مجلة الفارابي

مع اكتشاف الصمام ثنائي القطب، الذي يستعمل ليومنا هذا مكونا أساسيا في صناعة الحواسيب و الرقائق الإلكترونية، شكل ذلك تطورا كبيرا في تاريخ الكهرباء و الإلكترونيك، تبعه عدد كبير من الاختراعات و الاكتشافات، أولى تلك الاختراعات كان الحاسوب ببرنامج مسجل

الدراسات الرياضياتية و ميكانيكا الكم

بالتزامن مع الأبحاث على العناصر الكيميائية مع اكتشاف الخواص المميزة لأشباه الموصلات، رافقتها كذلك أبحاث رياضياتية مهمة خاصة تلك التي تتعلق بالجزيئات الصغيرة جدا و في سرعة الضوء. ذلك لأنه أصبح للمعادلات الرياضية المعقدة و التي تتطلب ظروف مثالية، معنا تطبيقيا في العالم الواقعي، و تمكن العلماء من تجربة نظرياتهم الرياضية. كما أن تلك الخواص المميزة لأشباه الموصلات غيرت بعض مفاهيم المنطق الرياضي التقليدي، فعلى سبيل المثال، يسمح شبه الموصل بمرور الكهرباء عندما تصل شدة التوتر بين طرفيه درجة معينة، و تختلف تلك الدرجة من عنصر كيميائي إلى آخر، شكل ذلك معضلة في تصنيف تلك المواد إذا كانت موصلة أم عازلة كهربائيا

لنفهم طريقة عمل آلة تورينغ يجب العودة إلى معضلة إتخاذ القرار للعالم هيلبيرت، وهي سؤال رياضي هدفه هو الإجابة ب “نعم” أو “لا” إذا كان معطى ما صحيحا أم خطأ 

بالنسبة لعقلنا البشري يمكنه اتخاذ مثل تلك القرارات بسهولة لأنه يقوم تلقائيا بربط مجموعة من المعطيات معا في وقت واحد و يقدم إجابة بنعم أو لا. أما بالنسبة للآلة فهي غير قادرة على الجمع بين كل تلك المهام في وقت واحد

يوجد الحل من خلال تقديم مفهوم “مجموعة إجراءات/تعليمات” و ذلك يعني أنه يُحدَّد للألة مهمة خاصة بدائية، كأن تحدد مثلا إذا كان الرقم الأول للعدد 2025 هو الرقم 2 أو ينتهي بالرقم 5. و الآلة تحدد بعد ذلك إذا كان العدد يبتدأ بالرقم 2 فالآلة تعطي نتيجة إيجابية. كانت تلك أولى الأبحاث عن الحاسوب ببرنامج مسجل. العدد هو مجموعة المعطيات أما المهمة الموكل للألة إنجازها فهو البرنامج المخزن

جون فون نيومان

هو أحد أهم علماء الرياضيات في القرن 20، اهتمت أعماله بميادين الميكانيك الكمية، المنطق الرياضي، الرياضيات التحليلية و العلوم الإقتصادية. من أبرز إنجازاته و مؤلفاته : المبادئ الرياضية لميكانيكا الكم سنة 1930، نظرية الألعاب و السلوك الاقتصادي سنة 1944، بالإضافة إلى إسهاماته في علوم المعلوميات النظرية

معمارية فون نيومان

قبل سنة 1945 كانت الحواسيب والآلات الكهربائية تعمل بمبدأ القواطع/الأزرار الميكانيكية للتحكم في تشغيل الحاسوب أو الآلة، و كانت تتطلب استعمال أجزاء ميكانيكية معقدة للقيام بمهمة الأزرار الأتوماتيكية و التي تشتغل عن بعد. لكن في تلك السنة قام الباحثون بصنع أول حاسوب إلكتروني بشكل كامل، سميت تلك الآلة باسم الحاسوب التفاضلي الإلكتروني الرقمي و كان يقوم بجميع الحسابات العددية. كانت تلك أول آلة تورنغ تم صنعها

 و بالاعتماد على أبحاث جون فون نيومان تمكن الباحثون سنة 1948 من صنع نموذج أكثر تطورا لحاسوب يستخدم معمارية/هيكلة فون نيومان و أصبح أول حاسوب يقوم بتخزين كلا من المعطيات و الأوامر على شكل ذاكرة إلكترونية، أو أول حاسوب يستخدم برنامج مخزن في ذاكرة إلكترونية

معمارية فون نيومان تقسم الحاسوب إلى أربعة أقسام