داستان ناگفته تاثیری که سرشماری بر صنعت کامپیوتر آمریکا گذاشت

در قانون اساسی ایالات متحده آمریکا آمده که در ابتدای هر دهه باید جمعیت کشور شمرده شود.

سرشماری جمعیت همواره تاثیر سیاسی مهمی داشته. مثال بارزش جنجالی است که اخیراً درباره سرشماری سال ۲۰۲۰ راه افتاده: وزارت دادگستری آمریکا در حکمی فرمان به حذف سوالی راجع به تابعیت افراد داد و سپس دونالد ترامپ تهدید کرد در این صورت سرشماری را به تاخیر خواهد انداخت.

اما بیرون از دنیای سیاست، به ندرت کسی از اهمیت سرشماری در توسعه صنعت کامپیوتر آمریکا باخبر است؛ داستانی که در کتابی جدید به نام «جمهوری ارقام: داستان‌هایی غیرمنتظره از ریاضی‌دانان آمریکایی در طول تاریخ» روایت شده. مقاله پیش روی شما، روایتی جمع‌ و جورتر از همان داستان است.

رشد جمعیتی

تنها دلیل استفاده از سرشماری که به صورت صریح در قانون اساسی به آن اشاره شده، تعیین صندلی‌های مجلس نمایندگان آمریکا است. ایالاتی که بیشترین جمعیت را دارند، صندلی‌های بیشتری به دست می‌آورند.

اما گزارش کردن آمار جمعیت هر ایالت ساده‌ترین کاریست که می‌توان با این آمار انجام داد و سرشماری کاربردهای بسیار بیشتری داشته است.

درست از همان ابتدا، فاکتوری وارد ماجرا شد که کار را پیچیده کرد. قانون اساسی آمریکا تفاوتی میان «افراد آزاد» و «سه پنجم از افراد باقی‌مانده» قائل می‌شد. این توافقی نه‌چندان خوشنام در تاریخ آمریکاست که توسط پدران بنیان‌گذار صورت گرفت و بین ایالات دارای بیشترین برده و ایالاتی که بردگان کمتری داشتند تفاوت قائل می‌شد.

در نخستین سرشماری که سال ۱۷۹۰ انجام شد، نیازی به تفکیک افراد از طریق جنسیت و سن نبود. در دهه‌های آتی اما فاکتورهای شخصی بیشتری به آمار اضافه شد: وضغیت اشتغال، وضعیت ازدواج، وضعیت تحصیلی، محل تولد و چیزهایی از این دست.

پردازش اطلاعات سرشماری سال ۱۸۸۰ میلادی، تا سال ۱۸۸۸ طول کشید

با رشد جمعیت کشور، هر سرشماری نیازمند تلاشی سخت‌تر از قبلی بود؛ نه صرفاً برای جمع‌آوری اطلاعات، بلکه به خاطر نیاز به تدوین اطلاعات به شکلی کارآمد. پردازش اطلاعات سرشماری سال ۱۸۸۰ میلادی، تا سال ۱۸۸۸ طول کشید. سرشماری آن سال تبدیل به تلاشی خسته‌کننده و محکوم به خطا برای گردآوری مقادیری از اطلاعاتی بود که هیچوقت تا آن روز مشابه‌اش دیده نشده بود.

از آن جایی که جمعیت به شکلی مشهود و با سرعت بالا در حال افزایش بود، افرادی با ذهن خلاق پیش‌بینی کردند که سرشماری ۱۸۹۰ از دفعه قبلی هم هولناک‌تر خواهد بود و باید به یک روال کاری جدید روی آورد.

ابداعی جدید

جان شاو بیلینگز،‌ فیزیک‌دانی که موظف به همکاری با دفتر سرشماری برای تدوین آمار سلامت شده بود، نیاز به تلاش بی‌پایان برای جدول‌بندی اطلاعات خام را در دهه ۱۸۸۰ دیده بود. او نگرانی خود را با مهندس مکانیک جوانی به نام هرمان هولریث در میان گذاشت که تازه از دانشگاه معادن کلمبیا فارغ‌ التحصیل شده بود و به دفتر سرشماری هم کمک می‎کرد.

در روز ۲۳ سپتامبر سال ۱۸۸۴،‌ دفتر پتنت ایالات متحده میزبان مستنداتی جدید از سوی هولریث ۲۴ ساله بود که «هنر تدوین آمار» نام داشت. با بهبود چشمگیر ایده‌های کلی ثبت شده در پتنت‌اش،‌ هولریث توانست پیروز رقابت بر سر بهبود روال کاری سرشماری سال ۱۸۹۰ باشد.

راهکار تکنولوژیکی که هولریث پیشنهاد می‌کرد،‌ شامل مجموعه‌ای از دیوایس‌های الکتریکی و مکانیکی بود. نخستین ابداع حیاتی، ترجمه اطلاعات از روی کاغذهای سرشماری دست‌نویس شده به الگویی از سوراخ‌ها بود که روی کاغذهای خاصی پانچ می‌شد. این توضیحی است که هولریث در بازنگری سال ۱۸۸۹ در پتنت خود آورده:

در نتیجه یک سوراخ مطابق با شخص پانچ می‌شود، سپس سوراخی دیگر بسته به اینکه شخص مذکر است یا مونث، سوراخی دیگر بسته به اینکه بومی است یا خارجی، سوراخی دیگر بسته به سفیدپوست یا سیاه‌پوست بودنش و به همین ترتیب تا آخر.

این پروسه نیازمند توسعه ماشین‌آلاتی خاص بود تا اطمینان از این حاصل شود که سوراخ‌ها با بیشترین دقت و بهینگی پانچ می‌شوند.

هولریث سپس ماشینی دیگر برای «خواندن» کارت‌ها ساخت. ماشین مورد اشاره این‌طور کار می‌کرد که یک سوزن روی تمام جایگاه‌های احتمالی پانچ قرار می‌گرفت و در نقطه‌ای که قادر به عبور از سوراخ روی کاغذ بود، نوعی اتصال الکتریکی برقرار می‌شد و شمارشگر یک عدد بالاتر می‌رفت.

پروسه شمارش آمار سرشماری سال ۱۸۹۰ به قدری سریع پیش رفت که ارقام تا پیش از پایان ماه نوامبر همان سال به دست آمد

برای مثال، اگر کارتی مربوط به یک کشاورز مذکر سفیدپوست وارد دستگاه می‌شد، شمارشگرهای مرتبط با هر یک از دسته‌بندی‌های شغل، جنسیت و نژاد یک رقم بالاتر می‌رفت. کارت‌ها آنقدر ضخیم طراحی شده بودند که برای چندین مرتبه امکان قرار دادنشان در دستگاه وجود داشت؛ مثلاً برای زمانی که نیاز به شمارش دسته‌بندی‌های مختلف یا بررسی نتایج وجود داشت.

پروسه شمارش آمار سرشماری سال ۱۸۹۰ به قدری سریع پیش رفت که ارقام هر ایالت برای تعیین تعداد صندلی‌های مجلس، تا پیش از پایان ماه نوامبر همان سال به دست آمد.

ظهور کارت‌های پانچ

بعد از موفقیت در زمینه سرشماری، هولریث وارد تجارت فروش تکنولوژی‌اش شد. شرکتی که او پس از بازنشستگی‌اش تاسیس کرد بعداً به International Business Machines یا IBM تبدیل شد. IBM بعداً تکنولوژی کارت‌های پانچ را به تکامل رساند و ورژن‌های مختلفی از آن را برای ثبت و ضبط اطلاعات مختلف تدارک دید.

تا دهه ۱۹۳۰ میلادی، بسیاری از کسب‌وکارها از این کارت‌ها برای روال‌هایی مانند ثبت اطلاعات حقوق کارمندان و انبارداری استفاده می‌کردند. برخی دانشمندانی که با اطلاعات بسیار زیاد سر و کله می‌زنند، مانند اخترشناسان، هم به سهولت استفاده از این کارت‌ها ایمان آورده بودند. IBM تا آن زمان کارت‌هایی با ۸۰ ستون را تبدیل به استاندارد کرده بود و ماشین‌هایی برای پانچ ساخته بود که طی دهه‌های پیش رو، دچار تغییرات بسیار اندک شدند.

پردازش اطلاعات از طریق کارت به یکی از ستون‌های اصلی صنعت کامپیوتری تبدیل شد که بعد از جنگ جهانی دوم ظهور کرد و IBM برای مدتی، سومین کمپانی بزرگ جهان بود. پردازش کارتی اطلاعات، چارچوب لازم را برای کامپیوترهای کاملاً الکترونیکی و سریع‌تری فراهم کرد که حالا بدون باقی گذاشتن اثری از تکنولوژی قبلی، جهان را به تصاحب خود درآورده‌اند.

آن دسته از افرادی که امروز کامپیوتر را به چشم دیوایس‌هایی به راحتی قابل جابه‌جایی می‌بینند که از طریق لمس یا حتی صدا با آن‌ها تعامل می‌کنیم، احتمالاً با کامپیوترهای دهه ۱۹۵۰ یا ۱۹۶۰ آشنا نباشند که ابعادی اندازه یک اتاق داشتند. اصلی‌ترین دلیل وجود این کامپیوترها، بارگذاری اطلاعات و دستورالعمل‌هایی از طریق ساخت یک دسته کارت درون یک ماشین پانچ و سپس خوراندن آن‌ها به یک ماشین کارت‌خوان بود. تا دهه ۱۹۸۰،‌ این رویه پیش‌فرض بسیاری از کامپیوترها بود.

همانطور که گریس موری هاپر، یکی از کهنه‌کاران حوزه کامپیوتر به یاد می‌آورد: «در آن روزها، همه از کارت‌های پانچ استفاده و تصور می‌کردند که تا ابد به استفاده از آن‌ها ادامه خواهند داد».

هاپر عضوی مهم در تیمی بود که نخستین کامپیوتر چندکاره را برای مصرف عمومی ساخت؛ کامپیوتر Universal Automatic Computer (یا به اختصار UNIVAC) که یکی از غول‌های بازار دستگاه‌های کارت‌خوان به حساب می‌آمد. نخستین کامپیوتر UNIVAC در سال ۱۹۵۱ به اداره سرشماری ایالات متحده فروخته شد که هنوز به دنبال راهی برای بهبود پروسه‌های پردازش اطلاعاتش بود.

نه، کاربران کامپیوتر قرار نبود تا ابد از کارت‌های پانچ استفاده کنند، اما آن‎‌ها از این تکنولوژی در جریان جنگ سرد و برنامه فرود روی ماه آپولو استفاده کردند. هولریث اگر هنوز زنده بود، احتمالاً می‌توانست ۱۰۰ سال بعد تشخیص دهد که کامپیوترهای جدید، دقیقاً همان راهی را ادامه می‌دهند که ماشین سرشماری او در دهه ۱۸۹۰ بنیان گذاشته بود.