من المعداد إلى Siri: لمن يرجع الفضل في تطور الكمبيوتر؟

من اخترع الكمبيوتر؟ لا تقلق ، هذا ليس سؤالاً من أسئلة المعلومات العامة تلك، على غرار كم يبلغ ارتفاع إفرست ومتى العيد القومي لنيبال. استخدام لفظة كمبيوتر هنا من باب العادة فلفظة computer نفسها تم صكها في القرن العشرين من Compute/يحسب ، وبهذا يكون الكمبيوتر هو حرفيا الحاسوب.

علينا أن نفرق بين تطور الكمبيوتر كجهاز وآلات hardware وبين النظريات وراء الكيفية التي تعمل بها هذه الآلات، سنرى أن كلا الجانبين على قدر يكاد يكون متساويًا من الأهمية.

جرب أن تبحث في جوجل عن مخترع الكمبيوتر وستفاجأ بصف طويل من الأسماء، قد تعرف منها بيل غيتس وستيف جوبز. لكن التاريخ يخبرنا أن السعي من أجل اختراع آلة تقوم بالعمليات العقلية المعقدة بدلاً من الإنسان بدأ منذ وقت طويل جدًا، وكل خطوة جديدة اعتمدت على وجود أساس سابق مما يجعل عملية تطور الكمبيوتر للصورة التي هو عليها الآن عملية طويلة ومركبة للغاية.

طريق الكمبيوتر يبدأ بآلة حاسبة

نبدأ من المعداد/ abacus الذي اخترع في الصين عام 3000 قبل الميلاد – لا زال يستخدم حتى اليوم بعد إضافة لمسات عصرية- كان هذا المعداد هو أول صورة من الآلة الحاسبة والتي علينا أن نعترف أنها بارعة رغم بدائيتها.

ننتقل نقلة واسعة مكانيًا وزمانيًا إلى أوربا عام 1621، إلى «عظمة نابير» Napier’s bone التي تمكننا من الضرب والقسمة واستخراج الجذر التربيعي -وسميت بالعظمة لأن الأرقام كانت فعلا تنحت على عظمة أو قطعة خشب- ثم جاءت المسطرة الحاسبة المنزلقة Slide rule على يد ويليام أوتردد Oughtred. ظلت مسطرة أوترد شديدة الشعبية حتى عام 1974 حين انتشرت الآلة الحاسبة الإلكترونية.

بين ألمانيا وفرنسا

في هذه الفترة ظهرت آلة قد لا تهمنا كثيرًا لأنها كانت لغرض غير حسابي «الساعة الحاسبة» التي اخترعها عالم الحساب والفلكي فيلهلم شيكارد عام 1623 من أجل صديقه الفلكي يوهان كبلر- نعم هو كبلر الشهير الذي سمي المرصاد باسمه – وتعتبر آلة شيكارد فعليًا هي أول آلة حاسبة ميكانيكية.

ومن ألمانيا إلى فرنسا حيث ينتظرنا بليز باسكال – هو عينه صاحب قاعدة باسكال الشهيرة التي لا بد أنكم نسيتم كل شيء عنها– في عام 1642 اخترع حاسبة باسكال والتي كانت حاسبة ميكانيكية بدورها، تميزت بأنها أنتجت على نطاق واسع نسبيًا -نحو عشر آلات موزعة الآن على المتاحف الأوربية- تضمنت الآلة تقنيات جديدة ناجحة لها علاقة بترتيب وخانات الأرقام.

وكما تعودنا الآن بعد زيارة ألمانيا تأتي فرنسا، لكننا نبتعد عن الآلات الحاسبة قليلا لنجد شيئًا جديدًا هو السلف الأول لطرق برمجة الكمبيوتر، فحيث يقوم الكمبيوتر بأداء العمليات المختلفة عن طريق برمجة ما تضمن عدة أوامر وخطوات، ظهرت «البطاقات المثقبة» في ورشة غزل الصوف التي يملكها جوزيف جاكار. تعتبر البطاقات المثقبة ثورة هائلة فعلاً، بحيث تكوّن شفرة كما نعرفها في وقتنا الحالي، استخدمت البطاقات لبرمجة أنوال الصوف لتغزل بشكل أوتوماتيكي أشكالاً معقدة، لاحقًا تم تطوير هذه التقنية الثورية لبطاقات الكمبيوتر المثقبة.

على جانبي الأطلسي

كل هذه الآلات الميكانيكية السابقة لا تصنف ككمبيوترات، فهي تجعل من الحسابات أسهل لكنها تحتاج لمشغل بشري، لكن لا وجود لمعالج Processor حقيقي يقوم بأداء العمليات الحسابية وحده.

إنجلترا، في القرن التاسع عشر 1834، العبقري تشارلز بابدج يخترع آلة أقرب ما تكون لكمبيوتر من العصر الفيكتوري، فقد كانت قابلة للبرمجة، قادرة على حساب أعداد تصل إلى 32 رقما. يعتبرها الكثيرون أول محاكاة للكمبيوتر حيث كانت تحتوي على وسيلة إدخال، معالج بدائي ووسيلة لإخراج الناتج، وهذه هي المكونات الأساسية في أي نظام حاسوبي، لكن كانت المشكلة هي أن هذا الجهاز الذي يدور بالتروس وبالمحرك البخاري كان بالغ الضخامة بحيث لم تنته صناعته في حياة بابدج رغم تمويل الحكومة البريطانية له وواجه عدة صعوبات مما جعل الحكومة تسحب التمويل، وهنا يأتي اسم آدا بايرون ابنة اللورد بايرون الشاعر الإنجليزي الشهير، التي ساعدت في تمويل الآلة وفي برمجتها.

كان الغرض من آلة بابدج هو اختصار العمليات الحسابية المملة، ونجح في هذا المضمار أيضًا الأمريكي هرمان هولريث الذي اخترع آلة لتساعد في حساب التعداد السكاني لأمريكا في عام 1880، وسماها المجَدوِل Tabulator، استخدم فيها ببراعة بطاقات جاكار المثقبة لتخزين البيانات. نجحت آلته نجاحًا ساحقًا ووفرت على الحكومة مبلغًا يصل للملايين، مما حدا به للدفع بها في مجالات أخرى وإنشاء شركة لإنتاجها بالجملة أسماها CTR، غيّره فيما بعد ليصبح International business machines التي نعرفها باسم IBM الشهيرة.

سنوات الحرب: تيورنغ وسوزه

آلان تيورنغ عالم الرياضيات البريطاني العبقري، ليس بسبب إنجازاته العلمية فحسب ولكن لمساهمته في حل شيفرة الجانب الألماني أثناء الحرب العالمية الثانية، القصة ذائعة الصيت عن الشفرة إنيغما Enigma سجلت في كتاب شهير تحول لفيلم أكثر شهرة The imitation game، نعرف عن آلة تيورنغ، القادرة على حساب أي شيء وتعد أفكار تيورنغ هي الأساس الذي بني عليه الكمبيوتر الحديث.

على الجانب الآخر في ألمانيا كان هناك عبقري آخر، العالم والمهندس كونراد سوزه، اخترع جهازًا ليساعد المهندسين في الحساب، واجه عدة عوائق مع النسختين الأوليين Z1 و Z2، لكن Z3 كان يعد مثاليًا، قابلاً للبرمجة باستخدام البطاقات المثقبة لكن للأسف خيمت الظروف القاسية للحرب على كل شيء ومنها اختراع سوزه العبقري الذي لو كان حظى بدعم حكومي كما حدث في أمريكا، لكن ربما ساد مجال التصنيع الحاسوبي بالكامل، لكنه عاد بعد الحرب لينتج Z4، وليضع نظرية هامة بشأن بنية الكون هي نظرية الفضاء المبرمج – تصور الكون على أنه كمبيوتر كبير.

كما وضعت الحرب العالمية الثانية أمريكا بثبات في توازن القوى الدولية وضعتها أيضًا في قمة الهرم التكنولوجي، لتبدأ من هنا سلسلة تحويل الكمبيوتر من آلة للعلماء والنخب العسكرية إلى الجهاز الذي يستقر في منازلنا. عقيدة الإنتاج التجاري كما تفعل أمريكا مع كل شيء. ومن هذه اللحظة فصاعدًا كل التطويرات التي ستتم في هذا المجال -سواء أكانت نظرية أم تصنيعية- هي بلا جدال أمريكية.

لمسات أمريكية

يقول د أحمد خالد توفيق على لسان أحد أبطاله:

كيف تحول هذا الجهاز المرعب إلى اللابتوب اللطيف؟

بدأت المساهمة الأمريكية بنسخة جديدة لا تعتمد على التروس أو الأحزمة، آلة العالم جـ. أتاناسوف بالتعاون مع تلميذه كليفورد بيري عام 1942، ثم جاء جون ماوكلي وبريسبر إيكرت اللذان صمما آلة حاسبة إلكترونية Electronic Numerical Integrator and Computer -أول مرة نرى لفظ كمبيوتر- ENIAC يعتبر الجد الأقرب للكمبيوتر الرقمي الحقيقي – رغم أنه كان يعمل بالصمامات الزجاجية المفرغة – حوالي 18 ألفًا منها – ويشغل طابقًا مساحته 176 مترًا مربعًا لكنه كان مذهلاً وقتها في العام 1946، كان الإدخال فيه يتم عن طريق بطاقات IBM المثقبة التي ذكرناها سابقًا ولم يكن يحتوي على ذاكرة لذا كانت البطاقات تستخدم كذاكرة خارجية، والنواتج كذلك كانت تطبع على هذه البطاقات بطابعة خاصة من IBM أيضًا.

كانت الآلة مصممة أصلاً من أجل الجيش الأمريكي، لكن انطلاقها صاحبه شهرة واسعة أثارت خيال العلماء والجماهير على السواء، تمكنت من أداء عمليات حسابية تستغرق من الإنسان ما يقرب من 20 ساعة في ثلاثين ثانية فحسب، هذه السرعة الخارقة وقتها وإمكانية برمجة الآلة فتحت المجال لمزيد من العباقرة ورجال الصناعة الذين لم تكن لتفوتهم فرصة كهذه.

1/ صفر

كلود إيلود شانون، عالم أمريكي في الرياضيات، ومن مؤسسي نظرية المعلومات.

لا ننسى المساهمات النظرية الرياضية الرائعة للعالم الأمريكي «كلود شانون» –كانت جوجل تحتفل بعيد ميلاده المائة العام الماضي وغيرت صفحتها الرئيسية لصورة متحركة له يلعب بأرقام الواحد والصفر في مهارة، كان فعلاً يجيد الألعاب البهلوانية في الواقع- هذا العالم العبقري له دور هام للغاية في مجالات فك الشفرات وتأمين الاتصالات وغيرها أثناء الحرب العالمية الثانية – تعاون مع آلان تيورنغ بالذات – لكن أهم انجازاته هو نظام الحوسبة الرقمية المعتمدة على الجبر البوليني Boolean algebra، المعتمد على رقمين/قيمتين فقط Binary الواحد والصفر.

يمكن صنع العديد من الدوائر المنطقية وإيجاد وسيلة تواصل مع مجموعة من الأسلاك والموصلات الكهربية عن طريق تحويل كل المدخلات إلى أكواد مكونة من الصفر والواحد فقط. بالإضافة إلى نظريته الأشهر «نظرية المعلومات» التي تعبر الفتح في عالم الاتصالات ونقل المعلومات ويعتبرها البعض أهم نظريات القرن في مجال الاتصالات. للأسف أصيب شانون بمرض آلزهايمر في آخر أيامه ولم يدرك التطور الهائل الذي حققته نظرياته.

أشباه الموصلات عديمة الفائدة

يقول جبران «لا تجالس أنصاف العشاق، ولا تصادق أنصاف الأصدقاء، لا تقرأ لأنصاف الموهوبين»، وبشكل عام جميعنا يدرك أن أنصاف الأشياء سيئة، وأنه إما الكل وإلا فلا، وهكذا كان الحال قبل عام 1947، كانت المواد مقسمة إلى مواد جيدة التوصيل –للكهرباء بالذات – تستخدم في الأسلاك ومواد سيئة التوصيل، لم يكن أحد يلقي بالا لأشباه الموصلات، حتى جاء اكتشاف الخدعة الصغيرة التي تقوم بها أشباه الموصلات للكهرباء فبينما تقوم الموصلات الجيدة بنقل الكهرباء عن طريق سيل الإلكترونات تقوم أشباه الموصلات بنقل الكهرباء عن طريق حركة الالكترونات السالبة والفجوات الموجبة التي تخلفها وراءها، اكتشاف هذه الحقيقة الصغيرة دفع بالمزيد من الاكتشافات المثيرة التي كانت مقدمة للفتح الأكبر في عالم الالكترونيات: الترانزستور والذي لم تبخل به علينا شركة بل – شركة جراهام بل للهواتف- واستحق فريق العلماء الذين اخترعوه، شوكلي وباردين وبريتين، نوبل في الفيزياء بجدارة. جاء الترانزستور ليكون بمثابة حل يبحث عن مشاكل في كل المجالات الصناعية، الراديو والآلة الحاسبة وآلات التسجيل والاتصالات وعلى الفور تم تبنيه في الكمبيوتر لتُستبدل الصمامات المكلفة هائلة الحجم، بالترانزستورات – كان المطلوب هو جعل الدائرة الكهربية تغلق وتفتح بمفتاح Switch – وكان هذا دور الصمامات.

طورت «غريس هوبر» عام 1953 وسيلة أكثر سلاسة للتعامل مع هذه الجمادات التي تجيد الحساب ألا وهي «لغات الكمبيوتر». كانت أول لغة تسمى بالـ COBOL، بعدها توالت اللغات التي لا تنتهي .وبعد أن كانت البرمجة من أجل عملية حسابية ما يمكن الآن للمبرمجين وضع تطبيق محادثة آلي نحدثه في عمق عن لغات البرمجة أو الروبوتات الذكية التي قد تسيطر على العالم.

ثم جاء فتح آخر على يد جاك كيلبي ليصنع أول رقاقة كمبيوتر، أو الدائرة المتكاملة Integrated circuit عام 1958، طور بعده روبرت نويس رقاقة أخرى ليتجنب عدة مشاكل عملية في رقاقة كيلبي. في هذه الرقاقة أمكن دمج الترانزستورات مع مكونات أخرى، عدد الترانزسورات في الرقاقة الواحدة كان محدودًا، مع التطور زاد لعشرات، مئات، آلاف حتى وصلنا في السنوات الأخيرة لرقاقات تحمل مليارات الترانزستورات.

علينا أن نذكر فقط أن الكمبيوتر المسؤول عن الإطلاق والملاحة في مركبة أبوللو 11 في رحلتها للقمر كان من أول الكمبيوترات التي اعتمدت على الدارات المتكاملة – كانت المساحة القابلة للاستخدام تسع ما يقرب من ألفي كلمة وهو عدد كلمات هذا المقال تقريبًا –وكان هذا هو قمة ما وصلت إليه التقنية وقتها.

الآن تراه

لا بد أن نتذكر أن كل هذا التطور كان يخص فقط المعالج أو الـ Processor. تخيل أنك تتعامل فقط مع وحدة المعالجة الخاصة بجهازك، دون شاشة أو فأرة أو أي وسيلة إدخال عدا عدد من الأكواد، دوغلاس إنغلبارت قدم لنا عام 1964 كمبيوتر مع واجهة للمستخدم وفأرة مما جعل الكمبيوترر أخيرًا متاحًا للعامة. تلا هذا عدة إصدارات لأجهزة مختلفة متاحة تجاريًا من عدة شركات مثل IBM وراديو شاك. وفي عام 1971 قدمت IBMM الأقراص المرنة مما أمكن مشاركة المعلومات بين الكمبيوترات.

في عام 1975 ظهر الكمبيوتر Altair8080 وعرض اثنان من محبي الكمبيوتر، بول ألن وبل غيتس، أن يبرمجاه باستخدام اللغة الجديدة وقتها BASIC، لاحقًا قام هذان بإنشاء شركتهما الخاصة :مايكروسوفت، بعدها بسنة قام عبقريان آخران هما ستيف جوبز وستيف فوزنياك بإنشاء آبل.

من هنا تتخذ الأمور منحنى صاعدًا بجنون، في الثمانينات بالذات قامت كل من ميكروسوفت وأبل وشركات أخرى بإضافات يصعب ملاحقتها فضلاً عن ذكرها، واجهة ملونة، ذاكرة للتخزين، برامج حسابية متخصصة، برامج معالجة النصوص وبدأ بيع الأجهزة في المحلات وأخذ مصطلح كمبيوتر شخصي /personal computer PC في الانتشار مع إطلاق IBM لجهازها عام 1981، ومع المنافسة الحامية بين الشركات أصبحت المنتجات أكثر جاذبية وسهولة في الاستخدام، جهاز أبل ليزا 1984 تلاه ماكنتوش الشهير – نعرفه اختصارًا بماك Mac- لترد ميكروسوفت عام 1985 بنظام Windows الذي يستبدل النظام النصي بالرسومي . وشركة كومودور تصدر كمبيوتر أميجا 1000 الذي يملك قدرات الصوت والفيديو.

إنتل التي قدمت المعالج الأشهر Pentium استمرت هى الأخرى في التطوير حتى قدمت معالجًا يستطيع التعامل مع الرسوم والأصوات، وفتح هذا الباب الهائل للوسائط المتعددة وألعاب الكمبيوتر، ثم جاءت برامج الذكاء الصناعي والأوامر الصوتية وآخرها سيري SIRI.

إذن من نشكر على اختراع الكمبيوتر؟ كل فريق ينادي باسم مختلف، بابدج ، تيورنج، سوزه، إيكرت وربما حتى بيل غيتس. لا نستطيع الإجابة فالجدل في هذه النقطة لا ينتهي، علينا فقط ونحن نكدس صورنا وأفلامنا المفضلة على القرص الصلب ونحرك المؤشر بأطراف أصابعنا ونحن نحمل اللابتوب بيد واحدة، ونتحاور مع روبوتات المحادثة علينا ألا ننسى كل الخطوات التي قادت لهذه النقطة وإنني لأتخيل ذهول سوزه مثلا عند رؤيته لجهاز يوضع في كف اليد ويستطيع حل كل أنواع المعادلات الممكنة، أو رد فعل شانون عندما يرى كم البيانات الذي يمكن إرساله عبر الواي-فاي. أو ذهولنا نحن الجيل الذي عاصر نظام الـ Dos عندما نسمع عن التكنولوجيا الحيوية التي قد تجعل من السابيورغ طموحًا قابلاً للتحقق وليس مجرد خيال. في العقدين الآخرين بالذات يبدو أن كل تطور تكنولوجي في مجال ما يصعد بكل المجالات الموازية طبقة أعلى ويمكن دمجه مع تطبيقات أخرى للحصول على إمكانيات بلا حدود.

ما الذي ستقدمه لنا التكنولوجيا في العشرين سنة القادمة، بل حتى في السنتين القادمتين؟ لا نعرف، فقط نثق أنه مع وجود العلم وأعظم أجهزة المعالجة في الكون – العقل البشري- لا بد أننا لن نتوقف عن الاندهاش.