English
0

هزاران سال قدمت: با بهترین و مرموزترین کامپیوترهای مکانیکی تاریخ آشنا شوید

هزاران سال قدمت: با بهترین و مرموزترین کامپیوترهای مکانیکی تاریخ آشنا شوید

آیا می‌دانید منظور از کامپیوترهای مکانیکی دقیقا چیست و بهترین کامپیوترهای مکانیکی با چه هدفی ساخته شده‌اند و چه ساختاری داشتند؟ در این مقاله قصد داریم تعدادی از بهترین و مرموزترین کامپیوترهای مکانیکی را که در زمان خود شاهکار مهندسی بودند و برای انجام فعالیت‌های محاسباتی بسیار بااهمیت یا پیش‌بینی اتفاقات بسیار مهم (یا مطلع شدن از زمان وقوع آن‌ها) ساخته شده‌اند، به شما معرفی کنیم.

زمانی که صحبت از کامپیوتر می‌شود، اولین چیزی که به ذهنمان می‌رسد کامپیوترهای دسکتاپ و لپ‌تاپ با سخت‌افزارها و نرم‌افزارهای مختلف و گوناگون است؛ اما چنین کامپیوترهایی تنها بخشی از تاریخ کامپیوتر را تشکیل می‌دهند. قبل از پیدایش این کامپیوترها، دانشمندان بزرگ ادوار تاریخی مختلف موفق به ساخت وسایل مکانیکی و آنالوگ متنوعی شد‌ه‌اند که در زمان خود دستگاه‌های محاسباتی کارآمدی بوده‌اند و نسبت به آن زمان ساختار بسیار پیچیده‌ای داشته‌اند.

کامپیوترهای آنالوگ و پس از آن کامپیوترهای مکانیکی بخش جدایی‌ناپذیری از تلاش بشر برای ساخت کامپیوترها و ابزارهای محاسباتی محسوب می‌شوند. نخستین کامپیوترها نتیجه بخشی از تلاش بشر در راستای اکتشافات علمی او و همچنین تلاشش برای پیش‌بینی اتفاقات و رویدادهای آینده بوده‌اند. تکامل گونه‌های مختلف انسان موجب بزرگ‌تر شدن مغز او و کسب توانایی‌های لازم برای ساخت ابزار و درنهایت باعث مسلط شدن بشر بر دنیای خاکی شد.

بنابراین هیچ جای تعجب نیست که گذشتگان ما در طول تاریخ سعی کرده‌اند با بهره‌مندی از ابزار مصنوعی، استعداد خود را افزایش دهند و تقویت کنند. در این مطلب قصد داریم ۵ مورد از دستگاه‌هایی را که کامپیوتر مکانیکی محسوب می‌شوند و برای اهداف خاصی ایجاد شده‌اند، معرفی کنیم.

سازه‌های خاصی مانند سنگ‌های چیده شده با چیدمان خاص و هدفمند یا ساعت‌های آبی فواره مانند متعلق به سلسله سانگ (Song) چین با چیدمان دقیق چرخ‌دنده‌های مکانیکی در اختراعات بصری بلز پاسکال (Blaise Pascal) تا چارلز ببیج (Charles Babbage) و سایر ابزارهای مشابه به‌خوبی در خدمت نیاکان ما قرار گرفته‌اند و نه‌تنها برای حفظ بقا به آن‌ها کمک کرده‌اند، بلکه با برداشتن محدودیت‌های پیش روی بشر، زمینه رشد و شکوفایی او را نیز فراهم کرده‌اند.

استون هنج: اطلاع از پدیده انقلاب زمستانی و تابستانی

در دشت سالزبری در جنوب انگلستان سازه‌ای متشکل از ۱۰۰ سنگ بزرگ که در کنار یکدیگر یک حلقه ایستاده را تشکیل می‌دهند، ساخته شده است که هدف از ساخت آن مشخص نیست؛ اما تاریخ ساخت آن به دوران قبل از اختراع چرخ بازمی‌گردد و ظاهراً تکمیل آن ۱۵۰۰ سال یا حتی بیشتر هم طول کشیده است.

این بنا که استون هنج نام دارد، توسط انسان‌هایی با فرهنگ‌های مختلف در مدتی بیش از هزار سال در دوره‌های زمانی مختلف به‌تدریج تکمیل شده است.

این بنا علاوه بر اینکه یکی از مهم‌ترین و مشهورترین بناهای تاریخی جهان محسوب می‌شود، یکی از مرموزترین سازه‌های ایجاد شده به دست بشر نیز به شمار می‌رود. در دوران قرون وسطی تصور می‌کردند که استون هنج با جادوی مرلین افسانه‌ای خلق شده است؛ اما مدتی بعد با ارائه فرضیه‌ای ساخت این بنا را به دروئیدهای عرفانی سلتی نسبت داده‌اند.

 البته تاریخ زیست این افراد که در حقیقت روحانیون این فرقه بوده‌اند، حداقل به هزار سال قبل از ورود اقوام سلت به انگلستان بازمی‌گردد. هر گروهی از افراد که این بنا را ساخته باشند و یا افرادی که در دوران ساخت این بنا می‌زیسته‌اند، به‌خوبی اهمیت انقلاب زمستانی را در نیمکره شمالی می‌دانسته‌اند. انقلاب زمستانی در حقیقت پدیده‌های نجومی است که در زمان وقوع آن شاهد کوتاه‌ترین روز و بلندترین شب سال فرا می‌رسد.

 زمان وقوع انقلاب زمستانی برای بسیاری از اقوام دارای فرهنگ خاص، مهم‌ترین رویداد سال و آغاز مقطع زمانی خاصی محسوب می‌شوند. بسیاری از این اقوام بر این باور هستند که روز بعد از بلندترین شب سال، سرما و تاریکی زمستان کمتر می‌شود و درنهایت بهار و تابستان فرا می‌رسد.

درواقع انقلاب زمستانی به نوعی نقطه آغاز امید و خوش‌بینی در بین افراد می‌شود. سه سنگ بزرگ استون هنج که هنوز هم آسیب ندیده‌اند، به‌خوبی غروب بلندترین شب سال را به‌عنوان مهم‌ترین رویداد فصلی مشخص می‌کنند و آفتاب بین این سه سنگ بزرگ غروب می‌کند.

استون هنج

این سازه اسرارآمیز برای تشخیص روز انقلاب تابستانی نیز به کار می‌رود. خورشید در این روز دقیقاً از پشت سنگ بزرگی به نام استون هیل (Stone Heel) طلوع می‌کند و نخستین پرتوهای آن دقیقاً به قلب سازه می‌تابد.

روز انقلاب تابستانی بلندترین روز سال محسوب می‌شود و بسیاری از اقوام از گذشته تاکنون این روز را همچون انقلاب زمستانی جشن می‌گیرند و برای قدردانی از خدایان خورشید و خدایان برداشت برنامه‌های ویژه‌ای را برگزار می‌کنند. در دوران ماقبل تاریخ هم اقوام ساکن اطراف استون هنج نیز برای این روز برنامه‌های ویژه‌ای داشته‌اند.

شاید سازه‌ای مثل استون هنج را یک کامپیوتر ندانید؛ اما باید بپذیریم که این بنای تاریخی یک ابزار محاسباتی در سطح بسیار ساده محسوب می‌شود؛ حتی اگر کاربرد آن ازنظر استانداردهای امروزی بسیار محدود باشد.

اجازه دهید استون هنج و عناصر مرتبط با آن را همچون یک کامپیوتر دیجیتالی بررسی کنیم. می‌توان مکان طلوع و غروب خورشید نسبت به موقعیت مکانی سه سنگ بزرگ دو حلقه استون هنج را همچون بیت‌های دیجیتالی پردازنده در نظر بگیریم. به بیان ساده می‌توان طلوع و غروب خورشید یا عدم طلوع و غروب خورشید بین سه سنگ خاص دو حلقه را همچون سیستم عددی دودویی صفر و یک در نظر گرفت.

می‌توان طلوع یا غروب خورشید در بین سه سنگ را مانند ایجاد عدد یک در سیستم دودویی یا باینری در نظر گرفت و رخ دادن چنین اتفاقی به معنای وقوع پدیده انقلاب زمستانی است؛ اما درصورتی‌که شاهد چنین اتفاقاتی نباشیم، باید منتظر بمانیم تا این سیکل در روزهای آتی آنقدر تکرار شوند تا اتفاق موردنظرمان رخ بدهد.

شاید به نظرتان صرف هزار سال وقت برای ساخت کامپیوتری آنالوگ با تعداد زیادی از سنگ‌های بزرگی با مجموعه وزنی در حدود ۴۰ تن و ارتفاعی برابر با ارتفاع یک ساختمان دو طبقه، در مکانی دوردست تنها برای اطلاع یافتن از زمان دو روز خاص در سال، کار احمقانه‌ای باشد؛ اما چنین تصوری اصلاً درست نیست و استون هنج هنوز بنای با اهمیتی محسوب می‌شود و باید سخت‌کوشی هزاران نفر از مردمان باستان انگلستان را با فرهنگ‌های مختلف که در ساخت این بنا سهیم بوده‌اند، تحسین کنیم.

ماشین آنتیکیترا (Antikythera): پیش‌بینی رویدادهای نجومی

ماشین آنتیکیترا (Antikythera)

بدون تردید مردم باستان طالع‌بینی علاقه بسیار زیادی داشتند. حرکات ماه، سیارات و ستاره‌ها در آسمان شب و همچنین مناطق پیچیده سماوی که با نام منطقه‌البروج (کمربندهای سماوی) نیز شناخته می‌شوند، در تمدن‌های مختلف به‌منظور ایجاد معنا و مفهوم برای الگوهایی که می‌دیدند، موردتوجه قرار می‌گرفت و طالع‌بینی تمام فعالیت‌ها را تحت تأثیر قرار می‌داد، از فعالیت‌های مدیریتی و حاکمیتی گرفته تا فعالیت‌ها و مراسم مذهبی.

اصول و مبانی علم نجوم مدرن امروزی مدت‌ها قبل توسط مردم باستان پایه‌گذاری شده است. گوبکلی‌تپه در ترکیه که یکی از قدیمی‌ترین پرستشگاه‌های ساخته‌شده تاکنون محسوب می‌شود، در حدود ۱۲ هزار سال قبل ساخته شده است. نیاکان ما در این پرستشگاه‌ها تمام مراسم‌های مذهبی خود را بر اساس رویدادهای نجومی انجام می‌دادند و برای فهم بهتر کیهان ابزارهایی شبیه کامپیوترها را ساخته‌اند.

ماشین آنتیکیترا با سازوکاری شگفت‌انگیز یکی از این ابزارها محسوب می‌شود. این ماشین درواقع قدیمی‌ترین کامپیوتر مکانیکی برای فهم بهتر کیهان محسوب می‌شود. این ماشین در سال ۱۹۰۱  در یک کشتی غرق‌شده در سواحل جزیره ماشین آنتیکیترا در یونان کشف شد و دانشمندان یونانی اعلام کردند این ماشین با قدمتی بیش از ۲۰۰۰ سال در زمانی بین ۲۰۵ تا ۸۷ قبل از میلاد ساخته شده است و در زمانی که در کشتی غرق‌شده در سال‌های بین ۷۰ تا ۶۰ قبل از میلاد در حال حمل بوده است، وسیله بسیار کارآمدی بوده است.

ماشین آنتیکیترا درواقع جعبه‌ای چوبی با حداقل ۳۷ چرخ‌دنده چوبی است درصورتی‌که تشریح‌های تألیف شده ترمیم‌شده در مورد آناتومی این دستگاه شگفت‌انگیز درست باشد، مکانیزم این ساختار ارائه‌دهنده مدل مکانیکی جهان هستی (تا حدی که تا آن زمان کشف شده بود) بوده و این مدل مکانیکی شامل بخش داخلی منظومه شمسی با سیارات مشتری و زحل بوده است.

ماشین آنتیکیترا (Antikythera)

در بالای این ماشین دو صفحه عددبندی شده مانند صفحه ساعت عقربه‌ای قرار دارد یک میل‌لنگ چرخان در یک طرف جعبه نیز دیده می‌شود که مدت‌ها قبل کاملاً پوسیده‌ شده است. شما می‌توانید برای پیش‌بینی مشاهدات خود در آسمان شب در تاریخ معینی در آینده توسط این دستگاه، با استفاده از ساختار مکانیکی در تقویمی مصری و دوازده نشانه منطقه‌البروج پیش بروید و حرکت کنید.

حتی ممکن است مردم باستان با استفاده از این ماشین توانسته باشند تاریخ بازی‌های المپیک بعدی در آن زمان را نیز فهمیده باشند. به نظر دانشمندان ماشین آنتیکیترا در زمان خود دستگاه منحصربه‌فردی نبوده است. پیچیدگی سیستم چرخ‌دنده‌ای و مدل جهان هستی مورداستفاده در این دستگاه که برای پیش‌بینی جهان استفاده می‌شده است، نتیجه تکامل نخستین کامپیوترهای مکانیکی مورداستفاده برای پیش‌بینی جهان در سطح بسیار محدود است.

به‌جرئت می‌توان گفت بازسازی دستگاه پیچیده‌ای مانند ماشین آنتیکیترا درقسمت دیگر از جهان شاید بیش از ۱۰۰۰ سال طول می‌کشید. دشوار بودن بازسازی چنین دستگاهی به ما یادآوری می‌کند که پیشرفت فناوری چگونه می تواند عقب‌گرد کند و از سوی دیگر ساخت چنین دستگاهی پیشرفت قابل‌تحسین یونانیان باستان در علوم ریشه‌گرفته از یونان (علوم نجوم، ریاضی، جغرافیا، داروسازی و فیزیک) را نشان می‌دهد.

ساعت آبی کستل کلاک (The Castle Clock): برنامه‌ریزی ساعت بر اساس طول روز

ساعت آبی کستل کلاک (The Castle Clock)

 بدیع‌الزمان ابوالعز بن اسماعیل بن رزاز جَزَری (Ismail al-Jazari)، مخترع، پژوهشگر مهندس مکانیک و ریاضیدانی در قرن دوازدهم بوده است. او به دلیل طراحی و ساخت دستگاه‌های مکانیکی شگفت‌انگیز در اواخر دوران طلایی اسلامی که از قرن هشتم تا سال ۱۲۵۸ ادامه داشته (زمانی که چنگیز خان از پایتخت خلیفه عباسی در بغداد امروز بیرون رانده شد)، دانشمندی شناخته‌شده و مشهور بوده است.

 او در منطقه بین‌النهرین در الجزیره امروزی متولد شده است. اطلاعات به‌دستآمده در مورد این دانشمند چندان بیشتر از اطلاعاتی نیست که او در مورد خودش در کتاب معروف الحیل نوشته است.

او در سلسه‌اای خراج‌گذار و وفادار به خلافت عباسی در شرق آناتولی، به‌عنوان جانشین پدرش دانشمندی درباری بود. وی در زمان خود پدر علم رباتیک نیز محسوب می‌شد، زیرا موفق به ساخت دستگاه‌های مکانیکی خودکار شگفت‌انگیز و همچنین ساعت‌های آبی پیچیده‌ای شده بود که انسان‌ها و حیوانات با زدن طبل زمان را اعلام می‌کردند.

ساعت آبی کستل کلاک (The Castle Clock)

احتمالاً ساعت آبی کستل واتر بهترین اختراع او به شمار می‌رود. با وجود اینکه مدت‌ها قبل از اختراع شدن کستل واتر، ساعت‌های آبی زیادی در یونان باستان طراحی و ایجاد شده بودند و زمان آغاز استفاده از این ساعت‌ها به قرن سوم پیش از میلاد بازمی‌گردد و از سوی دیگر ساعت‌های آبی بسیار پیشرفته متعلق به چین قرون وسطی و جهان اسلام، شگفت‌انگیزترین دستاوردهای مهندسی آن زمان بودند، اما ساختار کستل واتربه‌عنوان یک کامپیوتر مکانیکی با سایر ساعت‌های آبی مشابه یکسان نبود.

کستل واتر به معنای واقعی کلمه دستگاه مکانیکی بی‌نظیری بود، زیرا نه‌تنها یک شاهکار مهندسی محسوب می‌شد، بلکه فعالیت‌های پیچیده و هماهنگ بخش‌های مختلف آن و قابلیت تغییر برنامه آن با تنظیم سطح آب مکانیسم هدایت‌کننده آن در فواصل زمانی مشخص و اندازه‌گیری شده برای تنظیم مدت‌زمان روز در طول سال، باعث شد این ساعت آبی از سایر دستگاه‌های مشابه زمان خود کاملاً متمایز شود و به نخستین کامپیوتر آنالوگ قابل‌برنامه‌ریزی جهان تبدیل شود.

ماشین‌حساب بلز پاسکال (Pascal’s Pascaline)

ساعت آبی کستل کلاک (The Castle Clock)

بلز پاسکال دانشمندی متخصص در چندین زمینه محسوب می‌شد و یکی از دانشمندان تأثیرگذار در انقلاب علمی بود. او در حیطه‌های مختلف نظریات بسیار خوبی را بیان کرده است، از احتمالات گرفته تا علوم جوی. وی همچنین با ساخت ماشین‌حساب پاسکال، در علوم کامپیوتری هم نقش عمده‌ای ایفا کرده است، اکثر متخصصان ماشین‌حساب پاسکال را نخستین ماشین‌حساب مکانیکی کاربردی در علم حساب می‌دانند.

پدر پاسکال در اداره‌ای در سمت مدیریت مالیاتی در شهر روان فرانسه استخدام شد. او نیازی نداشت در محاسباتش فعالیت‌های محاسباتی پیچیده انجام دهد و تنها باید حساب‌های معمول و متداول و امور مالیاتی مثل تراز حساب‌ها و ارقام پرداختی و سایر بخش‌های مشابه را بررسی و مدیریت می‌کرد.

در آن زمان هنوز وسیله‌ای برای انجام چهار عملی ریاضی بدون مرتب کردن صفحات جدول ریاضی با اعداد ازپیش‌محاسبه‌شده برای انجام عملیات مختلف ساخته نشده نبود.

این اتفاق پاسکال را بر آن داشت دستگاهی را اختراع کند که انجام جمع و تفریق به‌صورت مکانیکی با آن با استفاده از چرخ و سوئیچ امکان‌پذیر شود (ضرب و تقسیم هم می‌تواند با انجام یک سری ضرب و تقسیم اضافی انجام شود). در این ماشین‌حساب برخلاف ماشین‌های مکانیکی قبلی رقم نقلی (انتقال اعداد از یک ستون به ستون دیگر) بین اعداد ۰ تا ۹ از یک چرخ به چرخ دیگر کاملاً به‌صورت خودکار انجام می‌شد.

فردی که قصد استفاده از این ماشین‌حساب را داشت، تنها باید اعداد و عملیاتی که قصد انجام آن‌ها را داشت، وارد می‌کرد. سپس اعداد به‌صورت خودکار به‌صورت پی‌درپی خودکار از چرخی به چرخ دیگر منتقل می‌شدند.

ماشین‌حساب بلز پاسکال (Pascal's Pascaline)

پاسکال توانست با ایجاد این ویژگی‌ها در ماشین‌حساب خود و بهره‌مندی از سایر ویژگی‌های مکانیکی تقویت‌شده دیگر، اندازه ماشین‌حساب خود را به‌اندازه‌ای مناسب کاهش دهد و این ماشین حساب به دلیل ابعاد کوچک خود می‌توانست به‌راحتی در محیط‌های اداری مورداستفاده قرار گیرد.

 ماشین‌حساب پاسکال نه‌تنها اختراع بزرگی در حوزه تجارت محسوب می‌شود (امروز هم ماشین‌حساب‌ها اهمیت زیادی دارند)، بلکه کامپیوتر مکانیکی تأثیرگذاری نیز به شمار می‌رود. ساخت این ماشین حساب خودکارسازی رقم نقلی با استفاده از روشی مکانیکی را در یک دستگاه مورداستفاده برای انجام عملیات حساب نیز امکان‌پذیر کرد.

شاید ساخت دستگاهی با چنین ساختاری دستاورد بزرگی نباشد، اما ابتکار پاسکال در طراحی و ساخت آن،  در نحوه طراحی روش انجام عملیات توسط سی‌پی‌یوهای کامپیوتر مدرن نقش مهمی داشته است. می‌توان گفت رقم نقلی خودکار در ماشین‌حساب پاسکال، معادل فرایند دیجیتالی مورداستفاده توسط سی‌پی‌یوی کامپیوتر برای انجام عملیات پردازشی با سرعت بسیار بالا است. به‌عبارت‌دیگر ماشین‌حساب پاسکال نسخه آنالوگ واحدهای محاسبه و منطق سی پی یوی کامپیوتر محسوب می‌شود که مهم‌ترین بخش سی پی یوهای مدرن کامپیوتر است.

موتور تحلیلی چارلز بییج (Babbage’s Analytical Engine): انجام هرگونه فعالیت محاسباتی قابل‌انجام

موتور تحلیلی چارلز بییج (Babbage's Analytical Engine):

درصورتی‌که دستگاه‌های مکانیکی و آنالوگی را که تاکنون معرفی کرده‌ایم، به سکوی پرتابی برای طراحی و ساخت کامپیوترهای امروزی تشبیه کنیم، می‌توانیم موتور تحلیلی ببیج را به موشک تشبیه کنیم!

در سال ۱۹۸۲ ریاضیدانی به نام چارلز ببیج نخستین نسخه دیفرنس انجین (Difference Engine) یا ماشین تفاضل را که بعدها به مهم‌ترین اختراع او تبدیل شد، تکمیل کرد.

دیفرنس انجین درواقع یک ماشین مکانیکی بود که برای محاسبه جدول بزرگی از اعداد با استفاده از یک تکنیک ریاضی تحت عنوان روش «تفاضل محدود» مورداستفاده قرار می‌گرفت که در آن فقط از جمع حسابی برای محاسبه ارقام استفاده می‌شود (نام تفاضل هم از این روش گرفته شده است)؛ بنابراین با بهره‌مندی از این روش، برای انجام عملیات تقسیم و ضرب پیچیده‌تر در ماشین تفاضلی دیگر نیازی به این جاده ساختار مکانیکی بیشتر نبوده است.

دیفرنس انجین (Difference Engine) یا ماشین تفاضل ببیج
ماشین تفاضل ببیج

پس از معرفی این دستگاه روی کاغذ در انجمن سلطنتی اخترشناسان بریتانیا، دولت وقت بریتانیا که مسئولان امر به دنبال روشی کم‌هزینه و سریع برای محاسبه جداول بزرگ اعداد در بخش‌های دولتی بودند، تحت تأثیر این دستگاه قرار گرفتند و بعدها با استفاده از این دستگاه تمام فعالیت‌های محاسباتی امپراتوری بزرگ بریتانیا در آن زمان را انجام می‌دادند.

دولت در آن زمان در طول دوره‌ای ۲۰ ساله ۱۸ هزار پوند به ببیج پرداخت کرد که معادل دو میلیون دلار آمریکای امروزی بودو ببیج هم تا سال ۱۸۴۲ تلاش برای توسعه اختراعش را ادامه داد. هرچقدرببیج برای توسعه اختراعش بیشتر تلاش می‌کرد، فعالیت روی این دستگاه به پروژه بزرگ‌تری تبدیل می‌شد.

ببیج در سال ۱۸۴۳ تلاش برای ساخت ماشین تفاضلی کارآمد و قابل‌استفاده را متوقف کرد (دلیل اصلی او برای این تصمیم مانع‌تراشی‌ها و آزار و اذیت از سوی دولت بود)؛ زیرا به دنبال ساخت دستگاهی بود که کاربرد آن فراتر از قابلیت انجام محاسبات ساده و جدول‌بندی نتایج معادلات چندجمله‌ای باشد. به همین دلیل ساخت ماشین تحلیلی به هدف بعدی اوتبدیل شد.

ماشین تحلیلی ببیج مانند ماشین تفاضل او دارای صدها چرخ و چرخ‌دنده دارای عدد بود که دربردارنده یک عدد اعشاری ۴۰ رقمی بودند. چرخاندن تعداد زیادی چرخ‌دنده و چرخ تنها با استفاده از یک میل‌لنگ دستی غیرممکن بود (در سایر دستگاه‌های مکانیکی آن زمان از این روش برای چرخاندن قطعات مکانیکی استفاده می‌شد)؛ بنابراین ببیج تصمیم گرفت هم در ماشین تفاضل و هم در ماشین تحلیلی خود برای انجام محاسباتی که به‌دقت بالایی نیاز داشتند، به‌جای میل‌لنگ از موتورهای بخار و چرخ‌دنده‌های درهم قفل‌شده استفاده کند. موتور تفاضل تنها برای انجام محاسبات تفاضل استفاده می‌شد؛ اما ماشین تحلیلی توانایی انجام هرگونه فعالیت محاسبات قابل‌انجام را داشت.

برای استفاده از ماشین تحلیلی برای وارد کردن اعداد از کارت پانج (کارت پانچ در گذشته برای ورود اطلاعاتی مثل متن، برنامه‌ها یا داده‌ها به کامپیوترهای قدیمی استفاده می‌شد) استفاده می‌شود (مانند کارت‌های مورداستفاده در ماشین بافندگی ژاکارد برای وارد کردن الگوهای طراحی) که درنهایت داده‌ها را به یک پرینتر مکانیکی یا حتی کارت‌های سوراخ‌شده منتقل می‌کرد و کارت‌های سوراخ‌شده دوباره می‌توانستند در ماشین خوانده شوند.

ماشین تحلیلی را می‌توان نمونه‌های اولیه کامپیوترهای پانچ کارت ENIAC و UNIVAC (که نخستین کامپیوترهای پانج کارت بودند) در اواسط قرن بیستم دانست. در ضمن ماشین تحلیلی حافظه‌ای با ظرفیت ذخیره هزار عدد اعشاری مجزای ۴۰ رقمی را داشت.

در یک کامپیوتر مدرن یک عدد اعشاری می‌تواند به شکل اعداد دوگانه با مقدار تقریبی ۳.۳۲۱۹ بیت ذخیره شود که زمانی که با ۴۰ هزار عدد اعشاری ضرب می‌شود اندازه آن ۱۳۲۸۷۷ بیت می‌شود که معادل با ۱۶.۶ کیلوبایت حافظه ذخیره‌سازی است.

مهم‌تر از همه اینکه ماشین می‌تواند با استفاده از کارت پانچ برای انجام انتقال کنترل‌شده داده‌ها (سوییچ کردن روی دستورالعمل دیگری بسته به مقادیر داده‌ها) و انجام عملیات رویدادهای ذخیره‌شده روی حافظه به شکل یک سیکل متوالی برای ایجاد ارقام جدید، برنامه‌ریزی شود. لازم به توضیح است که این ارقام جدید می‌توانند دوباره در حافظه ذخیره شوند و برای تصمیم‌گیری در مورد قوانین و قواعد تغییر و دست‌کاری در داده‌ها استفاده شوند.

دانشمندان چنین فرآیندی را زبان کامل بودن تورینگ می‌دانند. این زبان درست مانند زبان مورداستفاده برای پردازنده‌های مدرن است تا بتوانند فعالیت‌های پردازشی را در هر وسیله‌ای انجام دهند، از گوشی هوشمند گرفته تا ابرکامپیوترهای فوق‌سریع. این زبان به زبان اولیه بیسیک در گذشته که باعث ظهور برنامه‌نویسان کامپیوتر بسیار زیادی در دهه ۱۹۶۰ شد، نیز شباهت دارد. به‌طور خلاصه باید بگوییم ماشین تحلیلی به غیر از ابعاد تفاوتی با لپ‌تاپ‌های امروزی ندارد؛ اما اگر به‌طور کامل ساخته می‌شد، طول آن به چند متر و ارتفاع آن به سه متر می‌رسید.

ایدا لاولیس (Ada Lovelace)، دختر شاعر معروف، لرد بایرون (Lord Byron)، ریاضی‌دان نوآوری بود و با ببیج هم در ارتباط بود. وی توانایی‌های بالقوه ماشین تحلیلی ببیج را کشف کرد و در مقالات خود ساختار این دستگاه‌ها را در قالب یادداشت‌های حاشیه‌ای تشریح کرد.

ایدا لاولیس (Ada Lovelace)،
ایدا لاولیس

او در یادداشت‌های خود به این موضوع اشاره کرد که ماشین تحلیلی که آن زمان هنوز ساخته نشده بود و هرگز هم ساخته نشد، چگونه می‌تواند برای محاسبه توالی اعداد برنولی استفاده شود و با ارائه این نظریه به اولین برنامه‌نویس تاریخ تبدیل شذ در ضمن اولین طرح مفهومی ماشین تحلیلی ببیج را نیز ارائه داد.

ببیج در سال ۱۸۷۱ قبل از تکمیل اختراعش درگذشت. اگرچه دانشمندان و ریاضیدانان مطرح آن زمان استعداد شگفت‌انگیز ببیج را تحسین می‌کردند، اما معتقد بودند ساخت ماشین تحویلی امکان‌پذیر نیست و اگر هم امکان ساخت آن وجود داشته باشد، هزینه بسیار زیادی دارد؛ بنابراین ازنظر آن‌ها ساخت ماشین تحلیلی واقعاً غیرممکن بود. ۶۵ سال پس از مرگ ببیج، دانشمند پیشتاز دیگری در حوزه علم کامپیوتر به نام به نام آلن تورینگ (Alan Turing) موفق به ساخت ماشین تحلیلی ببیج و نویددهنده ظهور عصر جدید کامپیوتر شد

در پایان باید بگوییم با وجود اینکه با وجود اینکه امروزه وسایل الکترونیکی بسیار پیچیده پیشرفته‌ای ساخته شده و در آن‌ها میلیاردها ترانزیستور روی یک تراشه سیلیکونی کوچک قرار گرفته‌اند و شبکه‌های متصل به یکدیگر اینترنت جهانی را پدید آورده‌اند، اما کامپیوترهای مکانیکی هنوز هم نشان‌دهنده نبوغ و استعداد دانشمندان سازنده خود در گذشته هستند.

More Similar Posts

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

Fill out this field
Fill out this field
Please enter a valid email address.
You need to agree with the terms to proceed

Most Viewed Posts
Menu