الكمبيوتر الأول: المحرك التحليلي لتشارلز باباج

ولد الكمبيوتر الحديث من الضرورة الملحة بعد الحرب العالمية الثانية لمواجهة التحدي النازية من خلال الابتكار. لكن أول تكرار للكمبيوتر كما نفهمه الآن جاء قبل ذلك بكثير عندما قام مخترع يُدعى تشارلز باباج في الثلاثينيات من القرن التاسع عشر بتصميم جهاز يسمى المحرك التحليلي.

ولد عام 1791 لمصرفي إنجليزي وزوجته ، تشارلز باباج (1791-1871) أصبح مفتونًا بالرياضيات في سن مبكرة ، وعلم نفسه الجبر وقراءة واسعة النطاق في الرياضيات القارية. عندما ذهب في عام 1811 إلى كامبريدج للدراسة ، اكتشف أن معلميه كانوا يعانون من نقص في المشهد الرياضي الجديد ، وأنه في الواقع ، كان يعرف بالفعل أكثر مما يعرفونه. ونتيجة لذلك ، انطلق بمفرده ليؤسس الجمعية التحليلية في عام 1812 ، والتي ستساعد في تحويل مجال الرياضيات في بريطانيا. أصبح عضوًا في الجمعية الملكية في عام 1816 وكان أحد مؤسسي العديد من الجمعيات الأخرى. في مرحلة ما ، كان أستاذًا للرياضيين في جامعة كامبريدج ، على الرغم من استقالته للعمل على محركاته. كمخترع ، كان في طليعة التكنولوجيا البريطانية وساعد في إنشاء خدمة بريدية حديثة في بريطانيا ، راعي البقر للقطارات ، وأدوات أخرى.

كان باباج أحد الأعضاء المؤسسين للجمعية الملكية الفلكية في بريطانيا ، وسرعان ما رأى فرصًا للابتكار في هذا المجال. كان على الفلكيين إجراء حسابات طويلة وصعبة ومستهلكة للوقت يمكن أن تملأها الأخطاء. عندما تم استخدام هذه الجداول في مواقف عالية المخاطر ، مثل لوغاريتمات التنقل ، يمكن أن تكون الأخطاء فادحة. ردا على ذلك ، أمل باباج في إنشاء جهاز أوتوماتيكي ينتج جداول لا تشوبه شائبة. في عام 1822 ، كتب إلى رئيس الجمعية ، سيدي همفري ديفي (1778-1829) للتعبير عن هذا الأمل. تبع ذلك ورقة بحثية بعنوان "المبادئ النظرية لآليات حساب الجداول" التي فازت بالميدالية الذهبية الأولى للجمعية عام 1823. قرر باباج محاولة بناء "محرك الاختلاف".

عندما اقترب باباج من الحكومة البريطانية للحصول على التمويل ، أعطوه ما كان أول منح حكومية في العالم للتكنولوجيا. أنفق باباج هذا المال لتوظيف واحد من أفضل الميكانيكيين الذين يمكن أن يجدهم لصنع الأجزاء: جوزيف كليمنت (1779-1844). وسيكون هناك الكثير من الأجزاء: تم التخطيط لـ 25000 قطعة.

في عام 1830 ، قرر باباج الانتقال ، وإنشاء ورشة كانت في مأمن من النار في منطقة خالية من الغبار على ممتلكاته الخاصة. توقف البناء في عام 1833 ، عندما رفض كليمنت الاستمرار دون دفع مسبق. ومع ذلك ، لم يكن باباج سياسيًا. كان يفتقر إلى القدرة على تهدئة العلاقات مع الحكومات المتعاقبة ، وبدلاً من ذلك ، نفور الناس من سلوكه النافد الصبر. وبحلول هذا الوقت ، أنفقت الحكومة 17500 جنيه إسترليني ، ولم يعد هناك أي شيء قادم ، ولم ينجز باباج سوى سُبع وحدة الحساب. ولكن حتى في هذه الحالة المخفضة واليائسة تقريبًا ، كانت الماكينة في طليعة التكنولوجيا العالمية.

باباج لن يستسلم بسرعة. في عالم حيث كانت الحسابات عادةً ما يتم إجراؤها على ما لا يزيد عن ستة أرقام ، كان باباج يهدف إلى إنتاج أكثر من 20 ، وسيحتاج المحرك 2 الناتج إلى 8000 جزء فقط. استخدم محرك الاختلاف الخاص به أرقامًا عشرية (0-9) - بدلاً من "البتات" الثنائية التي استخدمها الألماني غوتفريد فون فضل Leibniz (1646–1716) - وسيتم وضعها على التروس / العجلات المترابطة لبناء العمليات الحسابية. ولكن تم تصميم المحرك للقيام بأكثر من محاكاة العداد: يمكن أن يعمل في المشكلات المعقدة باستخدام سلسلة الحسابات ويمكن أن تخزن النتائج داخلها لاستخدامها لاحقًا ، وكذلك ختم النتيجة على معدن انتاج. على الرغم من أنه لا يزال بإمكانه تشغيل عملية واحدة فقط في وقت واحد ، إلا أنه كان أبعد بكثير من أي جهاز كمبيوتر آخر شهده العالم. لسوء الحظ لباباج ، لم ينته أبدا من محرك الفرق. دون أي منح حكومية أخرى ، نفد تمويله.

في عام 1854 ، استخدمت طابعة سويدية تُدعى جورج سكيوتز (1785–1873) أفكار باباج لإنشاء آلة عاملة أنتجت جداول بدقة عالية. ومع ذلك ، فقد حذفوا ميزات الأمان وتميل إلى الانهيار ، وبالتالي ، فشل الجهاز في إحداث تأثير. في عام 1991 ، باحثون في متحف العلوم بلندن ، حيث سجلات باباج وأبقت المحاكمات ، وأنشأت محرك الاختلاف 2 للتصميم الأصلي بعد ست سنوات من العمل. استخدم DE2 حوالي 4000 جزء ووزنه أكثر بقليل من ثلاثة أطنان. تم الانتهاء من الطابعة المطابقة في عام 2000 ، وكان لديها العديد من الأجزاء مرة أخرى ، على الرغم من وزن أقل قليلاً من 2.5 طن. الأهم من ذلك ، عملت.

خلال حياته ، اتهم باباج بأنه أكثر اهتمامًا بالنظرية وأحدث ابتكار من إنتاج الجداول التي كانت الحكومة تدفع له مقابل إنشائها. لم يكن هذا غير عادل تمامًا ، لأنه بحلول الوقت الذي تبخر فيه تمويل محرك الاختلاف ، توصل باباج إلى فكرة جديدة: المحرك التحليلي. كانت هذه خطوة هائلة وراء محرك الاختلاف: كان جهازًا للأغراض العامة يمكن أن يحسب العديد من المشاكل المختلفة. كان يجب أن تكون رقمية ، أوتوماتيكية ، ميكانيكية ، ويتم التحكم فيها بواسطة برامج متغيرة. باختصار ، سوف يحل أي حساب تريده. سيكون أول كمبيوتر.

يتكون المحرك التحليلي من أربعة أجزاء:

• طاحونة ، وهي القسم الذي قام بالحسابات (بشكل أساسي وحدة المعالجة المركزية)
• المخزن ، حيث تم حفظ المعلومات (الذاكرة بشكل أساسي)
• القارئ ، الذي يسمح بإدخال البيانات باستخدام البطاقات المثقبة (بشكل أساسي لوحة المفاتيح)
• الطابعة

صممت البطاقات المثقبة على تلك المطورة من أجل النول الجاكار وسيسمح للجهاز بمرونة أكبر من أي شيء تم اختراعه على الإطلاق لإجراء الحسابات. كان لدى باباج طموحات كبيرة للجهاز ، وكان من المفترض أن يحتوي المتجر على 1050 رقمًا. سيكون لديه قدرة مدمجة على وزن البيانات ومعالجة التعليمات خارج الترتيب إذا لزم الأمر. سيكون مدفوعًا بالبخار ، ومصنوعًا من النحاس ، ويتطلب مشغلًا / سائقًا مدربًا.

وقد ساعد باباج من قبل ادا لوفليس (1815-1852) ابنة الشاعر البريطاني اللورد بايرون وواحدة من النساء القلائل في العصر الحاصلات على تعليم في الرياضيات. أعجبت باباج كثيراً بترجمتها المنشورة لمقال فرنسي حول عمل باباج ، والذي تضمن ملاحظاتها الضخمة.

كان المحرك يتجاوز ما يمكن لباباج تحمله وربما ما يمكن أن تنتجه التكنولوجيا ، لكن الحكومة أصبحت غاضبة من باباج ولم يكن التمويل قادمًا. استمر باباج في العمل في المشروع حتى وفاته في عام 1871 ، من خلال العديد من الحسابات ، رجل مرهق شعر بأنه يجب توجيه المزيد من الأموال العامة نحو تقدم العلم. ربما لم يكن قد انتهى ، ولكن المحرك التحليلي كان بمثابة اختراق في الخيال ، إن لم يكن عمليًا. تم نسيان محركات باباج ، وكان على المؤيدين أن يجاهدوا لإبقائه محترمًا ؛ وجد بعض أعضاء الصحافة أنه من السهل الاستهزاء. عندما تم اختراع أجهزة الكمبيوتر في القرن العشرين ، لم يستخدم المخترعون خطط باباج أو أفكاره ، وفي السبعينيات فقط تم فهم عمله بالكامل.

استغرق الأمر أكثر من قرن ، لكن أجهزة الكمبيوتر الحديثة تجاوزت قوة المحرك التحليلي. الآن أنشأ الخبراء برنامجا يكرر قدرات المحرك، حتى تستطيع جربها بنفسك.

• بروملي ، أ. ج. "محرك تشارلز باباج التحليلي ، 1838." حوليات تاريخ الحوسبة 4.3 (1982): 196–217.
• كوك ، سيمون. "العقول والآلات والوكلاء الاقتصاديون: حفلات كامبريدج لحفلات بول وباباج"دراسات في التاريخ وفلسفة العلوم الجزء 36.2 (2005): 331-50.
• كرولي ، ماري ل. ""الاختلاف" في محرك الاختلاف في باباج." مدرس الرياضيات 78.5 (1985): 366–54.
• هايمان ، أنتوني. "تشارلز باباج ، رائد الكمبيوتر." برينستون: مطبعة جامعة برينستون ، 1982.
• ليندجرين ، مايكل. "المجد والفشل: محركات الفرق بين يوهان مولر ، وتشارلز باباج ، وجورج وإدوارد شوتز." عبر. مكاي ، كريج ج. كامبريدج ، ماساتشوستس: MIT Press ، 1990.