» «
צ'ארלס בבג'
מי תכנן מכונות חישוב גאוניות שמעולם לא נבנו?



המדען הבריטי צ'רלס באבאג' תכנן בשנת 1820 מכונת חישוב, שמעולם לא נבנתה. באבג' קרא לה "מנוע ההבדל". מכונה זו הייתה מתוכננת לפתור בעיות חישוב מורכבות ומסובכות במיוחד. היא הייתה אמורה לפעול בשילוב של מנופים וגלגלי שיניים ולהניב תוצאות לבעיות מתמטיות שונות. אך משלא הצליח לבנות את "מנוע ההבדל" זנח באבאג' את הביצוע שלה והחל לתכנן מכונה מתוחכמת עוד יותר - "מנוע אנליטי" הוא יקרא לה. "המנוע האנליטי" אמור היה להיות מסוגל להתמודד עם כל בעיות החישוב המוכרות, ממש כמו המחשבים של היום. אבל גם כאן לא הצליח באבאג' להשיג מימון לבניית המכונה והיא לא נבנתה.

למזלו סייעה לבאבאג' הרוזנת הבריטית אדה ביירון (או עדה ביירון). אדה למדה אצל באבאג' והייתה לידידה אישית שלו. בהיותה בתו של המשורר הבריטי הידוע לורד ביירון, היא הייתה אשת ספר וכתיבה. אדה לקחה על עצמה את התיעוד של כל התכניות והטיוטות של באבאג' והשאירה פירוט מדהים בהיקפו ובדיוקו של התכנון למכונת החישוב שלו. אגב, שפת המחשב ADA קיבלה את שמה של אדה ביירון ובכך הונצח חלקה החשוב בתולדות המיחשוב.

על אף שמעולם לא נבנה, הרעיונות העיקריים שתוכננו ל"מנוע האנליטי" יושמו כמאה שנים אחר-כך, במחשבים המודרניים. שיטות שהגה באבאג', כמו שמירה של פקודות בזיכרון, הדפסת הפלט והתוצאות של החישובים ושימוש בכרטיסי ניקוב לשימור נתונים - כל אלה הפכו לאבני יסוד במחשוב המודרני.


הנה התשובה לגבי ממציא המחשב:

https://youtu.be/OdhukLhoouo


סרטון מומחז על מכונת החישוב שתכנן צ'ארלס בבג' בסיוע עדה ביירון אבל לא נבנתה מעולם:

http://youtu.be/4kueyMImxhY


והנה סיפור חייו של צ'ארלס בבג' ורעיון מכונת החישוב שלו:

http://youtu.be/_mldLwKvT-M?t=6s
עדה לאבלייס
מי הייתה המתכנת הראשון בהיסטוריה?


כן, זו לא טעות... היא הייתה המתכנת הראשון של עולם המיחשוב. ולא סתם מתכנת אלא מתכנת שהקדים את זמנו - את התוכנה שכתבה, היא יצרה באמצע המאה ה-19, בערך 100 שנה לפני המצאת המחשב האלקטרוני...

כן, הסיפור מתחיל הרבה לפני שנולד המחשב הראשון. עדה לאבלייס (Ada Lovelace) האנגליה, או אדה לאבלייס, הייתה מתכנתת מחשבים מבלי שראתה מעודה מחשב. למעשה, כתבה "קוסמת המספרים" שהיא הייתה, את תוכנית המחשב הראשונה בהיסטוריה.

איך זה קורה? - ובכן, לאבלייס, או עדה ביירון, הייתה בתו של המשורר האנגלי הרומנטיקן וההולל לורד ביירון. היא הייתה מתמטיקאית צעירה ומבריקה, שהייתה האדם הנכון, שעזר לגאון אחר. בכך היא זכתה להיחשב לחלוצה בריטית בעולם המחשבים.

הכל מתחיל אצלה מלימוד מתמטיקה. את העידוד ללמוד מתמטיקה ומדעים היא קיבלה מאימה. האם גידלה אותה בחברה הגבוהה של לונדון והאמינה שפיתוח הכישורים המתמטיים של ביתה, ימנע ממנה להיות משוררת כמו אביה, איש שעזב את הבית עם לידתה.

ואכן, לאבלייס הוקסמה ממספרים ופיתחה חושים וכישרון מתמטי מדהים, תכונה יוצאת דופן לנשים ועוד פחות נפוץ אצל נערות באותה תקופה. מגיל צעיר למדה עדה בביתה מתמטיקה, עם מורים פרטיים שהזמינה אימה. המורים הללו חיבבו עליה את עולם המתמטיקה והיא ממש שיחקה במספרים.

בהיותה נערה, מורתה הפגישה אותם עם החוקר צ'ארלס באבג' (Babbage), מי שהיה פרופסור למתמטיקה וממציא. האיש פיתח כמה מכונות חישוב ועבודתו בתחום מכונות החישוב נחשבת למשפיעה מאד על התכנון של המחשבים המודרניים.

על המנוע האנליטי, אחת המכונות הללו שתכנן באבג', יצרה לאבלייס המסוקרנת, למרות גילה הצעיר, אלגוריתם שנועד לחשב מספרי ברנולי. האלגוריתם הזה נחשב לאלגוריתם הראשון, שפותח בכוונה לפעול על ידי מכונה. זה היה, כאמור, 100 שנה לפני המצאת המחשב האלקטרוני.

המדהים הוא שעל אף שבאבג’ לא הצליח להשלים את בניית המנוע האנליטי מעולם, עדה הבינה שהמכונה הזו היא סוג של מחשב. וזה עוד לפני שאחרים הבינו מהו מחשב.

בחזונה של לאבלייס, כשהמחשב הזה יפותח, הוא לא רק יחשב חישובים מתמטיים, אלא גם ילחין מוסיקה ויצייר. כבר אז היא כתבה שהמכונה של באבג' דומה לנול האריגה שהמציא ז'וזף מארי ז'קאר (Jacquard). הערכתה הייתה שכמו שהנול של ז'קרד יכול לארוג דוגמאות של עלים ופרחים, יארוג המנוע האנליטי של באבג' דגמים מתמטיים מרהיבים. כמה שהיא צדקה!

לאבלייס שקדה על תרגום של מסמך שביקש ממנה באבג' לתרגם לאנגלית. בין ההסברים וההערות שהיא תרמה על המכונה של באבג', נוסף שם גם אותו אלגוריתם לחישוב מספרי ברנולי, שזוכה היום להיחשב לתכנית המחשב הראשונה בהיסטוריה.

משום כך רבים רואים בה את מתכנתת המחשבים הראשונה בעולם. ואגב, את כל זה היא עשתה עד גיל 36, בו הלכה עדה לעולמה ממחלת הסרטן.

בשנת 1979, באקט לא שובניסטי של פרגון גברי, קראו על שמה בפנטגון האמריקאי את שפת התכנות ADA, שפת מחשב המשמשת בעיקר תוכנות ומערכות הפעלה צבאיות.


הנה סיפורה של עדה לאבלייס בעברית:

https://youtu.be/td_5svpezpY?t=3m18s&end=5m32s


תולדות חייה:

https://youtu.be/U5VIiykV0LQ


עדה הציעה את מה שנקרא היום מבחן לאבלייס לבינה מלאכותית (מתורגם):

https://youtu.be/Rh9vBczqMk0
מחשבון
איך פועל המחשבון?



המחשבון המדעי הוא מאד מורכב, אבל נסביר כאן את הפעולות הבסיסיות וכיצד הן פועלות. או במילים אחרות - הבה נבין כיצד יכול מכשיר אלקטרוני לחשב בשבילנו חישובים.

זה לא יהיה יוצא דופן אם נקדים ונאמר שכל מחשב ומכשיר דיגיטלי ממירים את המידע שמוכנס אליהם לספרות 1 ו-0. כמובן שמכשירים כאלו לא יודעים מהם 0 או 1, אבל הם מורכבים מטריליוני תאים חשמליים, שנקראים "בתים" (Byte) שכל אחד מהם יכול להיות דלוק או כבוי. תא כבוי מייצג 0 ותא דלוק הוא 1.

המחשבון, כמו המחשב, משתמש בשפה בינארית, המייצגת כל מספר בעולם באמצעות אפסים ואחדים.

כשאנו לוחצים בו על הספרה 1, המחשבון ממיר אותה לאות חשמלי לאחד הבתים. כך מיוצגת הספרה 1 בקוד הבינארי 0001. את הקוד הזה המחשבון יודע להכיר, לאחסן בזיכרון הפעיל שלו (RAM) ולהציג בתצוגה, על מסך המספרים שלו, בתור הספרה 1.

לחיצה על מקש הפעולה החישובית, למשל חיבור, תשמור גם אותה בזיכרון של המחשבון (יש מחשבונים שגם יציגו אותה בתצוגה).

עכשיו נלחץ על הספרה 2. גם היא, כמו הספרה 1, תומר לקוד בינארי.

כשנלחץ על מקש = המחשבון יחבר את שני הקודים הבינאריים שמייצגים את 1 ו-2 ויציג את התשובה 3 בתצוגה. הוא גם ישמור את התשובה בזכרון, כדי שנוכל להמשיך ולבצע עליה עוד פעולות חשבוניות. רק לחיצה על C שמייצגת ניקוי (Clear) תשכיח מהמחשבון את התשובה הזו, תנקה את הזיכרון ותאפשר לו להיות מוכן לפעולה חדשה.

בדרך זו, אגב, פועלים כל המחשבונים והמחשבים - החל מהפעולות החשבוניות הפשוטות ביותר, פעולות שנקראות אריתמטיקה, ועד למחשבונים מדעיים ומחשבי-על, המבצעים פעולות חשבון מורכבות ביותר. הכל בינארי, מהיר ביותר ובעיקר פשוט להבנה.


כך פועל המחשבון:

https://youtu.be/rqTqWNakKKs


הנה הסבר מורחב לדרך שבה פועל המחשבון:

https://youtu.be/8FAahyFEDbA
מחשבון
מי המציא את המחשבון?



את מכונת החישוב, סוג מוקדם ומכני של מחשבון, פיתח במאה ה-19 ויליאם סיוארד בורוז (William Seward Burroughs). מכונות החישוב הראשונות הללו היו מכניות. היו בהן מערכות מתוחכמות ומורכבות של גלגלי שיניים ותמסורות מכניות, שאיפשרו להן להנפיק תוצאות לחישובים מתמטיים בארבע פעולות החשבון הבסיסיות, כמו חיבור, חיסור, כפל, חילוק.

הוא גם הקים חברה שעסקה בפיתוח וייצור של מכונות חישוב. מכונת החישוב שלו סייעה בעריכת חישובים בסיסיים, כמו חיבור, חיסור, כפל, חילוק. היא הייתה אבולוציה ל"פסקלין" - מכונת החישוב המכניות שכבר במאה ה-17 בנה בלז פסקל.

ב-1957 הוציאה חברת קסיו את המחשבון הראשון בעולם שהיה כולו אלקטרוני, דגם 14-A. מחירו היה אז כ-19 אלף ש"ח...

בשנות ה-70 של המאה ה-20 פותחו ושווקו מחשבי הכיס החשמליים הראשונים לכל. אנו מכנים אותם מחשבונים, כי מעט אחריהם החלו לצאת לשוק מחשבים אישיים, אבל הם היו הצלחה מסחררת ושינו את עולם החשבונות ועל הדרך גם את לימודי התיכון שלכם...


כך המציאו את המחשבון:

https://youtu.be/-HWF9rVXifg


הנה תולדות מחשבון הכיס:

https://youtu.be/HgmnujFLGCg


הנה סרט תיעודי על תולדות המחשבון:

https://youtu.be/I_sdS4xQtV4?long=yes

מכונות חישוב

מנגנון אנטיקיתרה
כיצד הצליחו היוונים להמציא את המחשב הקדום ביותר ולאבד אותו בים?



קבוצת צוללנים שחיפשה ספוגים באי יווני קטנטן מצאה בשנת 1900 אוניה טרופה ליד חופי האי. לאחר שנה הם שבו למקום בחסות ממשלת יוון וערכו את אחת הצלילות-חפירות הארכיאולוגיות הראשונות בהיסטוריה. כמות האוצרות שנמצאה בספינה ומסביבה האפילו על גוש מוזר ומכוסה שכבת גיר עבה. רק אחרי שהגוש התפרק בעצמו, כמה חודשים לאחר מכן, התגלו בו גלגלי שיניים אכולים ושנתות עמומות. זו הייתה התגלית המדעית הגדולה ביותר שהתגלתה ביוון של אותם ימים. זה היה כנראה המחשב הקדום בהיסטוריה האנושית - המנגנון מאנטיקיתרה.

מנגנון אנטיקיתרה (Antikythera mechanism) הוא מכונת חישוב אנלוגית קדומה, מעין מחשב עתיק שנבנה בכדי לחשב מיקומים אסטרונומיים של גרמי שמיים ומועדים שמסתמכים עליהם. המנגנון הזה חישב דברים כמו ליקויי חמה, ליקויי לבנה ואת המועדים שבהם יתקיימו האולימפיאדות השונות ביוון העתיקה. המנגנון נבנה בתקופה שבין 100-150 לפני הספירה. סדרת מחקרים מדהימה, שכללה טכנולוגיות חדשניות רבות, כולל רנטגן, העלתה ממצאים מדהימים על פעולתו של המנגנון המופלא.

מקורו של המנגנון הוא במושבות הקורינתיות או בסיציליה. המדינאי קיקרו כתב שבכיבוש סירקוזה שבסיציליה לקח המצביא הרומי רק מנגנון אסטרונומי שבנה ארכימדס, בן המקום. על אף הספק אם מדובר באותו מנגנון שנמצא, השערה מעניינת היא שארכימדס יצר מסורת של בניית מכשירים שמנגנון אנטיקיתרה נמנה עליה, אם תרצו, סוג של מחשבים עתיקים שהקדימו את זמנם בהרבה.


כך גילו את מנגנון אנטיקיתרה:

http://youtu.be/UpLcnAIpVRA


על המחשב הקדום בתולדות האדם:

http://youtu.be/XfyK8czCnS8


מודל וירטואלי של מנגנון אנטיקיתרה:

http://youtu.be/MqhuAnySPZ0


מודל משעשע ויצירתי של המנגנון מאנטיקיתרה, שנבנה כולו מחלקי לגו...

http://youtu.be/MT2igTnBZfQ


המנגנון של המחשב הכי עתיק בהיסטוריה בתלת מימד:

http://youtu.be/6nNkxmq0U8I


וסרט תיעודי על מנגנון אנטיקיתרה, המחשב העתיק בהיסטוריה:

https://youtu.be/jSQNEPbQOiI?long=yes
בלז פסקל
איך תרמה מכונת החישוב של בלז פסקל להתפתחות המחשב?



הפילוסוף, הפיזיקאי והמתמטיקאי הצרפתי בלייז פסקל המציא למעשה את המחשב המכני הראשון בהיסטוריה. מכונת החישוב שבנה בשנת 1642 היא המחשב הראשון שידע לבצע פעולות חשבוניות כלשהן. במשך כ-15 שנים מחייו בנה בלייז פסקאל מכונות חישוב שונות, שהלכו והשתכללו. אולם "המחשב של פסקל", או "הפסקלין" כמו שקראו לו מאוחר יותר, נחשב אז לגימיק או אטרקציה בידורית. למעט הממציא, איש לא התייחס אליה ברצינות מספקת, אולי משום שלא היה לה שימוש של ממש ולשימוש מסחרי היא הייתה יקרה מדי.

מכונת החישוב של פסקאל, שנבנו ממנה כ-50 יחידות בלבד, ביצעה פעולות חשבוניות פשוטות כמו חיבור וחיסור. היא אפילו ידעה להעביר ספרות מושאלות - ספרות שיעברו לעשיריה הבאה, ממש כמו בתרגילים כתובים, מעמודה לעמודה.

במהלך השנים הבאות תשוכלל הפסקלין על ידי המתמטיקאי הגרמני גוטפריד לייבניץ, שיוסיף לה את האפשרות לפעולת הכפל.


הנה סרטון שמראה איך עבדה מכונת החישוב של בלייז פסקאל:

http://youtu.be/3h71HAJWnVU


הנה סרטון על חייו של בלז פסקאל:

http://youtu.be/wN_gGX96im8


אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

העולם הוא צבעוני ומופלא, אאוריקה כאן בשביל שתגלו אותו...

אלפי נושאים, תמונות וסרטונים, מפתיעים, מסקרנים וממוקדים.

ניתן לנווט בין הפריטים במגע, בעכבר, בגלגלת, או במקשי המקלדת

בואו לגלות, לחקור, ולקבל השראה!

אֵאוּרִיקַה - האנציקלופדיה של הסקרנות!

שלום,
נראה שכבר הכרתם את אאוריקה. בטח כבר גיליתם כאן דברים מדהימים, אולי כבר שאלתם שאלות וקיבלתם תשובות טובות.
נשמח לראות משהו מכם בספר האורחים שלנו: איזו מילה טובה, חוות דעת, עצה חכמה לשיפור או כל מה שיש לכם לספר לנו על אאוריקה, כפי שאתם חווים אותה.