Blockdit Logo (Mobile)
อาจวรงค์ จันทมาศ
•
11 ก.ค. 2019 เวลา 08:21 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
ชาลส์ แบบเบจ บิดาแห่งเครื่องคอมพิวเตอร์
สองร้อยปีก่อน
ชาลส์ แบบเบจ (Charles Babbage) นักคิด นักคณิตศาสตร์ นักประดิษฐ์ชาวอังกฤษ ได้สร้างผลงานไว้บนโลกใบนี้ไว้หลายอย่าง ทั้งการพัฒนาระบบไปรษณีย์ซึ่งใช้กันมาจนถึงทุกวันนี้ จนถึง การออกแบบกระบังหน้าหัวรถจักรที่เอาไว้กันวัวมาชน
2
แต่คงไม่มีสิ่งใดยิ่งใหญ่ไปกว่าการออกแบบเครื่องจักรที่มีการทำงานใกล้เคียงคอมพิวเตอร์ในปัจจุบันจนเขาได้รับการขนานนามว่า บิดาแห่งคอมพิวเตอร์ (father of the computer) กระบวนการสร้างเครื่องจักรนี้ เป็นเรื่องราวที่ดราม่าและนำมาซึ่งผลลัพธ์ค่อนข้างจะหักมุมไม่น้อยเลยทีเดียว
ในยุคก่อนหน้านั้น
ปาสกาล และ ไลบนิซ สองนักคณิตศาสตร์ผู้ยิ่งใหญ่เคยประดิษฐ์เครื่องมือที่ช่วยในการคำนวณอย่างง่ายๆมาแล้ว ซึ่งเครื่องมือดังกล่าวทำได้เพียงการ บวก ลบ คูณ หาร
ส่วนนักคณิตศาสตร์ผู้มีนามว่า ชาลส์ แบบเบจ ทะเยอทะยานกว่านั้นมากเพราะเขาต้องการสร้างอุปกรณ์มาช่วยคำนวณปริมาณทางคณิตศาสตร์อื่นๆที่ซับซ้อนกว่านั้น
เขาคิดว่า หากออกแบบเครื่องจักรอย่างเหมาะสม มันจะช่วยคำนวณปริมาณต่างๆทางคณิตศาสตร์ออกมาได้อย่างรวดเร็ว ถูกต้อง โดยที่มนุษย์ไม่ต้องสิ้นเปลืองพลังงานไปกับการคำนวณเหล่านี้เลย
เขาออกแบบเครื่องจักรที่เรียกว่า difference engine ซึ่งสามารถคำนวณหาค่าของฟังก์ชันพหุนาม (polynomial functions) ได้ มันเป็นฟังก์ชันที่นักวิทยาศาสตร์ใช้งานกันบ่อย อีกทั้งฟังก์ชันอื่นๆยังสามารถเขียนในรูปฟังก์ชันนี้ได้อีกด้วย
พูดง่ายๆคือ ถ้ามันถูกสร้างขึ้นจริง ตารางค่าทางคณิตศาสตร์จะถูกสร้างขึ้นมากมายโดยอัตโนมัติซึ่งจะเป็นประโยชน์อย่างยิ่ง
Difference engine
ชาลส์ แบบเบจ ได้รับเงินทุนจากรัฐบาลก้อนใหญ่สำหรับการสร้างเครื่องจักรนี้
แน่นอนว่าเขาคุมงานนี้อย่างจริงจัง มีการจ้างช่างเครื่องกลฝีมือเยี่ยมมาสร้างส่วนประกอบจักรกลจำนวนมหาศาล
ในระหว่างการสร้างเครื่องจักรนี้ ชาลส์ แบบเบจ ได้รับตำแหน่งศาสตราจารย์ลูคาเชียนด้านคณิตศาสตร์ ซึ่งเป็นตำแหน่งทรงเกียรติที่เซอร์ไอแซค นิวตัน และสตีเฟน ฮอว์กิ้งเคยได้รับด้วย
ชาลส์ แบบเบจ
อย่างไรก็ตาม ในระหว่างการสร้าง
แบบเบจมีการปรับเปลี่ยนสเป็คของเครื่องจักรให้ทรงประสิทธิภาพขึ้นจนเครื่องจักรที่ซับซ้อนมากอยู่แล้วซับซ้อนขึ้นไปอีก!
หลังการสร้างดำเนินไปนานราว 9 ปี (นานกว่าสร้างรถไฟฟ้า) เครื่องจักร difference engine ที่ทำงานได้เต็มรูปแบบก็ยังสร้างไม่เสร็จ มีเพียงเครื่องจักรต้นแบบส่วนเล็กๆเท่านั้นที่ถูกสร้างขึ้นมา และในตอนนั้นแบบเบจกลับล้มเลิกโครงการสร้างเครื่อง difference engine ไปเสีย โดยเขามากับความคิดที่ใหญ่โตกว่าเดิม!
หลานคนเชื่อว่าในระหว่างที่เขาสร้างเครื่อง difference engine อยู่นั้น เขาอาจมองพบว่ามันเป็นไปได้ที่จะสร้างเครื่องจักรที่ทำงานได้กว้างขวางกว่าเดิมมาก โดยเขาเรียกความฝันใหม่นี้ว่า เครื่องจักรวิเคราะห์ (Analytical Engine)
เครื่องจักรวิเคราะห์นี้เองเป็นเครื่องจักรที่ทำงานคล้ายกับคอมพิวเตอร์ยุคปัจจุบันที่สุด เพราะสามารถคำนวณได้ตามที่ได้รับชุดคำสั่ง ซึ่งชุดคำสั่งเป็นกระดาษเจาะรู (ซึ่งชาลส์ แบบเบจ ได้รับแรงบันดาลใจมาจากเครื่องทอผ้า Jacquard loom)
การทำงานของเครื่องจักรวิเคราะห์ มีทั้งหมด 4 ส่วน
1. reader เป็นส่วนอ่านข้อมูลที่รับเข้ามา
2. mill ทำหน้าที่คำนวณตามคำสั่ง ซึ่งหน้าที่ของมันไม่ต่างจากซีพียู
3. store ซึ่งเป็นส่วนเก็บข้อมูลซึ่งจะเก็บข้อมูลไว้ได้ในระหว่างการคำนวณ เพื่อใช้ในการคำนวณขั้นถัดไปได้ ไม่ต่างจากหน่วยความจำในคอมพิวเตอร์
4. printer ซึ่งเป็นส่วนที่ทำหน้าที่แสดงผลการคำนวณออกมา
น่าทึ่งที่ทั้งหมดนี้ถูกออกแบบให้ทำงานได้แทบไม่ต่างจากคอมพิวเตอร์โดยใช้กลไกเป็นเครื่องจักรกลทั้งหมด
และไม่ใช้ไฟฟ้าเลย
ในครั้งนี้ ชาลส์ แบบเบจ ได้รับความช่วยเหลือจากสตรีคนหนึ่งผู้มีส่วนสำคัญต่อการพัฒนาเครื่องจักรวิเคราะห์ อย่างยิ่ง เพราะหากชาลส์ แบบเบจเป็นบิดาแห่งคอมพิวเตอร์ (ฮาร์ดแวร์) เธอคนนี้คือมารดาของโปรแกรม (ซอฟต์แวร์) ซึ่งผมจะเล่าเรื่องของเธอให้ฟังในครั้งหน้าครับ
โฆษณา