จากสมุดทดเลข ‘Ready Reckoner’ สู่จักรกลอัจฉริยะในปัจจุบัน สรุปไทม์ไลน์ 500 ปี วิวัฒนาการคอมพิวเตอร์

ประวัติศาสตร์ของคอมพิวเตอร์นั้นมีความน่าหลงใหลไม่แพ้ประวัติศาสตร์ของมนุษยชาติ เพราะในหลายมิติ เรื่องราวของเทคโนโลยีคือภาพสะท้อนพัฒนาการของโลก บทความนี้จะพาท่านผู้อ่านย้อนเวลากลับไปสำรวจการเดินทางอันยาวนาน ตั้งแต่ยุคของดีไซน์เครื่องจักรกลในศตวรรษที่ 19 ผ่านยุคบุกเบิกของ เอดา เลิฟเลซ และ อลัน ทัวริง มาจนถึงยุคปัจจุบันที่อิทธิพลของ บิล เกตส์ และ สตีฟ จอบส์ ได้วางรากฐานสู่เทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ (AI) และควอนตัมคอมพิวเตอร์

เราจะร่วมกันไขปริศนาที่ถกเถียงกันมานานว่า ใครคือผู้สร้างคอมพิวเตอร์เครื่องแรกที่แท้จริง เป็น จอห์น มอชลีย์ กับเครื่อง ENIAC หรือ อลัน ทัวริง กับทฤษฎี Turing Machine หรือจะเป็น คอนราด ซูเซ กับเครื่อง Z3 หรือแท้จริงแล้วควรยกเครดิตให้กับ ชาร์ลส์ แบบเบจ ผู้ริเริ่ม Difference Engine กันแน่ นอกจากนี้ แม้โลกคอมพิวเตอร์มักถูกฉายภาพว่าขับเคลื่อนโดยผู้ชาย แต่สตรีแกร่งอย่าง เอดา เลิฟเลซ ซึ่งถูกยกย่องว่าเป็นโปรแกรมเมอร์คนแรก และ เกรซ ฮอปเปอร์ ผู้บุกเบิกภาษาคอมพิวเตอร์ ก็มีบทบาทสำคัญไม่ยิ่งหย่อนไปกว่ากัน

ปฐมบทแห่งการคำนวณ (ศตวรรษที่ 16 ถึง 19)

หากย้อนกลับไปในช่วงทศวรรษที่ 1570 เครื่องมือคู่ใจของพ่อค้าและเกษตรกรไม่ใช่หน้าจอสัมผัส แต่เป็นหนังสือรวมตารางคำนวณสำเร็จรูปที่เรียกว่า 'Ready Reckoner' ซึ่งช่วยในการคิดดอกเบี้ยทบต้นและได้รับความนิยมยาวนานจนถึงศตวรรษที่ 20 แม้จะมีข้อเสียเรื่องความผิดพลาดจากการพิมพ์ ซึ่งกลายเป็นแรงบันดาลใจให้ ชาร์ลส์ แบบเบจ ในเวลาต่อมา ในขณะเดียวกัน มนุษย์พยายามหาเครื่องทุ่นแรงมาตลอด โดยมีลูกคิด เป็นเครื่องมือพื้นฐานมายาวนานกว่า 3,000 ปีก่อนคริสตกาล จนกระทั่งปี 1617 จอห์น เนเปียร์ นักคณิตศาสตร์ชาวสกอตแลนด์ได้นำเสนอ 'Napier's bones' แท่งไม้ที่ช่วยในการคูณและหารตัวเลข ซึ่งถือเป็นก้าวแรกของการคำนวณที่ซับซ้อนขึ้น

ความก้าวหน้าเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่อง ในปี 1622 วิลเลียม ออตเทรด ได้ประดิษฐ์ 'สไลด์รูล' (Slide Rule) หรือไม้บรรทัดคำนวณที่อาศัยหลักการลอการิทึม ซึ่งกลายเป็นเครื่องมือมาตรฐานยาวนานจนถึงยุคเครื่องคิดเลขอิเล็กทรอนิกส์ 

ต่อมาในช่วงปี 1642-1644 เบลส ปาสกาล ปราชญ์ชาวฝรั่งเศส ได้สร้าง 'Pascaline' เครื่องคิดเลขกลไกเพื่อช่วยบิดาที่เป็นสรรพากรคำนวณภาษี แม้จะทำได้เพียงการบวกและลบ แต่มันก็ถูกยกย่องว่าเป็นเครื่องจักรทางธุรกิจเครื่องแรกของโลก พัฒนาการนี้ถูกสานต่อโดย ก็อทฟรีท วิลเฮ็ล์ม ไลบ์นิทซ์ 

ในปี 1673 กับเครื่อง 'Stepped Reckoner' ที่สามารถคูณและหารได้ แม้เทคโนโลยีการผลิตในยุคนั้นจะไม่เอื้อให้สร้างได้สมบูรณ์ แต่แนวคิดของไลบ์นิทซ์ โดยเฉพาะระบบเลขฐานสอง (Binary) ที่ประกอบด้วย 0 และ 1 ซึ่งได้รับแรงบันดาลใจจากคัมภีร์อี้จิงของจีน ได้กลายเป็นรากฐานสำคัญของคอมพิวเตอร์ยุคใหม่ทั้งหมด

การปฏิวัติอุตสาหกรรมและรุ่งอรุณแห่งเครื่องจักร (ศตวรรษที่ 19)

จุดเปลี่ยนสำคัญเกิดขึ้นในปี 1801 เมื่อ โจเซฟ มารี แจ็คการ์ด ประดิษฐ์เครื่องทอผ้าที่ควบคุมลวดลายด้วย 'บัตรเจาะรู' (Punched Cards) แนวคิดนี้กลายเป็นต้นแบบของระบบป้อนข้อมูลในคอมพิวเตอร์ยุคแรก ต่อมาในปี 1820 โทมัส เดอ โคลมาร์ ได้สร้าง 'Arithmometer' เครื่องคิดเลขที่ผลิตขายเชิงพาณิชย์ได้สำเร็จเป็นครั้งแรก แต่บุคคลที่สร้างแรงสั่นสะเทือนที่สุดคือ ชาร์ลส์ แบบเบจ ในปี 1822 เขาเสนอโครงการสร้าง 'Difference Engine' เครื่องคำนวณขนาดใหญ่ที่สามารถพิมพ์ตารางค่าตัวเลขได้อัตโนมัติ แม้จะได้รับทุนมหาศาลจากรัฐบาลอังกฤษแต่โครงการก็ไม่สำเร็จสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม แบบเบจไม่ยอมแพ้และหันไปพัฒนา 'Analytical Engine' ในปี 1833 ซึ่งมีโครงสร้างคล้ายซีพียูและหน่วยความจำในปัจจุบัน จนหลายคนยกให้เป็นคอนเซปต์ของคอมพิวเตอร์เครื่องแรก

ในมิติของซอฟต์แวร์ ปี 1848 เอดา เลิฟเลซ บุตรสาวของลอร์ดไบรอน ได้เขียนโปรแกรมคอมพิวเตอร์ชุดแรกของโลกผ่านการแปลเอกสารเกี่ยวกับเครื่องจักรของแบบเบจ เธอได้เพิ่มบันทึกอธิบายวิธีการคำนวณตัวเลขเบอร์นูลลี (Bernoulli numbers) ซึ่งถือเป็นอัลกอริทึมแรกที่ประมวลผลโดยเครื่องจักร ทำให้เธอได้รับการยกย่องว่าเป็นโปรแกรมเมอร์คนแรกของโลก 

ช่วงปลายศตวรรษที่ 19 เฮอร์มัน ฮอลเลอริธ (Herman Hollerith) ได้นำระบบบัตรเจาะรูมาใช้ประมวลผลข้อมูลสำมะโนประชากรสหรัฐฯ ในปี 1890 ซึ่งช่วยลดเวลาการทำงานลงได้อย่างมหาศาล และบริษัทของเขาต่อมาได้เติบโตกลายเป็นยักษ์ใหญ่สีฟ้า หรือ IBM นั่นเอง

กำเนิดคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ (ต้นศตวรรษที่ 20)

เข้าสู่ศตวรรษที่ 20 เทคโนโลยีเริ่มเปลี่ยนผ่านจากกลไกสู่อิเล็กทรอนิกส์ ในปี 1931 แวนเนวาร์ บุช แห่ง MIT สร้าง 'Differential Analyzer' คอมพิวเตอร์แอนะล็อกขนาดใหญ่ ตามมาด้วยปี 1936 อลัน ทัวริง ได้นำเสนอทฤษฎี 'Turing Machine' ในบทความวิชาการ ซึ่งเป็นรากฐานทฤษฎีของคอมพิวเตอร์ที่คำนวณได้ทุกสิ่ง และเขายังมีบทบาทสำคัญในการถอดรหัสลับของนาซีในช่วงสงครามโลกครั้งที่ 2 อีกด้วย 

ในช่วงเวลาใกล้เคียงกัน ปี 1939 เดวิด แพคการ์ด และ บิล ฮิวเลตต์ ได้ก่อตั้งบริษัท Hewlett-Packard (HP) ในโรงรถ ซึ่งกลายเป็นตำนานแห่งซิลิคอนวัลเลย์ ทางฝั่งเยอรมนี คอนราด ซูเซ สร้างเครื่อง Z3 คอมพิวเตอร์ดิจิทัลที่ทำงานได้จริงเครื่องแรกสำเร็จในปี 1941 แม้จะถูกทำลายในสงครามก็ตาม

สหรัฐอเมริกาได้ก้าวกระโดดครั้งสำคัญในปี 1945 เมื่อ จอห์น มอชลีย์ และ เจ. เพรสเปอร์ เอคเคิร์ต สร้าง 'ENIAC' (Electronic Numerical Integrator and Calculator) ณ มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย ซึ่งถือเป็นคอมพิวเตอร์ดิจิทัลอิเล็กทรอนิกส์อเนกประสงค์เครื่องแรก แม้จะมีขนาดมหึมาและต้องใช้สายเคเบิลในการเขียนโปรแกรม แต่จุดเปลี่ยนที่แท้จริงเกิดขึ้นในปี 1947 เมื่อทีมนักวิจัยจาก Bell Labs ได้ประดิษฐ์ 'ทรานซิสเตอร์' อุปกรณ์สารกึ่งตัวนำที่เข้ามาแทนที่หลอดสูญญากาศ ทำให้คอมพิวเตอร์มีขนาดเล็กลงและทรงพลังขึ้น นำไปสู่การพัฒนาคอมพิวเตอร์เชิงพาณิชย์และการถือกำเนิดของภาษาคอมพิวเตอร์อย่าง COBOL โดย เกรซ ฮอปเปอร์ และ FORTRAN โดย IBM ในทศวรรษ 1950

ยุคซิลิคอนและคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (ปลายศตวรรษที่ 20)

ทศวรรษที่ 1960 และ 70 เป็นยุคที่คอมพิวเตอร์เริ่มเข้าถึงสาธารณชน ปี 1958 แจ็ค คิลบี และ โรเบิร์ต นอยซ์ ได้คิดค้น 'วงจรรวม' (Integrated Circuit) หรือชิปคอมพิวเตอร์ ปูทางสู่การย่อส่วนอุปกรณ์ ในปี 1968 ดักลาส เอนเกลบาร์ต ได้สาธิตต้นแบบคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ที่มีทั้งเมาส์และกราฟิกอินเทอร์เฟซ (GUI) เป็นครั้งแรก ตามมาด้วยการกำเนิดของระบบปฏิบัติการ UNIX และการก่อตั้งบริษัท Intel ซึ่งเปิดตัวชิปหน่วยความจำ DRAM ตัวแรก การพัฒนาไม่ได้หยุดอยู่แค่ฮาร์ดแวร์ แต่ยังรวมถึงสื่อบันทึกข้อมูลอย่าง 'Floppy Disk' โดย IBM ในปี 1971 และความบันเทิงในรูปแบบวิดีโอเกมอย่าง Pong จาก Atari

ช่วงปลายยุค 70 คือรุ่งอรุณของคอมพิวเตอร์ส่วนบุคคล (PC) บิล เกตส์ และ พอล อัลเลน ก่อตั้ง Microsoft ในปี 1975 เพื่อเขียนซอฟต์แวร์ให้เครื่อง Altair 8080 ในขณะที่ สตีฟ จอบส์ และ สตีฟ วอซเนียก ก่อตั้ง Apple ในปี 1976 และนำเสนอ Apple I ที่ปฏิวัติวงการด้วยภาพสี การเกิดขึ้นของซอฟต์แวร์ตารางคำนวณ VisiCalc ในปี 1978 เปลี่ยนคอมพิวเตอร์จากของเล่นให้กลายเป็นเครื่องมือธุรกิจที่ขาดไม่ได้ 

ทางฝั่ง IBM ตอบโต้ด้วยการเปิดตัว IBM PC ในปี 1981 ที่ใช้ระบบปฏิบัติการ MS-DOS ของ Microsoft การแข่งขันดุเดือดขึ้นเมื่อ Apple เปิดตัว Macintosh ในปี 1984 ซึ่งมาพร้อมเมาส์และ GUI ที่ใช้งานง่าย ทำให้ Microsoft ต้องปล่อย Windows ตามมาในปี 1985 ในขณะเดียวกัน ทิม เบอร์เนิร์ส-ลี ได้วางรากฐาน World Wide Web ในปี 1989 เชื่อมโลกทั้งใบเข้าด้วยกัน

ศตวรรษที่ 21 และอนาคตแห่งการคำนวณ

เข้าสู่ศตวรรษที่ 21 โลกคอมพิวเตอร์หลอมรวมเข้ากับวิถีชีวิตอย่างสมบูรณ์ Apple เปิดตัว Mac OS X และตามด้วยอุปกรณ์เปลี่ยนโลกอย่าง iPhone และ iPad ในปี 2010 ในขณะที่ Google เข้าซื้อ Android และพัฒนา Chrome OS การประมวลผลก้าวเข้าสู่ยุค 64-bit และมุ่งหน้าสู่ขีดจำกัดใหม่ ความท้าทายในปัจจุบันไม่ได้อยู่ที่ความเร็วเพียงอย่างเดียว แต่อยู่ที่รูปแบบการประมวลผลแบบใหม่ ในปี 2016 นักวิจัยเริ่มสร้างคอมพิวเตอร์ควอนตัมที่สามารถโปรแกรมได้ และในปี 2019 Google ประกาศความสำเร็จเรื่อง 'Quantum Supremacy' หรือการที่ควอนตัมคอมพิวเตอร์สามารถแก้โจทย์ที่ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทั่วไปทำไม่ได้ภายในเวลาที่เหมาะสม

ล่าสุดในปี 2022 โลกได้ต้อนรับ 'Frontier' ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ระดับ Exascale เครื่องแรกของโลก ณ Oak Ridge Leadership Computing Facility ซึ่งมีความเร็วในการประมวลผลเกินกว่า 1 exaFLOP (หนึ่งล้านล้านล้านการคำนวณต่อวินาที) ซึ่งเร็วกว่าเครื่องที่ทรงพลังที่สุดก่อนหน้านี้อย่างมหาศาล เทคโนโลยีเหล่านี้กำลังถูกนำไปใช้เพื่อไขปริศนาทางวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อน ตั้งแต่การจำลองสภาพภูมิอากาศไปจนถึงการค้นยายารักษาโรคใหม่ๆ

หากจะสรุปประวัติศาสตร์อันยาวนานนี้ เราอาจแบ่งวิวัฒนาการคอมพิวเตอร์ออกเป็น 5 ยุค  เริ่มจากยุคหลอดสูญญากาศ, ยุคทรานซิสเตอร์, ยุควงจรรวม, ยุคไมโครโปรเซสเซอร์ และปัจจุบันเรากำลังอยู่ในรอยต่อสู่ยุคที่ 5 ที่ขับเคลื่อนด้วย AI และควอนตัม 

หลายคนมักถามหา 'Killer App' หรือโปรแกรมที่เปลี่ยนโลก คำตอบที่ได้รับการยอมรับในวงกว้างคือ VisiCalc สเปรดชีตยุคแรกที่ทำให้คนเห็นความจำเป็นในการซื้อคอมพิวเตอร์มาใช้งาน ซึ่งนับจากวันนั้นถึงวันนี้ คอมพิวเตอร์ได้กลายเป็นปัจจัยที่ 5 ของมนุษย์อย่างสมบูรณ์แบบ และการเดินทางของนวัตกรรมนี้ยังคงดำเนินต่อไปอย่างไม่หยุดยั้ง

ที่มา: Live Science