يعتبر عالم الرياضيات البريطاني تشارلز بابيج من أوائل الأشخاص الذين طوروا فكرة الكمبيوتر بشكله الحالي، فقد صمم وطور آلة حاسبة ميكانيكية قادرة على حساب جداول الدوال العددية بطريقة الفروق، لذا يُعرف بـ"أب الكمبيوتر".
حياة تشارلز بابيج ونشأته
هو عالم رياضيات وفيلسوف ومخترع ومهندس ميكانيكي بريطاني ولد في 18 أكتوبر عام 1871 في لندن، وهناك جدل حول تاريخ ومكان ولادته.
بابيج هو الابن الرابع لبيتسي بلوملي تيب وبنجامين بابيج، الشريك المصرفي لرجل الأعمال ويليام برايد في تأسيس شركة Praed9s & Co
عندما كان بابيج يبلغ من العمر 8 سنوات، تم إرساله إلى مدرسة نهارية في ألبينجتون للتعافي من حمى خطيرة، وكان قادرًا على حضور مدرسة Henry VI لبعض الوقت، ولكن صحته أجبرته على الاستمرار في تلقي دروس من مدرسين خاصين لفترة.
بعد ذلك بدأ بابيج في الالتحاق بأكاديمية في إنفيلد في لندن، وتعلم على يد القس ستيفن فريمان، وغذت مكتبة هذه الأكاديمية شغف بابيج بالرياضيات.
قبل مغادرته هذه الأكاديمية درس في مدرستين خاصتين، الأولى كان يدرسها رجل دين بالقرب من كامبريدج، التقى من خلالها الإنجيلي تشارلز سيميون، لكن تشارلز لم يكن بحاجة إلى دروس خصوصية.
كانت المدرسة الثانية في جامعة أكسفورد، وبفضلها حصل بابيج على مستوى كافٍ لقبوله في كامبريدج، ثم أعيد إلى المنزل للدراسة في مدرسة في سن 16 أو 17 عامًا.
دراسته في جامعة كامبريدج
في أكتوبر 1810، وصل تشارلز بابيج إلى كلية كامبريدج بعد أن علم نفسه بنفسه الرياضيات المعاصرة 11، وفي الجامعة أصيب بخيبة أمل كبيرة من الطريقة التي يتم بها تدريس الرياضيات.
في عام 1812، أسس مع جون هيرشل وجورج بيكوك وأصدقاء آخرين الجمعية التحليلية وفي نفس الوقت كان بابيج عضوًا في جمعية The Ghost Club، وهي جمعية للتحقيق في الظواهر الخارقة.
في نفس العام تم إرسال بابيج إلى بيترهاوس، كامبريدج، حيث كان من بين نخبة الرياضيات ولكنه لم يتخرج بعلامات عالية وبدلاً من ذلك حصل على الدرجة دون الحاجة إلى الخضوع لامتحان في عام 1814.
حياته المهنية
نظرًا لسمعته، حقق تشارلز بابيج تقدمًا سريعًا، وحاضر في علم الفلك في المعهد الملكي عام 1815 وانتخب زميلًا في الجمعية الملكية عام 1816، ومع ذلك لم يتم قبوله عندما تقدم للامتحانات بعد التخرج.
في عام 1816 كان مرشحًا ليكون أستاذًا في كلية هايليبيري، مع خطابات توصية من جيمس إيفوري وجون بلاي فير، لكن هنري والتر بيتس هو الذي تولى المنصب.
في نفس العام تقدم بطلب إلى جامعة إدنبرة التي أوصى بها بيير سيمون لابلاس، وفقد المنصب مرة أخرى من قبل ويليام والاس، عالم الرياضيات والفلك الاسكتلندي.
اشترى بابيج الجداول الاكتوارية لجورج باريت، وهو خبير اكتواري بريطاني توفي عام 1821 تاركًا أعمالًا غير منشورة ودرس المجال في عام 1836 في "النظرة المقارنة للمؤسسات المختلفة لتأمين الحياة".
استمر الاهتمام بهذا المشروع من خلال فكرة إنشاء شركة تأمين، روج لها فرانسيس بيلي، ونوقشت في عام 1824 لكنها لم تنفذ أبدًا، ومع ذلك قام بابيج بحساب الجداول الاكتوارية لتلك الفكرة باستخدام معدل وفيات المجتمع من عام 1792.
تزوج من جورجيانا وايتمور في عام 1814، وبنى منزلاً في مارليبون بلندن ونشأوا أسرة كبيرة، حيث رزق من زوجته بثمانية أبناء منهم المهندس والعالم بنيامين هيرشل بابيج، وخلال كل هذه السنوات، كان ساعده والده على مشاريعه ببعض التردد نظرًا لزواجه المبكر.
في عام 1827 توفي والده، مما سمح له بأن يرث حوالي مئة ألف جنيه إسترليني في ذلك الوقت، مما جعله ثريًا بشكل مستقل، وفي نفس العام ماتت زوجته وقرر بابيج القيام برحلة لمدة عام.
في تلك الرحلة التقى ليوبولد الثاني ملك توسكانا في إيطاليا، وحدد موعدًا لاجتماع مستقبلي في بيدمونت، وفي تلك الرحلة تلقى نبأ قبوله لشغل منصب أستاذ بجامعة كامبريدج، وهو منصب تم رفضه في ثلاث مناسبات منفصلة.
إنجازاته واختراعاته
قدم بابيج بالعديد من الإنجازات العلمية التي شكلت فارقًا في تطور العلم، وكانت بداية العصر الإلكترونية والحوسبة.
تصميم الكمبيوتر
حاول تشارلز بابيج إيجاد طريقة يمكن من خلالها إجراء الحسابات تلقائيًا بواسطة آلة، مما يزيل الأخطاء الناتجة عن التعب أو الملل الذي يعاني منه الأشخاص المسؤولون عن تجميع الجداول الرياضية في ذلك الوقت.
خطرت له هذه الفكرة في عام 1812، ويبدو أن هناك عوامل دفعته لتلك الفكرة، منها النفور من الفوضى، ومعرفته بالجداول اللوغاريتمية، وعمل الآلات الحسابية، وفي عام 1822 ناقش مبادئ آلة الحساب، كما قام بتصميم خطة كمبيوتر.
المحرك التحليلي
بين 1833 و 1842 حاول بابيج مرة أخرى، وهذه المرة حاول بناء آلة قابلة للبرمجة للقيام بأي نوع من الحسابات، وليس فقط تلك التي تشير إلى حساب الجداول اللوغاريتمية أو الوظائف متعددة الحدود، والتي تعرف باسم "الآلة التحليلية".
اعتمد التصميم على استخدام نول يعتمد على بطاقات مثقوبة لقطع التصاميم في القماش، وقام بابيج بتكييف تصميمه للحصول على وظائف تحليلية.
كان لدى المحرك التحليلي أجهزة إدخال تعتمد على بطاقات جاكارد المثقبة، ومعالج حسابي، يحسب الأرقام، ووحدة تحكم تحدد المهمة التي يجب القيام بها، وآلية الإخراج، وذاكرة حيث يمكن تخزين الأرقام لحين الحاجة إليها.
يعتبر محرك بابيج التحليلي أول كمبيوتر في التاريخ، وفي عام 1835 تم الانتهاء من التصميم الأولي الوظيفي الكامل، ولكنه لم ينته من المحرك بسبب مشاكل مختلفة.
في عام 1842 حصل بابيج على تمويل لتنفيذ مشروعه من عالمة الرياضيات الليدي آدا لوفليس، وروج بابيج بنشاط للمحرك التحليلي، وكتب عدة برامج للمحرك التحليلي، ليدعي المؤرخين أنه أول مبرمج كمبيوتر في التاريخ.
التخطيط لتصنيع الطابعة الحديثة
اعتبر البعض أن تشارلز بابيج هو والد أجهزة الكمبيوتر الحديثة، ولكن من المؤكد أنه يمكن اعتباره أيضًا والد الطابعات الحديثة.
بعد أكثر من 150 عامًا من خططه وأعماله المضنية التي قام بها متحف العلوم في لندن، نتج عن ذلك إنشاء المحرك التحليلي. تضمنت خطط بابيج عنصر طباعة، تتكون هذه الطابعة من 8000 قطعة ميكانيكية وتزن حوالي 2.5 طن.
هذه الطابعة كانت قادرة على طباعة نتائج الحساب تلقائيًا ويمكن للمستخدم التغيير فيه مثل المسافة بين السطور، والاختيار بين خطين، وعدد الأعمدة وغيرها.
هذه الطابعة للأسف ليس لها اسم منذ أن أدرجها بابيج في خططه الخاصة بالمحرك التحليلي، لكن يكفي الإشارة إليها على أنها طابعة بابيج.
تعزيز حساب التفاضل والتكامل
أسس بابيج الجمعية التحليلية، وكانت المهمة الأساسية لهذه الجمعية تعزيز حساب التفاضل والتكامل التحليلي، على الأسلوب النيوتوني.
كانت حسابات نيوتن تقريبية، واستخدمت لأسباب سياسية أكثر منها لأسباب علمية، وساهمت الجمعية في "حساب وظائف" المعاملات الفلسفية.
التشفير
حقق تشارلز بابيج أيضًا نتائج ملحوظة في التشفير، لقد كسر تشفير المفتاح الذاتي لـ Vigenère، تم استخدام اكتشاف بابيج في الحملات العسكرية الإنجليزية، وكان يعتبر سراً عسكرياً.
الاقتصاد
نشر بابيج كتاب "في اقتصاد الآلات والمصنوعات" عام 1832، عن التنظيم والتصميم العقلاني للإنتاج الصناعي، ليع الكتاب جيدًا وكان له تأثير على أبحاث العمليات، التي كانت آنذاك تخصصًا ناشئًا
في كتابه حذر من أن العمال المهرة غالبًا ما يقضون جزءًا من وقتهم في أداء مهام تقل عن مهاراتهم المحددة القيمة، وإذا تم تقسيم هذه المهام بكفاءة بين العديد من العمال، فيمكن تقليل تكاليف العمالة بشكل كبير من خلال تعيين المهام التي تتطلب مهارات عالية فقط للعمال ذوي الأجور الأعلى، وتقييد المهام الأخرى على العمال ذوي الأجور المنخفضة.
إنجازات أخرى
من 1828 إلى 1839 كان بابيج أستاذًا للرياضيات في كامبريدج، وكتب مقالات في مجلات علمية مختلفة، وكان عضوًا نشطًا في الجمعية الفلكية في عام 1820 وفي الجمعية الإحصائية في عام 1834.
خلال السنوات الأخيرة من حياته، عاش في لندن، وكرس نفسه لبناء آلات قادرة على إجراء العمليات الحسابية والحسابات الجبرية.
اقترح نظام البريد الذي نستخدمه اليوم، حتى ذلك الحين كانت تكلفة إرسال الرسالة تعتمد على المسافة التي يجب أن تقطعها، وأدرك بابيج أن تكلفة العمل المطلوب لحساب سعر كل حرف تجاوزت تكلفة البريد واقترح تكلفة واحدة لكل حرف بغض النظر عن مكان إرساله في البلد.
اخترع متوسط البقرة، وهو جهاز متصل بمقدمة القاطرات البخارية حتى تتحرك الأبقار بعيدًا عن خطوط السكك الحديدية.
