu ấy trở thành một người bạn đồng hành thú vị.”

Một chủ đề được nhắc đi nhắc lại trong các buổi thảo luận với Turing (và không lâu sau sẽ mang lại một âm hưởng buồn) là vai trò của tính dục và dục vọng trong tư duy của con người, khác với máy móc. Một ví dụ hết sức công khai cho việc này là buổi tranh luận phát sóng trên kênh BBC vào tháng 1 năm 1952 giữa Turing và bác sĩ phẫu thuật não Geoffrey Jefferson, do Max Newman và nhà triết học khoa học Richard Braithwaite chủ trì. Braithwaite phát biểu: “Thị hiếu của một con người được quyết định phần lớn bởi những ham muốn, khao khát, động cơ, bản năng của họ.” Ông cho rằng để tạo ra một cỗ máy biết suy nghĩ thực sự, “có lẽ cần phải trang bị cho nó một thứ gì đó tương đương với những ham muốn đó.” Newman nói thêm rằng các cỗ máy đó “phải có ham muốn hạn chế, và chúng không thể đỏ mặt khi xấu hổ.” Jefferson còn đi xa hơn, ông nhắc đi nhắc lại cụm từ “ham muốn tình dục” làm ví dụ và đề cập đến “các cảm xúc và bản năng của con người, chẳng hạn các cảm xúc và bản năng liên quan đến tình dục.” Theo ông, con người là con mồi của “những ham muốn tình dục” và “có thể tự biến mình thành một kẻ ngốc”. Ông nói về ảnh hưởng của ham muốn nhục dục đến suy nghĩ của con người nhiều đến nỗi các biên tập viên của kênh BBC đã phải cắt đi một phần khỏi chương trình phát sóng, trong đó có phần ông khẳng định rằng ông không tin một cỗ máy có thể tư duy khi còn chưa thấy nó chạm vào chân của một cỗ máy giống cái.

Turing, cho đến lúc này vẫn kín tiếng về việc mình là người đồng tính, im lặng trong suốt phần thảo luận này. Trong các tuần trước buổi ghi âm cho chương trình phát sóng vào ngày 10 tháng 1 năm 1952, ông đã có những hành động đặc trưng cho con người đến nỗi có lẽ máy móc sẽ cảm thấy khó mà hiểu nổi. Lúc này, Turing vừa mới hoàn thành một bài báo khoa học, và tiếp theo đó ông viết một câu truyện ngắn về việc ông dự định ăn mừng ra sao: “Đã khá lâu rồi gã không ‘làm chuyện ấy’ với ai, thực ra là kể từ lần gã gặp người lính ấy ở Paris vào mùa hè năm ngoái. Bây giờ, bài báo của gã đã hoàn thành, và có lẽ gã cũng có đủ lý do để nghĩ rằng mình xứng đáng kiếm được một người đồng tính khác, và gã biết có thể tìm được người phù hợp ở đâu.”

Trên phố Oxford ở Manchester, ông chọn được một chàng trai 19 tuổi sống lang thang, thuộc tầng lớp lao động tên là Arnold Murray và bắt đầu mối quan hệ với người này. Sau buổi ghi âm cho chương trình trên của BBC, ông mời Murray chuyển đến sống với mình. Một đêm, Turing kể cho Murray nghe chuyện ông tưởng tượng mình chơi cờ với một chiếc máy vi tính hung dữ và ông có thể đánh bại được nó bằng cách khiến nó phải bộc lộ sự giận dữ, sau đó là niềm vui sướng, rồi đến sự tự mãn. Những ngày sau đó, mối quan hệ của hai người trở nên phức tạp hơn, cho đến một hôm, Turing trở về nhà vào buổi tối và thấy nhà mình bị đột nhập. Thủ phạm là một người bạn của Murray. Khi Turing trình báo vụ việc với cảnh sát, cuối cùng ông phải tiết lộ việc ông có quan hệ tình dục với Muray, và họ đã bắt Turing vì tội “có hành vi bỉ ổi nghiêm trọng”39.

39 Hodges, Alan Turing, 12404. Đọc lời cáo phó không được đăng về Alan Turing của Robin Gandy viết cho tờ Times, và những tư liệu khác trong Tài liệu lưu trữ về Turing, http://www.turingarchive.org/ để có thêm thông tin về cái chết cũng như tính cách của Alan Turing. Sara, mẹ của ông, tin rằng cái chết của Turing chỉ là một tai nạn khi ông đang dùng xi-a-nua để mạ vàng một cái thìa. Bà gửi cho cơ quan lưu trữ tài liệu về cái thìa bà tìm thấy trong phòng thí nghiệm của Turing cùng lời nhắn “Đây là chiếc thìa tôi tìm thấy trong phòng thí nghiệm của Alan Turing. Nó giống với chiếc thìa mà con tôi tự mạ vàng. Chắc hẳn con tôi đang định dùng kali xi-a-nuya (cyanide) để mạ vàng cho chiếc thìa này”. Triển lãm AMT/A/12, Tài liệu lưu trữ về Turing, http://www.turingarchive.org /browse.php/A/12. (Chú thích của tác giả)

Trong phiên tòa diễn ra vào tháng 3 năm 1952, Turing nhận tội nhưng ông nói rõ ông không cảm thấy hối hận. Max Newman xuất hiện với vai trò nhân chứng về hạnh kiểm40. Bị kết tội và bị tước quyền miễn trừ an ninh41, Turing được phép lựa chọn giữa các phương án: ngồi tù hoặc nhận án treo với điều kiện phải chấp nhận các đợt điều trị hormon, tiêm một loại estrogen tổng hợp nhằm kìm hãm ham muốn tình dục của ông, như thể ông là một cỗ máy bị hóa chất kiểm soát. Ông chọn cách thứ hai và chịu đựng được điều đó trong một năm.

40 Tức người chứng thực về đạo đức và danh dự của một người khác trong một phiên tòa.

41 Vào Giáng sinh năm 2014, Turing được Nữ hoàng Elizabeth II truy tặng lệnh ân xá chính thức. (Chú thích của tác giả)

Ban đầu, có vẻ như Turing chấp nhận mọi chuyện một cách bình thản, nhưng vào ngày 7 tháng 6 năm 1954, ông tự tử bằng cách cắn một quả táo mà ông đã tẩm xy-a-nua. Bạn bè cho biết ông từng rất hứng thú với cảnh mụ hoàng hậu độc ác nhúng quả táo vào mẻ thuốc độc trong vở kịch Nàng Bạch Tuyết. Người ta phát hiện ông nằm trên giường, miệng sùi bọt, trong cơ thể có chất xy-a-nua, và một quả táo cắn dở ở bên cạnh.

Liệu đó có phải là điều mà một cỗ máy có thể làm?

32

Một bức ảnh của John Bardeen (1908-1991), William Shockley (1910-1989), và Walter Brattain (1902-1987) được chụp tại Bell Labs năm 1948.

33

Bóng bán dẫn đầu tiên ở Bell Labs.

34

William Shockley (ngồi đầu bàn) trong ngày ông nhận giải Nobel và đang được vây quanh bởi các đồng nghiệp,
bao gồm Gordon Moore (ngồi bên trái) và Robert Noyce (đứng giữa, tay cầm ly rượu vang) vào năm 1956.

Những Người Tiên Phong

Nguồn: Internet

BÌNH LUẬN

Please enter your comment!
Please enter your name here