دونالد نوث

وُلد دونالد نوث في ميلووكي ، ويسكونسن ، لأبويه إرفين هنري نوث ولويز ماري بونينغ. ^{[ 6 ]} ويصف أصوله بأنها "ألمانية لوثرية من الغرب الأوسط الأمريكي". ^{[ 7 ] : 66} كان والده يملك مطبعة صغيرة ويعمل مدرسًا للمحاسبة. ^{[ 8 ]} خلال دراسته في مدرسة ميلووكي اللوثرية الثانوية ، ابتكر نوث طرقًا بارعة لحل المشكلات. فعلى سبيل المثال، في الصف الثامن، شارك في مسابقة لمعرفة عدد الكلمات التي يمكن تكوينها من حروف عبارة "Ziegler's Giant Bar" ^{[ 9 ]} ؛ وقد حدد الحكام 2500 كلمة من هذا القبيل. وبفضل الوقت الذي كسبه بعيدًا عن المدرسة بسبب تظاهره بألم في المعدة، استخدم نوث قاموسًا شاملًا وحدد ما إذا كان من الممكن تكوين كل كلمة من كلمات القاموس باستخدام حروف العبارة. وقد تمكن من تحديد أكثر من 4500 كلمة، ففاز بالمسابقة. ^{[ 7 ] : 3} كجوائز، تلقت المدرسة جهاز تلفزيون جديد وكمية كافية من ألواح الحلوى لجميع زملائه في المدرسة. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

حصل كنوت على منحة دراسية في الفيزياء في معهد كيس للتكنولوجيا (الذي أصبح الآن جزءًا من جامعة كيس ويسترن ريزيرف ) في كليفلاند ، أوهايو، والتحق به عام ١٩٥٦. ^{[ ١٢ ]} كما انضم إلى فرع بيتا نو من أخوية ثيتا تشي . أثناء دراسته للفيزياء في كيس، تعرف كنوت على جهاز IBM 650 ، وهو حاسوب تجاري مبكر . بعد قراءة دليل المستخدم الخاص بالحاسوب، قرر كنوت إعادة كتابة كود التجميع والمترجم الخاص بالجهاز المستخدم في مدرسته لأنه كان يعتقد أنه يستطيع القيام بذلك بشكل أفضل . ^{[ ١٣ ]}

في عام 1958، ابتكر كنوت برنامجًا لمساعدة فريق كرة السلة في مدرسته على الفوز بمبارياته. ^{[ 14 ]} وقد خصص "قيمًا" للاعبين لتقييم احتمالية تسجيلهم للنقاط، وهو نهج مبتكر تناولته لاحقًا مجلة نيوزويك وبرنامج سي بي إس الإخباري المسائي . ^{[ 13 ]}

كان كنوت أحد المحررين المؤسسين لمجلة الهندسة والعلوم التابعة لمعهد كيس ، والتي فازت بجائزة وطنية كأفضل مجلة تقنية عام 1959. ^{[ 15 ] [ 16 ]} ثم انتقل من الفيزياء إلى الرياضيات، وحصل على شهادتين من جامعة كيس عام 1960: ^{[ 12 ]} بكالوريوس العلوم، وفي الوقت نفسه ماجستير العلوم بجائزة خاصة من أعضاء هيئة التدريس، الذين اعتبروا عمله متميزًا للغاية. ^{[ 4 ] [ 13 ]}

في نهاية سنته الأخيرة في جامعة كيس عام 1960، اقترح كنوت على شركة بوروز كتابة مُترجم لغة ALGOL لجهاز B205 مقابل 5500 دولار. قُبل الاقتراح، وعمل على مُترجم ALGOL بين تخرجه من جامعة كيس والتحاقه بمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتك) . ^{[ 7 ] : 66 [ 17 ] : 7}

في عام 1963، وبإشراف عالم الرياضيات مارشال هول ، ^{[ 2 ]} حصل على درجة الدكتوراه في الرياضيات من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، بأطروحة بعنوان الحقول النصفية المنتهية والمستويات الإسقاطية . ^{[ 18 ]}

في عام 1963، وبعد حصوله على درجة الدكتوراه، انضم كنوت إلى هيئة التدريس في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا كأستاذ مساعد. ^{[ 19 ]}

أثناء عمله في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتك) وبعد نجاح مُترجم لغة ALGOL لجهاز Burroughs B205، أصبح مستشارًا لشركة Burroughs Corporation، وانضم إلى قسم تخطيط المنتجات. في كالتك، كان يعمل كرياضي، أما في Burroughs فكان يعمل كمبرمج، حيث تعاون مع من اعتبرهم مطوري أفضل البرامج في ذلك الوقت: مُترجم لغة ALGOL لجهاز الكمبيوتر B220 (خليفة B205). ^{[ 7 ] : 9}

رفض كنوت عقدًا بقيمة 100 ألف دولار لكتابة برامج ترجمة في شركة غرين تري، مفضلًا بدلًا من ذلك تحسين دخله ومواصلة العمل في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتك) وشركة بوروز. حصل على زمالة من المؤسسة الوطنية للعلوم وزمالة من مؤسسة وودرو ويلسون، لكن كان شرطهما ألا يقوم الحاصل عليهما بأي شيء آخر سوى الدراسة كطالب دراسات عليا، ما يعني أنه لن يتمكن من الاستمرار كمستشار لشركة بوروز. فاختار رفض الزمالتين واستمر مع بوروز. ^{[ 7 ] : 12} في صيف عام 1962، كتب برنامج ترجمة بلغة فورتران لشركة يونيفاك، لكنه اعتبر أن "كتابة برنامج ترجمة فورتران تعني بيع الروح للشيطان". ^{[ 7 ] : 15}

بعد تخرجه، عاد كنوت إلى بوروز في يونيو 1961، لكنه لم يخبرهم بأنه حصل على درجة الماجستير، بدلاً من درجة البكالوريوس المتوقعة. أُعجب كنوت بمخطط بناء جملة لغة ALGOL، وجدول الرموز، ومنهجية الانحدار التكراري، وفصل وظائف المسح والتحليل والإخراج في المُصرّف، فاقترح إضافةً إلى جدول الرموز: أن يُمثّل رمز واحد سلسلةً من الرموز. أصبح هذا أساس دالة DEFINE في لغة ALGOL الخاصة ببوروز، والتي اعتُمدت لاحقًا في لغات أخرى. مع ذلك، لم يُعجب البعض بهذه الفكرة، وطالبوا بإزالة دالة DEFINE. وكان آخر من اعتبرها فكرةً سيئةً هو إدسكار ديكسترا خلال زيارةٍ له إلى بوروز. ^{[ 17 ] : 17}

عمل كنوت على لغات المحاكاة في شركة بوروز، حيث أنتج لغة SOL (لغة موجهة نحو المحاكاة)، وهي لغة متطورة عن أحدث ما توصلت إليه التكنولوجيا، وقد شارك في تصميمها مع ج. ماكنيلي. حضر كنوت مؤتمرًا في النرويج في مايو 1967، نظمه مبتكرو لغة سيمولا. وقد شجع كنوت شركة بوروز على استخدام سيمولا. ^{[ 20 ] [ 21 ]} ارتبط كنوت بشركة بوروز لفترة طويلة كمستشار من عام 1960 إلى عام 1968، حتى انتقل إلى العمل الأكاديمي في جامعة ستانفورد عام 1969. ^{[ 22 ] [ 23 ]}

في عام ١٩٦٢، قبل كنوت تكليفًا من دار نشر أديسون-ويسلي لكتابة كتاب عن مُجمِّعات لغات البرمجة الحاسوبية . أثناء عمله على هذا المشروع، قرر أنه لا يستطيع معالجة الموضوع بشكل كافٍ دون وضع نظرية أساسية للبرمجة الحاسوبية أولًا، والتي أصبحت فيما بعد كتاب "فن البرمجة الحاسوبية" . كان يخطط في البداية لنشره ككتاب واحد، ولكن مع تطويره لمخطط الكتاب، استنتج أنه يحتاج إلى ستة مجلدات، ثم سبعة، لتغطية الموضوع بشكل شامل. نشر المجلد الأول في عام ١٩٦٨. ^{[ ٢٤ ]}

قبل نشر المجلد الأول من كتاب "فن برمجة الكمبيوتر" ، غادر كنوت معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ليقبل وظيفة في قسم أبحاث الاتصالات التابع لمعهد تحليل الدفاع ، ^{[ 25 ]} والذي كان يقع آنذاك في حرم برينستون ، والذي كان يجري أبحاثًا رياضية في علم التشفير لدعم وكالة الأمن القومي .

في عام ١٩٦٧، حضر كنوت مؤتمرًا لجمعية الرياضيات الصناعية والتطبيقية ، فسأله أحدهم عن مجال عمله. في ذلك الوقت، كان علم الحاسوب مُقسَّمًا إلى التحليل العددي ، والذكاء الاصطناعي ، ولغات البرمجة . وبناءً على دراسته وكتابه " فن برمجة الحاسوب "، قرر كنوت أن يُجيب في المرة القادمة التي يُسأل فيها عن مجال عمله: "تحليل الخوارزميات". ^{[ ٢٦ ]}

في عام 1969، ترك كنوت منصبه في جامعة برينستون لينضم إلى هيئة التدريس بجامعة ستانفورد ، ^{[ 27 ]} حيث أصبح أستاذاً لعلوم الحاسوب في جامعة فليتشر جونز في عام 1977. وأصبح أستاذاً لفن برمجة الحاسوب في عام 1990، وهو أستاذ فخري منذ عام 1993. ^{[ 28 ] [ 29 ]}

"أفضل طريقة للتواصل بين البشر هي من خلال القصص."

في سبعينيات القرن العشرين، وصف كنوت علم الحاسوب بأنه "مجال جديد تمامًا بلا هوية حقيقية. ولم يكن مستوى المنشورات المتاحة مرتفعًا. بل إن الكثير من الأبحاث المنشورة كانت ببساطة خاطئة...  لذا كان أحد دوافعي هو تصحيح قصة رُويت بشكل سيئ للغاية." ^{[ 30 ]}

في الفترة من عام ١٩٧٢ إلى عام ١٩٧٣، أمضى كنوت عامًا في جامعة أوسلو بين شخصيات بارزة مثل أولي يوهان دال . وهناك كان ينوي في الأصل كتابة المجلد السابع من سلسلة كتبه، والذي كان سيتناول لغات البرمجة. لكن كنوت لم يكن قد انتهى إلا من المجلدين الأولين عندما وصل إلى أوسلو، ولذلك أمضى ذلك العام في كتابة المجلد الثالث، إلى جانب التدريس. صدر المجلد الثالث بعد عودة كنوت إلى جامعة ستانفورد عام ١٩٧٣. ^{[ ٣١ ]}

نشأ كتاب "الرياضيات الملموسة: أساس لعلوم الحاسوب" من توسيع قسم المقدمات الرياضية في المجلد الأول من كتاب "نظرية في علوم الحاسوب" . لاحظ كنوت وجود أدوات رياضية ضرورية للمجلد الأول، لكنها كانت غائبة عن مرجعه، فقرر أن تقديم دورة تعريفية بهذه الأدوات لطلاب علوم الحاسوب سيكون مفيدًا. قدّم كنوت هذه الدورة في جامعة ستانفورد عام ١٩٧٠. تطورت ملاحظات الدورة التي وضعها أورين باتاشنيك لتصبح الكتاب الذي نُشر عام ١٩٨٨، بمشاركة رونالد غراهام ، وكنوت، وباتاشنيك.صدرت طبعة ثانية من "الرياضيات الملموسة" عام ١٩٩٤.

بحلول عام 2011، نُشر المجلد 4أ من كتاب "فنون الكتابة الإبداعية" . ^{[ 24 ]} وفي أبريل 2020، صرّح كنوت بأنه يتوقع أن يحتوي المجلد 4 من "فنون الكتابة الإبداعية" على الأجزاء من أ إلى و على الأقل. ^{[ 26 ]} ونُشر المجلد 4ب في أكتوبر 2022.

يُعدّ كنوت أيضًا مؤلف كتاب " الأعداد السريالية " ^{[ 32 ]} ، وهو رواية رياضية قصيرة تتناول نظرية المجموعات التي وضعها جون هورتون كونواي لبناء نظام بديل للأعداد. وبدلًا من مجرد شرح الموضوع، يسعى الكتاب إلى إظهار تطور الرياضيات. أراد كنوت من الكتاب إعداد الطلاب لإجراء بحوث أصلية وإبداعية.

في عام 1995، كتب كنوت مقدمة كتاب A=B من تأليف ماركو بيتكوفشيك ، وهيربرت ويلف، ودورون زيلبرغر . ^{[ 33 ]} كما أنه يساهم أحيانًا بألغاز لغوية في مجلة Word Ways: The Journal of Recreational Linguistics . ^{[ 34 ]}

لقد تعمق كنوت في الرياضيات الترفيهية . وساهم بمقالات في مجلة الرياضيات الترفيهية بدءًا من الستينيات، وتم الاعتراف به كمساهم رئيسي في كتاب جوزيف ماداشي " الرياضيات في الإجازة ". ^{[ 35 ]}

يظهر كنوت أيضاً في عدد من فيديوهات Numberphile ^{[ 36 ]} و Computerphile على يوتيوب ، حيث يناقش مواضيع تتراوح من كتابة الأعداد السريالية ^{[ 37 ]} إلى سبب عدم استخدامه للبريد الإلكتروني. ^{[ 38 ]}

اقترح كنوت اسم " الخوارزميات " كاسم أفضل لتخصص علوم الحاسوب. ^{[ 39 ]}

لقد قدم كنوت مساهمة كبيرة في دراسة مشكلة المطابقة المستقرة . ^{[ 40 ]}

إلى جانب كتاباته في علوم الحاسوب، يُعدّ كنوت، وهو لوثريّ ، ^{[ 41 ]} مؤلف كتاب " نصوص الكتاب المقدس المُلهمة 3:16" ، ^{[ 42 ]} الذي يُحلّل فيه الكتاب المقدس من خلال عملية أخذ عينات منهجية ، وتحديدًا تحليل الآية 16 من الإصحاح 3 من كل سفر. وتُرفق كل آية برسمٍ فنيّ خطّي، من إبداع مجموعة من الخطاطين بقيادة هيرمان زابف . دُعي كنوت لإلقاء سلسلة من المحاضرات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا حول وجهات النظر حول الدين وعلوم الحاسوب التي استند إليها مشروعه "3:16"، مما أسفر عن كتاب آخر بعنوان " أشياء نادرًا ما يتحدث عنها عالم الحاسوب" ، حيث نشر محاضراته بعنوان "الله وعلوم الحاسوب" . ^{[ 43 ]}

يعارض كنوت بشدة منح براءات اختراع برمجية للحلول البسيطة التي ينبغي أن تكون بديهية، ولكنه أبدى آراءً أكثر دقةً بشأن الحلول غير البسيطة مثل طريقة النقطة الداخلية للبرمجة الخطية . ^{[ 44 ]} وقد أعرب عن معارضته مباشرةً لكل من مكتب براءات الاختراع والعلامات التجارية الأمريكي ومنظمة براءات الاختراع الأوروبية . ^{[ 45 ] [ 46 ]}

في سبعينيات القرن العشرين، تخلى ناشرو كتاب "TAOCP" عن نظام "Monotype" لصالح الطباعة الضوئية . وقد شعر كنوت بإحباط شديد من عجز النظام الأخير عن الاقتراب من جودة المجلدات السابقة، التي طُبعت باستخدام النظام الأقدم، لدرجة أنه خصص بعض الوقت للعمل على الطباعة الرقمية وأنشأ برنامجي TeX و Metafont . ^{[ 47 ]}

أثناء تطوير TeX، ابتكر كنوت منهجية جديدة للبرمجة، أطلق عليها اسم البرمجة الأدبية ، لأنه كان يعتقد أن على المبرمجين أن يفكروا في البرامج كأعمال أدبية:

بدلاً من أن نتصور أن مهمتنا الرئيسية هي إعطاء تعليمات للحاسوب بما يجب فعله، فلنركز بدلاً من ذلك على شرح ما نريده من الحاسوب للبشر. ^{[ 48 ]}

جسّد كنوت فكرة البرمجة الأدبية في نظام WEB . يُستخدم مصدر WEB نفسه لإنشاء ملف TeX، وملف مصدر Pascal . ينتج عن ذلك وصفٌ مقروء للبرنامج وملف تنفيذي ثنائي على التوالي. في إصدار لاحق من النظام، CWEB ، استُبدلت لغة Pascal بلغات C و C++ و Java . ^{[ 49 ]}

استخدم كنوت برنامج WEB لبرمجة TeX وMETAFONT، ونشر كلا البرنامجين في كتابين، نُشرا في الأصل في العام نفسه: TeX: The Program (1986)؛ و METAFONT: The Program (1986). ^{[ 50 ]} وفي الوقت نفسه تقريبًا، طُوِّر برنامج LaTeX ، وهو حزمة الماكرو المعتمدة على TeX والتي أصبحت الآن شائعة الاستخدام، لأول مرة على يد ليزلي لامبورت ، الذي نشر لاحقًا أول دليل مستخدم له في عام 1986. ^{[ 51 ]}

اعتاد كنوت أن يدفع مكافأة قدرها 2.56 دولارًا أمريكيًا لمن يكتشف أي خطأ مطبعي أو غيره في كتبه، لأن "256 بنسًا تساوي دولارًا واحدًا بالنظام الست عشري "، و0.32 دولارًا أمريكيًا مقابل "الاقتراحات القيّمة". ووفقًا لمقال نُشر في مجلة " مراجعة التكنولوجيا " التابعة لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، تُعدّ شيكات مكافأة كنوت هذه "من بين أثمن الجوائز في عالم الحوسبة". اضطر كنوت إلى التوقف عن إرسال شيكات حقيقية في عام 2008 بسبب عمليات احتيال مصرفي، وهو الآن يُقدّم لكل من يكتشف خطأً "شهادة إيداع" من رصيد مُعلن في "بنك سان سيريف " الوهمي الخاص به. ^{[ 59 ]}

وقد حذر أحد المراسلين ذات مرة قائلاً: "احذر من الأخطاء في الكود أعلاه؛ لقد أثبت صحته فقط، ولم أجربه." ^{[ 3 ]}

نشر كنوت أول مقال "علمي" له في مجلة مدرسية عام 1957 بعنوان " نظام بوترزيبي للأوزان والمقاييس". عرّف فيه وحدة الطول الأساسية بأنها سُمك ورقة ماد رقم 26، وأطلق على وحدة القوة الأساسية اسم "ماذا أقلق؟". نشرت مجلة ماد المقال في العدد 33 (يونيو 1957). ^{[ 60 ] [ 61 ]}

ولتوضيح مفهوم الاستدعاء الذاتي ، أشار كنوت عمداً إلى "التعريف الدائري" و"التعريف الدائري" في فهرس كتاب " فن برمجة الحاسوب" ، المجلد 1 .

تتضمن مقدمة كتاب الرياضيات الملموسة الفقرة التالية:

عندما درّس دي إي كيه مادة الرياضيات الإنشائية في جامعة ستانفورد لأول مرة، برر العنوان الغريب نوعًا ما بقوله إنها محاولته لتدريس مقرر رياضيات صعب بدلًا من مقرر سهل. وأعلن أنه، خلافًا لتوقعات زملائه، لن يُدرّس نظرية الركام، ولا نظرية ستون للتضمين ، ولا حتى تكثيف ستون-تشيك . (نهض عدد من طلاب قسم الهندسة المدنية وغادروا القاعة بهدوء).

في مؤتمر TUG 2010، أعلن كنوت عن برنامج ساخر بديل لبرنامج TeX قائم على لغة XML ، بعنوان "iTeX" ( يُنطق [ iː˨˩˦tɛks˧˥⸨bell⸩ ] ، كما لو كان يُنطق مع رنين جرس)، والذي سيدعم ميزات مثل الوحدات غير النسبية ذات المقاييس التعسفية، والطباعة ثلاثية الأبعاد ، وإدخال البيانات من أجهزة قياس الزلازل وأجهزة مراقبة نبضات القلب، والرسوم المتحركة، والصوت المجسم. ^{[ 62 ] [ 63 ] [ 64 ]}