بلاکچین : تابش نور به ظلمت معابد دروغ

حتی اگر بیت کوین یا هر ارز دیجیتال ناموفق باشد و یا شکست بخورد؛ با توجه به فناوری ای که پشت این رمزارز ها هست، میتوان گفت که در نهایت این تکنولوژی (بلاکچین) موفق خواهد شد؛ چراکه این تکنولوژی مفهوم اعتماد را متحول خواهد کرد. تصور کنید دنیایی را که هیچ بانکدار یا کشوری ، قدرت ایجاد تحریم یا هر گونه تهدید دیگری را به واسطه پولش نداشته باشد. یا دنیایی که تورم معنای خاصی در آن ندارد. یا دنیایی که برای اعتمادسازی نیازی به واسط یا شخص سوم برای نظارت بر قرارداد ها نداشته باشد. 

چنین دنیایی دور از دسترس نیست. با توجه به تحقیقات مختصری که در این حوزه داشتم؛ تکنولوژی بلاکچین را به عنوان راهکاری برای رسیدن به چنین دنیایی میدانم؛ البته نه به زودی زود.

برای توسعه چنین فناوری ای نیاز به تلاش های بسیاری میباشد اما در نهایت موفقیت از آن این فناوری خواهد شد.

 

توصیه میکنم کسانی که اطلاعی درباره این فناوری ندارند، با سرچ های ساده از این فناوری آگاه شوند.

 

لئوناردو داوینچی گفته بود: « که طبیعت ملکه ی تمام دانش ها و همه ی دانشوران است. کسانی که طبیعت را نادیده میگیرند، زندگی و کار را برای خود بیهوده و کسل میسازند. » و من هم به این موضوع اعتقاد دارم که طبیعت بهترین الهام برای اختراعات و نوآوری ها است. آنهایی که با بیت کوین (نوعی ارز دیجیتال (البته هدف من فناوری پشت آن هست)) مخالف هستند، اغلب استدلال میکنند که بدون وجود یک نهاد مرکزی نمیتوان چیزی به نام پول(یا اساسا اقتصاد) داشت. اما طبیعت نشان داده است که سیستم های غیرمتمرکز و به غایت منظم و انعطاف پذیر می توانند بدون اتکا به یک قدرت مرکزی، سلسله مراتب یا بخش های پیچیده شکل بگیرند. عالی ترین نمونه آن کلونی مورچه ها و زنبورهاست. در کلونی مورچه های کشاورز هیچ قدرت برتر یا سلسله مراتبی وجود ندارد. مورچه های کشاورز غذای خود را از طریق پرورش نوعی قارچ روی برگ های خردشده ی گیاهان بدست می آورند، و اجتماع آنها به ادعای ویکیپدیا «بزرگترین و پیچیده ترین جامعه جانوری روی کره زمین پس از انسان» است. بله، این کلونی ها (که تعداد اعضای آنها به میلیون ها مورچه می رسد) یک ملکه هم دارند، ولی توجه کنید که وظیفه ی ملکه فقط تخم گذاشتن است، به همین دلیل مهم ترین عضو کلونی به شمار می رود، ولی این ملکه هیچ قدرت خاص یا مطلقه ای ندارد.

برای آشنایی اولیه می توانید اولین مقاله ای که در آن بیت کوین معرفی شد و مبانی آن در اختیار همگان قرار گرفت را با کلیک بر روی عکس زیر دانلود کنید. این مقاله توسط ساتوشی ناکاموتو که مخترع بیت کوین می باشد نوشته شده است.

 

آشنایی با الگوریتم نرم افزار آموزش زبان SuperMemo

می خواهم شما را با یک نرم افزار جالب آشنا کنم. نرم افزاری که برای آموزش زبان های خارجه کاربرد دارد. نام این نرم افزار SuperMemo می باشد که از تحقیقات علمی برای آموزش زبان بهره می گیرد و اولین نرم افزاری بوده که برای آموزش از نمودار فراموشی بهره برده است. برای اینکه با الگوریتم آن آشنا شوید لازم است که قبل آن بفهمید که چرا و چگونه باید مطالب مرور شوند.

طبق تحقیقات انجام شده اگر انسان یک مطلب یا مفهوم را به خوبی فرا بگیرد بعد از یک روز تا یک هفته تقریباً ۴۵% آن را فراموش می کند و بعد از یک ماه ۸۰% آن فراموش می شود. به این ترتیب فقط ۲۰% مطلب وارد حافظه درازمدت می شود.

این مطلب به خوبی در نمودار فراموشی قابل درک می باشد.

همانطور که مشاهده می کنید شما هنگامی که برای اولین بار مطلبی را مطالعه می کنید، آن مطلب به مرور زمان در ذهن شما کم رنگ تر شده و رو به فراموشی می رود، حال زمانی که شما آن مطلب را بعد از مدتی دوباره تکرار می کنید شیب منحنی فراموشی کمتر شده و باعث می شود شما در مدت زمان بیشتری آن مطلب را فراموش کنید. تکرار این عمل باعث می شود مطلبی که مطالعه نموده اید برای مدت زمان زیادی در ذهن شما باقی بماند و یا به اصطلاح به حافظه بلند مدت شما منتقل شود.

بهترین زمان برای مرور مجدد یک مطلبی که قبلا آن را مطالعه نموده اید هنگامی است که میزان فراموشی شما به ۹۰% برسد، در این زمان تکرار شما بهترین بازده را خواهد داشت.

 

الگوریتم supermemo در سال ۱۹۸۷ توسط Piotr Wozniak لهستانی نوشته شده است.

می توان گفت مهمترین هدف نوشتن این الگوریتم، تمایز دادن بین لغات بر اساس میزان سختی آنها می باشد.

 

برای بهتر درک کردن نحوه کار این الگوریتم بهتر است آن را با الگوریتم های دیگر مقایسه کنیم، لذا در ابتدا به معرفی معروف ترین روش تکرار لغات یعنی ” روش تکرار لایتنر ” می پردازیم.

 

جعبه لایتنر شامل روش های مختلفی جهت تکرار و یادگیری مطالب می باشد در متداول ترین روش آن شما ابتدا یک لغت را برای اولین بار یاد میگیرید سپس آن را به خانه بعد منتقل می کنید و پس از یک بازه زمانی مشخص آن لغت را دوباره مرور می نمایید در صورتی که آن را یاد داشتید به خانه بعدی و در غیر این صورت به خانه اول بر می گردد.

بازه های زمانی جعبه لایتنر به صورت ۱ روز > 2 روز > 4 روز > 8 روز > 16 روز می باشد، یعنی شما پس از اینکه برای اولین بار لغتی را یاد گرفتید ۲ روز بعد آن را مجدد مرور می نمایید و در مرحله بعد در صورت یاد داشتن آن، ۴ روز دیگر آن را مرور می کنید و در نهایت در مرحله آخر آن لغت از جعبه خارج شده و به عنوان یاد گرفته شده ثبت می شود.

عملکرد کلی جعبه لایتنر به این صورت که شرح داده شد می باشد، که هم اکنون با یک سری تغییرات و بهینه سازی ها در بسیاری از نرم افزار های آموزش لغات به کار می رود.

این روش به علت سادگی استفاده از آن بیشتر به صورت فلش کارت های کاغذی و استفاده از جعبه های مقوایی مورد استفاده قرار می گیرید.

 

حال در الگوریتم supermemo زمان مرور مجدد لغات بر اساس نمره و یا امتیازی که به میزان یاد گیری خود می دهید محاسبه می شود.

از آنجایی که هر لغت برای شما درجه سختی متفاوتی دارد بنابراین مکان آن در نمودار فراموشی نیز متفاوت می باشد، در روش جعبه لایتنر همه لغات در ابتدا از درجه یادگیری یکسانی برخوردارند ( به عنوان یاد نداشته فرض گرفته می شوند ) لذا لغاتی که از قبل یاد دارید با لغاتی که جدیدا یاد گرفته اید تفاوتی نداشته و هر دو را به صورت برابر تکرار خواهید نمود.

در روش supermemo شما مکان لغت در نمودار فراموشی را توسط امتیاز دادن به آن در اولین مطالعه تعیین می کنید، سپس بر اساس محاسبات الگوریتم supermemo، زمان بعدی مرور لغات محاسبه می شود و این زمان بیانگر زمانی است که میزان فراموشی شما به ۹۰% می رسد.

نحوه محاسبات الگوریتم supermemo 

این الگوریتم حاوی یک ضریب به نام Easiness Factor می باشد که بر اساس نمره دهی شما مقدار آن افزایش/کاهش می یابد.

هر بار که شما لغتی را مرور می کنید این ضریب در مدت زمان برنامه ریزی شده برای مرور بعدی ضرب شده و بدین صورت زمان بعدی مرور لغت محاسبه می شود.

در ابتدا این ضریب به صورت پیش فرض ۲٫۵ در نظر گرفته شده است، و نیز هنگامی که برای اولین بار لغتی را مطالعه می کنید زمان های پیش فرض ۱ روز، ۳ روز، ۴ روز و ۵ روز برای نمرات ۲ تا ۵ به عنوان زمان تکرار بعدی در نظر گرفته شده است.

برای مثال اگر لغتی را برای اولین بار مطالعه می کنید و آن لغت برای شما آسان است باید نمره ۴ را به آن اختصاص دهید، این لغت ۴ روز دیگر جهت مرور دوباره به شما نمایش داده خواهد شد، حال پس از گذشت ۴ روز هنگامی که لغت را دوباره مشاهده می کنید هر امتیازی که به میزان یاد آوری خود بدهید نمره آن باعث افزایش و یا کاهش ضریب EF می شود ( نمرات ۲ و ۳ باعث کاهش و نمرات ۴ و ۵ باعث افزایش EF می شوند ).

حال برای محاسبه زمان تکرار بعدی این ضریب در مدت زمانی که از آخرین تکرار شما گذشته است ( در اینجا یعنی ۴ روز ) ضرب شده و زمان مرور بعدی محاسبه خواهد شد.

 

نکته : زمانی که شما به این روش لغات را یاد میگیرید اگر بیشتر از ۵ بار لغتی را تکرار نمایید فاصله زمانی تکرار بعدی آن ممکن است بیشتر از چند ماه شود ( شیب منحنی فراموشی آن بسیار کم می شود )، و این بیانگر منتقل شدن آن لغت به حافظه بلند مدت شما می باشد.

حال برای اینکه این لغات از چرخه تکرار نرم افزار خارج شوند ما گزینه ای به نام ” تنظیم زمان یادگیری “ را در صفحه تنظیمات فراهم نموده ایم که شما می توانید به دلخواه خود آن را تغییر دهید.

 

شما اگر ویژگی ” نمایش روز تکرار “ را در صفحه تنظیمات فعال نمایید هنگامی که یک لغت را مطالعه می کنید زمان بعدی تکرار آن بر روی هر دکمه ارزیابی نمایش داده خواهد شد، به این منظور که اگر آن دکمه را انتخاب کنید همان زمانی که بر روی آن درج شده است برای آن لغت ثبت شده و لغت مورد نظر پس از آن مقدار روز مشخص به شما برای تکرار مجدد نمایش داده خواهد شد.

گزینه ” تنظیم زمان یادگیری “ به این صورت عمل می کند که اگر زمان تکرار بعدی درج شده بر روی دکمه ارزیابی از میزان روزی که شما در گزینه ” تنظیم زمان یادگیری ” انتخاب نموده اید بیشتر باشد، در صورتی که آن دکمه ارزیابی را انتخاب نمایید لغت مورد به عنوان یاد گرفته شده ثبت شده و دیگر جهت تکرار به شما نمایش داده نخواهد شد.

 

اگر می خواهید اطلاعات کامل تری درباره این نرم افزار و سازنده خلاقش داشته باشید به لینک زیر مراجعه کنید:

Wozniak

آزمایشگاه بل

آزمایشگاه بل با نام های پیشین آزمایشگاه های  AT&T بل و آزمایشگاه های تلفن بل، یک شرکت توسعه ی علمی و تحقیقاتی است که اکنون متعلق به شرکت نوکیا می باشد. شعبه ی اصلی آن در موری هیل نیوجرسی قرار دارد.

این آزمایشگاه تاریخی در قرن نوزدهم به عنوان آزمایشگاه ولتا توسط الکساندر گراهام بل شکل گرفت. آزمایشگاه های بل، در دوره ی معینی بخشی از شرکت تلگراف و تلفن آمریکا (AT&T) بوده است.

محققانی که در آزمایشگاه های بل کار میکنند اعتبار بسیاری را با اختراعات مهمی به این آزمایشگاه داده اند. اختراعاتی شامل نجوم رادیویی، ترانزیستور، لیزر،تئوری اطلاعات، سیستم عامل یونیکس، زبان های برنامه نویسی C و ++C و S. هشت جایزه ی نوبل برای کارهایی که در آزمایشگاه بل تکمیل شده است، به این آزمایشگاه اهدا شده است.

صاحبان آزمایشگاه بل:

- شرکت AT&T سال 1925-1996

- شرکت الکتریک وسترن سال 1925-1983

- لوسنت سال 1996-2006

-آلکاتل- لوسنت سال 2006-2016

-نوکیا از 14 ژانویه سال 2016

(صاحبان کنونی آزمایشگاه بل، آلکاتل لوسنت و نوکیا به صورت مشترک هستند.)

آزمایشگاه بل دارای یک ژورنال معتبر است که مقالات محققان این موسسه در این ژورنال چاپ میگردد. این ژورنال هم در کتابخانه ی دیجیتال IEEE و هم در کتابخانه ی دیجیتال انتشارات جان وایلی و هم در سایت رسمی این آزمایشگاه منتشر می شود.

سایت رسمی آزمایشگاه بل:

www.bell-labs.com

تلاش های انگلیسی و آمریکایی

در بخش های اول ، دوم ، سوم و چهارم تا جایی پیش رفتیم که مخترع آلمانی، کنراد زوس ماشین های Z1 و Z2 و Z3 را طراحی کرد. 

خوشبختانه در انگلستان، چند مغز متفکر برجسته پیش بینی کردند قدرت محاسباتی می تواند تفاوت بین شکست و پیروزی را رقم بزند. حتی پیش از آغاز جنگ در سال 1939 ، متخصصان انگلیسی و لهستانی مشغول کار برای رمزگشایی از ماشین رمزنگاری شیطان صفت «انیگما» آلمان بودند. بدنبال سقوط و اشغال لهستان، تلاش های متخصصان انگلیسی که در «بلچلی پارک» (Bletchley Park) مستقر بودند، شدت گرفت. بسیاری از برترین محققان و مهندسان کشور استخدام شدند که ریاضیدان دانشگاه کمبریج «آلن تورینگ» (Alan Turing) هم یکی از آن ها بود؛ مغز متفکری که سال 1936 مقاله ای تاثیرگذار درباره ی کاربرد های بالقوه ی «ماشین های محاسباتی» نوشته بود.

گروه بلچلی  برای شکستن رمز های آلمانی، هر ابزاری را از منطق و شهود گرفته تا دستگاه های محاسب خام و ابتدایی استفاده کردند. در آن زمان، انیگما و دیگر رمز های آلمان از نظر تئوری غیرقابل شکستن بودند، اما بی دقتی کاربران این رمزها سرنخ هایی به جا می گذاشت که تعداد جایگشت های بی نهایت این رمز را تا تعداد قابل قبولی کاهش می داد. یکی از نخستین پروژه های تورینگ در بلچلی «Bombe» بود؛ ابزار محاسباتی الکترومکانیکی که می توانست با سرعت بالا جواب های احتمالی را بررسی و الک کند.

اگر چه Bombe قادر بود پیام های عادی انیگما را رمزگشایی کند، اما واضح بود افسران ارشد آلمانی برای ارسال دستورات حساس تر و محرمانه تر از رمز «لورنتز» استفاده می کردند که به مراتب از انیگما پیچیده تر بود. با توجه به این که حتی با استفاده از دستگاه Bombe ، رمزشکنی هر کدام از رمز های لورنتز هم هفته ها طول می کشید، راه حلی جایگزین مورد نیاز بود.

نتیجه ی کار «Colossus» (به معنی غول پیکر) بود؛ دستگاهی که متن های رمز گذاری شده را به شکل کارت های سوراخ دار دریافت می کرد و بر اساس «مدل» الکترونیکی ساخته شده از دستگاه رمزنگار، احتمال جواب های مختلف را آزمایش و محاسبه می کرد. ایده ی اصلی عملکرد این دستگاه «مکس نیومن» (Max Newman) ارائه شد و ساخت آن بدست مهندس مخابرات راه دور، «تامی فلاورز» (Tommy Flowers) انجام شد.

همزمان و در آمریکا، چند گروه کار روی کامپیوترها را آغاز کرده بودند، اما آن جا هم پیشرفت کار با ورود آمریکا به صحنه ی جنگ کند شد. دستاورد هایی که به شکل موازی و مستقل به دست آمده بودند، در دستگاهی واحد موسوم به «ماشین حساب و انتگرال گیری عددی الکترونیکی» یا به اختصار «انیاک» (ENIAC) به اوج خود رسید. انیاک که به دست «جان موچلی» (John Mauchly) و «جی.پرسپر ایکارت» (J Presper Eckart) در «دانشگاه پنسیلوانیا» ساخته شده بود، دستگاهی 30 تنی با پردازنده ای تمام الکترونیکی متشکل از 18 هزار لامپ خلا بود. این دستگاه با توانایی انجام پنج هزار محاسبه در ثانیه، هزار بار سریعتر از تمام کامپیوتر های قبلی بود.

علاوه بر این، انیاک کامپیوتری چند منظوره بود که قابلیت بازآرایی برای انجام طیف گسترده ای از وظایف را داشت. ابتدا، این «برنامه نویسی مجدد» نیازمند تغییر فیزیکی سیم کشی اجزای آن بود، اما به پیشنهاد دانشمند مجارستانی-آمریکایی «جان فون نیومن» (John von Neumann) طراحان انیاک خیلی زود به راه حل «برنامه ذخیره شده» روی آورند که در آن، دستورات بازآرایی دستگاه از پیش روی «جدول عملکرد» ذخیره می شد. 

برنامه های ذخیره شده جهش بزرگی رو به جلو بودند و سال 1952 ، برنامه نویسی به نام «گریس هوپر» (Grace Hopper) نخستین «کامپایلر» را اختراع کرد؛ برنامه ای کامپیوتری که می توانست دستورات نوشته شده به «زبان برنامه نویسی» را به کد دودویی (باینری) قابل فهم برای دستگاه ترجمه کند. اختراع کامپایلر کار برنامه نویسی را بسیار تسهیل کرد و ارمغان آور عصری بود که اجرای برنامه های مشابه روی ماشین هایی با طراحی های مختلف امکان پذیر بود.

طی دهه ی 1950 ، کامپیوترها راه خود را از آزمایشگاه ها به بازار تجاری باز کردند. ترانزیستور های الکترونیکی کم کم جایگزین لامپ های خلا بزرگ، داغ و غیرقابل اعتماد شدند و سال 1953 ، نخستین کامپیوتر ترانزیستوری در «دانشگاه منچستر» فعالیت خود را آغاز کرد. البته هنوز راه طولانی تا آغاز عصر تبلت ها و گوشی های هوشمند باقی مانده بود، اما شاید آخرین دستاورد مهم در اواخر دهه 1950 بدست آمد: ساخت مدارهای مجتمع فشرده (IC) به دست «جک کیلبی». از این جا به بعد، بشر دیگر می دانست چگونه کامپیوتر بسازد و داستان ساخت ماشین های محاسب، به داستان دائمی کوچک کردن اندازه و افزایش قدرت محاسباتی تبدیل شد.

پایان

منابع:

کتاب 6 نظریه ای که جهان را تغییر داد، اثر پل استراترن

کتاب آشنایی با آلن تورینگ، اثر پل استراترن

شماره 182 مجله دانستنیها

عصر دودویی

در بخش های اول و دوم و سوم تا جایی پیش رفتیم که هرمان هولریث از دستگاه دودویی برای اختراع خود استفاده کرد که با این کار نگاه بشر به این ایده باز شد.

همانطور که گفتیم سال 1854، «جورج بول» (George Boole) مفهومی منطقی موسوم به «جبر بولی» را پیشنهاد کرد؛ زیرمجموعه ای از علم جبر که در آن ورودی و خروجی عملیات منطقی تنها می توانستند دو مقدار داشته باشند: درست و غلط . البته این امکان هم وجود داشت که مقادیر صفر و یک به آنها اختصاص داد. این واقعیت که مدارهای رله ی دودویی (سوییچ های ساده ای که با جریان الکتریکی کنترل می شدند) را می توان در نقش «دروازه های کنترلی» برای انجام عملیات های بولی استفاده کرد، عموما به ریاضیدان و مهندس آمریکایی «کلود شانون» (Claude Shannon) نسبت داده می شود که پایان نامه ی دانشگاهی اش در سال 1937 ، تاثیر و نفوذ مهمی در این زمینه بر جای گذاشت.

اصول نظری کار خیلی ساده بود. چیدمان صحیح رله ها می تواند خروجی ای تولید کند که با دو مقدار ورودی کنترل می شود. برای نمونه، یک دروازه ی «و» (AND) تنها در صورتی سیگنال را عبور می داد که جریانی الکتریکی در هر دو ورودی اش وجود داشت، اما برای تولید سیگنال خروجی در یک دروازه ی «یا» (OR) کافی بود تنها در یکی از ورودی ها جریان وجود داشته باشد. شبکه های متشکل از تعداد زیادی از این دروازه های منطقی قادر به انجام محاسبات بودند و عملیات های منطقی پیچیده را با سرعتی بالا روی مجموعه ای از ارقام دودویی انجام می دادند.

با وجود این همزمان افراد دیگری هم با ایده ی استفاده از رله ها برای ساخت کامپیوتر از راه رسیدند. در همان سال 1937 ، محققی به نام «جورج استیبیتز» (George Stibitz) که در مجموعه ی «آزمایشگاه های بل» در نیوجرسی آمریکا کار می کرد، شبکه ی منطقی ساده ای را با استفاده از مجموعه ای از رله و لامپ رشته ای روی میز آشپزخانه اش سرهم کرد. سال بعد، روسای استیبیتز در آزمایشگاه بل از او خواستند دستگاهش را به شکل یک دستگاه محاسباتی الکترومکانیکی کامل توسعه دهد. به این ترتیب، کامپیوتر «Complex Number» در ژانویه ی 1940 تکمیل شد که تا سال 1949 هم مشغول کار بود، اما از آن جا که قابل برنامه ریزی نبود، نمی توان آن را یک کامپیوتر واقعی دانست.

در همین زمان و در سوی دیگر اقیانوس اطلس، «کنراد زوس» (Conrad Zuse)، مهندس و علاقه مند علوم محاسباتی، مشغول کار روی مسئله ی مشابهی بود.

در سال 1938، زوس با بودجه ای محدود، یک ماشین محاسب دودویی به نام«Z1» ساخت که کاملا مکانیکی بود. طی چند سال بعد و با سرمایه گذاری ارتش آلمان، زوس ماشین «Z2» و در سال 1941 ماشین «Z3» را ساخت. دستگاه سوم به جای سوییچ های مکانیکی از رله های الکترومکانیکی استفاده می کرد و به مراتب قابل اعتمادتر بود. اما با اوج گیری جنگ جهانی دوم، اولویت های ارتش آلمان تغییر کرد و به همین دلیل با درخواست بودجه ی زوس برای جایگزینی رله های دستگاهش با لامپ های تمام الکترونیکی مخالفت کردند.

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

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

پدر علم کامپیوتر

در بخش پیش تا اختراع مهم ماری ژاکارد پیش رفتیم. روش ژاکارد هنوز هم برای بافتن الگوهای پیچیده به کار می رود. ماشین های حساب مکانیکی پیچیده، مفهوم برنامه نویسی، تئوری اعداد حساب کردنی - یعنی عناصر اصلی کامپیوتر های مدرن - داشتند ظاهر می شدند. اما فقط یک نابغه تشخیص داد که چگونه این عناصر مجزا را می توان با همدیگر ترکیب کرد. « چارلز بابیج » را عموما پدر کامپیوتر می شناسند. مانند هر نابغه ای در زمینه های عملی، او بدجوری به معنی واقعی کلمه غیرعملی بود. اما اکتشافات و دستاورد های او یک قرن جلوتر از زمانش بود.

بابیج در سال 1791 متولد شد و ثروت فراوانی را به ارث برد. او که جوان مهربانی بود به سرعت استعدادی استثنایی در زمینه ی ریاضیات نشان داد. او به طور موفقیت آمیزی برای معرفی حساب لایب نیتز به بریتانیا فعالیت کرد.

بابیج خود را متوجه مشکل دیگری کرد که دانشمندان بریتانیایی را به زحمت انداخته بود - یعنی اشتباه های مکرری که در چاپ جدول های ریاضی و ستاره شناسی به وفور دیده می شد. مثلا چاپ اول جدول های دریایی برای تعیین طول و عرض جغرافیایی در دریا حاوی بیش از هزار اشتباه بود.

بابیج اعتقاد داشت که برای حل مسئله ی جدول های اشتباه فقط یک پاسخ وجود دارد. لازم بود تا یک ماشین محاسبه بزرگ، چند منظوره و بدون خطا ساخته شود. بابیج پس از موفقیت در دریافت کمک از دولت بر آن شد تا «ماشین تفاضل شماره 1» مشهور خود را بسازد. این کار بسیار عظیم و بلندپروازانه ای بود. ماشین بابیج نه تنها قرار بود بتواند تا 20 رقم را محاسبه کند، بلکه قرار بود یک ررشته اعداد را هم حفظ کند و آن ها را جمع بزند. محاسبات ماشین به جمع زدن محدود می شد، زیرا از شیوه ی مجموع تفاضل ها استفاده می کرد. در این روش از چند جمله ای ها (فرمول های جبری که حاوی چندین عبارت هستند) و این واقعیت که دارای یک اختلاف ثابت هستند استفاده می شود. به عبارت ساده تر:

اگر:

f(x) =  2x + 1

x = 1   2   3   4  ...

f(x) = 3  5  7  9  ...

...  2  2  2  2=تفاضل

واضح است که استفاده از این روش در مورد محاسبات پیچیده آن قدر ها آسان نیست. اما در اینجا  یک تفاضل ثابت ممکن است در تفاضل بین تفاضل ها پیدا شود ( یا تفاوت بین تفاوت بین تفاوت ها ) . در بیشتر موارد اگر چندجمله ای عبارت xⁿ  را داشته باشد، پیش از پیدا کردن اختلاف ثابت باید n بار تفاوت محاسبه شود. برای محاسبه یک چندجمله ای برای یک سری از مقادیر x ، چنانکه برای تشکیل یک جدول لازم است، برای یک ماشین بسیار آسان تر است تا تفاضل ثابت را جمع کند و با افزودن تفاضلی دیگر به عقب بازگردد _ تا این که وارد یک رشته عملیات ضرب کردن پیچیده شود. و عملیات لگاریتمی و مثلثاتی را، که به این ترتیب نیستند، می توان با تقریب نزدیکی به چند جمله ای های ساده تری کاهش داد.

« ماشین تفاضل شماره 1 » ( مانند ماشین حساب های پیش از آن ) از چرخ های دندانه داراستفاده می کرد و بر اساس سیستم دهدهی کار می کرد _ ولی ساختمان آن از لحاظ پیچیدگی بسیار پیشرفته تر از بقیه ی ماشین ها بود و یک رشته ابداعات در زمینه ی مهندسی مکانیک لازم داشت.

اما بابیج که در گذشته استاد تهیه ی چیز ها با امکانات کم بود، آماده این وظیفه بود. هم چنان که ماشین او بزرگتر می شد، او فکر های بهتری برای خصوصیات ابداعی ماشین پیدا می کرد و همچنان که پیش می رفت آن ها را در ماشین اعمال می کرد. «ماشین تفاضل شماره 1» در سال 1823 شروع شد، ولی هیچ تکمیل نشد. پس از 10 سال کار بابیج طرح اولیه خود را به ماشینی با 25000 قطعه افزایش داد (که فقط 12 هزار قطعه ی آن ساخته شده بود) و هزینه ی به 17470 پوند افزایش یافته بود (که در آن روزگار با این پول می شد که یک چند کشتی جنگی ساخت). بابیج مقدار زیادی از این مبلغ را از جیب خودش پرداخته بود، ولی دولت تصمیم گرفت تا این برنامه را متوقف کند. بهتر بود که در نیروی دریایی سرمایه گذاری کرد تا ماشینی که با ارقامی قرض ملی را افزایش می دهد که فقط خودش می تواند آن را محاسبه کند. با همه ی این مشکلات ، در سال 1827 بابیج فقط از بخش قابل استفاده ای از این ماشین (که فقط از 2000 قطعه درست شده بود) استفاده کرده بود که جدول های لگاریتمی از 1 تا 108000 را محاسبه می کرد. این بخش قابل استفاده از «ماشین تفاضل شماره 1» را عموما اولین ماشین حساب محسوب می کنند. اعداد به ماشین داده می شدند و پاسخ ها به شکل چاپ شده بیرون می آمدند (و بدین ترتیب احتمال خطای انسانی را از میان می بردند).

اما تا آنجایی که به بابیج مربوط می شد این تازه آغاز کار بود. در سال های 1830 او طرح «ماشین تفاضل شماره 2» را در سر داشت. این مفهوم پیشرفت قابل ملاحظه ای در تکنیک محاسبه بود. این اولین ماشین آنالیتیک می بود. ماشینی که کارکرد آن توسط یک برنامه ی خارج از آن کنترل می شد. بابیج از کارت های سوراخ دار ژاکارد برای کنترل مکانیسم یک ماشین آگاه بود و تصمیم گرفت از این شیوه در ماشین های خودش استفاده کند. این روش او را قادر می ساخت تا هرگونه کارهای محاسباتی را براساس دستورهایی انجام دهدکه توسط کارت های سوراخدار در ماشین گذاشته می شد. این ماشین همانند «ماشین تفاضل شماره 1» حافظه ای داشت که می توانست با این اعداد ضبط شده یک ردیف عملیات مختلف انجام دهد. بابیج خصوصیات اساسی کامپیوتر های مدرن را ابداع کرده بود.

هسته ی اصلی، که همه ی این خصوصیات به آن متصل می شد، قطعه ی مقاومت بود. این هسته شامل 1000 میله ی محوری و بیش از 50هزار چرخ دنده بود و می توانست با استفاده از دستگاه دهدهی اعداد 50 رقمی را محاسبه کند.

متاسفانه دولت انگلستان از تسلیم دربرابر چنین امکانات عظیمی خودداری کرد و با دومین کوشش جهت ورشکسته کردن خزانه ی دولت مخالفت کرد و ماشین تفضل شماره 2 ساخته نشد.

پس از درگذشت چارلز بابیج در سال 1871، طرح او برای ماشین تفاضل شماره 2 برای چندین سال فراموش شد. بعد ها هسته ی اولین موتور آنالیتیکی بر طبق نقشه ی اصلاح شده «ماشین تفاضل شماره 2» ساخته شده. این دستگاه باشکوه 3 تنی را اکنون با تمام عظمت آن می توان در موزه ی علوم لندن تماشا کرد. و کار هم میکند. ( هنگام آزمایش آن 25 مضرب عدد پی را تا 29 رقم اعشاری به آن دادند تا حساب کند _ کاری که 50000 چرخ دنده آن با کمال آسانی انجام دادند.)

ادامه دارد...

منابع:

کتاب 6 نظریه ای که جهان را تغییر داد، اثر پل استراترن

کتاب آشنایی با آلن تورینگ، اثر پل استراترن

رساله ای در باب تاریخ کامپیوتر

می توان گفت اختراع کامپیوتر یکی از بزرگترین دستاورد های تکنولوژیکی بشریت است. کامپیوتر را می توان در ردیف استفاده از آتش ، کشف چرخ، و کاربرد الکتریسیته دانست. این پیشرفت ها نیروهای طبیعی را مهار کرد اما کامپیوتر هوش را به کنترل در آورد.

در دنیای امروز، کامپیوترها چنان  در زندگی ما رسوخ کرده اند که وجود آنها را امری بدیهی می دانیم. اما قرن ها طول کشید تا مهندسان و ریاضیدانان توانستند دستگاه هایی بسازند که در نهایت سند شکست آلمان را در جنگ جهانی دوم امضا کردندو طلایه دار عصر نوین باشند.