Как создавались первые игры для ламповых компьютеров в начале Холодной войны

По данным компании DFC Intelligence, в позапрошлом 2022 году аудитория пользователей видеоигр в мире достигла 3,7 млрд человек, то есть почти половина населения земного шара, точнее (45%). Цифры впечатляющие, но в истории человечества ситуация отнюдь не новая.

По данным компании Newzoo, в прошлом 2023 году валовая выручка на мировом игровом рынке составила $184 млрд. Если исходить из древнеримской формулы народного счастья — «хлеба и зрелищ», то этот показатель надо сравнить с выручкой за тот же 2023 год на мировом рынке зерновых продуктов (зерна, муки, крупы, которые по-прежнему служат основой глобального рациона питания, составляя его половину). По данным ФАО она составила в прошлом году $345 млрд, то есть соотношение «хлеба» и «зрелищ» в мировой экономике сегодня составляет 2:1, что вполне соответствует древнеримской пропорции. На успешную реанимацию римского модус вивенди двадцативековой давности инженерам-электронщикам хватило 70 с небольшим лет, то есть произошло это на протяжении жизни всего трех поколений изобретателей.

Четверо из них из первого поколения сейчас претендуют на титул прародителя онлайн видеоигр. Хронологически первым был Томас Голдсмит-младший. Точнее изобретателей первой видеоигры, получивших в декабре 1948 года патент США №2455992 на «Устройство для развлечения на основе электронно-лучевой трубки» (с приоритетом от января 1947 года), было двое — Голдсмит и Эстл Рэй Манн. Но так уж получилось, что второй из них, Манн, давно и прочно забыт. Остались только годы его жизни и с дюжину его оцифрованных патентов в разных областях электроники, в том числе данный патент.

Почему он потерялся в истории электроники, объяснить просто. Голдсмит был директором по исследованиям корпорации DuMont Laboratories в штате Нью-Джерси, которая разрабатывала и выпускала оборудование для телевидения. Инженер Манн был подчиненным Голдсмита и как раз в те годы вместе с шефом интенсивно трудился над повышением долговечности и разрешения ЭЛТ для ТВ-приемников. В 1947 году Манну было 43 года, Голдсмиту — 37 лет. В 1965 году Манн умер, а Голдсмит прожил до 2009 года, заслуженно получая многочисленные почетные звания и премии как «яркая индивидуальность и новатор в области развития телевидения» и раздавая не менее многочисленные интервью, а в итоге наряду со Зворыкиным стал пионером и легендой американского ТВ. Его архив, включая фотографии, макеты и оригиналов его ТВ-усовершенствований, а также поздравительные письма и открытки, сейчас хранится в Библиотеке Конгресса. Словом, о Голдсмите известно все: где родился, на ком женился и т. д., а о Манне ничего, в полном соответствии с законами мифотворчества любого большого бизнеса.

Но гораздо интереснее в их патенте другое. Заявка на него была подана на имя Голдсмита и Манна их компанией DuMont Laboratories. Так что разговоры о том, что они изобрели и собрали «Устройство для развлечения на основе электронно-лучевой трубки» по собственной инициативе в свободное от работы время, скорее всего и есть просто разговоры. Такая идея действительно могла мелькнуть у них в ходе их основной работы, но скорее всего она была тут же доложена, куда следует, и там им дали добро на ее реализацию. Не надо было быть гением в области предпринимательства, чтобы сразу понять простую вещь. Оснащение аркадных игровых автоматов ЭЛТ-экранами с анимацией сулило первому, кто это сделает и снимет, так сказать, с этого сливки, не просто большую, а очень большую прибыль. Именно так потом все и было.

Что же касается видеоигры Голдсмита и Манна, то в патентной заявке суть происходящего на экране они описали так: «При осуществлении изобретения используется электронно-лучевая трубка, на лицевой стороне которой можно увидеть след луча, или электронного пучка». При этом луч шел не прямо, а по кривой, как траектория настоящего снаряда или ракеты. «Одна или несколько мишеней, таких как, например, изображения самолетов, размещены на лицевой стороне трубки (на прозрачной наклейке на экран — Ред.), а игроку доступны элементы управления, позволяющие ему манипулировать траекторией луча по лицевой стороне трубки… Цель состоит в том, чтобы он попадал в выбранный им один из объектов на лицевой стороне трубы, и луч расфокусировался как раз в тот момент, когда он достигает данного объекта, имитируя таким образом разрушение объекта, например, самолета. Игру можно сделать более зрелищной…, если при попадании в цель на экране произойдет «взрыв» катодного луча».

Последнее достигалось с помощью настройки скользящего контактора (релейного переключателя, управляющего потоком энергии по цепи), который подавлял резистор в ЭЛТ таким мощным сигналом, что дисплей в данном точке выходил из фокуса и она выглядела как размытое круглое пятно, создавая, таким образом, видимость взрыва.

Инвесторов на эту первую видеоигру, которую сейчас отнесли бы к категории «стрелялок», а точнее «шутеров от первого лица с оружием дальнего боя», в первые послевоенные годы не нашлось. Был создан только ее прототип, изготовленный вручную. Так получилось по разным причинам. В том числе, наверное, и потому, что сами изобретатели в первой же фразе в своей патентной заявки предупреждали: «Игра имеет такой характер, что требует повышенного внимания и навыков при игре в нее или управлении устройством, с помощью которого ведется игра. Эти навыки могут прийти с практикой, и успеху в этом способствует проявление особого внимания». Не лучшая, согласитесь, реклама для аркадной игры, в которую играют в местах развлечения, зачастую в не слишком трезвом состоянии.

Игра Голдсмита и Манна была построена на основе аналоговой электроники, в ней нет никакого запоминающего устройства, программирования, компьютерной графики, да и самого компьютера нет. Поэтому сейчас эту игру часто отказываются рассматривать как праматерь современных онлайн видеоигр, начиная отсчет их истории с «настоящих» цифровых игр. Резон в этом есть. Но на самом деле все сводится к трактовке термина «компьютерная видеоигра», а в реальной жизни, как только все перечисленное выше появилось, первые «настоящие» видеоигры, как ни крути с терминологией, создавались по образу и подобию той самой «ненастоящей» видеоигры Голдсмита и Манна.

Тем не менее, в социальных геймерских и профессиональных сообществах разработчиков и IT‑специалистов в области видеоигр с большим пиететом относятся к вопросам приоритета в данной области. Опубликованы десятки, если не сотни серьезных исследований об истоках первых компьютерных видеоигр, где анализировались не только объективные данные и служебная документация, но и разговоры и слухи, ходившие в инженерно‑изобретательских кругах того времени.

В итоге, на сегодня в ряду приоритетов стоят:

Было еще две более ранних игры. Построенный Джозефом Кейтсом из Университета Торонто специально для Канадской национальной выставки 1950 года мейнфрейм Bertie the Brain («Берти‑мозг», в смысле умник, голова), играл с посетителями выставки в те же «крестики‑нолики». А в 1951 году в Лондоне в рамках «Фестиваля Британии» мейнфрейм Nimrod компании Ferranti (упрощенная и специализированная разновидность Ferranti Mark I, построенная Джоном Беннетом специально для выставки, играл с посетителями в игру «Ним», устоявшегося русского названия которой нет, но все ее знают. Игроки по очереди берут спички, камешки, фишки или любые другие предметы из разных кучек, кому остается последняя спичка, тот проигрывает. И хотя в эти игры играли на компьютере, в приоритете им отказано по той причине, что их картинка выводилась не на ЭЛТ дисплей, а на световое электромеханическое табло с обычными лампочками.

В отличие от Голдсмита и Манна изобретатели первых компьютерных игр патенты на них не брали. У них были другие задачи. Все они были программистами и исследовали на первых ЭВМ то, что сейчас называют «искусственным интеллектом», а тогда с легкой руки Тьюринга назвали «машинным интеллектом» (machine intelligence), или их «мыслительной способностью». В диссертациях Стенли и Гилла игры были хорошей иллюстрацией мыслительной способности первых ЭВМ. Беннет свою диссертацию уже написал, став доктором и, работая в компании Ferranti занимался там тем же, чем остальные сотрудники компании — совершенствованием и продвижением на рынок первого коммерчески доступного мейнфрейма общего назначения Ferranti Mark I, выпущенного в феврале 1951 года. Выставка в Лондоне была хорошим поводом для демонстрации «машинного интеллекта».

Правда, народ этого не понял. Джон Беннет вспоминал: «Моя машина имела большой успех, но не совсем такой, как задумывалось. Это я увидел во время работы „зазывалой“ на нашем стенде Лондонского фестиваля. Большая часть публики была вполне счастлива поглазеть на мигающие огни. Некоторые проявили интерес к алгоритму и даже упорствовали до такой степени, что обыгрывали машину. Лишь изредка мы получали какие‑либо доказательства того, что наше реальное послание об основах программирования было понято».

Не поняли этого и немцы: после лондонского фестиваля Nimrod съездил на промышленную выставку в Западный Берлин, где он, кстати, играл уже не только в шашки, но и в шахматы, только очень медленно и в весьма условные шахматы, где не допускались рокировки, ходы пешкой на две клетки, пат не отличался от мата и был еще ряд ограничений (программу для шахмат написал коллега Беннета из компании Ferranti Дитрих Принц). В общем, их компании пришлось срочно выпустить для непонятливого народа специальную брошюру под названием «Быстрее, чем мысль», чтобы разъяснить, что именно они имели в виду, демонстрируя компьютерную игру.

Понятно, что мысль взять патент на игру, чтобы потом поставить в игровом павильоне ЭВМ весом 3,5 тонны (ее версия общего назначения Ferranti Mark I весила 6 тонн), площадью 6 кв. м и себестоимостью в десятки тысяч фунтов стерлингов, чтобы собирать в ее монетоприемнике шестипенсовые монетки, едва ли могла прийти кому‑то в голову.

Примерно таких же габаритов был «Умник Берти» Джозефа Кейтса. Он был очень высоким (4 м), но заметно легче и стройнее своего прототипа — первой канадской ЭВМ 12-разрядного мейнфрейма UTEC, и, что в данном случае интересно, он был сделан еще до завершающих испытаний UTEC. Кейтс, который на тот момент был руководителем разработки UTEC, создал «Умника Берти» специально для Канадской национальной выставки в Торонто с целью продемонстрировать потенциальным инвесторам работу изобретенной им электронной лампы Additron размером с карандаш. «Она была разработана специально для того, чтобы производить бинарное сложение в одной крошечной лампе, заменяя сеть из примерно 10 соединенных между собой обычных радиоламп», — говорил Кейтс репортерам на выставке, а те писали: «12 таких ламп будут выполнять работу, которую раньше выполнял квадратный ярд проводов, больших трубок и соединений».

Кейтс как раз подал заявку на патент, но не на свою игру в «крестики‑нолики», а на свой Additron, который, кстати, так и не использовался в окончательном варианте UTEC. Патентную заявку Кейтса по каким‑то причинам, в которых современные IT‑историки так до конца не разобрались, в патентных бюро Канады и США, что называется, заволынили. Патент США №2784312 на «Электронную вакуумную трубку» он получил в марте 1957 года (с приоритетом от 17 января 1951 года). Только толку от этого приоритета уже не было, в конце 1950-х году на рынке уже были коммерческие транзисторные ЭВМ, в том числе канадская DRTE.

Кристофер Стрейчи был единственным среди перечисленных выше пионеров компьютерных игр, кто не был поставлен в рамки служебных обязанностей и диссертационных тем, а находился, что называется, в свободном полете. Он уже имел опыт работы в годы войны на дифференциальном анализаторе, то есть по сути механическом аналоговом компьютере, проектируя лампы для радаров. Но обстоятельства сложились так, что в аспирантуру Кембриджа, куда он хотел поступить, его не взяли, и он преподавал математику и физику мальчикам элитной, как сказали бы сейчас, лондонской школы Харроу за 50 фунтов в месяц. Деньги, кстати, приличные; инженеры, работавшие над созданием первых ЭВМ, в своей массе получали не больше. Впрочем, деньги тут не играли большой роли, Стрейчи был из весьма небедной семьи.

В свободное от школьной работы время он по знакомству помогал программистам лондонской Национальной физической лаборатории (NPL) тестировать возможности одной из первых ЭВМ — Pilot ACE. И попутно написал для нее программу игры в шашки, причем, по его собственным словам, с той же академической целью — «лучше понять логику машин», ту самую их «мыслительную способность», о которой говорил Тьюринг. Но для его «шашек» память Pilot ACE оказалась слабовата. Подходящая для полноценной игры в шашки с «приемлемой», то есть человеческой скоростью, память была у Ferranti Mark I в Манчестерском университете, где помощником директора лаборатории ЭВМ служил Тьюринг. Стрейчи был с ним знаком, он поступил в Королевский колледж Кембриджа, когда Тьюринг его уже заканчивал.

Тьюринг счел игру Стрейчи «весьма интересной», но сначала припряг его поработать над программами для их ЭВМ. Стрейчи поработал, его программа трассировки состояла из примерно 1000 инструкций, и только потом перекодировал программу своих «шашек» под Ferranti Mark I. А пока он это делал, профессор математики Манчестерского университета Ньюман сообщил ему, что готов взять его к себе, как только у него освободится место. Но раньше место для Стрейчи нашлось в Национальной корпорации исследований и разработок (NRDC), куда он и был принят в июне 1952 года с зарплатой 100 фунтов в месяц. Так что формально его игра в шашки, официальный дебют которой на Ferranti Mark I состоялся в июле того же 1952 года, была изобретена уже не школьным учителем, а инженером NRDC. Но в жизни реальной педагог Стрейчи еще три месяца сдавал дела в своей элитной школе и в свободное от этого время закруглял свои дела программиста-волонтера в Манчестерском университете. Патентную заявку на свою игру в шашки он не подавал.

Не озаботился патентом и Уильям Хигинботам из Брукхейвенской лаборатории, который в 1958 году собрал игровую приставку для аналоговой вычислительной машины Donner Model 30 для игры в «Теннис для двоих». Это была первая многопользовательская видеоигра, в нее играли друг с другом двое, и у каждого был свой пульт управления «ракеткой». В ней уже использовались германиевые транзисторы для переключения изображения сетки/корта/мяча на экране осциллоскопа с частотой 30 «кадров» в секунду (в кино стандартная частота была 24 кадра в секунду). Но дальше ежегодной выставки Брукхейвенской лаборатории игра не пошла, через два года Хигинботам разобрал приставку, и об его игре на время забыли.

Таким образом, в сухом остатке видеоигр 1940-50-х годов эпохи ЭВМ первого поколения мы имеем один-единственный патент, и тот на аналоговую игру, имеющую весьма опосредованное отношение к компьютерному программированию. Эпоха патентов на видеоигры была впереди.

Если не считать «крестики-нолики» Джозефа Кейтса и «Ним» Джона Беннета, в которых картинка игры выводилась на обычный световой экран, в остальных дисплеем был экран осциллографа с примитивной векторной (каллиграфической) графикой и анимацией. Как деликатно выразился в одной из своих недавних публикаций профессор компьютерных наук Нью‑Йоркского университета Элви Рэй Смит, который в 80-е годы был инженером‑графиком в Microsoft, а ныне он почтенный IT‑историк: «Все первые рисунки, видеоигры и анимации — за исключением каллиграфического прыгающего „мячика“ — представляли собой специальные преобразования простых геометрических объектов (букв, цифр, линий, кривых и квадратов) в однобитовые пиксели. Это были наивные визуализации без явного использования теоремы Найквиста‑Шеннона (у нас ее называют теоремой Колобова — ред.). Никто еще не осознавал ее исключительной важности, а именно того, что повсеместное использование пиксельных дисплеев в мире позволит объединить все типы цифровых медиа в одном визуальном средстве — пикселе. Никто еще не ожидал, что каллиграфический дисплей исчезнет, и его можно будет полностью имитировать с помощью растрового дисплея».

Исключение, о котором профессор говорит, как о достойной компьютерной анимации того времени, — это программа инженера Массачусетского технологического института Чарлза Адамса для институтского мейнфрейма Whirlwind I, опубликованная в руководстве по его программированию 11 июня 1951 года, с эскизным рисунком траектории прыгающего мяча на дисплее осциллографа компьютера. Впоследствии Адамс и его коллега Джек Гиллмор модифицировали ее в игру, но когда именно — точно не известно. То ли сразу в 1951 году, то ли в конце 50-х. Да и они ли это сделали или некий студент MIT, о котором глухо упоминают некоторые историки, тоже вопрос.

Игра Адамса с мячиком заключалась в том, что игроки меняли частоту отскоков мяча (было три фиксированных режима), и тот, у кого мячик вместо очередного отскока проваливался в отверстие в полу (разрыв горизонтальной линии на экране), побеждал. Фотографий и съемок этой игры не осталось, и поскольку в нее играли только программисты MIT, она не оставила заметного следа в канонической истории компьютерных видеоигр.

Компьютерная графика не блистала и в более поздних играх. Даже тот, кто лично играл в ранние компьютерные игры, сейчас уже настолько привык к тому, что на дисплее видны даже отдельные волоски и капли пота на лице персонажей нынешних игр, что едва ли задумывается над тем, какую эволюцию прошла компьютерная графика за 70 лет. Впрочем это отдельная история.

Справедливости ради надо сказать, что программисты первых ЭВМ не могли уделять и не уделяли особого внимания анимации и тем более анимационным играм. Время на ЭВМ было дорого, причем не в денежном эквиваленте, а в буквальном смысле. Компьютеров было мало, и на них решались первоочередные задачи, в основном оборонного характера. Это не общее рассуждение, а воспоминания вполне конкретных зарубежных и отечественных программистов первых послевоенных лет. Но главное — цифровые интерактивные видеоигры с анимацией появились, а дальше, как говорится, было дело техники.

Вы занимаетесь бизнесом?

Тогда вам обязательно нужен товарный знак. Регистрация товарного знака укрепляет узнаваемость бренда, повышает доверие потребителей, защищает от штрафов и отличает продукцию от конкурентов, не давая им пользоваться вашим именем.