Ba "máy tính" cổ bí ẩn nhất của nhân loại

1. Stonehenge: Tính toán thời điểm hạ chí

Ở đồng bằng Salisbury ở miền nam nước Anh có một bộ sưu tập khoảng 100 viên đá khổng lồ, được hậu thế ví là cỗ máy tính cơ học bí ẩn nhất trong lịch sử nhân loại, đó là bãi đá cổ Stonehenge.

Stonehenge là một công trình tượng đài cự thạch thời kỳ đồ đá mới và thời kỳ đồ đồng. Nó bao gồm các công sự bằng đất bao quanh một vòng đá, một trong những địa điểm tiền sử nổi tiếng nhất hành tinh. Các nhà khảo cổ cho rằng các cột đá này được dựng lên từ khoảng năm 2.500-2.000 trước Công nguyên (TCN). Khu vực này và ngoại vi đã được UNESCO công nhận là Di sản thế giới năm 1986.

Theo giới khảo cổ, Stonehenge phải mất ít nhất 1.500 năm để hoàn thành, được xây dựng theo từng giai đoạn trong nhiều thiên niên kỷ. Thời Trung cổ, Stonehenge được một số người cho là tác phẩm của phép thuật Merlin, các nhà khảo cổ học hậu thế lại cho rằng việc xây dựng Stonehenge là do các loại thuốc thần bí của người Celt, nhưng thực tế nó có trước sự xuất hiện của người Celt ở Anh ít nhất 1.000 năm.

Trong ngày hạ chí ở Bắc bán cầu, vào lúc bình minh, mặt trời mọc sau phiến đá lớn được gọi là Đá Gót (Heel Stone) nằm ngay bên ngoài Stonehenge và chiếu những tia sáng đầu tiên trực tiếp vào trung tâm của di tích, báo hiệu ngày dài nhất trong năm. Còn vào ngày đông chí (ngày ngắn nhất trong năm), có thể quan sát khung cảnh tương tự vào lúc hoàng hôn. Tuy không thể không xem Stonehenge như một máy tính, nhưng ở cấp độ cơ bản, nó giống như một chiếc máy tính theo nghĩa hẹp theo các tiêu chuẩn hiện đại. 

Người xưa dành hàng thiên niên kỷ để xây dựng một cỗ máy tính tương tự với hàng chục viên đá khổng lồ nặng 40 tấn cao hai tầng lấy từ cách xa nơi xây dựng tới 320 km chắc hẳn phải có nhiệm vụ của nó. Ngày nay, nó vẫn là cỗ máy chính xác tính toán ngày hạ chí trong năm. Bởi vậy, hậu thế phải cảm ơn các dân tộc tiền sử của Anh, những người đã tạo ra công trình này. Nó cũng là một trong những công trình cổ đại đầy bí ẩn đến nay hậu thế vẫn chưa giải mã hết.

2. Antikythera: Dự đoán vị trí của các sự kiện thiên văn và nhật thực

Con người từ xa xưa đã thực sự say mê chiêm tinh học, bằng chứng họ đã tạo ra cỗ máy Antikythera, có khả năng vẽ được biểu đồ các thiên đường hay chỗ ở của toàn nhân loại. Ngoài ra, nó có thể lập được bản đồ chuyển động của mặt trăng, của các hành tinh và các ngôi sao trên bầu trời đêm và các cung hoàng đạo phức tạp. Nó tác động đến mọi thứ, từ quản lý của chính phủ đến các hoạt động tôn giáo và quan sát về không gian.

Antikythera có hình dạng bánh răng, đường kính khoảng 140 mm. Đây là máy tính analog và mô hình hệ mặt trời cơ học phát minh bởi người Hy Lạp cổ đại dùng cho dự báo các sự kiện thiên văn và nhật thực cho các mục đích về lịch và chiêm tinh. Nó cũng có thể được sử dụng để tính lịch việc đăng cai tổ chức Thế vận hội Olympic cổ đại 4 năm một lần.

Nó được phát hiện vào năm 1901 trong một con tàu đắm cổ ngoài khơi đảo Antikythera của Hy Lạp có niên đại hơn 2.000 năm tuổi. Các nhà khoa học Hy Lạp đã xác định, thiết bị này được chế tạo sớm nhất vào khoảng năm 205 TCN và muộn nhất là khoảng 87 TCN, được sử dụng phổ biến khi con tàu chở nó bị chìm vào khoảng giữa năm 70 và 60 TCN.

Antikythera được đặt trong hộp gỗ 340x180x 90 mm, ban đầu được tìm thấy dưới dạng một khối, sau đó được chia thành ba mảnh chính và hiện nay chia thành 82 mảnh riêng. Bốn trong số những mảnh này chứa bánh răng, chữ khắc được tìm thấy trên nhiều chi tiết. Bánh răng lớn nhất có đường kính chừng 40 mm với 223 răng cưa.

Theo nghiên cứu của hai chuyên gia do Mike Edmunds và Tony Freeth ở Đại học Cardiff (Anh), Antikythera thực chất là cơ chế đồng hồ phức tạp bao gồm ít nhất 30 bánh răng bằng đồng chia lưới. Qua chụp cắt lớp X-quang hiện đại và quét bề mặt có độ phân giải cao phát hiện thấy những chữ khắc mờ nhất ở vỏ ngoài của máy. Chi tiết cho thấy Antikythera có 37 bánh răng cho phép nó theo dõi chuyển động của mặt trăng và mặt trời thông qua hoàng đạo, để dự đoán nhật thực và mô hình quỹ đạo không đều của mặt trăng, nơi vận tốc của mặt trăng cao.

Chuyển động này đã được nghiên cứu vào thế kỷ thứ 2 TCN bởi nhà thiên văn học Hipparchus ở Rhodes, và người ta đoán rằng ông có thể đã được tư vấn trong việc xây dựng cỗ máy này. Tất cả các mảnh vỡ được cho là của Antikythera được lưu giữ tại Bảo tàng khảo cổ học quốc gia ở Athens, cùng với một số tái tạo nghệ thuật/bản sao liên quan đến Antikythera. Bằng cách xoay mặt bên của vỏ hộp Antikythera, người ta có thể biết lịch Ai Cập và 12 cung hoàng đạo để dự đoán những gì sẽ thấy trong đêm vào một ngày nhất định trong tương lai. Nó thậm chí có thể cho biết ngày diễn ra các thế vận hội Olympic Hy Lạp cổ đại tiếp theo.

3. Pascaline: Máy tính cơ học đầu tiên trên thế giới

Pascaline còn được gọi là máy số học, máy tính đầu tiên của nhân loại do Blaise Pascal, nhà toán học và triết học người Pháp phát minh trong thời gian từ năm 1642-1645.

Blaise Pascal được nhiều người coi là một trong những nhà khoa học vĩ đại của Cách mạng Khoa học, xây dựng lý thuyết về mọi thứ, từ xác suất toán học đến khoa học khí quyển. Ông cũng có đóng góp lớn cho lĩnh vực máy tính thông qua Pascaline, được nhiều người coi là máy tính số học cơ học đầu tiên của nhân loại.

Pascaline hình chữ nhật với một giao diện dựa trên bánh xe quay, sản phẩm khá đơn giản, dùng cho việc cộng trừ các số liệu thông qua một giao diện. Tuy nhiên, trong khoảng thời gian 10 năm, Pascal đã sản xuất 50 máy giống nhau để phân phối cho nhiều người ở châu Âu dùng cho mục đích thương mại. Ban đầu, Pascal tạo ra Pascaline để hỗ trợ cha mình trong việc tính toán thuế khi ông làm việc tại thành phố Rouen của Pháp.

Vào thời điểm đó, bàn tính được sử dụng để tính toán nhưng rất chậm. Pascaline được ra đời cho mục đích này, nó có dạng hình hộp chữ nhật dài khoảng 30 m và cao 8 cm. Bàn tính bao gồm một loạt các viên đá mà người dùng phải di chuyển từ bên này sang bên khác để có thể đếm hiệu quả. Trên đỉnh máy có 8 đĩa quay được chia theo số lượng đơn vị mà mỗi đĩa hoạt động. Trong mỗi đĩa có tổng cộng hai bánh xe, phục vụ cho việc xác định số lượng mà một cái hoạt động trong mỗi bánh. Trên mỗi đĩa có một số, thay đổi theo cách đặt từng bánh xe. 

Sự ra đời của Pascaline là nguồn cảm hứng cho các nhà phát minh tương lai để tạo ra cơ chế tính toán số học mới. Đặc biệt, Pascalina được coi như tiền thân chính của các cơ chế phức tạp hơn, giống như các máy tính hiện đại. Nó được xem là bước tiến quan trọng đối với hoạt động của CPU trong máy tính ngày nay. Quá trình tương đương kỹ thuật số với các chức năng tự động cơ học của Pascaline là điều cho phép CPU hoạt động với tốc độ đáng kinh ngạc. Vì vậy, theo nghĩa thực tế, Pascaline tương đương với một đơn vị xử lý số học, một trong những thành phần cơ bản nhất của bộ xử lý máy tính hiện đại ngày nay.