نخستین کامپیوتر در چه سالی و توسط چه کسی اختراع شد؟

شاید پاسخ سؤال «در چه تاریخی نخستین کامپیوتر اختراع شد؟» خیلی ساده به‌نظر برسد، اما اینطور نیست و با سوالی پیچیده مواجه هستیم. پاسخ این سؤال باتوجه به مخاطب می‌تواند متفاوت باشد.

تعریف «کامپیوتر»

پاسخ سؤال «چه کسی نخستین کامپیوتر را اختراع کرد؟»، تا حد زیادی به تعریف کلمه‌ی کامپیوتر ارتباط پیدا می‌کند. حتی فرهنگ‌نامه‌‌های مختلف نیز در مورد معنی این کلمه اتفاق نظر ندارند. فرهنگ لغت انگلیسی آکسفورد کلمه‌ی «کامپیوتر» را این‌گونه معنی کرده است: «دستگاهی الکترونیکی برای ذخیره‌سازی و پردازش داده، عموما به‌صورت باینری و باتوجه‌به دستورالعمل‌هایی که در برنامه‌های مختلف به آن داده می‌شود.»

تفاوت بنیادینی بین معنی کلمه‌ی کامپیوتر در دو فرهنگ لغت مشهود است که به کلمه‌ی الکترونیکی مربوط می‌شود. اکثر متخصصان بر این باورند که رایانه‌ها می‌توانند به دو دسته‌ی کلی کامپیوترهای آنالوگ و دیجیتال تقسیم شوند. کامپیوترهای آنالوگ لزوما نیازی به منبع تغذیه‌ی برق ندارند.

چه کسی نخستین کامپیوتر را اختراع کرد؟

معمولا در پاسخ به این سؤال که «چه کسی نخستین کامپیوتر را اختراع کرد؟»، نام چالرز بابیج را می‌بینیم. چالرز بابیج، فیلسوف، تحلیلگر و ریاضی‌دان (۱۷۹۱-۱۸۷۱) بریتانیایی است که در زمینه‌های مختلف ازجمله ریاضیات و مهندسی مکانیک، فردی نامدار بود. در کارنامه‌ی فعالیت‌های بابیج نام دو ماشین معروف به‌نام‌های ماشین تفاضلی (Difference Engine) و ماشین تجزیه‌و‌تحلیلی (Analytical Engine) دیده می‌شود. چالز در سال ۱۸۲۲، کار خود را روی توسعه‌ی ماشین تفاضلی رسما آغاز کرد. این ماشین برای محاسبات توابع چندجمله‌ای کاربرد داشت. سپس چالز بابیج از سال ۱۸۳۷، به توسعه‌ی ماشین تجزیه‌وتحلیلی که دستگاهی پیچیده‌تر بود، ادامه داد. این دستگاه در اصل نخستین کامپیوتری بود که تحولی عظیم در این حوزه ایجاد کرد. 

ماشین تحلیلی بسیاری از ویژگی‌های یک کامپیوتر مدرن امروزی را داشت. در این دستگاه، قطعه‌ای شبیه به CPU وجود داشت که بابیج آن را Mill نام‌گذاری کرده بود. به‌علاوه این ماشین تحلیلی، حافظه‌ هم داشت که بابیج آن را Store نام‌گذاری کرده بود. اما متاسفانه بابیج هیچ‌گاه پول کافی برای ساخت ماشین تجزیه‌وتحلیلی (‌آنالیتیکی) خود نداشت. درنهایت در سال ۱۹۹۱، موزه‌ی علوم لندن، مدل کامل دستگاه وی را با استفاده از فناوری‌هایی که در زمان بابیج در دسترس بودند، ساخت. 

روش‌های محاسبه در زمان باستان

باوجودی‌که بابیج به‌عنوان پدر علم محاسبات مدرن شناخته می‌شود، اما به‌نظر می‌رسد دو دستگاه باستانی دیگر، یکی «ارابه‌ی جنوب‌نما» (south-pointing) در چین و دیگری «مکانیزم آنتیکیترا» در یونان، نخستین کامپیوترهای آنالوگ بودند.

ارابه‌ی چینی، با الگوبرداری از واگن زرهی قرن پنجم قبل از میلاد موسوم به Dongwu Che، طراحی و ساخته شده بود. این ارابه در حدود یک قرن قبل از میلاد طراحی شد. در طراحی این دستگاه، آهن ربا استفاده نشده بود و قبل از آغاز سفر، جهت آن تنظیم می‌شد و با سیستم چرخ‌دنده‌ای کار می‌کرد. با تنظیم چرخ‌ها، جهت حرکت نشان داده می‌شد.  

 سازوکار آنتیکیترا نیز در اصل یک افلاک‌نما بود که برای تعیین موقعیت مکانی ستارگان به کار می‌رفت. این ابزار در سال ۱۹۰۱ در کشتی به‌گل نشسته‌‌ای در جزایر یونان کشف شده بود. به‌نظر می‌رسد ابزار کشف‌شده در کشتی یونانی، مربوط‌به سال‌های ۲۰۵ تا ۶۰ قبل از میلاد باشد. ابزار افلاک‌نما، بیش از ۳۰  چرخ‌دنده، یک حلقه‌ی ثابت و یک میل‌لنگ دستی داشت. پس از سقوط یونان باستان، این فناوری برای بیش از یک هزاره ناپدید شد. تا قرن ۱۴ ام که ساعت‌های نجومی مکانیکی در اروپا رونق پیدا کرد، خبری از این فناوری یونانی نبود.

چه زمانی نخستین کامپیوتر قابل برنامه‌ریزی اختراع شد؟

کنراد زوس آلمانی نخستین کامپیوتر قابل برنامه‌ریزی جهان را بین سال‌های ۱۹۳۵ و ۱۹۳۸ با نام Z1 در برلین ساخت. زد وان می‌توانست دستورالعمل‌های فیلم ۳۵ میلی‌متری را بخواند. اما به‌دلیل عملکرد غیرموثر ۳۰ هزار قطعه‌ی فلزی، هرگز نتوانست عملکرد مؤثر و کاملی از خود نشان دهد. درنهایت نیز در جریان حمله‌ی هوایی جنگ جهانی دوم از بین رفت.

کنراد زوس در سال ۱۹۴۰، کامپیوتر Z2، در سال ۱۹۴۱ کامپیوتر Z3 و در سال ۱۹۴۹ کامپیوتر Z4 را توسعه داد. Z3 نخستین کامپیوتر برنامه‌ریزی شده و کاملا اتوماتیک دیجیتالی بود. Z3 ماشین حساب ۲۲ بیتی باینری بود. Z3 دارای لوپ بود ولی فاقد عملگرهای شرطی بود و حافظه و واحدهای محاسباتی‌اش بر مبنای رله‌ی تلفن کار می‌کرد.

نخستین مخترع کامپیوتر الکترونیکی: تامی فلاورز 

اگر باور دارید که کامپیوترها به‌صورت ذاتی ابزارهایی الکترونیکی هستند، تامی فلاورز، مهندس انگلیسی تلفن می‌تواند ادعا کند که نخستین مخترع کامپیوتر بوده است. تامی فلاورز، مسئولیت طراحی و ساخت Colossus را برعهده داشت. این دستگاه برای تفسیر پیام‌های رمزگذاری شده بین فرماندهان عالی آلمان در جنگ جهانی دوم مورد استفاده قرار می‌گرفت. 

این کامپیوتر می‌تواند عملیات دودیی و شمارش را با استفاده از thermionic valve به ‌انجام برساند. درواقع ماشین طراحی‌شده تامی فلاورز نخستین کامپیوتر قابل برنامه‌ریزی، الکترونیکی و دیجیتال بود. اما Colossus به‌جای استفاده از برنامه‌های ذخیره شده از سوئیچ‌ها و دوشاخه استفاده می‌کرد. در صورتی که کاربر می‌خواست برنامه‌ی کامپیوتری را تغییر دهد، مجبور بود در یک پروسه‌ی طولانی و سخت، ماشین را مجددا بازسازی کند. 

منچستر بیبی 

نخستین کامپیوتر الکترونیکی با برنامه‌ی ذخیره شده در جهان، ماشین آزمایشی در مقیاس کوچک (SSEM) بود که منچستر بیبی نامیده می‌شود. فردریک ویلیامز، تام کیلبرن و جف توتیل از دانشگاه ویکتوریا منچستر انگلستان، این دستگاه را توسعه داده‌اند. منچستر بیبی برای نخستین بار در تاریخ ۲۱ ژوئن ۱۹۴۸ معرفی شد. این دستگاه عجیب و غریب، هیچ‌گاه به‌عنوان کامپیوتر کاربردی و قابل استفاده درنظر گرفته نشد. بلکه این دستگاه جالب و متفاوت، به‌عنوان دستگاهی برای تست نخستین حافظه‌ی رم در جهان به‌کار گرفته شد.

ویلیامز، کیلبرن، توتیل به سرعت به توسعه‌ی دستگاه عجیب خود ادامه دادند و در سال ۱۹۴۹ میلادی بعد از دستگاه کوچک SSEM خود، توانستند دستگاه Manchester Mark I را توسعه دهند. در سال ۱۹۵۱ میلادی Mark I به Manchester Electronic Computer  یا Ferranti Mark 1 تبدیل شد که در اصل نخستین کامپیوتر تجاری برای استفاده‌ی عموم کاربران در سراسر جهان بود.

سایر شرکت‌های مدرن: جان بلنک بیکر، زیراکس، آی‌بی‌ام

کامپیوترهای مدرن امروزی نسبت به Manchester Electronic Computer طراحی بسیار متفاوتی دارند. از اواسط دهه‌ی ۱۹۵۰ تاکنون، سیستم‌های کامپیوتری به‌صورت تصاعدی در حال رشد و توسعه هستند. روند به‌روزرسانی سیستم‌های کامپیوتری بسیار بالا است. 

۱۹۵۳: IBM نخستین کامپیوتر علمی جهان موسوم به ۷۰۱ را معرفی کرد.

۱۹۵۵: MIT نخستین کامپیوتر با حافظه‌ی رم یکپارچه موسوم به Whirlwind را معرفی کرد. 

۱۹۵۶: MIT نخستین کامپیوتر ترانزیستوری را معرفی کرد. 

۱۹۶۴: پیر جیورجیو پروتو ایتالیایی نخستین سیستم دسکتاپ موسوم به Programma 101 را معرفی کرد و موفق به فروش ۴۴۰۰۰ دستگاه از این سیستم شد. 

۱۹۶۸: هیولت پاکارد فروش HP 9100A را آغاز کرد. این سیستم، نخستین کامپیوتر دسکتاپی بود که به‌صورت تولید انبوه در بازار به‌فروش می‌رسید.

نخستین کامپیوتر که شبیه کامپیوترهای مدرن امروزی است، Xerox Alto محصول سال ۱۹۷۴ است. این سیستم کامپیوتری دارای نمایشگر، رابط گرافیکی و ماوس بود. برنامه‌ها در پنجره‌های مختلف باز می‌شدند و هر برنامه آیکونی برای خودش داشت و منوهای سیستم‌عامل در موقعیت معمول خود قرار داشتند. سیستم کامپیوتری Xerox Alto هرگز به‌صورت عمومی به‌فروش نرسید اما ۵۰۰ نسخه‌ی آن در دانشگاه‌های سراسر جهان مورد استفاده قرار گرفت.

استیو جابز نسخه‌ی نمایشی Alto را در سال ۱۹۷۹ دریافت کرد. طراحی مفهومی این دستگاه، پایه‌ی طراحی Apple Lisa و سیستم‌های مکینتاش شد. درنهایت، در اوت سال ۱۹۸۱ میلادی شرکت IBM، کامپیوتر شخصی یا Personal Computer را معرفی کرد. همان دستگاهی که به‌سرعت توانست محبوبیت خود را کسب کند و با برنامه‌های مختلفی سازگار بود. نخستین کامپیوتر IBM دارای لوازم جابی مختلفی هم بود. حدود یک سال بعد از معرفی این دستگاه، ۷۵۳ بسته‌ی نرم‌افزاری مختلف نیز منتشر شد. این تعداد نرم‌افزار که در عرض یک سال منتشر شده بود، حدود چهار برابر بیشتر از برنامه‌های مکینتاش اپل در همان بازه‌ی زمانی بود.

چه کسی کامپیوتر را اختراع کرد؟

به‌غیر از افرادی که در این مطلب نام آن‌ها ذکر شده است، افراد دیگری هم هستند که نامی از آن‌ها در متن برده نشده است. بلز پاسکال (Blaise Pascal)، نخستین ماشین حساب را در سال ۱۶۴۲ اختراع کرد. اسماعیل الجزاری (۱۱۳۶-۱۲۰۶)، نخستین کامپیوتر آنالوگ قابل برنامه‌ریزی را اختراع کرده بود. آلن تورینگ، در سال ۱۹۳۶ ماشین Turing و در سال‌های پس از جنگ نیز موتور کامپیوتری اتوماتیک (ACE) را طراحی کرد. 

با این حساب، به‌راستی مخترع کامپیوتر چه کسی است؟ آینده‌ی سیستم‌های کامپیوتری به چه سمتی حرکت خواهد کرد؟ آیا روزی فرا خواهد رسید که سیستم‌های کامپیوتری بتوانند جای انسا‌ن‌ها را بگیرند؟