Когда физика встретила развлечение

Сегодня речь пойдёт о «первой видеоигре». Почему первой в кавычках? Потому что на самом деле она не первая. Долгое время она действительно считалась таковой, пока более глубокие исследования в конце 2000-х годов не выявили некоторые из более ранних игр. Тем не менее, в некоторых, особенно русских, источниках эта игра под названием Tennis for Two называется первой до сих пор.

Справедливости ради, отмечу, что Tennis for Two стала первой видеоигрой, разработанной исключительно для развлечения публики, а не для демонстрации возможностей компьютера или обучения группы студентов.

Мир до развлечений

Уильям Альфред Хигинботам родился 25 октября 1910 года в Бриджпорте, Коннектикут, и вырос в Западном Нью-Йорке. Его отец был священником нескольких церквей в Нью-Йорке, прежде чем обосноваться в «Белой церкви», или Первой пресвитерианской церкви в Каледонии.

Интерес Уильяма к электронике проснулся в 14 лет, когда он начал разбирать и модифицировать радиоприёмники в попытке поймать частоты первых коммерческих радиостанций. В 16 лет в средней школе он записался на курс физики (Ньитрай, 2011).

В 1928 году Хигинботам поступил в Уильямс-колледж в Массачусетсе и долго не знал какую специальность ему выбрать. В начале второго курса он решил изучать физику, так как она ему нравилась в средней школе. На последнем курсе ему разрешили выполнить специальный исследовательский проект для выпуска с отличием. Во время этого проекта он впервые работал с осциллографом. В 1932 году Хигинботам окончил Уильямс-колледж со степенью бакалавра (Хигинботам, 1983).

После колледжа он поступил в аспирантуру Корнелльского университета, где провёл восемь лет, работая над докторской диссертацией. Однако из-за финансовых трудностей в период Великой депрессии ему пришлось прервать исследования. Тем не менее, последние шесть лет в Корнелле он проработал техником на физическом факультете, что позволило ему многому научиться в области электроники.

Благодаря полученному опыту работы с электроникой и электронно-лучевыми трубками, в январе 1941 года Хигинботам получил должность в радиационной лаборатории Массачусетского технологического института, где учёные вели передовые работы в новой области радиолокации. Там он сосредоточился на радарных дисплеях с электронно-лучевыми трубками (Magnavox v. Activision, 12.08.1985).

Фотография с удостоверения Уильяма для доступа в Лос-Аламосскую лабораторию.

В декабре 1943 года Хигинботам отправился в Лос-Аламос для работы над Манхэттенским проектом по разработке атомной бомбы. Он быстро был повышен до руководителя отдела электроники и работал над схемами синхронизации, необходимых для обеспечения правильного момента взрыва (Parade, 18.05.1958). Как и многих других, причастных к Манхэттенскому проекту, этот призрак страшных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки преследовал Хигинботама до конца его дней.

Покинув Лос-Аламос, в декабре 1945 года он отправился в Вашингтон, где провёл два года, занимаясь образовательной и просветительской деятельностью. Будучи одним из основателей Американской федерации учёных, организации, выступающей за мирное распространение ядерной энергии и нераспространение ядерного оружия, Хигинботам посвятил остаток жизни искоренению мощных бомб, к созданию которых сам же и приложил руку.

Фотография Уильяма во время работы в Брукхейвене.

Наконец, 8 декабря 1947 года Хигинботам устроился на работу в недавно созданную Брукхейвенскую национальную лабораторию, которая была посвящена изучению мирного использования атомной энергии. В Брукхейвене он занимался разработкой систем безопасности для приборов в области медицины, физики высоких и низких энергий, ядерной химии и биологии. К концу 1948 года он уже получил ряд повышений по службе и постоянную должность.

В 1952 году он стал руководителем инструментального отдела. Его отдел производил электронное оборудование, используемое на ускорителях частиц и исследовательских реакторах Брукхейвена, а также проводил новаторскую работу в области цифровых компьютеров (Ньитрай, 2011).

Уильям играет на аккордеоне в кругу семьи, 1958 год.

Уильям решает задачу на детской доске.

Уильям расчёсывает волосы своей дочери Робин.

Дочитав до этого момента, у вас наверняка сложилось впечатление, что Уильям был исключительно серьёзным учёным, полностью поглощённым своей работой. Однако на самом деле его можно описать как естественного развлекателя, который с удовольствием вызывался на танцы, играл на аккордеоне и развлекал публику во главе диксилендского оркестра под названием «Изотопные топтуны» (Isotope Stompers). На кухне он проявлял поистине творческий подход, смешивая ингредиенты с безудержным энтузиазмом, так что его семья никогда не знала, что он им приготовит на этот раз. Уильям также понимал, как сделать технологии увлекательными: когда он косил траву на своей газонокосилке, он часто цеплял к ней небольшую одноместную повозку, а также две красные тележки, чтобы его трое детей могли на них прокатиться (Parade, 18.05.1958). Он умел гармонично совмещать серьёзную работу и веселье, поэтому неудивительно, что именно ему удалось создать первый в мире по-настоящему развлекательный компьютерный продукт.

Появление «первой видеоигры» на свет

Каждую осень в Брукхейвене проводилась серия из трёх дней открытых дверей — один для старшеклассников, один для студентов колледжей и один для широкой публики — чтобы продемонстрировать работу, проводимую в учреждении. Посетителей развозили на автобусах по зданиям кампуса, чтобы они могли увидеть такие захватывающие объекты, как высокоэнергетический протонный ускоритель и ядерный исследовательский реактор, а затем заканчивали в спортзале, где демонстрировались основные экспонаты, рассказывающие о работе каждого отдела в лаборатории. После нескольких лет такой рутины Хигинботам почувствовал, что эти экспозиции не привлекают внимание аудитории, и подумал, что, возможно, он мог бы оживить впечатления и продемонстрировать практическую значимость технологий Брукхейвена в повседневной жизни, позволив посетителям поиграть в какую-нибудь игру (Хигинботам, 1983).

Уильям за компьютером в Брукхейвенской лаборатории, 1958 год.

Компьютер Donner Model 30.

В Брукхейвене имелся электронный аналоговый компьютер Donner Model 30. В руководстве к компьютеру описывалось, как его можно подключить к осциллографу и использовать резисторы, конденсаторы и реле для отображения кривых, полезных для моделирования траекторий пули, межконтинентальной баллистической ракеты или отскакивающего мяча с точной симуляцией гравитации и сопротивления воздуха. Отскакивающий мяч напомнил Хигинботаму теннис, поэтому он набросал систему для подключения осциллографа к компьютеру и затем передал схему технику Роберту Дворжаку для реализации.

Разработка начального дизайна игры заняла у Хигинботама всего два часа, после чего он потратил ещё пару дней на составление окончательной спецификации на основе имеющихся в лаборатории компонентов. Затем Дворжак за три недели построил систему и потратил день или два на её отладку вместе с Хигинботамом (Хигинботам, 1983).

Игра в основном управлялась вакуумными лампами и реле. Для рендеринга графики на осциллографе Хигинботам и Дворжак использовали германиевые транзисторы, которые только начинали трансформировать электронную промышленность. С их помощью была создана быстропереключающаяся схема, поочерёдно отображавшая корт, сетку и мяч на экране с частотой 36 Гц, что позволяло глазу воспринимать их как единое изображение. Для генерации движения мяча использовались четыре операционных усилителя компьютера, а оставшиеся шесть определяли, когда мяч касался земли или сетки, и переключали управление на того игрока, на чьей стороне находился мяч (BNL, 2008).

Современные (неоригинальные) контроллеры для игры в Tennis for Two.

На экране был изображён теннисный корт сбоку. Корт был показан длинной горизонтальной линией, а сетка — короткой вертикальной. Мяч был представлен в виде траектории дуги, отображаемой на осциллографе. Каждый игрок использовал специальный алюминиевый контроллер, состоящий из вращающейся ручки и кнопки. Чтобы начать розыгрыш, один игрок должен использовать ручку для выбора угла удара по мячу, а затем нажать кнопку. После этого мяч может попасть в сетку, попасть на другую сторону корта или вылететь за пределы площадки. Как только мяч пересекает сетку, другой игрок может отбить мяч либо на лету, либо после отскока, выбрав свой собственный угол удара.

Игра впервые была представлена 18 октября 1958 года во время дней открытых дверей в Брукхейвене и оказалась большим успехом с длинными очередями желающих сыграть в игру. После этого положительного приёма Хигинботам к 1959 году разработал вторую версию игры на большем мониторе и с разными режимами, имитирующими низкую гравитацию Луны и высокогравитационную среду Юпитера. После второго дня открытых дверей игра была демонтирована, чтобы использовать её компоненты для других целей.

Выставка инструментального отдела в 1958 году.
Слева на чёрном ящике расположен небольшой осциллограф с круглым дисплеем, на котором можно сыграть в игру. Снизу лежат два контроллера.

Выставка инструментального отдела в 1959 году.
Слева на возвышении стоит вторая версия игры, называвшаяся Computer Tennis. Снизу лежат два контроллера.

На этом моменте история Tennis for Two заканчивается. Казалось бы, она могла остаться всего лишь бывшим экспонатом, но вместо этого получила вторую волну популярности в 1970-х и 1980-х годах, когда видеоигры начали набирать обороты.

Хигинботам в то время не осознал значимость своего изобретения и не запатентовал устройство, полагая, что игра не являлась значительным прорывом и была не лучше программы отскакивающего мяча из руководства к компьютеру. Хотя он и гордился созданием игры, в своих собственных записях он назвал это «незначительным достижением» и хотел, чтобы его помнили как учёного, боровшегося с распространением ядерного оружия, а не как изобретателя компьютерной игры (Хигинботам, 1983).