جهان صفر و یک

در بخش اول و بخش دوم به کامپیوتر های مکانیکی پرداختیم. (برای انسجام متن و مفاهیم به بخش های پیش حتما رجوع کنید)

 دستگاه جدید بابیج، معماری درونی ماژولار داشت و از واحدهای مجزایی تشکیل می شد که محاسبات را انجام می دادند انجام می دادند و حافظه ی داخلی داشت که می توانست اعداد را ذخیره سازی و بازیابی کند. الگوریتم ساده ی این دستگاه را «آدا لاولیس» (Ada Lovelace) نوشته بود؛ دختر لرد بایرون و ریاضیدانی بااستعداد که بیشتر به عنوان نخستین برنامه نویس دنیا شناخته می شود.

همان طور که گفتیم متاسفانه بابیج پیش از آن که سال 1871 از دنیا برود، تنها موفق شد بخش هایی از موتور تحلیلی خود را بسازد. فرزندش هنری، نتوانست پشتیبانی مالی کافی برای ادامه ی کار پیدا کند و ایده های بابیج برای چندین دهه به فراموشی سپرده شد.

بابیج خصوصیات اساسی کامپیوترهای مدرن را تعیین کرده بود، ولی ماشین او یک ضعف مهم داشت. ماشین او بر اساس ریاضیات اعشاری کار می کرد. این مشکل توسط کارهای یک از معاصرانش به نام جورج بول حل شد. جورج بول که فرزند یک کفاش اهل لینکلن بود، در سال 1813 متولد شد. اگرچه او کاملا خودآموخته بود، چنان استعداد فکری از خود نشان داد که در کودکی به استادی ریاضیات در کالج کویینز منصوب شد.

در سال 1854 بول «پژوهش درباره قوانین اندیشه» را منتشر ساخت که اکنون به نام جبر بولی خوانده می شود. در این پژوهش بول می گفت که منطق شکلی از ریاضیات است تا فلسفه. منطق همانند هندسه، بر پایه ی قضایای ساده ای بنا شده است. و همانطور که حساب کارکردهای ساده ای نظیر جمع، تفریق، ضرب و تقسیم را دارد، منطق را نیز می توان به عملگرهای ساده ای نظیر «و» (AND) ، «یا» (OR) و «نه» (NOT) تقلیل داد. این عملگرها را می توان در یک دستگاه دودویی ( 0 و 1 ) به کار انداخت. (در حالی که دستگاه دهدهی از 10 رقم تشکیل شده است، دستگاه دودویی به همان تریق کار میکند اما فقط با 2 رقم). «درست» و «نادرست» منطق به صفر و یک در دستگاه دودویی تبدیل شده است. جبر دودویی هر قضیه منطقی را، به هر تعداد موضوعی هم که داشته باشد، به یک رشته علایم دوتایی تقلیل می دهد. این موضوع را می توان روی نوار کاغذی نشان داد که جبر دوتایی به یک تعداد سوراخ (و بدون سوراخ) تبدیل می شود. به این ترتیب تمامی «بحث» منطقی یا برنامه را به آسانی می توان به یک ماشین داد.

در دستگاه دودویی ماشین ها می توانستند دستورهای منطقی را بفهمند و ریاضیات آن ها با روشن/خاموش کردن سوییچ الکتریکی کاملا تطابق داده شد. در نتیجه دستگاه دودویی (یا بیت) سرانجام واحد اساسی در دستگاه های کامپیوتری شد.

اما تا این موقع پیشرفت های جداگانه بابیج و بول شناخته نشد. تا آن جایی که جهانیان می دانستند پیشرفت مهم بعدی توسط «هرمان هولریث» (Herman Hollerith) یک آماردان آمریکایی حاصل شد. هولریث یک «ماشین سرشماری» اختراع کرد که می توانست کارت هایی را که تا 288 سوراخ داشتند، بخواند و می توانست اطلاعات را در خود ذخیره کند. ماشین الکترومکانیکی او می توانست تا 80 کارت را در یک دقیقه بخواند. این کارت ها را می شد با سرعت بالا از یک «جدول بند» (Tabulator) الکترومغناطیسی عبور داد که در نقاطی که جریان از سوراخ ها رد می شد، پالس هایی الکتریکی را ثبت می کرد. سامانه ی کارآمد هولریث، روش کار با داده ها و پردازش آن ها را دگرگون کرد. هنگامی که این ماشین برای سرشماری سال 1890 در آمریکا به کار گرفته شد، توانست تمام اطلاعات را در ظرف شش هفته پردازش کند. (پردازش سرشماری قبلی در سال 1880 سه سال طول کشیده بود.) در سال 1896 هولریث وارد کارهای تجارتی شد و شرکت ماشین های تنظیم کننده را به راه انداخت که بعد به شرکت ماشین های تجارتی بین المللی (IBM) تبدیل شد.

ویژگی ذاتی جدول بند هولریث که به شکل دو وضعیت ممکن «روشن» یا «خاموش» نمود پیدا می کرد، ایده ی باینری (دودویی) بود که معادل صفر و یک کامپیوتر های امروزی است. لایبنیتز نخستین کسی بود که مبنای اعداد دودویی را در اوخر قرن هفدهم میلادی بررسی کرد و متوجه شد استفاده از آن باعث تسهیل انجام محاسباتی خاص می شود.

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