วิวัฒนาการคอมพิวเตอร์

สมัยโบราณมนุษย์รู้จักการนับด้วยวิธีการต่าง ๆ เช่น นับเศษไม้ ก้อนหิน ลูกปัด การใช้นิ้วมือ การขีดเป็นรอย ชาวจีนคิดประดิษฐ์เครื่องมือนับเรียกว่า “ลูกคิด” (Abacus) โดยได้แนวคิดจากการเอาลูกปัดร้อยเก็บเป็นพวงในสมัยโบราณ จึงนับได้ว่าลูกคิดเป็นเครื่องมือนับที่มนุษย์คิดขึ้นเป็นสิ่งแรกของโลกเมื่อประมาณ 500 ปีก่อนคริสต์ศักราช และยังคงเป็นที่นิยมใช้กันอยู่จนถึงปัจจุบัน โดยเฉพาะอย่างยิ่งการฝึกคิดคำนวณของเด็ก ๆ ที่ฉลาด ครูได้นำเอาลูกคิดมาใช้ช่วยในการฝึกคิดให้กับเด็กและได้ผลดีเป็นอย่างยิ่ง
ลูกคิด

ความพยายามที่จะผลิตเครื่องมือนับเพื่อช่วยผ่อนแรงสมองที่จะต้องคิดคำนวณจำนวนเลขต่าง ๆ มีอยู่ตลอดเวลา จากเครื่องที่ใช้มือ มาใช้เครื่องจักร ไฟฟ้า อิเล็กทรอนิกส์ และเครื่องคอมพิวเตอร์ในปัจจุบัน ซึ่งมีวิวัฒนาการตามลำดับดังนี้ค.ศ. 1617 : จอห์น เนเปียร์ (John Nepier) ชาวสก็อต ประดิษฐ์เครื่องคิดเลข “เนเปียร์ส โบนส์” (Nepier’s Bones)ค.ศ. 1632 : วิลเลี่ยม ออตเทรด (William Oughtred) ประดิษฐ์ไม้บรรทัดคำนวณ (Slide Rules) เพื่อใช้ในทางดาราศาสตร์ ถือเป็น คอมพิวเตอร์อนาลอก เครื่องแรกของโลก
Adding Machine ของ ปาสคาล
ค.ศ. 1642 : เบลส ปาสคาล (Blaise Pascal: 1623 - 1662) ชาวฝรั่งเศส ประดิษฐ์เครื่องบวกเลขแบบมีเฟืองหมุนคือมีฟันเฟือง 8 ตัว เมื่อเฟืองตัวหนึ่งนับครบ 10 เฟืองตัวติดกันทางซ้ายจะขยับไปอีกหนึ่งตำแหน่ง ซึ่งหลักการนี้เป็นรากฐานของการพัฒนาเครื่องคำนวณ และถือว่า เครื่องบวกเลข (Adding Machine) ของปาสคาลเป็น เครื่องบวกเลขเครื่องแรกของโลก
ค.ศ. 1673 : กอตฟริต ฟอน ไลบนิซ (Gottfried von Leibniz : 1646 - 1716) นักปรัชญาและนักคณิตศาสตร์ ชาวเยอรมัน ออกแบบเครื่องคิดเลขแบบใช้เฟืองทดเพื่อทำการคูณด้วยวิธีการบวกซ้ำ ๆ กัน ไลบนิซเป็นผู้ค้นพบจำนวนเลขฐานสอง (Binary Number) ซึ่งประกอบด้วยเลข 0 และ 1 เป็นระบบเลขที่เหมาะในการคำนวณ เครื่องคิดเลขที่ไลบนิซสร้างขึ้น เรียกว่า Leibniz Wheel สามารถ บวก ลบ คูณ หาร ได้
ค.ศ. 1804 : โจเซฟ มารี แจคการ์ด (Joseph Marie Jacquard : 1752 - 1834) ชาวฝรั่งเศส เป็นผู้คิดประดิษฐ์ Jacquard’s Loom เป็นเครื่องทอผ้าที่ควบคุมการทอผ้าลายสีต่าง ๆ ด้วยบัตรเจาะรู (Punched – card) จึงเป็นแนวคิดในการประดิษฐ์เครื่องเจาะบัตร (Punched – card machine) สำหรับเจาะบัตรที่ควบคุมการทอผ้าขึ้น และถือว่าเป็นเครื่องจักรที่ใช้โปรแกรมสั่งให้เครื่องทำงานเป็นเครื่องแรก
ค.ศ. 1822 : ชาร์ลส์ แบบเบจ (Charles Babbage: 1792 - 1871) ศาสตราจารย์ทางคณิตศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ของอังกฤษ มีแนวความคิดสร้างเครื่องหาผลต่าง เรียกว่า Difference Engine โดยได้รับความช่วยเหลือจากราชสมาคม (Royal Astronomical Society) ของรัฐบาลอังกฤษ สร้างสำเร็จในปี ค.ศ. 1832

Charles Babbage
จากนั้นในปี ค.ศ. 1833 ชาร์ลส์ แบบเบจ ได้คิดสร้างเครื่องวิเคราะห์ (Analytical Engine) ซึ่งแบ่งการทำงานออกเป็น 3 ส่วนคือ ส่วนเก็บข้อมูล ส่วนควบคุม และส่วนคำนวณ โดยออกแบบให้ใช้ระบบพลังเครื่องยนต์ไอน้ำเป็นตัวหมุนเฟือง และนำบัตรเจาะรูมาใช้ในการบันทึกข้อมูล สามารถคำนวณได้โดยอัตโนมัติและเก็บผลลัพธ์ไว้ในหน่วยความจำก่อนแสดงผล ซึ่งจะเป็นบัตรเจาะรูหรือพิมพ์ออกทางกระดาษ แต่ความคิดของแบบเบจ ไม่สามารถประสบผลสำเร็จเนื่องจากเทคโนโลยีในสมัยนั้นไม่เอื้ออำนวย แบบเบจเสียชีวิตในปี ค.ศ. 1871 ลูกชายของแบบเบจคือ Henry Prevost Babbage ดำเนินการสร้างต่อมาอีกหลายปีและสร้างเสร็จในปี ค.ศ. 1910


Difference


Analytical Engine

หลักการของแบบเบจ ถูกนำมาใช้ในการสร้างเครื่องคอมพิวเตอร์สมัยใหม่จนถึงปัจจุบัน แบบเบจจึงได้รับการยกย่องให้เป็น บิดาแห่งคอมพิวเตอร์
เลดี้ เอดา ออกัสตา ลัฟเลซ (Lady Ada Augusta Lovelace) นักคณิตศาสตร์ผู้ร่วมงานของแบบเบจ เป็นผู้ที่เข้าใจในผลงานและแนวความคิดของแบบเบจ จึงได้เขียนบทความอธิบายเทคนิคของการเขียนโปรแกรม วิธีการใช้เครื่องเพื่อแก้ปัญหาทางคณิตศาสตร์เป็นครั้งแรก ทำให้เกิดความเข้าใจในผลงานของแบบเบจได้ดีขึ้น Ada จึงได้รับการยกย่องให้เป็น นักโปรแกรมคนแรกของโลก

Lady Ada Augusta Lovelace
1850 : ยอร์ช บูล (George Boole) นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษ ได้สร้างแนวคิดเกี่ยวกับระบบพีชคณิตแบบใหม่ เรียกว่า Boolean Algebra เพื่อใช้หาข้อเท็จจริงจากเหตุผลต่าง ๆ และแต่งตำราเรื่อง “The Laws of Thoughts” ว่าด้วยเรื่องของการใช้เครื่องหมาย AND, OR, NOT ซึ่งเป็นรากฐานทางคณิตศาสตร์ให้กับการพัฒนาทางด้านไฟฟ้าและอิเล็กทรอนิกส์ เช่น สวิตช์ปิดหรือเปิด การไหลของกระแสไฟฟ้า ไหลหรือไม่ไหล ตัวเลขจำนวนบวกหรือลบ เป็นต้น โดยที่ผลลัพธ์ที่ได้จากพีชคณิตจะมีเพียง 2 สถานะคือ จริงหรือเท็จเท่านั้น ซึ่งอาจจะแทนจริงด้วย 1 และแทนเท็จด้วย 0