كيف تخيلت آدا لوفليس الحوسبة قبل قرن من وجودها
في عام 1843، كتبت آدا لوفليس ما يُعرف الآن بأنه أول برنامج حاسوبي منشور — لآلة لم تُبنى قط، في القرن الذي جعل آلة مثلها ممكنة التصور.
في عام 1837، بدأ عالم الرياضيات الإنجليزي تشارلز باباج في تصميم ما أسماه المحرك التحليلي — وهو جهاز ميكانيكي، يعمل بالبخار ويتحكم فيه ببطاقات مثقبة مستعارة من صناعة النسيج، قادر على تنفيذ أي عملية حسابية يُطلب منه إجراؤها. لم تكن هذه أول آلة حاسبة اقترحها؛ تصميم سابق، المحرك الفارق، كان يمكنه فقط حساب جداول رياضية ثابتة. كان المحرك التحليلي مختلفًا في نوعه: عام الغرض، قابل للبرمجة، قادر على تلقي مجموعة مختلفة من التعليمات وإنتاج نتيجة مختلفة. لم يؤمن باباج التمويل اللازم لبنائه بالكامل.
ترجمت آدا لوفليس، عالمة رياضيات والابنة الشرعية الوحيدة للشاعر اللورد بايرون، ورقة مهندس إيطالي عن المحرك التحليلي في عام 1843 وأضافت ملاحظاتها الخاصة — التي كانت أطول بثلاث مرات من المقال الأصلي. تحتوي هذه الملاحظات على طريقة خطوة بخطوة للآلة لحساب أرقام برنولي، وهي متسلسلة تستخدم في الرياضيات. يعتبر مؤرخو الحوسبة الآن هذا أول خوارزمية منشورة مكتوبة لجهاز حاسوب عام الغرض، وصف لبرنامج كتب قبل وجود الأجهزة القادرة على تشغيله. كتبت لوفليس أيضًا، وبشكل أكثر بصيرة من باباج نفسه، أن مثل هذه الآلة قد تتمكن يومًا ما من معالجة أكثر من الأرقام — الموسيقى، الصور، الرموز من أي نوع — وهي فكرة لم تتحقق لأكثر من قرن.
لا يحدث أي من هذا بمعزل عن لحظته. الثورة الصناعية، التي امتدت تقريبًا من منتصف القرن الثامن عشر إلى منتصف القرن التاسع عشر في جميع أنحاء بريطانيا وأوروبا، هي ما جعل المحرك التحليلي ممكنًا على الإطلاق: تشغيل المعادن الدقيق، قوة البخار، واقتصاد يزداد ارتياحًا لفكرة أن الآلة يمكنها أن تقوم بعمل كانت غرفة مليئة بالناس تقوم به يدويًا. كانت طموحات باباج، بهذا المعنى، تنتمي بالكامل إلى قرنه — سابقة لأوانها تقنيًا، ولكنها ليست في غير مكانها.
من أين جاءت البطاقات المثقبة
لم يخترع باباج البطاقة المثقبة. لقد استعارها مباشرة من صناعة النسيج، من نول عُرض في ليون عام 1801 بواسطة النساج جوزيف ماري جاكار، والذي استخدم سلسلة من البطاقات المثقبة للتحكم في الخيوط التي يرفعها النول الميكانيكي — مما سمح لنول واحد بنسج أنماط معقدة دون الحاجة إلى عامل ماهر يوجه كل تمريرة يدويًا. قام باباج بتكييف نفس الفكرة للتحكم في الحساب بدلاً من القماش: ستغذي البطاقات الأرقام والتعليمات لما يجب فعله بها في المحرك التحليلي، مع مجموعة ثانية قابلة للتكرار قادرة على إعادة الآلة لاستخدام تعليمات سابقة — وهي نفس الفكرة الأساسية وراء حلقة في البرمجيات اليوم. أوضحت لوفليس هذا الارتباط في ملاحظاتها الخاصة، حيث كتبت أن المحرك التحليلي "ينسج أنماطًا جبرية تمامًا كما ينسج نول جاكار الزهور والأوراق." حتى الجزأين الرئيسيين للآلة استعارا اسميهما من مصانع تلك الحقبة: أطلق باباج على الجزء الذي يحتفظ بالأرقام اسم المخزن (Store) وعلى الجزء الذي يعمل عليها اسم المطحنة (Mill) — وهما سلفان مباشرين لما يسميه الحاسوب الحديث الذاكرة والمعالج.
إثبات التصميم، بعد قرن ونصف
لم يؤمن باباج التمويل اللازم لإكمال المحرك التحليلي، ولأكثر من قرن بعد ذلك، ظل السؤال مفتوحًا عما إذا كانت تصاميمه ستعمل بالفعل، أو ما إذا كانت الهندسة في العصر الفيكتوري غير دقيقة للغاية لبناء ما رسمه. في عام 1985، شرع متحف العلوم في لندن في الإجابة على هذا السؤال مباشرة، ببناء نسخة من آلة باباج الأبسط والأقدم — المحرك الفارق رقم 2 — بالاعتماد الصارم على رسوماته الخاصة من 1847-1849، باستخدام فقط التفاوتات التصنيعية التي كان من الممكن تحقيقها في حياته. اكتمل قسم الحساب في عام 1991، في الوقت المناسب للذكرى المئوية الثانية لميلاد باباج؛ وتمت إضافة آلية طباعة كان قد صممها أيضًا في عام 2002. لقد عملت. الآلة المكتملة، التي تتكون من 8000 جزء وخمسة أطنان، لا تزال تعمل اليوم في متحف العلوم في لندن — لتغلق سؤالًا ظل مفتوحًا منذ ثلاثينيات القرن التاسع عشر: ليس ما إذا كان باباج صاحب رؤية، ولكن ما إذا كانت هندسته سليمة بالفعل.
ثلاث زوايا، مكتبة واحدة
تتقاطع هذه القصة مع ثلاث من مكتبات WonderBooks الاثنتي عشرة في آن واحد — الشخص، والآلة، والعصر، لكل منها روايته المصورة الخاصة، ويمكن قراءتها بأي ترتيب أو بشكل منفصل.
الأسئلة الشائعة
هل قامت آدا لوفليس ببناء جهاز حاسوب عامل على الإطلاق؟
لا — لم تبنِ لوفليس ولا باباج المحرك التحليلي في حياتهما؛ لقد وُجد فقط كرسومات وملاحظات. ما أنتجته لوفليس كان الخوارزمية: طريقة مفصلة وخطوة بخطوة للآلة لحساب متسلسلة من الأرقام، كُتبت قبل سنوات من وجود أي آلة يمكنها تشغيلها.
هل تم بناء المحرك التحليلي لباباج بالفعل؟
لم يتم بناء المحرك التحليلي نفسه، لا في القرن التاسع عشر ولا بعده. ما أكمله متحف العلوم في لندن عام 1991 كان المحرك الفارق رقم 2 الأبسط والأقدم لباباج، والذي بُني بدقة وفقًا لرسوماته الخاصة — وهو دليل على أن تصاميمه الميكانيكية كانت ستعمل، على الرغم من أنه لا يؤكد كل تفاصيل المحرك التحليلي الأكثر طموحًا.
لماذا تُدعى آدا لوفليس أول مبرمجة حاسوب؟
تتضمن ملاحظاتها عام 1843 حول المحرك التحليلي طريقة مفصلة لحساب أرقام برنولي، وهي متسلسلة رياضية حقيقية، مكتوبة كتسلسل دقيق من العمليات لتنفيذها الآلة. يقر مؤرخو الحوسبة بأن هذا هو أول خوارزمية منشورة مكتوبة لآلة حوسبة عامة الغرض، على الرغم من أن الآلة لتشغيلها لم تكن موجودة بعد.