Bilden var ungefär fem centimeter i fyrkant och föreställde en pojke på tre månader, huvud och axlar. Den monterades på en metalltrumma i ett laboratorium i Washington, och när trumman började snurra läste ett fotorör av det ljus som studsade tillbaka. Mellan kortet och röret satt en mask som delade upp motivet i rutor om en kvarts millimeter, och för varje sådan ruta avgjorde apparaten en enda sak. Ljust eller mörkt. Etta eller nolla. Trettiotusen niohundrasjuttiosex gånger.
Året var 1957, laboratoriet hette National Bureau of Standards, och pojken på kortet var Russell Kirschs son Walden.
Det som fanns kvar när trumman stannade brukar kallas världens första digitala bild. Den beskrivningen tål att vändas på ett par gånger, och historien blir intressantare när man gör det.
Frågan som inte stod på schemat
Kirsch har själv sammanfattat vad han var ute efter i en enda mening: vad skulle hända om datorer kunde titta på bilder?
Frågan var mindre självklar då än den låter nu. Allt som en dator fick i sig hade först passerat genom ett par mänskliga ögon. Hålkort, magnetband, remsa, varje sådan bärare var resultatet av att en människa suttit och tittat på tryckta tecken och översatt dem till något maskinen kunde hantera. Det pågick forskning på att automatisera just den översättningen, alltså på att bygga maskiner som kunde läsa siffror och bokstäver, och den forskningen var betydligt mer respektabel.
I den uppsats Kirsch skrev tillsammans med L. Cahn, C. Ray och G. H. Urban till Eastern Joint Computer Conference i december 1957 vänder de på perspektivet. Det egentliga problemet, skriver de, det mer grundläggande som dittills inte fått den uppmärksamhet det förtjänar, är att göra bildinformation direkt tillgänglig för en dator. Sedan följer en lista över vad sådan information kan vara, och listan är märkvärdig i sin ambition. Tryckta tecken, diagram, scheman, emblem, mönster. Därefter mindre stiliserade former, skämtteckningar, handskrift. Och längst ut på skalan det mest formlösa av allt: fotografier av verkliga föremål, människor, flygbilder, mikroskop- och teleskopbilder.
Det är inte en teknisk rapport om en skanner. Det är ett arbetsprogram för de följande sjuttio åren.
Maskinen som hette SEAC
Datorn i rummet intill hade byggts under panik. Flygvapnet hade satsat på UNIVAC för sin planering, och när det tidigt 1948 stod klart att den maskinen inte skulle bli färdig i tid vände man sig till National Bureau of Standards och bad om en snabblösning. Arbetet inleddes sommaren samma år under Samuel N. Alexander och Ralph J. Slutz, och resultatet fick namnet Standards Eastern Automatic Computer.
SEAC demonstrerades i april 1950, gick i produktiv drift i maj och invigdes formellt den tjugonde juni. Den brukar räknas som den första fullt fungerande datorn i USA med programmet lagrat i sitt eget minne, ett påstående som myndigheten själv gärna upprepar och som andra gärna bestrider, beroende på hur man ser på BINAC och på det ombyggda ENIAC. Att den var en udda konstruktion råder det däremot ingen tvekan om. Logiken sköttes av germaniumdioder, över tiotusen av dem, medan vakuumrören fick sköta förstärkning, inversion och en del lagring. Det gjorde SEAC till den första dator som använde halvledare i någon större omfattning.
Minnet bestod av sextiofyra glasrör fyllda med kvicksilver. Informationen cirkulerade som ljudvågor genom vätskan, med en kristall i varje ände, den ena sände och den andra tog emot. Ljudminnet rymde 512 ord om 45 bitar, och byggdes senare ut med Williamsrör till det dubbla. Vid tiden för skanningen hade maskinen alltså 1 024 ord att hålla allt i, drygt 46 000 bitar, eller knappt sex tusen byte i dagens mått. En addition tog fyrtioåtta miljondels sekund om man räknar bort tiden det tog att hämta talen ur minnet, och räknar man in den gjorde SEAC ungefär tusen additioner i sekunden. Klockan gick på en megahertz, medvetet lågt hållen för att maskinen skulle bli pålitlig, och det blev den. Arton rack i två rader.
Att bilder inte stod högt på listan när maskintiden fördelades är lätt att förstå. Kirsch mindes priset som ungefär hundratjugo dollar i timmen, och då för uppkopplad tid snarare än ren räknetid. I en intervju för Smithsonians muntliga datorhistoria 1970 sa han det rakt ut: ibland kan jag erkänna att jag stal maskintid från förment nyttigare produkter som beräkningar för termonukleära vapen och sådant. Han visste inte vid tillfället vad han stal ifrån, tillade han, och var inte helt säker på att han hade gjort annorlunda om han vetat.
Trumman och fotocellen
Skannern var enkel i sin princip och besvärlig i sitt utförande. En roterande trumma med bilden fastsatt på ytan. Ett fotomultiplikatorrör som mätte det reflekterade ljuset. Och däremellan masken som delade upp motivet i separata rutor, var och en 0,25 gånger 0,25 millimeter. Richard B. Thomas, som skrev ett av programmen till bygget, finns fotograferad vid apparaten i oktober samma år.
Ut ur röret kom en bit per punkt. Etta för vitt, nolla för svart, ingenting däremellan. Och antalet punkter, 176 gånger 176, var inte valt för att det var lagom. Det var valt för att det var allt som fick plats. En bit per punkt betyder att de 30 976 punkterna upptog 30 976 bitar, alltså ungefär två tredjedelar av de drygt 46 000 som maskinen kunde hålla i huvudet samtidigt. En enda liten bild trängde undan det mesta av det utrymme som annars skulle rymt både program och data.
Kirsch har beskrivit saken utan omsvep. Enkla tekniska överväganden och SEAC:s begränsade minne gjorde att skannern måste återge bilder som rektangulära rutnät. Vi återkommer till den meningen, för han skulle komma att ångra den i femtio år.
En anmärkning om siffrorna, för den som räknar efter. 176 rutor om en kvarts millimeter blir 4,4 centimeter, inte de fem som alltid anges för originalkortet. Uppgifterna kommer från olika håll och olika årtal, rutmåttet ur Kirschs egen tillbakablick fyrtio år senare och kortets storlek ur myndighetens beskrivning, och de har uppenbarligen aldrig stämts av mot varandra. Motsägelsen är liten och lämnas här olöst, eftersom varje förklaring skulle vara en gissning.
Bilden av Walden
En bit per punkt betyder ingen gråskala. En enda skanning av kortet på trumman gav en hårt uppdelad svartvit siluett, ungefär som en dåligt inställd kopiator. Lösningen var att köra bilden flera gånger med olika tröskelvärden och lägga resultaten ovanpå varandra, så att de punkter som föll åt olika håll vid olika inställningar tillsammans antydde mellantoner. Den version som finns bevarad, och som du har sett högst upp i den här artikeln, är sammansatt av två sådana skanningar.
Resultatet var, med Kirschs egen formulering fyrtio år senare, igenkännbart men inte tillfredsställande för mor- och farföräldrar.
Till uppställningen hörde också en detalj som är lätt att gå förbi och som betydde mer än skannern. I kvicksilverrören fanns ingenting stilla, informationen var en ström av ljudpulser på ständig vandring. Till maskinen kopplades därför en krets med det tidstypiska namnet staticizer, som fångade upp bitarna ur den strömmen och höll dem stilla tillräckligt länge för att de skulle kunna visas på ett katodstråleoskilloskop. Det gjorde det möjligt för oss att se vad datorn såg, skriver Kirsch. Bilden hade alltså inte bara en väg in i maskinen utan också en väg ut. Först då blev det meningsfullt att göra något med den medan den låg därinne.
Det som hände efter skanningen
Här ligger den del av historien som brukar falla bort. Skanningen var inte målet. Den var förutsättningen.
Så fort bilderna låg i minnet började gruppen räkna på dem. De byggde filter som förstärkte kanter, rutiner som räknade och mätte föremål, och de första trevande försöken att få en maskin att känna igen mönster. Det som föddes 1957 var alltså inte bara den digitala bilden utan den digitala bildbehandlingen, och de två sakerna hänger ihop. En bild som bara kan lagras är ett arkivproblem. En bild som kan räknas på är ett verktyg.
Vad verktyget dög till visade sig ganska snart. Redan 1960 satt metallurger vid samma skanner och lät SEAC analysera fotografier av metallstruktur, ett arbete där G. A. Moore blev pionjär för kvantitativ metallografi. Fingeravtrycksigenkänning utvecklades vid samma myndighet av J. H. Wegstein, G. A. Moore och John Rafferty. Kirsch själv publicerade 1971 en algoritm för att hitta kanter i biologiska bilder, en metod som fortfarande används och som bär hans namn, Kirschoperatorn.
Ordet som inte fanns
Russell Kirsch kallas ofta bildpunktens uppfinnare. Det stämmer på saken men inte på ordet.
Pixel finns inte i uppsatsen från 1957, av det enkla skälet att ordet inte var uppfunnet. Själva begreppet var däremot gammalt. Bildpunkt står redan i Paul Nipkows tyska patent på en bildöverföringsapparat från 1888. Picture element trycktes i tidskriften Wireless World 1927 och förekom i amerikanska patent så tidigt som 1911. Under lång tid var pel den vanligaste förkortningen, och den levde kvar i IBM:s dokumentation långt in i persondatorernas tid.
Ordet pixel publicerades första gången 1965 av Frederic C. Billingsley vid Jet Propulsion Laboratory, som använde det om bildpunkterna i de skannade bilder som kom hem från sonderna till månen och Mars. Han hade inte hittat på det själv utan snappat upp det av Keith E. McFarland, som sa att ordet redan var i omlopp men inte kunde peka ut varifrån. Pix, ur filmbranschens slang för bilder, och el för element.
Kirsch gjorde alltså saken. Namnet fick den av andra, åtta år senare, i ett annat laboratorium, om bilder från månen och Mars.
Var det verkligen den första?
Det beror på vad man menar med bild.
År 1920 konstruerade Harry G. Bartholomew och Maynard D. McFarlane ett system för att skicka tidningsbilder över den transatlantiska sjökabeln. Bartlanesystemet, uppkallat efter dem båda, kodade ett fotografi till mönster på telegrafremsa och byggde upp det igen i andra änden med hjälp av telegrafskrivare försedda med särskilda typer. Första bilden gick över Atlanten 1921. Fem gråtoner till att börja med, femton från 1929, och en överföringstid på under tre timmar.
Det är en digitalt kodad bild, trettiosex år före Walden. Skillnaden ligger inte i kodningen utan i vad kodningen är till för. Bartlane skickade bilden. Ingenting i systemet kunde göra något med den på vägen, lika lite som ett telefonnät kan tänka på det som passerar genom det. Det som var nytt 1957 var att bilden hamnade i ett minne som en maskin kunde läsa, ändra och räkna på.
Fotografiet hade varit ett kemiskt föremål i över hundra år. Med Bartlane blev det en signal. På trumman i Washington blev det ett tal.
Kvadraten han ångrade
Om det finns något Russell Kirsch är citerad på oftare än den första bilden så är det ångern.
Kvadrater var det logiska att göra, sa han i en intervju 2010. Det logiska var förstås inte den enda möjligheten. Men vi använde kvadrater. Det var något mycket dumt som alla i hela världen har fått lida av sedan dess.
Det låter som en kokett gubbfundering, men han menade allvar och hade tänkt på det länge. Redan i en historisk tillbakablick 1998 kallar han det rektangulära rutnätet lömskt och onödigt begränsande, och han jämför med något oväntat: mosaikerna i Ravenna. Hantverkarna där valde för femtonhundra år sedan sina stenar efter form och färg för att bäst återge motivet. De hade alltså löst problemet innan det uppstod, med bildpunkter som fick se olika ut, medan nittonhundratalets ingenjörer band sig vid en enda form därför att den var enklast att programmera.
Han nöjde sig inte med att gnälla. År 2010, då i åttioårsåldern, publicerade han i myndighetens egen tidskrift en metod där bildpunkterna får variabel form. Programmet prövar masker om sex gånger sex punkter, en triangulär och en rektangulär, vardera i fyra vridningar, och väljer den uppdelning som ger störst skillnad mellan formparen, alltså den som följer motivets egna kanter.
Och som demonstrationsbild valde han inte vilket motiv som helst. Eftersom den första digitala bilden var av ett nyfött barn 1957, skriver han, tar jag här med två färgbilder av samma femtiotreåring i dag. Walden alltså, samma ansikte som en gång fyllde två tredjedelar av SEAC:s minne, nu byggt av 5 520 färgpunkter med variabel form mot 6 674 kvadratiska i den vanliga versionen. Färre punkter, mer likhet.
Slutsatsen formulerade han torrt. Antagandet att ökad precision uppnås genom högre upplösning i kvadratiska bilder leder inte nödvändigtvis till den ökade noggrannhet som variabla bildpunkter kan ge.
Om han hade rätt går att diskutera. Men kvadraten vann inte för att den var bäst. Den vann av samma skäl som jpeg senare vann över tekniskt överlägsna format, därför att alla kunde läsa den.
Pojken på bilden
Walden Kirsch växte upp och blev journalist. Han rapporterade nyheter i kvällssändningarna för KGW-TV kanal 8 i Portland i Oregon, och myndighetens bildarkiv har noterat fortsättningen med torr elegans i den gamla bildens metadata: den yngre herr Kirsch skannades varje kväll. Därefter arbetade han i ungefär tjugofem år som reporter och fotojournalist för Intels nyhetstjänst.
År 2003 tog Life med bilden av honom i sin bok över de hundra fotografier som förändrade världen. NIST, som myndigheten heter numera, beskriver den som brunnen ur vilken satellitbilder, datortomografi, streckkoder, desktop publishing och digitalfotografi har hämtats. Det är myndighetens egen formulering om sin egen bragd och ska läsas därefter, men orimlig är den inte. Alla de teknikerna vilar på samma förutsättning, att en bild är en tabell med tal.
SEAC självt stängdes av den 23 april 1964, efter fjorton år och otaliga ombyggnader. Delar av det, bland annat ett av kvicksilverrören, gick till Smithsonian.
Kafét i Portland
Kirsch kom till myndigheten 1951, gick i pension 1985 och fortsatte som forskare långt därefter. År 2001 flyttade han till Portland, där han bland annat arbetade tillsammans med sin hustru Joan, konsthistoriker, med datorbaserad analys av måleri, av Diebenkorn och Miró och av grottmålningar och hällristningar.
Sommaren 2012 satt en ung bloggare vid namn Joel Runyon och arbetade på ett kafé i Portland när en äldre man frågade vad han höll på med. Samtalet som följde har Runyon skrivit om, och det som fastnade var två meningar. Gör saker som aldrig har gjorts förut. Och, i Runyons version av den vers Kirsch själv citerade i sina texter: ingenting är oss förvägrat som vi har föresatt oss att göra.
Versen är Första Moseboken 11:6, ur berättelsen om Babels torn. Där är den ingen uppmuntran utan en oroad iakttagelse, Guds konstaterande om vad människorna kan ställa till med när de håller ihop och talar samma språk. Kirsch valde att läsa den som ett löfte.
Russell Kirsch dog i sitt hem i Portland den 11 augusti 2020, nittioett år gammal.
Telefonen i din ficka tar en bild med fler bildpunkter än SEAC hade bitar i hela sitt minne, tusenfalt fler. Den siffran säger ingenting om vad som hände 1957, för det som hände var inte en fråga om upplösning. Det var att ett fotografi för första gången låg inne i en maskin på ett sätt som gjorde det möjligt att fråga maskinen något om bilden. Varje filter, varje ansiktslåsning, varje bildsökning och varje bild som en modell hallucinerar fram ur brus börjar i den frågan.
Den ställdes av en man som ville veta om en dator kunde titta på hans son.
Lämna ett svar