أعظم آلة لم تُبنى بعد

بدأ علم الحاسوب في الثلاثينيات.. ثلاثينيات القرن ال19. يروي جون غراهام كومينغ قصة المحرك التحليلي لتشارلز باباج الذي يعمل على البخار وكيف قامت عالمة الرياضيات آدا لوفلاس وابنة اللورد بايرون، بالنظر إلى أبعد من قدراته الحوسبية لتخيل مستقبل الحواسيب. (تم التصوير في مؤتمر تيداكس الكلية الملكية TEDxImperialCollege)

حسنا، الآلة التي سأحدثكم عنها

هي ما أدعوه بأعظم آلة في التاريخ.

إنها آلة لم يتم قط بناؤها،

ومع ذلك، سيتم بناؤها.

لقد كانت آلة تم تصميمها

لفترة طويلة قبل أن يفكر أحد في الحواسيب.

إن كنتم تعرفون أي شيء عن تاريخ الحواسيب،

ستعرفون أنه في الثلاثينيات والأربعينيات

تم إنشاء الحواسيب البسيطة

التي بدأت ثورة الحواسيب التي نراها اليوم،

وستكونون محقين،

باستثناء أنه ستكونون قد فكرتم في القرن الخاطئ.

أول حاسوب قد تم تصميمه فعلا

في ثلاثينيات وأربعينيات القرن التاسع عشر، وليس في القرن الماضي.

لقد تم تصميمه، وتمت نمذجة أجزاء منه،

وقطعه التي تمت صناعتها موجودة هنا

في جنوب كنسينغتون.

تلك الآلة بناها هذا الرجل، تشارلز باباج.

الآن، لدي وجه شبه عظيم مع تشارلز باباج

لأن شعره يكون دائما أشعت هكذا

في كل صورة. (ضحك)

لقد كان رجلا فاحش الثراء، ونوعا ما،

جزء من الطبقة الأرستقراطية في بريطانيا،

وفي ليلة يوم أحد في ماريليبون،

وإن كنت جزء من النخبة المثقفة في تلك الحقبة،

ستتم دعوتك لهذا المنزل

لأمسية — وقد دعا الجميع:

الملوك، دوق ولينغتون والعديد من المشاهير —

وقد يعرض عليك أحد آلاته الميكانيكية.

أحن حقا إلى تلك الحقبة، تعرفون، حيث يمكنكم

التوجه إلى أمسية ورؤية الحاسوب الميكانيكي

يعرض عليك. (ضحك)

لكن باباج، باباج نفسه قد ولد

في نهاية القرن الثامن عشر،

وقد كان عالم رياضيات مشهورا.

وقد كان يشغل منصبا كان نيوتن قد شغله في كامبردج،

والذي قد شغله مؤخرا ستيفن هوكينغ.

وهو أقل شهرة من أي منهما لأنه

جاء بفكرة صناعة أجهزة حوسبة ميكانيكية

ولم يصنع أيا منها.

والسبب الذي منعه من صناعة أي منها، هو أنه مهووس قراءة كلاسيكي.

في كل مرة تخطر بباله فكرة جيدة، فهو يفكر،

"ذلك أمر رائع، سأقوم ببدء بناء تلك.

سأصرف عليها ثروة. لدي فكرة أفضل.

سأشتغل على هذه الفكرة. (ضحك) وسأقوم بإنجاز هذه."

وقد دأب على القيام بذلك إلى أن قام السير روبرت بيل، رئيس الوزراء آنذاك،

بطرده من عنوان رقم 10 شارع داونينغ،

وطرده آنذاك كان يعني قول،

"طاب يومك سيدي." (ضحك)

ما قام بتصميمه كان هذه الآلة الضخمة هنا،

المحرك التحليلي. الآن، فقط لإعطائكم فكرة حول هذا،

هذه نظرة علوية.

كل واحدة من هذه الدوائر هي مسننة، حزمة من المسننات،

وهذا الشيء بقدر ضخامة قاطرة بخار.

لذا، وأنا أمضي في هذه المحادثة، أريد منكم أن تتخيلوا

هذه الآلة الضخمة. لقد سمعنا تلك الأصوات المذهلة

للأصوات التي كانت لتصدر عن هذه الآلة.

وسأقوم بأخذكم حول معمارية الآلة

— لذلك تمت تسميتها معمارية الحاسوب —

وأخبركم حول هذه الآلة، والتي هي حاسوب.

لذا، دعونا نتحدث عن الذاكرة. الذاكرة

هي مثل ذاكرة الحاسوب اليوم،

باستثناء أنها كانت مصنوعة كليا من المعدن،

أكوام وأكوام من المسننات، بعلو 30 مسننة.

تخيلوا شيء بهذا العلو من المسننات،

مئات ومئات منها،

كتبت عليها أرقام.

إنها آلة عشرية. كل شيء يتم بنظام عشري.

وقد فكر في استخدام النظام الثنائي. المشكل

في استخدام النظام الثنائي هو أن الآلة كانت لتكون فارعة

الطول، كانت لتبدو سخيفة. وهي بتلك الضخامة.

وبالتالي فهي تتوفر على ذاكرة.

والذاكرة هي تلك القطعة هناك.

تراها كلها هكذا.

هذه البشاعة هنا هي المعالج، الرقاقة، إن شئتم.

وبالطبع هي بهذا الحجم.

ميكانيكية بالكامل. الآلة بأكملها ميكانيكية.

هذه صورة لنموذج أولي لجزء من المعالج

الموجود في متحف العلوم.

ويستطيع المعالج إجراء العمليات الحسابية الأربعة الأساسية --

أي الجمع والضرب والطرح والقسمة --

والتي في حد ذاتها تعتبر إنجازا في المعدن،

لكنها تستطيع كذلك القيام بشيء يقوم به الحاسوب

ولا تستطيعه الآلة الحاسبة:

هذه الآلة تستطيع النظر داخل ذاكرتها الداخلية وتتخذ قرارا.

تستطيع تنفيذ أمر "إذا كان .. فإن" للمبرمجين الأساسيين،

وهذا جعلها أساسا حاسوبا.

تستطيع الحوسبة. لا تستطيع فقط الحساب. تستطيع القيام بأكثر من ذلك.

الآن إن نظرنا إلى هذا، وتوقفنا لدقيقة،

وفكرنا في الرقائق اليوم، لا نستطيع

النظر داخل رقاقة سيليكون. فهي غاية في الدقة.

وحتى لو قمت بذلك، سترى شيء

مشابها جدا لهذا.

هناك تعقيد مذهل في المعالج،

وهذا الانتظام المذهل في الذاكرة.

إذا نظرت إلى صورة بالمجهر الإلكتروني

سترون هذا. كل هذا يبدو متشابها،

وبالتالي فهذه القطعة هنا معقدة بشكل لا يصدق.

وآلية العجلة المسننة هذه بأكملها تقوم بما يقوم به الحاسوب،

لكن بالطبع ستحتاج لبرمجة هذا الشيء، وبالطبع،

قد استخدم باباج التكنولوجيا المتاحة

والتكنولوجيا التي ستعود للظهور في الخمسينيات والستينيات والسبعينيات،

والتي هي البطاقات المثقبة. هذا الشيء هنا

هو أحد ثلاث قارئات بطاقات مثقبة هنا،

وهذا برنامج في متحف العلوم، غير

بعيد من هنا، أنشأه تشارلز باباج،

والذي يوجد هناك — يمكنكم الذهاب لرؤيته —

في انتظار بناء الآلة.

وليس هناك واحد منها فقط، هناك الكثير منها.

لقد قام بتحضير برامج متوقع حدوث هذا.

الآن، السبب الذي جعلهم يستخدمون البطاقات المثقبة كان أن جاكارد،

في فرنسا، قد أنشأ منسج جاكارد،

والذي كان ينسج هذه الأنماط المتحكم فيها باستخدام البطاقات المثقبة،

وبالتالي كان فقط يقوم بإعادة توظيف التكنولوجيا آنذاك،

ومثل كل شيء آخر قام به، فهو يستخدم تكنولوجيا

حقبته، أي ثلاثينيات وأربعينيات وخمسينيات القرن 18، المسننات والبخار،

أجهزة ميكانيكية. والتي، ومن سخرية الأمر، فقد ولد في نفس السنة

التي ولد فيها تشارلز باباج، مايكل فاراداي،

والذي سيحدث ثورة في كل شيء

بالمولد الكهربائي والمحولات وأشياء من هذا القبيل.

لكن باباج، بالطبع، أراد استخدام تكنولوجيا موثوقة،

أي البخار وما إلى ذلك.

الآن، فقد احتاج إلى ملحقات.

وبالطبع، لديك حاسوب الآن.

ولديك بطاقات مثقبة ومعالج وذاكرة.

تحتاج إلى ملحقات تأتي بها.

لن تتوفر فقط على ذلك،

لذا، قبل كل شيء، كان لديك صوت. كان هناك جرس،

لذا إن حصل أي خطأ — (ضحك) —

أو إن احتاجت الآلة إلى مجيء الخادم إليها،

كان هناك جرس يمكن قرعه. (ضحك)

وهناك في الواقع تعليمات على البطاقة المثقبة

تقل "اقرع الجرس." وبالتالي يمكنكم تخيل ذلك الصوت "تينغ!"

تعرفون، توقفوا للحظة فقط، وتخيلوا كل تلك الأصوات،

هذا الشيء، "كليك، كلاك كليك كليك كليك،"

المحرك البخاري، "دينغ،" صحيح (ضحك)

تحتاج كذلك إلى طابعة، وبالتأكيد، يحتاج الجميع إلى طابعة.

هذه في الواقع صورة لآلية الطباعة

لآلة أخرى له، تدعى محرك الفرق رقم 2،

والتي لم يقم قط ببنائها، لكن متحف العلوم

بناها في الثمانينيات والتسعينيات،

وهي بدورها طابعة ميكانيكية بالكامل.

تقوم فقط بطباعة الأرقام، لأنه كان مهووسا بالأرقام،

لكنها تطبع على الورق، وتقوم حتى بلف الكلمات،

وبالتالي إن وصلتم إلى نهاية السطر، تلتف حوله هكذا.

تحتاج كذلك إلى رسومات، أليس كذلك؟

أقصد، إن كنتم ستقومون بأي شيء باستخدام الرسومات،

فقال، "حسنا، أحتاج إلى رسام . أحتاج إلى قطعة ورق كبيرة

وإلى قلم حبر وسأجعله يرسم."

فقام بتصميم الرسام كذلك،

وتعرفون، آنذاك قد حصل على

آلة جيدة للغاية.

ثم جاءت هذه المرأة، أدا لافليس.

الآن، تخيلوا هذه الأمسيات، كل هؤلاء العظام والخبراء يجتمعون.

هذه الآنسة هي ابنة المجنون والسيء السمعة

والخطير معرفته: اللورد بايرون،

ووالدتها، كانت شيء ما قلقة من أنها قد تكون

ورثت بعضا من جنون وسوء اللورد بايرون،

ففكرت، "أعرف الحل: الرياضيات هي الحل.

سنعلمها الرياضيات. وذلك سيهدئ من روعها."

(ضحك) لأنه بالطبع،

لم يحصل قط أن أصيب عالم رياضيات بالجنون،

وبالتالي، تعرفون، سيكون ذلك حسنا. (ضحك)

سيكون كل شيء على ما يرام. فحصلت على التدريب في الرياضيات،

وذهبت إلى إحدى هذه الأمسيات مع أمها،

فقام تشارلز باباج، كما تعرفون، بإخراج آلته.

ودوق ولينغتون موجود هناك، كما تعرفون،

أخرج الآلة، وقام بالطبع بعرضها،

فاستوعبت الأمر. وقد كانت الشخص الوحيد في حياته،

الذي قال، "أفهم ما يقوم به هذا،

وأدرك مستقبل هذه الآلة."

ونحن مدينون لها كثيرا لأننا نعرف

الكثير عن الآلة التي كان باباج ينوي بناءها

بسببها.

الآن، بعض الناس يدعونها أول مبرمجة.

وهذا في الواقع مأخوذ من إحدى الوثائق التي ترجمتها.

هذا برنامج مكتوب بصيغة خاصة.

وتاريخيا، ليس دقيقا بالكامل أنها أول من برمج،

وفي الواقع، لقد قامت بشيء أكثر إذهالا.

وبدل كونها مجرد مبرمجة،

فقد رأت شيء أغفله باباج.

باباج كان مهووسا بالكامل بالرياضيات.

لقد كان يبني آلة للقيام بالرياضيات،

وقد قالت لوفلاس، "يمكنك القيام بأكثر من الرياضيات

باستخدام هذه الآلة." وتماما كما تفعلون،

كل من يوجد هنا يحمل معه حاسوبا

الآن، لأنه لديهم هاتف.

إن فتحتم ذلك الهاتف، كل شيء في ذلك الهاتف

أو الحاسوب أو أي جهاز حوسبة آخر

هو رياضيات. كلها أرقام في العمق.

سواء كانت فيديو أو نصا أو موسيقى أو صوتا، هي كلها أرقام،

هي كلها، تكمن وراءها دوال رياضية تحدث،

وتقول لوفلاس، "فقط لأنك تقوم بإجراء

دوال ورموز رياضياتية

لا يعني أن تلك الأشياء لا تمثل

أشياء أخرى في العالم الحقيقي، كالموسيقى."

هذه كانت قفزة هائلة، لأن باباج كان يقول،

"نستطيع حوسبة هذه الدوال المذهلة وطباعة

جداول أرقام ورسم مبيانات،" — (ضحك) —

ولوفلاس كانت تقول، "انظر،

هذا الشيء يمكنه عزف الموسيقى إن

أخبرته بتمثيل رقمي للموسيقى."

وهذا ما أدعوه بقفزة لولافلاس.

حين تقول أنها مبرمجة، فقد قامت ببعض ذلك،

لكن الأمر الحقيقي هو أنها قالت أن المستقبل سيكون

أكثر من هذا بكثير.

الآن، بعد مئة سنة، يأتي هذا الرجل،

آلان تورينج وفي سنة 1936 ويخترع الحاسوب من جديد.

الآن، وبالطبع، آلة باباج كانت ميكانيكية بالكامل.

آلة تورينج كانت نظرية بالكامل.

كلا الرجلين كانوا يتحدثون من منظور رياضياتي،

وقد أخبرنا تورينج بشيء مهم للغاية.

وقد وضع الأساس الرياضياتي

لعلوم الحاسوب، وقال،

"لا يهم كيف تصنع حاسوبا."

لا يهم إن كان حاسوبك ميكانيكيا،

مثل حاسوب باباج، أو إلكترونيا مثل الحواسيب اليوم،

أو ربما في المستقبل، خليويا، أو مرة أخرى،

ميكانيكيا، بعد دخولنا إلى النانوتكنولوجيا.

قد نعود إلى آلة باباج

فنقوم فقط بجعلها دقيقة. كل تلك الأشياء هي حواسيب.

هناك إدراك، إدراك حاسوبي.

وهذه تدعى بأطروحة تشيرج ـــ تورينج.

وهكذا فجأة، تصل إلى هذا الرابط حين تقول

ما بناه باباج قد كان فعلا حاسوبا.

في الواقع، كان قادرا على القيام بكل ما نقوم به اليوم

بالحواسيب، فقط بشكل أبطأ بكثير. (ضحك)

لإعطائكم فكرة عن مدى بطئه،

لقد كان يتوفر على ذاكرة بسعة 1 كيلو.

وقد استخدم بطاقات مثقبة، يتم تغذيته بها،

وقد اشتغل بشكل أبطأ ب 10,000 مرة من أول ZX81.

قد توفر على حزمة ذاكرة RAM.

يمكنك إضافة الكثير جدا من الذاكرة إن أردت ذلك.

(ضحك) إذن، إلى أين أوصلنا ذلك اليوم؟

هناك مخططات.

في سويندون في أرشيفات متحف العلوم،

هناك المئات من المخططات والآلاف من الصفحات

من الملاحظات المكتوبة من طرف تشارلز باباج حول هذا المحرك التحليلي.

أحدها هو مجموعة من الخطط نسميه الخطة 28،

وهو كذلك إسم لهيئة خيرية أنشأتها

مع دورون سواد، والذي كان القيم على الحوسبة

في متحف العلوم، ونفس الشخص الذي قاد

مشروع بناء محرك الفرق،

ونحن نخطط لبنائه.

هنا في جنوب كنسينغتون، سنقوم ببناء المحرك التحليلي.

والمشروع مقسم إلى عدد من الأجزاء.

أحدها كان مسح أرشيف باباج.

وقد تم ذلك. الثاني الآن هو دراسة

كل تلك المخططات لتحديد ما سنبنيه.

والجزء الثالث هو محاكاة حاسوبية لتلك الآلة،

والجزء الأخير هو بناؤه فعليا في المتحف العلمي.

حين سيبنى، ستستطيعون أخيرا فهم كيفية اشتغال الحاسوب،

لأنه بدل التوفر على رقاقة دقيقة أمامكم،

عليكم أن تنظروا إلى هذا الشكل المتجانس وتقولوا، "آه

أرى الذاكرة تشتغل، أرى المعالج يشتغل،

أسمعه يشتغل. وربما أشمه وهو يشتغل." (ضحك)

لكن خلال ذلك سنجري محاكاة.

باباج نفسه كتب يقول،

بمجرد وجود المحرك التحليلي،

سيقوم بالتأكيد بتوجيه المسار المستقبلي للعلوم.

وبالطبع، فهو لم يبنه قط، لأنه كان دائما يعبث

بمخططات جديدة، لكن حين تم بناؤه، بالطبع،

في الأربعينيات، تغير كل شيء.

الآن، سأعطيكم لمحة عما يبدو عليه

وهو يتحرك بفيديو يعرض

جزء واحدا فقط من آلية المعالج تشتغل.

وبالتالي فهذه فقط 3 مجموعات من المسننات،

وستقوم بالجمع. هذه آلية الجمع

وهي تعمل، وبالتالي تتخيل هذه الآلة الضخمة.

لذا، أعطوني خمس سنوات.

قبل حلول 2030، سنحصل عليه.

شكرا جزيلا لكم. (تصفيق)