اولین کامپیوتر، چرتکه بوده است . این شیوه ی محاسبه حتی قبل از چرخ اختراع شده است. مدارک باستانی نشان می دهد که در حدود 4000 سال پیش از میلاد مسیح از شکلی از چرتکه در چین و خاورمیانه استفاده می شده است. بعضی ها معتقدند که این موضوع اولویت ریاضیات را نشان می دهد: نیاز به محاسبه ظاهر یک کارکرد ناگزیر در شرایط انسانی است.
«چرتکه» یا Abacus از واژه ی بابلی alaq به معنی «خاک» مشتق شده است.
در واقع چرتکه مطلقا یک کامپیوتر نیست. محاسبه واقعی توسط به کارگیرنده چرتکه انجام می شود، که برنامه (مهارت ریاضی لازم) را باید در سرش داشته باشد.
تاریخ اولین ماشین های حسابگر هنوز هم نامعلوم است. شاید مسحورکننده ترین و پیچیده ترین این ابزار ها که از دوران کهن برجای مانده است، «سازوکار آنتیکیترا» (Antikythera Mechanism) باشد که از بقایای کشتی شکسته ای یونانی به دست آمده است که در سال 1900 کشف شد. به عقیده محققان، این ابزار بی نظیر و سرشار از چرخ دنده برای پیش بینی حرکت خورشید، ماه و ستاره ها کاربرد داشته است. اما بعضی هم عقیده دارند سازوکار آنتیکیترا در حقیقت نسخه ای از یک کامپیوتر اولیه است.
این مدل یک نوع ماشین محاسبه ستاره شناسی است که درست مانند یک کامپیوتر آنالوگ امروزین کار می کرده است ، یعنی از قطعات مکانیکی برای محاسبه استفاده میکرده است. دسته ای را می چرخاندند که دنده هایی را به کار می انداخت، که به نوبه ی خود صفحاتی را می گرداند که از روی آنها می شد محل خورشید و سیارات را در منطقه البروج پیدا کرد.
آن چه این کشف را شگفت آور می کند این است که وسیله ای بی نطیر است. چیزی که کمترین شباهتی را با آن داشته باشد هیچ گاه از این دوران تاریخی بدست نیامده است. متون باستانی یونانی هیچ ذکری از این ماشین یا چیزی شبیه آن در میان نیست.
اولین ماشین حساب مکانیکی «واقعی» در سال 1623 توسط ویلیام شیکارد، استاد زبان عبری در دانشگاه توبینگن ساخته شد. شیکارد دوست ستاره شناس یوهانس کپلر بود که قوانین حرکت سیارات را کشف کرد. کپلر علاقه نهانی به ریاضیات را کی طی سالیان دراز فراموش شده بود در این استاد زبان عبری بیدار کرد که به نظر می رسد که قدرت محاسبه اش طی سال ها ظاهرا کمی ضعیف شده بود. بنابراین او تصمیم گرفت تا ماشینی برای کمک به جمع زدن بسازد. ماشین شیکارد «ساعت محاسبه» نام داشت. این ماشین به ستاره شناسان کمک میکرد تا جدول نجومی (موقعیت آینده خورشید،ماه و سیارات) را محاسبه کنند.
می دانیم که ماشین شیکارد پیشگام کامپیوتر های دیجیتال است که ورودی آن به شکل عدد است. برای نوع دیگر کامپیوتر ، یعنی کامپیوتر آنالوگ، ورودی (و خروجی) به جای اعداد، از یک کمیت قابل اندازه گیری مانند ولتاژ، وزن، و طول استفاده می شود. در اولین کامپیوتر آنالوگ، یعنی خط کش محاسبه که در سال های 1630 اختراع شد از طول استفاده می شد. ساده ترین خط کش محاسبه از دو خط کش درست شده است که هردو با مقیاس لگاریتمی مدرج شده اند. با حرکت دادن دو خط کش در برابر هم و قرار دادن یک عدد در برابر عدد دیگر، به راحتی می توان حاصل ضرب و تقسیم را پیدا کرد.
خط کش محاسبه توسط ویلیام آوت رد اختراع شد که پدرش در اتون کار می کرد و به افراد بی سواد خواندن و نوشتن می آموخت. پسرش به عنوان کشیش به فرقه مقدس پیوست ، اما همانند پدرش در کنار این کار به تدریس هم می پرداخت.. در سال 1630 او اولین خط کش محاسبه را ساخت. چند سال بعد خط کش محاسبه دایره ای شکل را ابداع کرد.
به کامپیوتر دیجیتال برمیگردیم. پیشرفت بعدی در این زمینه توسط بلیز پاسکال ریاضیدان فرانسوی قرن هفدهم حاصل شد که اتفاقا در سال 1623 میلادی به دنیا آمد که همزمان با سالی بود که شیکارد «ساعت محاسبه» را اختراع کرده بود. پدر پاسکال مامور مالیات بود که جمع آور وجوه نقدی برایش مشکل بود، چه برسد به این که گزارش لازم برای خزانه دار سلطنتی را هم تهیه کند. پسر جوان و با استعدادش برای کمک به او بر آن شد تا یک ماشین حساب بسازد.
پاسکال در سن نوزده سالگی یک مدل از این ماشین را ساخت. این دستگاه بعدها به نام «پاسکالین» (pascaline) مشهور شد. این دستگاه از سازوکاری هوشمندانه و مبتکرانه از چرخ دنده های داخلی بهره می برد تا اعدادی را که با چرخاندن مجموعه ای از شماره انداز های فلزی (مشابه تلفن های امروزی) در رویه ی بالایی دستگاه به آن داده می شد، جمع بزند.
اعداد توسط چرخ های شماره داری که با میله هایی به چرخ دنده هایی متصل بود به ماشین وارد می شد. ماشین پاسکال توانایی جمع و تفریق تا هشت رقم را داشت. این ماشین بسیار پیچیده بود ، و آخرین تکنیک های مکانیکی موجود، و گاهی فراتر از آنها را به کار می گرفت. دندانه های این ماشین مشکلاتی را ایجاد می کرد. ولی پاسکال یک فرد بسیار دقیق بود و ادعا می کرد که « بیش از 50 مدل از این ماشین را که همه متفاوت بودند» ساخته است.
پیشرفت مهم بعدی در کامپیوتر های دیجیتال توسط فیلسوف آلمانی «گاتفرید لایبنیتز» (Gottfried Leibniz) انجام شد که لئوناردو داوینچی زمان خود بود. چیزهایی که لایبنیتز بنا کرد عبارت بودند از دو فلسفه (یکی خوشبینانه و دیگری بدبینانه) ، یک طرح مشروح برای حمله به مصر، پانزده جلد در مورد تاریخ خانواده سلطنتی هانوور و یک ماشین حساب که بسیار پیشرفته تر از ماشین پاسکال بود.
علاقه ی لایبنیتز به ماشین های حساب بیش از حد عملی آنها بود. به هنگامی که هنوز در دانشگاه بودف مقاله ای درباره ی مبانی نظری ماشین حساب و توانایی های آن ها نوشت (این مقاله راه را برای نظریات ابتدایی تورینگ درباره ی این موضوع در حدود سیصد سال بعد باز کرد).
لایبنیتز دستگاه پیچیده تری به نام «شمارشگر پله ای» (Stepped Reckoner) ساخت که نه تنها می توانست جمع و تفریق اعداد تا 16 رقم را انجام دهد، بلکه قادر بود اعداد هشت رقمی را هم ضرب و هم تقسیم کند.
این دستگاه ها اجداد ماشین حساب های مکانیکی ای بودند که تا اوایل قرن بیستم میلادی به طور گسترده مورد استفاده قرار می گرفتند، اما آنها تنها برای یک هدف نسبتا محدود طراحی شده بودند. کلید اصلی حرکت به سمت یک رویکرد همه کاره تر چیزی که آنرا «قابلیت برنامه نویسی» می نامیم، از جایی پدیدار شدکه شاید هیچ کس انتظارش را نداشت.
معجزه بافندگی
«ژوزف ماری ژاکارد» (Joseph Marie Jacquard) بافنده ای فرانسوی و مخترعی آماتور بود که تجربیات خود از کار با دستگاه های بافندگی را به خوبی در اختراعاتش به کار گرفت. در نمایشگاه صنعتی پاریس در سال 1801 ، ژاکارد از یک دستگاه بافندگی رونمایی کرد که با «خواندن» خودکار زنجیره ای از کارت های سوراخ شده، قادر بود الگوی بافت پارچه خود را کنترل کند. دستگاه بافندگی ژاکارد انقلابی در صنعت نساجی ایجاد کرد و تنها طی یک دهه ، 11 هزار دستگاه از این اختراع در سراسر فرانسه مشغول به کار شد. از همه مهم تر، این دستگاه بنیان گذار ایده ساخت دستگاهی شد که می توانست با تغییر ساختار و چیدمان خود، کارهای متفاوتی را انجام دهد؛ ایده ای که تاثیر زیادی روی فردی گذاشت که بسیاری او را پدر علم محاسبات می دانند.
ادامه دارد ...
منابع
کتاب 6 نظریه ای که جهان را تغییر داد اثر پل استراترن
کتاب آشنایی با آلن تورینگ اثر پل استراترن
مجله دانستنیها، شماره 182
