DİJİTAL DEVRİM ÖNCESİ

İnsanlık bugün giderek hızlanan yapay zeka çalışmalarına gelene kadar bir çok safhadan geçmiştir.

İnsanların kullandığı ilk sayma araçlarının kemikler ve taşlara çiziktirdikleri çentikler olduğu düşünülmektedir. Yerleşik hayata geçildiğinde Mezopotamya’da kil tabletler üzerinde çivi yazısıyla hem nesneler ve bunların üzerinde gerçekleştirilen faaliyetler hem de büyüklükler not edilmeye başlanmıştır. Zamanla dört işlem için Çin’de abaküs adı verilen pratik bir araç icat edilmiştir. Abaküsün boncuklarıyla karekök dahi alınabiliyordu ve abaküsün kullanımına uzak doğuda tüccarlar tarafından 1960’lara kadar devam edilmiştir.

Matematiksel işlemleri yapmak için çok çeşitli sayı sistemleri geliştirilmiştir. Örneğin, Romen rakamları ilk çağdan Orta Çağ’ın sonuna dek kullanılmasına rağmen bunlarla işlem yapmak oldukça zordu. Harezmi’nin kullanmaya başladığı sıfır rakamı ve birden dokuza kadar olan Arap rakamlarının ortaya çıkışı ile aritmetik herkes için kolaylaşmıştır.

Leonardo Fibonacci XII. yüzyılda Hint-Arap sayıları ile aritmetik işlemler yapmanın Roma rakamları ile hesap yapmaktan çok daha basit ve verimli olduğunu görmüştür. 1202 yılına gelindiğinde 32 yaşında, öğrendiklerini “abaküs kitabı” veya “hesaplama kitabı” anlamına gelen Liber Abaci isimli eserinde topladı.

Bir ticari işlemin birden fazla hesaba kaydedilmesi yöntemi olan “çift girişli bir defter tutma sistemi”ne ait yayımlanan ilk çalışma ise 1494 yılında Luca Pacioli tarafından yine İtalya’da yayımlanan “Summa de Arithmetica” idi. Böylece bilginin kaydedilmesinde dinamik bir yapı elde edilmiş ve işlemlerin kontrolü kolaylaşmıştır.

XVII. yüzyılın ilk yarısında İskoçyalı matematikçi John Napier, logaritmayı geliştirdi. Logaritma, önceden hesaplanmış cetveller yardımıyla çarpma ve bölme işlemlerini toplama ve çıkarma işlemlerine indirgeyerek kolaylaştıran bir araçtır. İngiliz rahip ve amatör matematikçi Oughtred, Napier’in logaritma yöntemini birbiri üzerinde kayan iki cetvel üzerinde ölçeklendirerek elektronik hesap makinelerinin ortaya çıktığı 1970’lere kadar mühendislerin kullanmaya devam ettiği “sürgülü hesap cetveli”’ni icat etti.

Aynı dönemde yaşayan Fransız Matematikçi Blaise Pascal, mekanik bir toplama makinesi geliştirdi. Toplanacak sayılar her basamak için telefon ahizesindeki gibi çevrilerek belirleniyordu. Bu işlem çeşitli dişlileri harekete geçiriyor ve sonuç kayan rakamları içeren bir bölmeden okunuyordu.

XVII. yüzyılın ikinci yarısında Almanya’da Leibniz bilişimin geleceğinde çok önemli bir yer edinecek olan ikili sayısı sistemini geliştirdi. Bu sayı sisteminde onluk sistemdeki sayılar sadece “0” ve “1”den oluşan iki rakamla ifade edilebiliyordu. Leibniz aynı zamanda ardışık toplamalar yoluyla iki sayının çarpımını hesaplayabilen bir çarpma makinesi de tasarladı. Bu makine ardışık çıkarmalar yaparak bölme işlemi de gerçekleştirebiliyordu. Yakın zamanlara değin kullanılan kol çevirmeli hesap makinelerindeki teknik böylece icat edilmiş oldu.

XIX. yüzyılın ilk yıllarında Fransız ipek imalatçısı Jacquard dokuma tezgâhlarını denetleyen ve delgi kartları esasına göre çalışan bir mekanizma icat etti. Delikli kartlar yardımıyla ipliğin rengini denetleyerek farklı desenlere sahip kumaşlar dokunabiliyordu.

Charles Babbage 1833 yılında “Analitik Makine” adını verdiği başka bir cihaz tasarladı ve ömrünü bu cihazı geliştirmeye adadı. Analitik makinenin buhar enerjisiyle çalışması ve dişliler, sayaçlar ve bağlayıcılardan oluşan cihazın delgi kartları yardımıyla denetlenebilmesini öngörmüştü. Analitik makine temel olarak kullanılacak sayıların ve ara sonuçların saklanacağı bir “bellek” ve işlemleri yapan bir “işlemci”den oluşacaktı. Öngörülen makine 3 saniyede bir toplama ya da çıkarma ve 2-4 dakikada bir çarpma veya bölme yapabilecek ve döngüleri barındırabilecekti.

İngiliz Matematikçi George Boole, 1837’de Leibniz’in “0” ve “1” rakamlarından oluşan ikili matematiğinden yararlanarak Boole Cebrini geliştirdi. Sadece “doğru” ya da “yanlış” (“0” ya da “1”) değeri alabilen bir “p” önermesi üzerinde uygulanabilen “ve”, “veya”, “değil” gibi mantıksal operatörler yardımıyla sözel mantık problemleri cebirsel olarak ifade edilebiliyor ve üzerlerinde Boole cebiri işlemleri yapılarak çıkarımlarda bulunmak mümkün oluyordu.

1835 yılında ABD’de Joseph Henry elektromekanik röleyi icat etti.

XIX. yüzyılın sonlarına doğru İsveçli Ohdner, mekanik bir dört işlem makinesi geliştirdi. Aynı dönemde Amerika Birleşik Devletlerinde Baldwin de benzer amaçlı bir hesap makinesi yaptı. Bu makineler büyük ticari başarı kazandılar ve “hesap makineleri endüstrisi” doğmuş oldu.

ABD’de 1880 nüfus sayımı sonuçları yedi yıl süren bir çalışmayla ancak 1887’de belirlenebilmişti. 1890 sayımı için nüfus idaresi uygun bir teknoloji geliştirilmesine yönelik bir yarışma açtı ve Hollerith’in geliştirdiği delikli kart sistemi kabul edildi. Hollerith’in delikli kartlarıyla 1890 sayım sonuçları iki buçuk yılda tamamlandı. Hollerith’in firması bir dizi birleşme sonrasında 1924 yılında IBM adını aldı.

1897’de elektronun tanımlanmasının ardından 1906’da Lee De Forest tarafından mekanik olmayan bir cihazla zayıf radyo sinyallerinin ve ses sinyallerinin elektriksel amplifikasyonunu mümkün kılan vakum tüpünün (radyo lambasının) icadı elektronik alanını ve elektron çağını başlatacaktı.

Radyo dalgaları ile sesin başarıyla aktarılabildiği gösterildikten sonra radyo dalgalarıyla sesin yanı sıra görüntü aktarımı için başta radyo üreticisi firmalar tarafından yoğun araştırmalar başlandı. İlk televizyon yayınının John Logie Baird tarafından 1926 yılında İngiltere’de bir mekanik televizyon sistemiyle gerçekleştirdiği yayın olduğu kabul edilir. 1930’lu yıllar boyunca çok sayıda araştırmacının çabalarıyla gelişen elektronik televizyon teknolojisi, belirli bir yayın kalitesine eriştikten sonra 1939’dan itibaren ticari televizyon yayıncılığı başlamıştır.

İkinci Dünya Savaşı öncesinde aynı yıl iki önemli kavramsal gelişme yaşandı. Bunlardan birincisi İngiliz matematikçi Alan Turing’in 1936 yılında “Turing Makinesi” kavramı geliştirmesidir. Turing makinesi, bir bant şeridindeki sembolleri manipüle edebilen soyut bir makineyi tanımlayan matematiksel bir hesaplama modelidir. Modelin sadeliğine rağmen herhangi bir bilgisayar algoritması göz önüne alındığında algoritmanın mantığını simüle edebilen bir Turing makinesi oluşturulabilir.

Diğer büyük kavramsal atılım ise MIT’de Vannevar Bush’un öğrencisi olan Claude Shannon’ın 1936’da 21 yaşında yazmış olduğu yüksek lisans tezinde Boole cebirinin elektronik devreleriyle gerçekleştirilebileceğini göstermesi oldu. Tüm zamanların en etkili yüksek lisans tezi olarak kabul edilen bu çalışmada Shannon, Boole cebirine ait “ve”, “veya”, “değil” temel operatörlerinin davranışlarını gösteren elektrik devrelerini tasarladı ve bu mantık devreleri yardımıyla Boole cebiriyle çözülebilen tüm mantık problemlerinin mekanik olarak da çözülebileceğini gösterdi. Bu mimari daha sonra bilgisayarların işlem biriminde yer alan aritmetik/ mantık birimin tasarımında kullanıldı.

Almanya’da Zuse, ikili sayı sistemini kullanan ilk hesaplama makinesini 1938 yılında tamamladı. Z1 isimli makinenin mekanik bir belleği ve bir işlemcisi bulunuyordu. Döngüsel işlemleri yapamadığı için genel amaçlı bir bilgisayar olarak sayılmamasına rağmen verileri ve programı aynı bellekte bulundurması, 7 bit üs ve 16 bit mantis (ayrıca işaret için bir bit) olmak üzere kayan noktalı sayılarla işlem yapabilmesi, programların 35 mm filme delinmiş deliklerden okunması, verilerin klavyeden girilmesi, sonuçların elektrik ampülleriyle gösterilmesi gibi özellikleri vardı.

Aynı dönemde Atlantik’in öte kıyısında ise Babbage’ın düşü gerçekleştirildi. Babbage’ın tasarımı aynen uygulanmış, yalnız buhar gücü yerine elektrik kullanılmış ve bazı mekanik aktarıcılar yerine elektromekanik düzeneklerden yararlanılmıştı. Gerçekleştirilen genel amaçlı hesaplama makinesine Harvard Mark 1 adı verildi.

Pennsylvania Üniversitesinde John Mauchly ve J. Presper Eckert tarafından yapımına 1943 yılında başlanan ve 1946’da tamamlanan ENIAC,  tümüyle elektronik olan genel amaçlı bilgisayarların ilk örneğidir ve modern bilgisayarların başlangıcının onunla birlikte olduğu kabul edilir.