Hello world, I'm Carrie Ann and welcome to Crash Course Computer Science.

こんにちは、キャリー・アンです。Crash Course Computer Scienceへようこそ。

Over the course of this series, we're going to go from bits, bytes, transistors and logic gates,

このシリーズでは、ビット、バイト、トランジスタ、論理ゲートから始めて、

all the way to operating systems, virtual reality and robots.

OS、バーチャルリアリティ、ロボットまで扱っていきます。

We're going to cover a lot, but just to clear things up, we are not going to teach you how to program.

扱う範囲は広いですが、はっきりさせておくと、プログラミングの仕方は教えません。

Instead, we're going to explore a range of computing topics as a discipline and a technology.

その代わり、コンピューティングを一つの学問・技術として幅広く探っていきます。

Computers are the lifeblood of today's world.

コンピュータは今日の世界の生命線です。

If they were to suddenly turn off all at once, the power grid would shut down cars with crash,

もし一斉に止まったら、電力網は停止し、車は衝突事故を起こし、

planes would fall, or treatment plants would stop, spot markets would freeze,

飛行機は墜落し、浄水処理場は止まり、市場取引は凍りつくでしょう。

trucks with food wouldn't know where to deliver, and employees wouldn't get paid.

食料を運ぶトラックは配達先が分からなくなり、従業員は給料をもらえなくなります。

Even many non-computer objects, like DFTBA shirts and the chair I'm sitting on,

DFTBAのTシャツや私が座っているこの椅子のような、一見コンピュータと無関係なものでさえ、

are mainly factories run by computers.

その多くはコンピュータで動く工場で作られています。

Computing really has transformed nearly every aspect of our lives,

コンピューティングは私たちの生活のほぼあらゆる側面を変えてきました。

and this isn't the first time we've seen this sort of technology driven global change.

そしてこうした技術主導の世界的変化は、これが初めてではありません。

Advances in manufacturing during the Industrial Revolution brought new scale to human

産業革命における製造技術の進歩は、人類の営みに新たな規模をもたらしました。

civilization, in agriculture industry and domestic life.

農業、産業、そして家庭生活においてです。

Mechanization meant superior harvests and more food, mass produced goods,

機械化はより豊かな収穫と食料、大量生産された製品、

cheaper and faster travel and communication, and usually a better quality of life.

より安く速い移動と通信、そして概ねより良い生活の質を意味しました。

And computing technology is doing the same right now, from automated farming and medical equipment

そして今まさに、コンピューティング技術も同じことをしています。自動化された農業や医療機器から、

to global telecommunications and educational opportunities, and new frontiers like virtual reality

世界規模の通信や教育機会、さらにはバーチャルリアリティのような新しいフロンティア、

and self-driving cars. We are living in a time likely to be remembered as the electronic age,

自動運転車まで。私たちは「電子時代」として記憶されるであろう時代を生きています。

and with billions of transistors in just your smartphones, computers can seem pretty complicated,

スマートフォン1台に数十億個のトランジスタが入っている今、コンピュータはかなり複雑に見えるかもしれません。

but really they're just simple machines that perform complex actions through many layers of

しかし実際には、コンピュータは何層もの抽象化を通して複雑な動作を行う、単純な機械にすぎません。

abstraction. So in this series we're going to break down those layers, and build up from simple

このシリーズでは、その層を一つずつ分解し、シンプルな

ones and zeros to logic units, CPUs, operating systems, the entire internet, and beyond.

0と1から論理回路、CPU、OS、インターネット全体、そしてその先まで積み上げていきます。

And don't worry, in the same way someone buying t-shirts on a webpage doesn't need to know

心配しないでください。Webページでシャツを買う人がそのページの作り方を知らなくていいのと同じように、

how that webpage was programmed, or the web designer doesn't need to know how all the packets

Webデザイナーもパケットがどう経路を辿るか知る必要はなく、

are rooted. Or router engineers don't need to know about transistologic,

ルーターの技術者もトランジスタの論理を知る必要はありません。

this series will build on previous episodes, but not be dependent on them. By the end of this

このシリーズは前回までの内容を土台にしつつも、それに依存しない構成にします。

series I hope that you can better contextualize computing's role, both in your own life and society,

シリーズの終わりには、コンピューティングが自分の人生と社会の両方でどんな役割を果たしているか、よりよく理解できるようになってほしいと思います。

and how humanity's arguably greatest invention is just in its infancy, with its biggest

そして、人類史上おそらく最大の発明であるこの技術が、まだ黎明期にすぎず、

impact yet to come. But before we get into all that, we should start at computing's origins,

最大のインパクトはこれからだということも。ですがその前に、コンピューティングの起源から始めましょう。

because although electronic computers are relatively new, the need for computation is not.

電子コンピュータ自体は比較的新しいものですが、計算そのものへの需要は昔からあったからです。

The earliest recognized device for computing was the avocas,

最も古い計算装置として知られているのはアバカス(そろばん)です。

invented in Mesopotamia around 2500 BCE. It's essentially a hand-operated calculator,

紀元前2500年頃メソポタミアで発明されました。本質的には手動式の計算機で、

that helps add and subtract many numbers. It also stores the current state of the competition,

多くの数の足し算と引き算を助けてくれます。また、計算の現在の状態を保持する機能もあります。

much like your hard drive does today. The avocas was created because the scale of society

今日のハードドライブのようなものです。アバカスが生まれたのは、社会の規模が

had become greater than what a single person could keep and manipulate in their mind.

一人の頭の中で把握し操作できる限界を超えてしまったからです。

There might be thousands of people in a village, or tens of thousands of cattle.

村に数千人の人がいたり、数万頭の家畜がいたりすることもあります。

There are many variants of the avocas, but let's look at a really basic version,

アバカスには多くの種類がありますが、ここでは基本的なものを見てみましょう。

with each row representing a different power of 10, so each bead on the bottom row represents a

各段が10のべき乗を表していて、一番下の段の玉は

single unit. In the next row, they represent 10, the row above, 100, and so on. Let's say we have

1の位を表します。次の段は10、さらに上は100、というように続きます。例えば

three heads of cattle represented by three beads on the bottom row on the right side.

右側の一番下の段の玉3個で、牛3頭を表しているとしましょう。

If we were to buy four more cattle, we would just slide four more beads to the right for a total

さらに牛を4頭買ったら、玉を4個右に動かすだけで合計は

of seven. But if we were to add five more, after the first three, we would run out of beads,

7になります。ですが最初の3頭に5頭を足そうとすると、玉が足りなくなります。

so we would slide everything back to the left. Slide one bead on the second row to the right,

そこで一度すべてを左に戻し、2段目の玉を1個右に動かして

representing 10, and then add the final two beads on the bottom row for a total of 12.

10を表し、さらに一番下の段に玉を2個足せば、合計12になります。

This is particularly useful with large numbers. So if we were to add 1,251,

これは大きな数を扱うときに特に便利です。例えば1251を足すなら、

we would just add one to the bottom row, five to the second row, two to the third row,

一番下の段に1、2段目に5、3段目に2、

and one to the fourth row. We don't have to add in our head, and the avocas stores the total

そして4段目に1を足すだけです。頭の中で計算する必要はなく、アバカスが合計を

for us. Over the next 4,000 years, humans developed all sorts of clever computing devices,

保持してくれます。その後4000年にわたり、人類はさまざまな巧妙な計算装置を開発しました。

like the astral ape, which enabled ships to calculate their latitude at sea, or the slide rule

船が海上で緯度を計算できるようにしたアストロラーベや、掛け算・割り算を助ける

for assisting with multiplication and division, and there are literally hundreds of types of

計算尺などです。そして日の出、潮の満ち引き、天体の位置、

clocks created that could be used to calculate sunrise, tides, positions of celestial bodies,

さらには時刻そのものを計算できる、文字通り何百種類もの時計が作られました。

and even just the time. Each one of these devices made something that was previously laborious

こうした装置はどれも、以前は骨の折れる作業だったものを

to calculate much faster, easier, and often more accurate. It lowered the barrier to entry,

はるかに速く、簡単に、多くの場合はより正確に計算できるようにしました。参入障壁を下げると同時に、

and at the same time amplified our mental abilities. Take note, this is a theme we're going to

私たちの知的能力を増幅させたのです。これはこのシリーズを通して繰り返し出てくるテーマなので、覚えておいてください。

computer pioneer Charles Babbage said, at each increase of knowledge as well as on the

コンピュータの先駆者チャールズ・バベッジはこう言いました。「知識が増すたびに、また新しい道具が

contrivance of every new tool. Human labor becomes a bridge. However, none of these devices were

生み出されるたびに、人間の労働は橋渡し役になる」と。しかし、これらの装置は

called computers. The earliest documented use of the word computer is from 1613 in a book by Richard

どれも「コンピュータ」とは呼ばれていませんでした。「コンピュータ」という言葉の最古の記録は1613年、リチャード・

Braithwaite, and it wasn't a machine at all, it was a job title. Braithwaite said,

ブレイスウェイトの著書に登場します。それは機械ではなく、職業名でした。ブレイスウェイトはこう書いています。

I have read the truest computer of times and the best arithmetic in that ever breathed,

「私はこれまでで最も正確な時の計算者、そして最高の算術家の記録を読んだ」

and he reduced it by days into a short number. In those days, computer was a person who did

「彼はそれを日数に換算し、短い数字にまとめた」。当時「コンピュータ」とは計算を行う

calculations. Sometimes with the help of machines, but off not. This job title persisted until

人のことを指し、時には機械の助けを借りることもありましたが、そうでないことも多かったのです。この職業名は

the late 1800s when the meaning of computer started shifting to refer to devices. And note for

1800年代後半まで続き、その後「コンピュータ」という言葉は装置を指すようになっていきます。

among these devices was the step-reconner built by German polymath god read Leibniz in 1694.

その代表的な装置の一つが、ドイツの博学者ゴットフリート・ライプニッツが1694年に作った歩進計算機です。

Leibniz said, it is beneath the dignity of excellent men to waste their time in calculation,

ライプニッツはこう述べました。「優れた人間が計算に時間を浪費するのは、その品位を貶めることだ」

when any peasant could do the work just as accurately with the aid of a machine. It worked

「機械の助けがあれば、どんな農民でも同じくらい正確にできる仕事なのだから」。それは

kind of like the odometer in your car, which is really just a machine for adding up the number

車のオドメーター(走行距離計)のような仕組みで動いていました。オドメーターは走った

of miles your car is driven. The device had a series of gears that turned. Each gear had 10 teeth

距離を足し合わせるだけの機械です。この装置には回転する歯車が並んでいて、各歯車には0から9の数字を表す

to represent the digits from 0 to 9. Whenever a gear by past 9, it rotated back to 0,

10個の歯がありました。歯車が9を過ぎるたびに0に戻り、

and advanced the adjacent gear by 12. Kind of like when hitting 10 on that basic abacus.

隣の歯車を1つ進めます。先ほどの基本的なそろばんで10になったときと似た仕組みです。

This worked in reverse when doing subtraction 2. With some clever mechanical tricks,

引き算のときはこれが逆向きに働きます。いくつかの巧妙な機械的仕掛けによって、

the step-reconner was also able to multiply and divide numbers. Mortifications and divisions

この歩進計算機は掛け算と割り算もできました。掛け算と割り算は

are really just many additions and subtractions. For example, if we want to divide 17 by 5,

結局のところ、足し算と引き算の繰り返しにすぎません。例えば17を5で割りたいなら、

we just subtract 5, then 5, then 5 again. And then we can't subtract anymore 5s. So we know 5

5を引き、また5を引き、もう一度5を引きます。そしてもう5を引けなくなったら、

goes into 17 3 times, we have 2 left over. The step-reconner was able to do this in an automated way,

5は17に3回入り、2余ることが分かります。歩進計算機はこれを自動で行うことができ、

and was the first machine that could do all 4 of these operations. And this design was so successful,

四則演算すべてをこなせる最初の機械となりました。この設計は非常に成功し、

it was used to the next 3 centuries of calculated design. Unfortunately, even with mechanical

その後3世紀にわたり計算機設計の基盤として使われ続けました。残念ながら、機械式計算機があっても、

calculators, most real-world problems required many steps of computation before an answer was determined.

現実世界のほとんどの問題は、答えが出るまでに多くの計算ステップを必要としました。

It could take hours or days to generate a single result. Also, these handcrafted machines were

一つの結果を出すのに何時間、何日もかかることもありました。また、これらの手作りの機械は

expensive and not accessible to most of the population. Before the 20th century, most people

高価で、大半の人々の手には届きませんでした。20世紀以前、多くの人が

experienced computing through pre-computated tables, assembled by those amazing human computers

計算というものに触れたのは、先ほど話した優秀な「人間コンピュータ」たちが作った

we talked about. So if you needed to know the square root of 8,675,309, instead of spending

計算済みの表を通してでした。例えば8,675,309の平方根を知りたい場合、

all day hand cranking your step-reconner, you could look it up in a huge book full of square root

丸一日かけて歩進計算機を手回しする代わりに、平方根の表がぎっしり詰まった

tables in a minute or so. Speed and accuracy is particularly important on the battlefield,

分厚い本で1分ほど調べれば済んだのです。速さと正確さは戦場で特に重要であり、

and so militaries were among the first to apply computing to complex problems. A particularly

そのため軍は複雑な問題に計算を応用した初期の分野の一つでした。特に

difficult problem is accurately firing artillery shells, which by the 1800s could travel well over

難しかった問題が、大砲の砲弾を正確に発射することです。1800年代までには砲弾は

a kilometer, or a bit more than half a mile. Add to this varying wind conditions, temperature,

1キロメートル以上、半マイルを少し超える距離を飛ぶようになっていました。これに変化する風の状況、気温、

and atmospheric pressure, and even hitting something as large as a ship was difficult.

気圧まで加わると、船のような大きな標的に命中させることすら難しくなります。

Range tables were created that allowed gunners to look up environmental conditions and the

射程表が作られ、砲手は環境条件と

distance they wanted to fire, and the table would tell them the angle to set the cannon. These

撃ちたい距離を調べれば、表が大砲を設定すべき角度を教えてくれました。

were used well in World War II. The problem was, if you change the design of the cannon

これは第二次世界大戦でも広く使われました。問題は、大砲や砲弾の設計を変えると

or the shell, a whole new table had to be computed, which was massively time consuming and never

新しい表をまるごと計算し直さなければならず、これは非常に時間がかかり、

to be led to errors. Charles Babbage acknowledged this problem in 1822 in a paper to the Royal

ミスにもつながりやすいことでした。チャールズ・バベッジは1822年、この問題を英国王立

Astronomical Society entitled, note on the application of machinery to the computation of

天文学会への論文「天文学・数学表の計算への機械応用に関する覚書」の中で指摘しています。

astronomical and mathematical tables. Let's go to the thought bubble. Charles Babbage proposed

では、シンキング・バブルのコーナーへ。チャールズ・バベッジは

a new mechanical device called the difference engine, a much more complex machine that could

「階差機関」と呼ばれる新しい機械装置を提案しました。これははるかに複雑な機械で、

approximate polynomials. Polynomials described the relationship between several variables,

多項式を近似計算できるものでした。多項式は複数の変数間の関係を表します。

like range and air pressure, or amount of pizza carry-outs and happiness.

射程と気圧の関係や、ピザのテイクアウト数と幸福度の関係のようなものです。

Polynomials could also be used to approximate logarithmic and trigonometric function, which

多項式は対数関数や三角関数の近似にも使えます。これらは

are a real hassle to calculate by hand. Babbage started construction in 1823, and over the next

手計算では本当に厄介な代物です。バベッジは1823年に製作を始め、その後

two decades tried to fabricate and assemble the 25,000 components collectively weighing around 15

20年かけて、合計で約15トンにもなる2万5000個の部品を製作・組み立てようとしました。

tons. Unfortunately, the project was ultimately abandoned. But in 1991, historians finished

しかし残念ながら、このプロジェクトは最終的に放棄されてしまいます。ですが1991年、歴史家たちが

constructing a difference engine based on Babbage's drawings and writings, and it worked.

バベッジの設計図と記述をもとに階差機関を完成させ、実際に動作しました。

For more importantly, during construction of the difference engine, Babbage imagined an even

さらに重要なことに、階差機関の製作中、バベッジはさらに

more complex machine, the analytical engine. Unlike the difference engine,

複雑な機械、「解析機関」を思い描いていました。階差機関とは違い、

stepped back on all other computational devices before it, the analytical engine was a general

それ以前のあらゆる計算装置とは一線を画す、解析機関は汎用の

purpose computer. It could be used for many things, not just one particular competition. It could

コンピュータでした。特定の一つの計算だけでなく、さまざまな用途に使うことができたのです。

be given data and run operations in sequence, it had memory and even a primitive printer.

データを与えられれば一連の演算を実行でき、メモリや原始的なプリンタまで備えていました。

Like the difference engine, it was ahead of its time. It was never fully constructed. However,

階差機関と同様、時代を先取りしすぎていたため、完全に完成することはありませんでした。しかし、

the idea of an automatic computer, one that could guide itself through a series of operations

自動的に一連の演算を自ら進めていく「自動計算機」という発想は

automatically, was a huge deal and would foreshadow computer programs. English mathematician

非常に大きな意味を持ち、後のコンピュータプログラムを予告するものでした。イギリスの数学者

Ada Lovelace wrote hypothetical programs for the analytical engine, saying a new,

エイダ・ラブレスは解析機関のための仮想的なプログラムを書き、こう述べています。

a vast and a powerful language is developed for the future use of analysis. For her work,

「新しく、広大で強力な言語が、将来の解析のために生み出されつつある」と。この功績により

Ada is often considered the world's first programmer. The analytical engine would go on to

エイダはしばしば世界初のプログラマーと見なされています。解析機関はやがて

fire arguably the first generation of computer scientists, who incorporated many of Babbage's

おそらく最初の世代のコンピュータ科学者たちを触発し、彼らはバベッジのアイデアの多くを

ideas in their machines. This is why Babbage is often considered the father of computing.

自分たちの機械に取り入れました。だからこそバベッジはしばしば「コンピューティングの父」と呼ばれるのです。

Thanks, Fort Bubble. So, by the end of the 19th century, computing devices were used for special

ありがとう、シンキング・バブル。さて、19世紀末までには、計算装置は特定の

purpose tasks in the sciences and engineering, but rarely seen in business, government or domestic

目的のために科学や工学の分野で使われていましたが、ビジネスや政府、家庭の

life. However, the US government faced a serious problem for its 1819 census that demanded the

生活の中で見られることはほとんどありませんでした。しかし、アメリカ政府は1819年の国勢調査で深刻な問題に直面しました。それが要求していたのは

kind of efficiency that only computers could provide. The US Constitution requires that a

コンピュータにしかできない効率性です。合衆国憲法は

purpose is of distributing federal funds, representation in congress and good stuff like that.

連邦資金の分配や議会の議席配分などの目的で、国勢調査を義務付けています。

And by 1880, the US population was booming, mostly due to immigration. That census took seven years

1880年までに、主に移民の影響でアメリカの人口は急増していました。この国勢調査の集計には7年もかかり、

to manually compile. By the time it was completed, it was already out of date, and it was predicted

手作業での集計を終える頃には、すでにデータは古くなっていました。そして

that the 1819 census would take 13 years to compute. That's a little problematic when it's

次の国勢調査には13年かかると予測されていたのです。これは大きな問題でした。

required every decade. The census bureau turned to Herman Hollerith, who built a tabulating

国勢調査は10年ごとに行われるからです。国勢調査局はハーマン・ホレリスに目を付けました。彼は集計機を開発した人物です。

machine. His machine was electromechanical, and used additional mechanical systems for keeping

その機械は電気機械式で、機構部分には既存の機械式システムも取り入れられていました。

calm, like leaving it's his step-reconer, but coupled them with electrical-powered components.

たとえば段車式計算機のような仕組みですが、そこに電力で動く部品を組み合わせたのです。

Hollerith's machine used punch cards, which were paper cards with a grid of locations that could

ホレリスの機械はパンチカードを使用しました。紙のカードに格子状の穴あけ位置が並んでいて、

be punched out to represent data. For example, there was a series of holes for marital status.

データを表すために穴を開けられるようになっていました。たとえば婚姻状況を示す一連の穴もありました。

If you were married, you would punch out the married spot. Then when the card was inserted into

既婚であれば、既婚の欄に穴を開けます。そのカードを

Hollerith's machine, this whole metal pins would come down over the card. If a spot was punched

ホレリスの機械に挿入すると、金属のピンがカードの上に降りてきます。穴が開いていれば、

out, the pin would pass through the hole in the paper and into a little file of mercury,

ピンは紙の穴を通り抜けて、下にある小さな水銀の受け皿に触れます。

which completed the circuit. This now completed circuit-powered an electric motor, which turned

それによって回路がつながります。この回路が電動モーターを動かし、

a gear to add one, in this case, to the married total. Hollerith's machine was roughly 10 times

歯車を回して数を1つ加算します。この場合は既婚者の合計にです。ホレリスの機械は

faster than manual tabulations, and the census was completed in just two and a half years,

手作業のおよそ10倍の速さで、国勢調査はわずか2年半で完了しました。

saving the census off its millions of dollars. Businesses began recognizing the value of

これにより国勢調査局は数百万ドルを節約できました。企業はコンピューティングの価値に気づき始め、

computing and saw its potential to boost profits by improving labour and data-intensive tasks,

労働集約的でデータ量の多い業務を改善することで、利益を伸ばせると考えました。

like accounting, insurance appraisals, and inventory management. To meet this demand,

経理や保険の査定、在庫管理といった業務です。この需要に応えるため、

Hollerith founded the tabulating machine company, which later merged with other

ホレリスは「タビュレーティング・マシン・カンパニー」を設立しました。この会社はのちに他の

machine makers in 1924 to become the International Business Machines Corporation, or IBM,

機械メーカーと1924年に合併し、IBM(インターナショナル・ビジネス・マシーンズ)となります。

which you've probably heard of. These electromechanical business machines were a huge success,

皆さんもきっと聞いたことがあるでしょう。これらの電気機械式ビジネスマシンは大成功を収め、

transforming commerce and government, and by the mid-1900s, the explosion in world population and

商業や政府のあり方を一変させました。そして1900年代半ばには、世界人口の爆発的増加と

the rise of globalized trade demanded even faster and more flexible tools for processing data,

グローバル化する貿易の拡大により、データ処理にはさらに高速で柔軟なツールが求められるようになります。

setting the stage for digital computers, which we'll talk about next week.

こうしてデジタルコンピュータの時代が幕を開けます。それについては来週お話しします。

Crash Course Computer Science has produced an association with PBS Digital Studios.

「クラッシュコース コンピュータサイエンス」はPBSデジタルスタジオと共同制作しています。

At their channel, you can check out a playlist of shows, like PBS Idea Channel, Physics Girl,

PBSのチャンネルでは「PBS Idea Channel」や「Physics Girl」といった番組も

and it's okay to be smart. This episode was filmed at the Chad and Stacey Evergault studio in

視聴できます。今回のエピソードはインディアナ州インディアナポリスにある

Indianapolis, Indiana, and it was made with the help of all these nice people in our wonderful

チャド&ステイシー・エバーゴールト・スタジオで撮影されました。制作にあたっては、素晴らしいグラフィックスチーム

graphics team, Thought Cafe. Thanks for watching, I'll see you later.

「Thought Cafe」の皆さんにもご協力いただきました。ご視聴ありがとうございました、また次回。