Jacka Karpińskiego przedstawiać nie trzeba, to konstruktor minikomputera K-202, o rewelacyjnych jak na swoje czasy parametrach technicznych. Był inżynierem-wizjonerem, niespokojną duszą, pełnym pomysłów geniuszem technicznym. Polskim Teslą.

Żołnierz batalionu “Zośka” Szarych Szeregów, w plutonie „Alek” (służył w jednym plutonie z Krzysztofem Kamilem Baczyńskim), uczestnik Powstania Warszawskiego, trzykrotnie odznaczony Krzyżem Walecznych.

Po studiach na Politechnice Warszawskiej, w 1951 roku podjął pracę w zakładach „Warel”, produkujących urządzenia elektroniczne na potrzeby wojska. Skonstruował tam automatyczny nadajnik krótkofalowy o mocy 2 kW NPK-2, używany do łączności z ambasadami.

AAH

Pierwszym samodzielnym dziełem Karpińskiego był AAH czyli Analogowy Analizator Harmonicznych. Po tą nazwą kryje się lampowe urządzenie do rozkładu dowolnych krzywych ciągłych na składowe harmoniczne, czyli znana wszystkim inżynierom transformata Fouriera. Krzywa ciągła jest przedstawiana jako superpozycja przebiegów sinusoidalnych o różnych częstotliwościach. Taką krzywą można analizować matematycznie (w tym statystycznie) dużo łatwiej niż skomplikowaną krzywą wyjściową. AAH został skonstruowany w 1957 roku w Instytucie Maszyn Matematycznych i Instytucie Podstawowych Problemów Techniki PAN (IPPT), gdzie Karpiński był adiunktem. Maszyna od razu znalazła zastosowanie w WIHM (Wojskowy Instytut Hydrologiczno-Meteorologiczny), w powołanym w 1956 roku Zakładzie Długoterminowych Prognoz Pogody, poprawiając dokładność prognoz o kilkanaście procent. Wartym odnotowania jest fakt, że było to pierwsze tego rodzaju urządzenie w Europie.

AAH umożliwiał tworzenie statystycznych modeli długoterminowych do przygotowania prognoz średniej miesięcznej temperatury powietrza i sumy opadów atmosferycznych dla Warszawy.

W 1965 roku w raporcie Światowej Organizacji Meteorologicznej (WMO) opublikowano artykuł „Statistical methods in long-range weather forecasting” (Statystyczne metody w długoterminowym prognozowaniu pogody) opisujący analizator AAH i prezentujący efekty jego pracy.

Analizator AAH był zbudowany z 650 lamp próżniowych, miał wymiary 2×1,5 metra. Nie był to oczywiście klasyczny komputer, ale, jak mówił sam Karpiński „zaawansowany procesor obliczeniowy”. Niestety, nie możemy go zobaczyć, uległ zniszczeniu w trakcie transportu.

AKAT-1

Drugim, równie przełomowym dziełem Jacka Karpińskiego był analogowy analizator równań różniczkowych. Analizator jako taki nie był pionierskim wynalazkiem, lampową wersję tego urządzenia ARR stworzył Leon Łukaszewicz już w 1954 roku, wielkości sporego pokoju. Karpiński wykorzystał tranzystory, a jego AKAT-1 sprawiał wrażenie współczesnej konsoli mikserskiej, a nie poważnego urządzenia do poważnych zastosowań. Przypomnijmy, że był rok 1959 (oficjalnie, bo według Karpińskiego AKAT-1 powstał w 1957). Co prawda pierwszy Sputnik już latał po niebie, ale, mikroelektronika była w powijakach, a tranzystor był zaledwie nowinką techniczną. Tu znowu dygresja. Pierwszymi polskimi germanowymi tranzystorami stopowymi były TC11–TC15, wyprodukowane w liczbie kilkunastu tysięcy egzemplarzy. Produkcja tranzystorów na większą skalę rozpoczęła się w 1960 roku. Były to serie TG1-TG5 i TG-70, a rok później TG10, TG20 i TG50. A więc Karpiński skonstruował AKAT-1 na bazie tranzystorów prototypowych, nieseryjnych. Seria tranzystorów TC11-TC15 została opracowana w oparciu o model tranzystora warstwowego TW w IPPT PAN kierowanym przez prof. Janusza Groszkowskiego, pioniera polskiej radioelektroniki. Groszkowski skonstruował pierwszy metalowy magnetron (lampę mikrofalową), który umożliwił Anglikom wykrywanie niemieckich samolotów, rozpracował też system sterowania rakiet V-2. Groszkowski był też kandydatem do nagrody Nobla za prace na temat generacji i stabilizacji częstotliwości.

AKAT-1 był pierwszym na świecie komputerem biurkowym. Wzornictwo (Ryc. 2) robi wrażenie, prawda? Nic dziwnego, jest dziełem plastyków ze słynnego Zakładu Artystyczno-Badawczego Akademii Sztuk Pięknych w Warszawie. W tych czasach, a przypomnijmy, że były to lata pięćdziesiąte, komputery były kompleksem szaf, umieszczonych w ogromnych, klimatyzowanych pomieszczaniach. AKAT-1 przypominał normalny, współczesny komputer desktopowy z konsolą sterującą, ekranem i urządzeniem drukującym wyniki obliczeń. I jak tu nie napisać, że Jacek Karpiński był wizjonerem? AKAT-1, wyprodukowany w jednym egzemplarzu, zachował się i jest obecnie prezentowany w Muzeum Techniki w Warszawie (teraz: Narodowe Muzeum Techniki).

Tak w 1963 roku AKAT-1 był opisywany przez dziennikarza Marka Sadzewicza:
„Przyciski oznaczone znakami matematycznymi, szklany ekran jak w telewizji, na ekranie pokazuje się układ współrzędnych i graficzny przebieg funkcji matematycznych. AKAT-1 był maszyną analogową, która wykonywała niezmiernie doniosłe zadanie: wiązała matematykę z rzeczywistością (…) Ogniste zygzaki na szklanym ekraniku mówią, że istnienie jest ruchem i że konkrety można wyobrazić w abstrakcji.”

AKAT-1 był przepustką dla młodego Karpińskiego do nagrody dla młodych talentów UNESCO (miał wtedy 33 lata). Został jednym z sześciu laureatów, którzy otrzymali roczne stypendium w wybranej uczelni. Jacek Karpiński wybrał Harvard, gdzie przez rok pracował w laboratorium zajmującym się badaniami nad sztuczną inteligencją. Przebywał też na MIT (Massachusets Institute of Technology), spotkał się z Johnem Eckertem – konstruktorem ENIAC-a oraz Edwardem Moorem – pionierem badań nad sztuczną inteligencją. Przypomnijmy jeszcze raz, był to początek lat sześćdziesiątych. Propozycje pracy w Stanach Zjednoczonych odrzucił, w tym ofertę pracy w Los Alamos. Tak o tym pisał w 2007 roku:

„Przyjmowano mnie jak króla. Byłem tym zresztą bardzo onieśmielony. Miałem zaledwie trzydzieści kilka lat. Po studiach poprosiłem o możliwość odwiedzenia całej długiej listy firm i uczelni. UNESCO zgodziło się. W Caltechu witał mnie rektor ze wszystkimi dziekanami, w Dallas – burmistrz miasta. I wszyscy chcieli, żebym dla nich pracował, począwszy od IBM, a skończywszy na uniwersytecie w Berkeley. W San Francisco proponowano mi nawet stworzenie własnego instytutu“.

Uczciwość przekazu wymaga, aby wspomnieć o współpracy Karpińskiego z polskim wywiadem technologicznym.

Perceptron

Zafascynowanie sztuczną inteligencją szybko przyniosło owoce. Jacek Karpiński skonstruował perceptron. Była to sieć neuronowa, która potrafiła się uczyć. Perceptron Karpińskiego był drugim tego typu urządzeniem na świecie.

Perceptron to najprostsza sieć neuronowa, składająca się z jednego lub więcej niezależnych neuronów McCullocha-Pittsa. Urządzenie implementuje algorytm uczenia maszynowego nadzorowanego. Umożliwia klasyfikowanie parametrów wejściowych do jednej lub więcej klas, po uprzednim wytrenowaniu algorytmu na zbiorach testowych. To podstawy współczesnego uczenia maszynowego (ML).

Perceptron opracowany przez Jacka Karpińskiego w Pracowni Sztucznej Inteligencji Instytutu Automatyki PAN składał się z dwóch tysięcy tranzystorów i potrafił rozpoznawać obrazy otoczenia przekazywane przez dołączoną kamerę. Projekt perceptronu został niestety utrącony przez władze Instytutu z nieznanych powodów, a Karpiński odszedł z IA PAN.

KAR-65 i analizator zderzeń cząstek elementarnych

Jacek Karpiński przeniósł się więc do Instytutu Fizyki Doświadczalnej Uniwersytetu Warszawskiego i zajął się (nareszcie!) konstruowaniem komputerów cyfrowych. Jego pierwsze dzieło to KAR-65, wykonujący 100 tysięcy operacji zmiennoprzecinkowych na sekundę (był rok 1965!). Był to komputer asynchroniczny (nie posiadał zegara), wielokrotnie szybszy i tańszy od królujących wtedy w Polsce komputerów ODRA. A Karpiński nie byłby Karpińskim, gdyby nie znalazł dla niego zastosowania. Zastosowaniem komputera KAR-65 była analiza zdjęć zderzeń cząstek elementarnych. Profesor Jerzy Pniewski, współodkrywca hiperjądra, wybitny fizyk, był kierownikiem Katedry Cząstek Elementarnych w Instytucie Fizyki Doświadczalnej, jedynej instytucji w bloku wschodnim, która współpracowała z CERN. W ramach współpracy Instytut otrzymywał wielkie ilości zdjęć i danych obrazujących zderzenia cząstek elementarnych. Komputery ODRA nie nadawały się do ich analizy, były po prostu zbyt wolne. Stąd propozycja złożona Karpińskiemu i jego niesamowita konstrukcja KAR-65.

Projekt i konstrukcja komputera trwały 3 lata. Do budowy wykorzystano polskie tranzystory TG40 i diody DOG-61 w ilości 65 tysięcy. Posiadał pamięć bębnową i system operacyjny opracowany przez samego Karpińskiego (był też programistą). Gabaryty KAR-65 były niewielkie: dwie szafki o wymiarach 1,7×1,4×0,4 metra, interfejs mieszczący się na biurku (Ryc. 3). Autorem projektu plastycznego był Stanisław Tomaszewski, współpracujący wcześniej z Jackiem Karpińskim przy maszynie AKAT-1. Prezentacja komputera odbyła się w 1968 roku w Zakopanem. Niestety, z przyczyn obiektywnych (brak dostępu do zachodnich podzespołów i technologii) urządzenie nie odniosło sukcesu komercyjnego. Zakłady „TEWA”, jedyny w Polsce producent zaawansowanych komponentów elektronicznych, “nie wyrabiały” z zamówieniami. To jednak była głęboka komuna, RWPG, priorytety, wojsko, zimna wojna. Krótko mówiąc, skończyło się na prototypie pracującym dla profesora Pniewskiego.

I co z tym K-202?

Wynalazki Jacka Karpińskiego były preludium, fazą przygotowawczą do dzieła jego życia – minikomputera K-202. Była to też porażka jego życia. Wyprodukowano zaledwie 30 sztuk. Dlaczego? Przyczyn było wiele, obiektywnych i ludzkich, różnych. Nie ma sensu wnikać. Warto tylko zacytować jednego z ówczesnych decydentów: „gdyby dało się stworzyć komputer wielkości walizki… już dawno zrobiliby to Amerykanie”. Komputer Karpińskiego nie miał praktycznie konkurencji pod względem gabarytów, osiągów i elastyczności konfiguracji, a porównywalne komputery PDP-11 firmy DEC Corp. były dużo większe. Miały za to zaplecze finansowe, technologiczne, informatyczne i marketingowe. Co z tego, że K-202 miał potencjał, ale to PDP-11 podbiły świat, a w tzw. demoludach produkowano nawet jego klony, oczywiście bez żadnej licencji, gdyż Polska była objęta embargiem COCOM. W Polsce były to maszyny MERA-60 produkowane przez Meraster w Katowicach. Smutne, że łatwiej (i taniej) było ukraść technologię wraz z oprogramowaniem systemowym i sklonować popularny sprzęt zachodni niż rozwijać własne, często lepsze, konstrukcje. Kradzieże technologii zachodnich były normą w krajach “demokracji ludowej”, były wręcz filarem rozwoju technologicznego. Zainteresowanych tematem odsyłam do opracowania Piotra R. Frankowskiego Wspólnota czerwieni na niniejszym blogu.

K-202 był bezpośrednim przodkiem popularnego, zwłaszcza w ośrodkach akademickich, mikrokomputera MERA-400, jak na tamte czasy demona szybkości, z nowoczesnym systemem operacyjnym SOM-3 lub uniksopodobnym CROOK, szybkim kompilatorem Fortranu, pamięcią operacyjną 64k słów 16-bitowych i pamięcią dyskową (całe 2 megabajty).

Produkcji komputera K-202 zaprzestano przede wszystkim z przyczyn finansowych. Wszystkie podzespoły musiały być sprowadzane za dewizy z Anglii, a produkcja serii pilotażowej pochłonęła 3 miliony dolarów. Zjednoczenie MERA odmówiło finansowania, a Karpiński odmówił kontynuacji prac w oparciu o polskie podzespoły. Pozostał projekt i zespół pod kierownictwem głównego konstruktora Elżbiety Jezierskiej-Ziemkiewicz. To dzięki jej uporowi wrócono do projektu, zamieniając wszystkie podzespoły na polskie, włącznie z monitorami, drukarkami i jednostkami pamięci. Oraz, oczywiście, nowym oprogramowaniem. Produkcję powierzono zakładom ERA w Warszawie (później zmieniły nazwę na MERA). Ponieważ MERA już produkowała komputer MERA-300, nowy produkt nazwano MERA-400. Komputer MERA-400 był produkowany w latach 1976-1987, pracował we wszystkich polskich uczelniach, a z uwagi na wielozadaniowość i szybkość znalazł wiele zastosowań przemysłowych, między innymi do kontroli procesów technologicznych.

Na MERZE-400 tworzyłem swoją pracę magisterską – język symulacyjny do symulacji układów dynamicznych ciągłych – to taki rozwiązywacz/całkowacz układów równań różniczkowych. Trochę jak AKAT-1 Karpińskiego, ale w wersji cyfrowej, programowalnej. Powiem Wam, fajny był ten komputer.

Ciekawostka, specjalnie na potrzeby komputera MERA-400 napisano język programowania LOGLAN, wzorowany na języku Simula 67, pierwszym języku obiektowym. LOGLAN, jak wiele innych genialnych dzieł polskiej myśli technologicznej, został zapomniany, zespół rozpadł się, a jego twórcy porozjeżdżali się po całym świecie, robiąc kariery naukowe.

Dokończenie historii, jakże symbolicznej…

Jacek Karpiński popadł w niełaskę władz. W dramatycznych okolicznościach stracił pracę w zakładach MERA. Niepisany “wilczy bilet” zakazywał mu pracy w dziedzinie, w której był najlepszy. Wyjechał na Warmię, hodował drób i świnie. Po 1980 roku, mimo zmian politycznych nadal był na cenzurowanym, władze nie zgodziły się na objęcie przez niego kierowniczego stanowiska w Instytucie Maszyn Matematycznych. Wyjechał więc do Szwajcarii, gdzie pracował u Stefana Kudelskiego, producenta profesjonalnych magnetofonów NAGRA. Zaprojektował skaner ręczny Pen-Reader z funkcją optycznego rozpoznawania tekstu (OCR), który jednak nie przyjął się na rynku. Do Polski wrócił w 1990 roku, zostając doradcą w dziedzinie informatyki Leszka Balcerowicza i Andrzeja Olechowskiego. Zmarł 21 lutego 2010 we Wrocławiu.

Źródła:

1. https://www.blog-wajkomp.pl/przesladowany-geniusz-o-ciekawym-zyciu-jacek-karpinski-aah/
2. https://obserwator.imgw.pl/polska-na-mapie-historii-prognoz-dlugoterminowych/
3. http://www.sztuka.net/palio/html.run?_Instance=sztuka&_PageID=855&_cms=newser&newsId=13485&callingPageId=854&_CheckSum=-1043189960
4. http://digitalheritage.pl/2022/12/04/akat-1/
5. https://www.rp.pl/nowe-technologie/art2792031-jacek-karpinski-komputerowy-prorok-skonczylby-90-lat
6. https://www.blog-wajkomp.pl/polskie-komputery-okresu-prl-u-system-mera-400/
   oraz Wikipedia