books early reckoning

كان العداد أقدم الأدوات المعروفة استخداما في عملية الحوسبة ويعتقد بأنه اخترع في بابل حوالي القرن الرابع والعشرين قبل الميلاد. أما نمط استخدام العداد الأصلي فهو عبارة عن خطوط مرسومة في الرمل مع الحصى.؛ ولا تزال العدادات ذات التصميم الأحدث مستخدمة كأداة حساب في أيامنا هذه. كان العداد أول حاسوب معروف وأكثر نظام حساب متطور معروف إلى الآن حيث سبق الطرق اليونانية بحوالي 2000 سنة.

اخترعت العربة المؤشرة جنوبا في الصين القديمة في سنة 1115 قبل الميلاد؛ وكانت هذه العربة أول آلية ترس مشهورة باستخدامها للترس التفاضلي واستعملت لاحقا في صناعة الحاسوب التناظري. ابتكر الصينيون أيضا عدادا أكثر تعقيدا في حوالي القرن الثاني قبل الميلاد وعرف بالعداد الصيني.

أما في الهند القديمة، فقد صاغ النحوي بانيني قواعد اللغة السنسكريتية في 3959 قاعدة فيما يعرف بالأشتادهياي والتي تميزت بأنها كانت على درجة عالية من التنظيم والاختصاص وحدث ذلك في القرن الخامس قبل الميلاد. استخدم بانيني قواعد وراء ذهنية معينة مثل النحو التوليدي التحويلي والاستدعاء الذاتي.

يعتقد بأن آلية أنتيكيثيرا هي أول حاسوب تناظري معروف على وجه البسيطة وصممت لحساب المواقع الفلكية. وقد اكتشفت هذه الآلة في العام 1901 في خرائب أنتيكيثرا في الجزيرة التي تحمل نفس الاسم والواقعة بين جزيرتي كيثيرا وكريت ويقدر بأنها تعود إلى حوالي العام 100 قبل الميلاد.

ستعود أجهزة الحواسيب الميكانيكية التناظرية التي طورها الفلكيون المسلمون للظهور مجددا بعد ألف سنة خلال العصر الذهبي للإسلام ومنها آلة الاستواء التي طورها العالم الزرقالي والإسطرلاب الذي طوره العالم البيروني وآلة التورقوتثم التي طورها العالم جابر بن أفلح. قدم الرياضيون المسلمون في العصور الوسطى تحسينات مهمة في علم التشفير مثل تطوير تحليل الشفرات وتحليل تردد الحروف (الشفرات) وهي إسهامات قدمها العالم الكندي. اخترع المهندسون المسلمون أيضا الآلات المبرمجة مثل عازف الفلوت الأوتوماتيكي الذي اخترعه بنو موسى والإنسان الآلي الذي اخترعه الجزري وساعة القلعة التي تعد أول حاسوب تناظري مبرمج.

خلال العصور الوسطى، قام العديد من الفلاسفة الأوروبيين بمحاولات لإنتاج أجهزة حواسيب تناظرية أسوة بالعرب وفلسفة المدرسية فقد كرّس رامون لول (1232م-1315م) قسما كبيرا من حياته لتعريف وتصميم آلات منطقية عديدة عن طريق الجمع بين حقائق فلسفية بسيطة ومطلقة بإمكانها إنتاج كل المعرفة التي يلزم الحصول عليها من هذه الآلات. لم يتم بناء هذه الآلات على أرض الواقع حقيقة ولكنها كانت عبارة عن تجرية فكرية خصصت لإنتاج نوع جديد من المعرفة عن طريق استخدام طرق منهجية قادرة على صنع عمليات منطقية إلا أنها لا تزال بحاجة إلى تدخل بشري لتفسير النتائج. علاوة على ذلك؛ افتقرت هذه الآلات إلى معمارية متعددة الجوانب فكل آلة كانت تخدم هدفا محددا فقط. مهما يكن؛ فقد كان لعمل لول بالغ الأثر على غوتفريد لايبنتز (عاش في أوائل القرن الثامن عشر) الذي أعاد تطوير أفكاره أكثر وتمكن بواسطتها من بناء أدوات حسابية عديدة.

تبع اكتشاف جون نابير للخوارزميات التي استخدمت لأغراض حسابية في أوائل القرن السابع عشر فترة من التقدم الملحوظ الذي كان أبطاله المخترعون والعلماء ممن عملوا على صناعة أدوات الحساب. أما أوج هذه الحقبة المبكرة من الحوسبة الممنهجة فيمكن ملاحظته في آلة الفرق وخليفته المحرّك التحليلي والذي لم يتم بناؤهما بشكل كامل بل صمما بالتفصيل من قبل تشارلز بابيج. جمع المحرك التحليلي بين مبادئ من عمل بابيج وجهد آخرين لابتكار جهاز كان ليمتلك خصائص عديدة من خصائص الحاسوب الإلكتروني الحديث فيما لو كان قد صنّع كما افترض التصميم الخاص به. ضمت هذه الخصائص ميزات مثل "ذاكرة الخدش" الداخلية والتي تكافئ ذاكرة الوصول العشوائية في الحواسيب الحديثة ونماذج لمخرجات عديدة تشمل جرسا وراسمة بيانية وطابعة بسيطة وذاكرة ثابتة في البطاقات المثقبة مبرمجة لأداء وظيفة الإدخال والإخراج وبإمكان هذه البطاقات القيام بعمليات التعديل على البيانات إلى جانب القراءة أيضا.

إن التقدم الرئيسي الذي يميز أجهزة بابج عن سابقاتها هو أن كل عنصر منها مستقل عن غيره مما يجعلها شبيهة بعناصر الحواسيب الإلكترونية الحديثة. كان هذا تحولا أساسيا في فكر الحوسبة حيث عملت أجهزة الحساب السابقة على خدمة غرض واحد فقط ولذا وجب تفكيكها وإعادة تكوينها في أحسن الظروف لحل مشكلة جديدة. يمكن إعادة برمجة أجهزة بابيج لحل مشاكل جديدة عن طريق إدخال بيانات جديدة والتصرف بناء على حسابات سابقة ضمن نفس السلسلة من التعليمات. دفعت آدا لوفلايس بهذا المفهوم خطوة واحدة إلى الأمام بابتكارها برنامجا يستخدم لحساب أعداد بيرنولي وهي حسابات معقدة تتطلب استخدام خوارزمية الاستدعاء. يعد هذا البرنامج أول مثال على برنامج حاسوب حقيقي يستخدم مجموعة من التعليمات التي تتصرف بناء على بيانات لا يعرف مضمونها إلا بعد تنفيذ البرنامج.

ما زالت أمثلة عديدة على الحوسبة التناظرية مستخدمة حتى أيامنا هذه، فمقياس السطح هو جهاز يقوم بحساب التكاملات مستخدما المسافة ككمية تناظرية. استخدمت أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء الهواء ككمية تناظرية وعنصر تحكم في آن معا حتى عقد الثمانينات. إن الحواسيب التناظرية لا تشبه الحواسيب الحديثة ذلك أنها غير مرنة وتحتاج لإعادة تكوينها (إعادة برمجتها) يدويا للانتقال من حل مشكلة إلى أخرى. تمتاز الحواسيب التناظرية عن الحواسيب الرقمية الأولى في أنه يمكن استخدامها لحل مشاكل معقدة باستخدام السلوك التعبيري في حين أن محاولات شبيهة لعمل ذلك كانت محدودة تماما في الحواسيب الرقمية.

بما أن الحواسيب كانت نادرة في هذه الحقبة من الزمن، فغالبا ما كانت تتم كتابة الشيفرة بشكل ورقي كما في جهاز النانو جرام وذلك لإنتاج حلول تناظرية لهذه المشاكل مثل توزيع الضغط والحرارة في نظام التدفئة.

لم تكن أي من أجهزة الحساب المبكرة تشكل حواسيب بالمفهوم الحديث للكلمة واستغرق الأمر تطورات ملحوظة في الرياضيات والنظريات أيضا قبل البدء بتصميم الحواسيب الحديثة.