On Yıllık Bilgisayar Deneyimi ve 1960 Nüfus Sayımı

E. D. Morgan
Şef, Mühendislik Şubesi

Mrs. D. P. Armstrong
Şef, Programlama Şubesi

Elektronik Sistemler Bölümü
Nüfus Sayımı Bürosu
Washington 25, D.C.

Nüfus Sayımı Bürosu, etkin elektronik hesaplama alanındaki ilk on yılını yakında tamamlayacaktır. Ancak bu dönüm noktasına pek durup bakamayacaktır; çünkü bugüne kadarki en zorlu görevinin ortasında olacaktır—1960 Nüfus ve Konut Sayımlarının işlenmesi. Bu on yıl, bir gelişmenin hızla bir diğerini izlemesiyle belirlenmiştir. Bilgisayar endüstrisi artık "ikinci kuşak" bilgisayarlardan söz ederken, hâlihazırda üstlenilmiş görevler ve fırsatlar, iş verilerinin işlenmesi ve istatistiksel yöntemler üzerinde derin bir etki bırakmıştır.

İlk Yıllar

Veri işleme alanındaki Nüfus Sayımı faaliyetlerini, Hollerith’in delikli kart yöntemini geliştirmesi ve ekipmanının 1890 Nüfus Sayımı sırasında ilk kez kullanılmasıyla başlatmadan ele almak zordur. Bunun yarattığı derin etki, 1950 yılına gelindiğinde neredeyse tüm veri işlemenin delikli kartlı tablo ekipmanlarının kullanımı esas alınarak planlanmasına yol açacak ölçüde artmıştır.

Bununla birlikte, 1946 gibi erken bir tarihte Nüfus Sayımı, danışman olarak kardeş kuruluşumuz olan Bureau of Standards ile birlikte bir elektronik bilgisayar çalışmasını desteklemiştir. Bu başlangıç, 30 Mart 1951’de Nüfus Sayımı Bürosu’nun Remington Rand Corporation’dan Univac I, Seri 1’i Philadelphia’da teslim almasıyla sonuçlanmıştır.

Bu, savunma dışı amaçlara yönelik ilk büyük ölçekli elektronik bilgisayardı ve özellikle iş verilerinin işlenmesinde kullanımını geliştirmek üzere tasarlanmıştı. Yaklaşık aynı zamanda bir delikli karttan manyetik banda dönüştürücü ve saniyede 12 karakterlik bir Uniprinter teslim aldık. Bu yardımcı aygıtlar ve Univac I üzerindeki dört Uniservo bant birimi ile birlikte, kendimizi elektronik veri işleme alanında bulduk.

İlk dönemlerdeki sıkıntılar çok sayıdaydı; ancak yavaş yavaş ilerleme güvence altına alındı. İlk görev, o dönemde hem geleneksel hem de Nüfus Sayımı tarafından yapılmış özel delikli kart ekipmanları kullanılarak işlenen 1950 Nüfus Sayımı verilerinin kullanıldığı bir tablo çalışmasıydı.

Aradan geçen yıllarda veri işleme faaliyetlerimiz genişledi. 1954 Ekonomik Sayımları’nın getirdiği iş yükü, ikinci bir Univac I, Seri 13’ün satın alınmasına yol açtı. Bu arada, daha iyi giriş-çıkış ekipmanı talebimize başkaları da katıldı. Sonuç olarak, uzun yıllardır saniyede 10 satır yazdıran yazıcılar, daha yüksek verimli karttan manyetik banda dönüştürücüler ve yüksek hızlı manyetik bant taşıyıcıları kullanmaktayız.

1958’de Remington Rand, Nüfus Sayımı’na her biri 18 Uniservo bant birimine ve tamamen arabellekli iki giriş-çıkış kanalına sahip iki Univac Scientific 1105 bilgisayarı kurdu. Bu bilgisayarlar aynı anda okuma, yazma ve hesaplama yapabilmekte olup, mevcut sistemimizin belkemiğini oluşturmaktadır.

Sistem Organizasyonu

Deneyimlerimizin erken dönemlerinde, makineler açısından değil, bir veri işleme sistemi açısından konuşmayı öğrendik. Bu, donanımın yanı sıra girişime dâhil olan tüm kişileri—programcılar, operatörler, bakım mühendisleri vb.—kapsıyordu. Kendimizi yalnızca bu insan ve makine bileşiminin ürettiği sonuçlara göre değerlendirmeyi öğrendik.

Ortaya çıkan bu örgütsel sistem, şimdi en zorlu sınavıyla karşı karşıyadır: şimdiye kadar denenmiş en büyük tekil işleme görevi olan 1960 On Yıllık Nüfus Sayımı’nın eksiksiz olarak işlenmesi.

Nüfus Sayımı faaliyetleri, nüfus verilerinin yalnızca dönemsel sayımının çok ötesine geçmiş ve artık aylık, üç aylık ve yıllık önemli istatistiksel programları kapsamaktadır. Bunlar arasında Dış Ticaret İstatistikleri programı, Güncel İş Anketleri, Güncel Nüfus Araştırması, Yıllık İmalatçılar Araştırması ve ulusun istatistiksel bilgilerinin önemli bir bölümünü sağladığı diğer sürekli veya özel projeler yer almaktadır.

Zamana yayılmış ve bu oldukça sabit iş yükünün üzerine bindirilmiş olarak, İş ve İmalat Sayımları, Tarım Sayımı ve Nüfus ve Konut Sayımları gibi daha büyük ölçekli çalışmalar bulunmaktadır.

Dolayısıyla, yıl boyunca süregelen işlerimizi yürütebilmemizi sağlayacak yeterli hesaplama olanaklarına ve büyük sayımların temsil ettiği dönemsel artışları karşılamak üzere tesislerimizi ve kapasitemizi genişletebilme yeteneğine gereksinim duymaktayız.

Bu genişlemenin nasıl sağlanabileceğine dair çeşitli yollar bulduk. Örneğin, 1954 Ekonomik Sayımları sırasında yalnızca kendi elektronik ekipmanlarımızda değil, Indiana, Gary’de U.S. Steel’in bilgisayarında ve California, Los Angeles’ta Pacific Mutual Life Insurance Company’nin bilgisayarında da çalıştık. Bu, uzaktan çalışmanın uygulanabilir ve pratik olduğu yönünde bize önemli bir ders verdi.

Bilgisayarların ortak kullanımı, ikinci Univac I’imizin Internal Revenue Service ile birlikte satın alınmasıyla elektronik tarihimizin erken dönemlerinde denendi. Kendi programlarını sağlarlar; kendi manyetik bant kütüphanelerini yönetirler; kısacası, fiilî operatörlük ve bakım işlevleri dışında kendi çalışmalarının tüm denetimine sahiptirler.

Bu iki başarılı girişim—ortak kullanım ve uzaktan çalışma—bizi 1959–62 yılları arasındaki en yüksek iş yüklerimizi karşılayan benzersiz bir düzenlemeye götürdü. Univac Scientific 1105 bilgisayarlarının sistemimizin kalbini oluşturacağı belirlendikten sonra, sanayi, eğitim ve devlet arasında iş birliğine dayalı bir düzenleme sağlandı. Illinois Institute of Technology’nin Armour Research Foundation’ı ile University of North Carolina olmak üzere iki eğitim ve araştırma kurumu, merkezimizdekilerle uyumlu 1105 hesaplama sistemlerini satın alıp kurmuştur. Büromuzun bu ekipmanlarda kullanılacak süreler için yaptığı ön ödemeler, Remington Rand’ın eğitim kurumlarına sağladığı cömert indirimle birleşerek, üniversitelerin karşılaştırmalı olarak düşük harcamalarla güçlü ekipmanlar edinmesini mümkün kılmıştır. Mevcut bilgisayar süresinin büyük bölümü, Nüfus Sayımı’nın en yoğun işleme dönemlerini karşılamak için kullanılacaktır. Bu bilgisayarlar hâlihazırda 1958 Ekonomik Sayımlarının işlenmesine katkıda bulunmuş olup, tesislerin iş birliğine dayalı kullanımının tüm taraflar için avantajlı olacağına inanmaktayız.

Bilgisayar Yönetimi

Mevcut Bilgisayar Sistemi anlayışımız, birkaç yıllık deneyimimizin sonucunda şekillenmiştir. Kısaca, "Açık-Kapalı Atölye" olarak adlandırdığımız bir bilgisayar sistemiyle çalışmaktayız. Ekipmanımız, istatistiksel görevlerin başarıyla tamamlanmasından sorumlu bölümlere bilgisayar ekipmanı, operatörler, bakım, eğitim ve belirli programlama hizmetlerini sağlama sorumluluğunu taşıyan bir işletme bölümüne tahsis edilmiştir. Buna karşılık, "konu" bölümleri kendi çalışmalarını planlar, programlamanın büyük bölümünü kendileri yapar, işlerinin akışını ve ilerlemesini denetler ve başarıyla tamamlanmasından sorumludur.

Bu düzenlemede görünürde bir çelişki yalnızca programlama alanında ortaya çıkmaktadır. Ancak bu alanda dahi iş birliği iyi sonuçlar vermiştir. İstatistiksel bir görevin yönlendirilmesi ve işlenmesi konusunda hâlihazırda deneyimi olan bir kişiyi programlama konusunda eğitmenin, büyük hacimli, ayrıntılı ve karmaşık konu içeriklerinin ele alınmasındaki incelikleri bir programcıya öğretmekten daha kolay olduğu gösterilmiştir. Programlama çabamız, bilgisayar bölümümüzün bu tür hizmet programlamasına odaklanmasını sağlarken, konu programcısının makine kodlamasının ayrıntıları yerine öncelikle kendi görevini tamamlamaya yoğunlaşmasını kolaylaştıran Derleyici-Üretici-Çerçeve türü bir yapıdan yararlanmaktadır.

Yardımcı Ekipmanların Geliştirilmesi

Gelecek planlarımızı yeterli biçimde tanımlayabilmemiz için bu genel sisteme bir önemli araç daha eklenmelidir. Bu araç, 1960 Sayımları için bilgisayar girdilerimizin başlıca hazırlayıcısı olacak olan FOSDIC III’tür.

FOSDIC geliştirilmeden önce, toplu girdi ortamı genellikle delikli kartlardı; ancak 1950’deki deneyimimize ilişkin birkaç rakam, bunların bazı sınırlamalarını ortaya koymaktadır. O dönemde, işlemlerin en yoğun zamanında yaklaşık 2.000 delgi operatöründen oluşan bir kadro kullanmıştık ve sayılan nüfus ve konut verilerinin kartlara kaydedilmesi için neredeyse altı milyon dolara varan bir maliyetle 14 aydan fazla süre gerekmişti.

Bu gerçekler, Nüfus Sayımı’nı girdi sorununun ek bir inceleme ve değerlendirmesi için yeniden Bureau of Standards’a yönlendirdi. Bu etkileşimden FOSDIC I doğdu. Adı, Film Optical Sensing Device for Input to Computers ifadesinin kısaltmasıdır. Bureau of Standards tarafından Nüfus Sayımı için tasarlanan ve üretilen bu aygıt, girdi sorunları alanında önemli bir atılım vaat ediyordu.

Temel ilke, saha belgelerinin konum kodlamasıyla (uygun kutunun işaretlenmesi yoluyla) hazırlanması, belgelerin mikrofilme alınması ve mikrofilmin elektronik bir ışınla taranmasına dayanıyordu. Algılanan konum kodları, bilgisayar girdi ortamımız olan manyetik banda yazılmaktadır.

Bu erken model FOSDIC, Nüfus Sayımı’na iyi hizmet etti. Birkaç özel görev, onun kullanımıyla başarıyla işlendi. Ancak en büyük katkısı, daha çok yönlü, daha hızlı ve daha az kısıtlayıcı bir sistemin yolunu göstermesiydi. Sonrasında Bureau of Standards ve Nüfus Sayımı mühendisleri, ardılı olan FOSDIC III üzerinde iş birliği yaptı. Bu arada Bureau of Standards, Weather Bureau tarafından mikrofilme indirgenmiş büyük delikli kart dosyalarında yüksek hızlı arama yapmak için kullanılan FOSDIC II’yi geliştirmişti.

FOSDIC III hayal gücümüzü yakaladı. Tamamen programlanabilir bir tarama özelliğine sahiptir, zamanlama ve anket tasarımında olağanüstü bir esneklik sağlar ve her mikrofilm karesi için otomatik kalibrasyon; koyu seviye ve açık seviye ölçümü; fotoğraf veya baskıdan kaynaklanan eğiklik ya da paralel olmama durumları için telafi; çekim indirgeme sürecindeki boyut değişimleri için telafi; boş satırların elenmesi (kısmen doldurulmuş belgeler üzerinde koşullu atlamalar); ve baskın işaret gibi özellikler içerir. Baskın işaret, birden fazla rakip işaret arasından en koyusunu seçme yeteneği sağlayarak silme sorununu ortadan kaldırır.

Fiş panosu ile programlanır ve yaklaşık 45 komut ile program döngülerine sahiptir. Dahili programlı bilgisayarlarda olduğu gibi yinelemeler mümkündür. Belgeler yalnızca 20" × 14" veya daha küçük olmakla sınırlıdır ve bunların mikrofilm karşılıkları, manyetik bant üzerinde programcının seçtiği kodlara dakikada yaklaşık 100 kare veya belge hızında çevrilir. Bu da dakikada ortalama yaklaşık 19.000–24.000 karakterlik bir hız anlamına gelir—bir delgi operatörünün eşleştirmesi zor bir hızdır.

1960 On Yıllık Nüfus Sayımı

Büyük işin zirveye ulaşmasıyla birlikte ekipman dizilimiz aşağıdaki gibidir:

Her biri 11 bant birimine sahip 4 adet Univac Scientific 1105 Bilgisayarı
Her biri 10 bant birimine sahip 2 adet Univac I Bilgisayarı
Blok Arabelleklerle donatılmış, dakikada 600 satır yazdıran 2 adet Yüksek Hızlı Yazıcı
5 adet FOSDIC III birimi
1 adet Karttan Manyetik Banda Dönüştürücü
Küçük nitelikte çok sayıda çeşitli yardımcı ekipman

1960 yılının ilkbahar başlarında, Ülkedeki her kişiyi ilgilendiren Nüfus Sayımı başlar. Ülkedeki her haneye, hane sakinlerinin adları, akrabalık durumu, yaşı, cinsiyeti vb. gibi soruları içeren basit bir form gönderilecektir. Sayım görevlileri, doldurulmuş formları almak için her haneyi ziyaret edecektir. Bilgileri hızla bir FOSDIC belgesine aktaracaklar ve anketin tamamlanması için gerekli her türlü yardımı sağlayacaklardır.

Her dört haneden birinde, ek konut ve nüfus özellikleri hakkında bilgi isteyen başka bir form bırakılacaktır. Bu form posta yoluyla geri gönderilecek ve daha sonra ayrı örnek FOSDIC belgelerine aktarılacaktır. Tam olarak doldurulmayan formlar ya da bu formu geri göndermeyen hane sahipleri için bir takip süreciyle bilgi elde edilecektir.

Ülke genelindeki Saha Ofislerinde bu FOSDIC belgeleri bir araya getirilecek ve mikrofilm çekimi için Indiana, Jeffersonville’e gönderilecektir. Her sayım bölgesini kapsayan mikrofilm makaralarını hazırlamak üzere yaklaşık 20 ila 25 kamera tam zamanlı olarak çalışacaktır.

Pozlanan film Washington’a gönderilecek; burada FOSDIC personelimiz birkaç ay boyunca gece gündüz çalışarak verileri manyetik banda dönüştürecektir. Her bant tamamlandıkça, elektronik bilgisayarlarımız verilerden anlamlı sayılar üretme görevini üstlenecektir.

Bilgisayarların hızı ve kapasitesi, işin yüzde 100’lük aşaması için FOSDIC tarafından üretilen tahmini 14.000 manyetik bandın ilk geçişinde her sayım bölgesi için eksiksiz tablolar üretmelerini sağlayacaktır. Bilgisayarlar tarafından tutarlılık kontrolleri ve karmaşık düzenleme kuralları uygulanarak yalnızca doğru verilerin işlenmesi ve büro incelemesi gerektiren bölümlerin reddedilmesi sağlanacaktır.

Bir Nüfus Sayımının nihai çıktısı elbette ciltlenmiş istatistik tablolarıdır. Bunun için Yüksek Hızlı Yazıcılarımız, bilgisayar tarafından hazırlanan manyetik bantlardan, nihai yayınlarda ofset baskı için doğrudan kullanılabilecek uygun tablolar üretecektir. Nüfus ve konut verilerinin karmaşık çapraz tablolaştırmaları 1962 yılına kadar büyük ölçekte devam edecektir.

Bu süreci pekâlâ “insan eli değmeden” olarak adlandıramayız; ancak verilerin büyük bir bölümünün, nihai tablolarda yer almadan önce herhangi bir insan müdahalesiyle düzenleme ya da düzeltme gerektirmeyeceği beklenmektedir.

İstatistikler son derece çabuk değer kaybeden bir üründür. Gerektiği zamanda üretilmedikçe değersizdirler. Nüfus Sayımı, istatistiksel işlemede şimdiye kadar atılan adımların daha da büyük ilerlemelere yol açmasını ummaktadır. 1960 için zaman ölçeği, önceki tüm taleplerin çok ötesindedir.

Örneğin, Kongre’deki temsil paylaştırmasının dayandığı eyalet nüfus toplamlarının, sayım tarihinden en geç sekiz ay sonra bildirilmesi yasayla zorunludur. Son yaklaşık 50 yılda otomatik işleme alanında büyük ilerlemeler kaydedilmiş olsa da, bu gereklilik bugüne kadar elle sayım dışında hiçbir yöntemle karşılanamamıştır. Gerekli zaman çizelgesi içinde bu sayımı elde etmeye yönelik herhangi bir makine yöntemi mevcut olmamıştır. 1960 yılı için hedef, Nüfus Sayımı tarihinde makineyle üretilen ilk paylaştırma sayımını elde etmektir. Umut, donanım, sistem organizasyonu, uzaktan işletim, gece gündüz çalışma ve 100.000 saatlik bilgisayar deneyimimizin birleşiminin istenen sonucu ortaya koymasıdır.