آموزشسخت افزار

ماشین تفاضلی : ماشین حساب مکانیکی اتوماتیک که علم کامپیوتر را دگرگون کرد

[vc_row][vc_column][vc_column_text]

ماشین تفاضلی یک ماشین حساب مکانیکی اتوماتیک بود که توسط مهندس مکانیکی به نام چارلز بابیچ طراحی و ساخته شد. چارلز بابیج با طراحی و ساخت این دستگاه مفهوم کامپیوترهای قابل برنامه ریزی را بنا نهاد و درست به همین دلیل به عنوان پدر علم کامپیوتر شناخته می‌شود.

اولین کامپیوتر قابل برنامه ریزی یعنی ماشین تفاضلی، به منظور جدول‌بندی توابع چند جمله‌ای و لگاریتمی ساخته شد. بیشتر توابع مانند توابع مثلثاتی و لگاریتمی را می‌توان به وسیله توابع چند جمله ای تقریب زد، این ماشین حساب ضرایب یک چند جمله‌ای را به منظور تقریب زدن توابع لگاریتمی و مثلثاتی محاسبه می‌کرد. بیایید قضیه را پیچیده نکنیم چون کار به جاهای باریک می‌کشد (با ریاضی گلاویز نشویم).

 

 

دشواری در به دست آوردن دقیق و بدون خطای این ضرایب و ایجاد خطاهای انسانی توسط ریاضی‌دانان، چارلز بابیج را بر آن داشت تا مکانیزمی را برای محاسبه خودکار این ضرایب طراحی کند.

تاریخچه ماشین تفاضلی:

نیاز به کاهش خطاهای محاسباتی، زمان محاسبه و انجام فعالیت‌های پیچیده ذهنی، انسان را بر آن داشت تا وسایلی بسازد که این نیازها را برآورده کند. از چوب‌خط‌ها گرفته تا چرتکه، ماشین حساب های مکانیکی و در نهایت کامپیوتر همگی برای رفع این نیاز انسان ساخته شدند.

شاید چرتکه را بتوان اولین ماشین حساب مکانیکی نامید. پس از آن مکانیزم آنتی‌کیترا (Antikythera Mechanism)، اسطرلاب و … را می‌توان اجداد ماشین حساب های مکانیکی به حساب آورد.

اما آغاز تاریخ ماشین حساب های مکانیکی به معنای واقعی را باید قرن 17 میلادی دانست. در بسیاری از منابع تاریخی ماشین حساب پاسکال به عنوان اولین ماشین حساب مکانیکی تاریخ در نظر گرفته می‌شود. دستگاه پاسکال با اینکه قادر به محاسبه بود اما به دلیل هزینه، دشواری بالای ساخت و دقت پایین آن هیچ گاه همه‌گیر نشد. از دیگر ماشین حساب های مکانیکی می‌توان به ماشین حساب لایبنیتز (چرخ لایبنیتز) اشاره کرد.

 

ماشین حساب پاسکال

 

در اوایل قرن 18 میلادی جیوانی پولنی اولین ماشین حساب مکانیکی را اختراع کرد که قادر بود عمل ضرب را به صورت خودکار انجام دهد. در همین قرن فردی به نام آنتونیوس براون ماشینی را به چارلز پنجم (امپراتور روم مقدس) هدیه داد که قادر بود هر چهار عمل اصلی ریاضی را انجام دهد. او به خاطر این هدیه حدود 40 کیلو طلا دریافت کرد. افراد دیگری مانند فیلیپ ماتئوس، لرد استانهوپ و … نیز ماشین حساب هایی ساختند اما همه آن ها در حد نمونه اولیه باقی ماندند یا فقط چند بار توانستند محاسبه کنند.

در سال 1834 لوییجی تورچی اولین دستگاه ضرب‌کننده مستقیم را ساخت که با چند دکمه کار می‌کرد. در سال 1851 توماس کولمار ماشین حسابی ساخت که امکان استفاده روزمره از آن وجود داشت.

و اما می‌رسیم به ماشین تفاضلی چارلز بابیج که در سال 1822 نمونه اولیه آن ساخته شد و تا سال 1834 توسعه آن (گرچه به صورت ناتمام) ادامه داشت. درسال 1847 بابیج تصمیم گرفت که بر روی یک ماشین دیفرانسیلی پیشرفته تر به نام ماشین تحلیلی کار کند. هدف این بود که ماشین جدید بتواند طیف بیشتری از محاسبات را انجام دهد.

این ماشین ها به دلیل عدم وجود تکنولوژی های لازم در آن زمان، هیچ گاه به صورت کامل ساخته نشدند تا اینکه موزه علوم لندن در سال 1991 نمونه کامل آن ها را ساخت.

ماشین تفاضلی موزه لندن
نمونه ساخته شده ماشین تفاضلی بابیج – واقع در موزه علوم لندن

پس از ماشین تفاضلی که انقلابی در ماشین حساب های مکانیکی ایجاد کرد، تا زمان ظهور کامپیوترهای امروزی ماشین حساب های مکانیکی زیادی ساخته شد. با این وجود ماشین تفاضلی نقطه عطفی در علم کامپیوتر محسوب می‌شود.

ویژگی های ماشین تفاضلی:

این دستگاه قادر بود تا هفت عدد 31 رقمی را ذخیره کند، چیزی که پیش از آن سابقه نداشت. ماشین تفاضلی اولین ماشینی بود که می توانست با دریافت نتایج عملیات قبلی به عنوان ورودی، کار خود را به صورت اتوماتیک ادامه دهد.

همچنین این اولین ماشین محاسبه بود که از پرینتر برای چاپ نتایج عملیات استفاده می کرد. در واقع بابیج قسمتی از ماشین را که عمل چاپ را انجام می داد پرینتر نامیده بود.

ماشین تفاضلی ساخت آمریکا

اما مهم ترین خصوصیتی که ماشین تفاضلی (تحلیلی) را از سایر ماشین ها جدا می کند قابلیت برنامه ریزی آن بود. این وسیله شگفت انگیز داده ها و برنامه را به صورت جداگانه دریافت می کرد.

طراحی بابیج شامل مواردی بود که برای ما بسیار آشنا هستند. انبار (مموری)، کارخانه (واحد پردازش)، پرینتر به عنوان خروجی و اولین دستورالعمل های برنامه‌ریزی ماشین، مواردی بودند که پایه گذار مفهوم کامپیوترهای امروزی شدند. این بخش ها ما را به یاد پردازنده، RAM و پرینترهای امروزی و برنامه های کامپیوتری می‌اندازند.

سخن پایانی:

تمدن ها و افراد زیادی به ما برای اختراع کامپیوتر کمک کردند. از انسان هایی گرفته که به کمک سنگ ریزه و چوب خط محاسبه می کردند تا افراد کنجکاو و بلند پروازی که برای ساخت ماشین حساب تلاش کردند. اما در این میان چارلز بابیج و ماشین تفاضلی او را باید به عنوان مهم ترین نقطه عطف در تاریخ علم کامپیوتر در نظر گرفت.

اینکه مفاهیمی که چارلز بابیج حدود 200 سال پیش مطرح کرده است برای ما آشناست، دلیلی جز نبوغ چارلز بابیج نمی‌تواند داشته باشد. شاید باید مفاهیم و ایده اولیه ساخت کامپیوتر را مدیون ذهن خلاق فرد بداخلاق و تندخویی مانند چارلز بابیج باشیم.

امید اتحادمحکم

کارشناس واحد تولید محتوا و کارشناس ارشد فنی نت‌رانه. دانش‌آموخته‌ی مقطع کارشناسی ارشد برق از دانشگاه گیلانه. پیش از این‌که به خانواده‌ی نت‌ران بپیونده، به‌مدت 4 سال در زمینه‌ی اتوماسیون صنعتی و طراحی مدارهای الکترونیکی فعالیت حرفه‌ای داشته. امید در زمینه‌ی تولید و بازاریابی محتوا تخصص داره.
خبرنامه
Notify of
guest
0 نظرات
Inline Feedbacks
View all comments

نوشته های مشابه

دکمه بازگشت به بالا