مهم‌ترین رایانه دنیا که حتی اسمش را هم نشنیده‌اید

برترین‌ها - محمد کاملان: این روزها خانه و محل‌کاری را سراغ نداریم که در آن خبری از رایانه نباشد. رایانه‌ها به‌گونه‌ای در زندگی انسان‌ها حضور دارند که نبود آن‌ها را کاملاً حس می‌کنیم. با این حال در روزگاری نه‌چندان دور، رایانه‌‌ها فقط در اختیار از ما بهتران بودند و قدرت‌های بزرگ یا سازمان‌های مهم از آن‌ها استفاده می‌کردند. به همین دلیل این رایانه‌ها برای خودشان اسم‌و‌رسمی داشتند و تجهیزات معروفی بودند. جالب است بدانید رایانه‌ای بسیار مهم وجود داشت که برخلاف اهمیت، اطلاعات چندانی از آن به بیرون درز پیدا نکرده است. این رایانه با نام اختصاری سِیج (SAGE)، شناخته می‌شود. تاریخچه سیج اطلاعات جالبی از شکل‌گیری رایانه‌‌های قدیمی در اختیار علاقه‌مندان می‌گذارد. به همین دلیل خالی از لطف نیست اگر در ادامه با هم ببینیم ماجرای ساخت رایانه سیج به‌عنوان یکی از مهم‌ترین رایانه‌های دنیا از چه قرار است؟

پروژه ویرل‌ویند یک (Whirlwind I)

در اواخر جنگ جهانی دوم، دانشمندان دانشگاه ام‌.‌آی‌.‌تی (MIT)، مشغول طراحی تجهیزاتی برای ناوگان دریایی آمریکا بودند. این تجهیزات قرار بود تا شیوه طراحی هواپیما را بررسی کند. تجهیزاتی که از آن صحبت می‌کنیم، درواقع نوعی رایانه آنالوگ به حساب می‌آمد. قبل از اینکه ساخت این رایانه آنالوگ به پایان برسد، دانشمندان به این نتیجه رسیدند که رایانه مذکور سرعت لازم برای شبیه‌سازی سرعت هواپیما را ندارد. اینجا بود که توجه دانشمندان به ویرل‌ویند یک جلب شد. ویرل‌ویند یک، درواقع سازوکار دیجیتال پیشرفته‌ای داشت که در ام.‌آی‌.‌تی توسعه داده شده بود. مهندسین ام‌.‌آی‌.‌تی، ویرل‌ویند یک، را با سازوکار پیچیده‌ای ساخته بودند. این دستگاه ۳۲ بیت ذخیره واژگانی داشت و ۱۶ واحد ریاضی محاسبه می‌کرد. حافظه آن ۲،۰۴۸ واژه را ذخیره می‌کرد. مهم‌تر اینکه ویل‌ویند یک، سازوکار ورودی خروجی بسیار پیشرفته‌ای داشت.

تحقیقات گسترده‌ای برای بهینه‌سازی ویرل‌ویند یک، انجام شد. با این حال به دلیل هزینه‌های سنگین این تحقیقات، پس از چند سال نیروی دریایی توسعه ویرل‌ویند یک را متوقف کرد. اطلاعات ویرل‌ویند یک توسط نیروی دریایی در اختیار نیروی هوایی آمریکا قرار گرفته شد. از قرار معلوم این سازوکار می‌توانست در ساخت تجهیزات دفاع هوایی استفاده شود. ویرل‌ویند یک، عملکرد چشمگیری در دقت رادارها برای ارسال مشخصات جغرافیایی دیجیتالِ اهداف جنگی داشت. به همین دلیل بهینه‌سازی‌هایی در ویرل‌ویند یک، انجام شد تا توان این رایانه حدود ۴ برابر نسبت به نسخه اولیه‌اش افزایش پیدا کند.

ساختار رایانه سِیج (SAGE)

عملکرد چشمگیر ویرل‌ویند یک، باعث شد تا مهندسین ام.‌آی‌.‌تی و آی‌.‌بی.‌اِم به همراه نیروی دریایی آمریکا برای ساخت سازوکار پیشرفته‌ای با نام سِیج، هم‌پیمان شوند. هدف اصلی این سازوکار تشخیص حمله‌های هوایی در آسمان آمریکا بود. نیروی هوایی آمریکا، آسمان قاره آمریکای شمالی را به ۲۳ منطقه تقسیم کرد. هر کدام از این مناطق مرکز هدایتی نبرد خاص خودش را داشت. از طرف دیگر هر کدام از مرکز این مناطق به چندین رادار متصل می‌شد. چندین اسکادران جنگنده نیز در هر کدام از این مناطق قرار داشت تا در صورت تشخیص حمله‌های هوایی وارد عمل شوند. در این ساختار اگر مرکز مسیردهی این مناطق در حمله نابود می‌شد، ارتباط دیگر مناطق برقرار می‌ماند و دفاع هوایی ادامه پیدا می‌‌کرد.

ناگفته پیداست ایجاد چنین سازوکاری، سختی‌های زیادی به دنبال داشت. با این حال از آنجایی که جنگ سرد ترس حمله اتمی شوروی سابق را به آمریکا و کانادا به دنبال داشت، نیروی هوایی آمریکا چاره‌ای به غیر از تمهیدات دفاعی بسیار پیشرفته نمی‌دید. منطقه‌ای که مجموعه سازوکار سِیج آن را پوشش می‌دهد از وسعت تمامی خاک شوروی سابق گسترده‌تر بود. گفته می‌شود برنامه دفاعی سِیج حتی از پروژه منهتن آمریکا برای ساخت بمب‌اتم در جنگ جهانی دوم نیز بزرگ‌تر بود.

رایانه سیج از چه تجهیزاتی تشکیل می‌شد

سیج، درواقع نام سازوکار کلی دفاع هوایی آمریکا در آن زمان بود. مجموع رایانه‌هایی که در مرکز اصلی برای پردازش رادارها قرار گرفته بود، در کنار خودِ رادارها، ره‌گیرهای موشکی و موشک‌های زمین به هوا در این پروژه با نام سیج شناخته می‌شد. رایانه اصلی که هسته پروژه سیج را تشکیل می‌داد با نام AN/FSQ-۷، نامگذاری شده بود. این رایانه از آن زمان تاکنون به عنوان بزرگ‌ترین رایانه ساخت دست بشر شناخته می‌شود. رایانه‌ای که از آن صحبت می‌کنیم می‌توانست ۷۵ هزار دستور را در هر ثانیه انجام دهد. حافظه دائم این رایانه را نوارهای بزرگی تشکیل می‌داد. سرعت دسترسی به اطلاعات این حافظه چیزی حدود ۲۰ میلی‌ثانیه بود. رایانه AN/FSQ-۷، از فناوری ورود و خروج اطلاعات بسیار پیشرفته‌ای بهره می‌برد تا رادارها، صفحه‌‌های نمایش و دیگر مراکز مسیریابی را به هم متصل کند.

ناگفته پیداست سازوکار عظیم سِیج نیاز به مکان بسیار بزرگی داشت. هر کدام از ۲۳ مرکزی که به آن‌ها اشاره کردیم در آپارتمانی ۴ طبقه قرار گرفت. این ساختمان‌ها در برابر حمله‌های اتمی مقاوم نبودند، اما دیوارهای ۲ متری داشتند تا در حمله‌های سنگین احتمالی دوام بیاورند. در این ساختمان‌ها زمینی با مساحت ۲ هزار مترمربع به پردازنده‌های ۲۵۰ تنی و تجهیزات الکترونیکی آن‌ اختصاص یافته بود. مولدهای دیزلی مقدار ۳ مگاوات نیرو برای هر کدام از این ساختمان‌ها فراهم می‌کرد.

در هر کدام از مراکز مسیریابی، ۹۰ میز قرار داشت. پشت هر کدام از این میزها کاربری می‌نشست تا قسمت‌های مختلفی از این سازوکار دفاع هوایی را مدیریت کند. یکی از این گروه‌ها وظیفه داشت تا وضعیت عمومی آسمان را زیر نظر بگیرد. عملکرد این گروه شباهت زیادی به کاری دارد که پرسنل برج مراقبت در فرودگاه‌ها انجام می‌دهند. این گروه تمامی پروازها را در منطقه‌هایی که به آن‌ها اشاره کردیم زیر نظر می‌گرفت. اگر هواپیمایی ناشناس تشخیص داده می‌شد، اطلاعات این هواپیما به مدیر سلاح‌ها منتقل می‌شد. در این قسمت تهدیدی که گزارش شده، بررسی می‌شد. سپس مدیر سلاح‌ها می‌توانست اطلاعات هدف شناسایی شده را به تمامی موشک‌اندازها در شهرهای بزرگ مخابره کند.

جالب اینجاست در این سازوکار حتی نیازی به گفتگوی کلامی وجود نداشت. مجموعه رایانه‌های سِیج به صورت کاملاً خودکار اطلاعات تهدیدی که دریافت شده بود را پس از بررسی دوباره، به جنگنده‌‌های حاضر در محل ارسال می‌کردند. خلبان این جنگنده‌ها نیز پس از دریافت دستور حمله‌ای که توسط رایانه‌های سیج مخابره شده بود، برای نابودی هدف اقدام می‌کرد.

رایانه سیج زمانی که هنوز اشاره و کلیک وجود نداشت از این روش استفاده می‌کرد

این روزها اشاره و کلیک (Point and Click)، روشی شناخته ‌شده برای تعامل با رایانه‌هاست. با این حال در روزگاران نه چندان دور خبری از این تعامل با رایانه در کنار نبود. در این بین انتخاب یک رادار خاص در صفحه‌نمایشی که پر از اطلاعات هوایی است، کار دشواری بود که بدون روش اشاره و کلیک میسر نمی‌شد. جالب است بدانید در آن زمان هنوز ماوس (Mouse)، احتراع نشده بود. به همین دلیل مهندسین ویرل‌ویند یک، اسلحه نوری را ابداع کردند. کاربر برای مشخص کردن اهداف در صفحه‌نمایش، این ابزار اسلحه‌مانند را به سمت صفحه‌نمایش می‌گرفت و با نور آن‌ را مشخص می‌کرد. پس از مشخص‌شدن هدف، کاربر می‌توانست به راحتی آن را رصد کند یا دستور مداخله جنگنده‌های هوایی را صادر نماید.

رادارها موقعیت ارتفاع هواپیماها را به پردازنده‌های رایانه سِیج ارسال می‌کردند. سپس این اطلاعات در نوارهای حافظه ذخیره میشد. هر کدام از میزهایی که به آن‌ها اشاره کردیم به این اطلاعات دسترسی داشتند. از آنجایی که در آنِ واحد، هواپیماهای بی‌شماری برفراز مناطق مختلف آمریکا و کانادا پرواز می‌کردند، کلید‌هایی در میزهای کاربران این رایانه‌ها تعبیه شده بود تا با خاموش و روشن کردن قسمت‌های مختلف، کاربر بتواند هواپیمای خاصی را زیر نظر بگیرد. زمان‌هایی که ترافیک پروازها کمتر می‌شد، پردازنده رایانه سِیج برای پردازش اطلاعات رادارها به خدمت گرفته می‌شد.

رایانه سِیج ۲ پردازنده اصلی داشت. یکی از این پردازنده‌ها همیشه در حالت آماده‌باش قرار گرفته بود تا در صورت از کار افتادن پردازنده اصلی، فرایند رصد آسمان آمریکا و کانادا را بر عهده بگیرد. پردازنده اصلی نیز همیشه در حال به‌روزرسانی اطلاعات نوارهای حافظه بود. این سازوکار ممکن است با توجه به علم‌و‌دانش امروز ساده به نظر برسد، اما با توجه به زمانی که سازوکار سِیج استفاده می‌شد، انصافاً باید اعتراف کرد که سازوکار بسیار پیچیده‌ای به حساب می‌آمد. این سازوکار در هر سال فقط حدود ۴ ساعت خرابی داشت و در بقیه‌ زمان‌های سال مانند ساعت کار می‌کرد.

جالب اینجاست که بیشتر خطوط هوایی در آن زمان سازوکار رایانه‌ای برای برنامه‌ریزی و رصد پروازها نداشتند. به همین دلیل برای اینکه اطلاعات تمامی پروازها در بانک اطلاعاتی سِیج قرار بگیرد، کاربران این اطلاعات را با کارت‌های پانجی به صورت دستی وارد نوارهای حافظه سیج می‌کردند.

استفاده از دستاوردهای سیج در جنگنده اف‌.۱۰۶

علاقه‌مندان علوم هوایی به‌خوبی می‌دانند که جنگنده اف.‌۱۰۶، به رغم اینکه هواپیمایی بسیار قدیمی است، اما تجهیزات الکترونیک بسیار پیشرفته‌ای دارد. جالب است بدانید بسیاری از تجهیزات جنگنده اف.۱۰۶ به لطف پیشرفت‌های رایانه سیج در این جنگنده تعبیه شده. در قلب این جنگنده سازوکاری با نام اِم‌.‌اِی. ۱ (MA-۱)، قرار دارد. این سازوکار مسیریابی، رادار، برقراری ارتباط میان خلبان و برج مراقبت و هدایت خودکار جنگنده را انجام می‌دهد. سازوکاری که از آن صحبت می‌کنیم مجموعه‌ای چندین جعبه است که قطعات الکترونیک در آن قرار دارد. این جعبه‌ها در جلوی جنگنده قرار گرفته و فقط ۱،۱۴۰ کیلوگرم وزن دارد. مهم‌ترین قسمت این تجهیزات را دستگاهی با نام دیجیت‌اِیر (DigitAir)، تشکیل می‌دهد. این دستگاه درواقع رایانه‌ای ۸ بیتی است که اطلاعات را در نوار حافظه‌ای با ظرفیت ۱۳ هزار واژه ذخیره می‌کند.

این سازوکار اطلاعات را در صفحه‌نمایشی بزرگ پیش روی خلبان قرار می‌دهد. در این صفحه‌نمایش نقشه‌ای از منطقه‌ در حال پرواز، موقعیت جنگنده و تمامی هدف‌های اطراف آن به صورت زنده نمایان می‌شود. این اطلاعات توسط مراکز مسیریابی که رایانه سِیج آن‌ها را مدیریت می‌کرد به جنگنده ام.‌ای.‌۱ مخابره می‌شد. به لطف این اطلاعات، تصویر کاملی از حمله‌ در ذهن خلبان شکل می‌گیرد. چنین اطلاعاتی در مواقعی که ارتباط صوتی خلبان با برج مراقبت قطع شده، بسیار حیاتی است.

شرکت آی.‌بی.‌ام بهره‌های زیادی از رایانه سیج برد

همان‌گونه که می‌دانید آی.‌بی.‌اِم (IBM)، یکی از اولین شرکت‌های تولید‌کننده رایانه‌های سازمانی و خانگی بود. در اوایل دهه ۵۰ میلادی، آی.‌بی.‌اِم نبض دستگاه‌های پانچی را در اختیار داشت. در ۱۹۵۳، نیروی هوایی آمریکا طراحی سازوکار AN/FSQ-7 را به آی‌.‌بی‌.‌ام واگذار کرد. آی‌.‌بی.‌ام برای ساخت این رایانه قدرمند و عجیب به اطلاعات بسیار پیشرفته مهندسین دانشگاه ام.‌آی‌.‌تی دست پیدا کرد. به همین دلیل پس از پایان پروژه سِیج، دانشی که مهندسین آی.‌بی.‌ام به آن دست پیدا کرده بودند، برای ساخت و پیشرفت رایانه‌های مجهزتری استفاده شد.

در مجموع باید گفت به رغم این پروژه سیج، پروژه‌ای مخفی و نظامی بود، این سازوکار پیچیده تاثیر زیادی در پیشرفت رایانه‌های آینده گذاشت. تجهیزات سِیج هزینه بسیار گزافی روی دست دولت آمریکا قرار می‌داد. در آن زمان نگهداری این تجهیزات به ازای هر سال حدود ۲ میلیارد دلار هزینه داشت. از طرف دیگر سیاست‌های نظامی آمریکا نیز پس از مدتی تغییر کرد. به همین نیروی هوای به جای نگرانی برای بمباران‌های هوایی، متوجه حملات موشک بالستیک بود. این شرایط باعث شد تا در نهایت از تعداد ۲۳ مرکز مسیریابی که در اواخر دهه ۵۰ و ۶۰ میلادی ساخته شده بود، در دهه ۷۰ فقط ۶ مرکز فعال بماند. در نهایت نیز این پروژه عریض‌و‌طویل در اواخر ۱۹۸۳ کاملاً متوقف شد.

عمر کوتاه رایانه سیج از اهمیت این رایانه در دنیای فناوری‌های دیجیتال چیزی کم نمی‌کند. پروژه سیج راه را برای ساخت رایانه‌های جدیدتر هموار کرد، اما از آنجایی که در پروژه‌ای نظامی قرار داشت، کمتر کسی از آن اطلاعات دارد. به همین دلیل گفته می‌شود سیج، مهم‌ترین رایانه‌ای است که افراد بی‌شماری حتی اسمش را هم نشنیده‌اند.