تاريخ هندسة البرمجيات

يبدأ تاريخ هندسة البرمجيات في ستينيات القرن العشرين تقريبًا. وقد تطورت كتابة البرمجيات لتصبح مهنة تُعنى بأفضل السبل لرفع جودة البرمجيات وكيفية إنشائها. تشمل الجودة سهولة صيانة البرمجيات، واستقرارها، وسرعتها، وسهولة استخدامها، وقابليتها للاختبار، وسهولة قراءتها، وحجمها، وتكلفتها، وأمانها، وعدد عيوبها أو "أخطائها البرمجية"، بالإضافة إلى سمات أخرى أقل قابلية للقياس مثل الأناقة، والإيجاز، ورضا العملاء، وغيرها الكثير. أما كيفية إنشاء برمجيات عالية الجودة على النحو الأمثل فهي مسألة منفصلة ومثيرة للجدل، تشمل مبادئ تصميم البرمجيات، وما يُسمى "أفضل الممارسات" لكتابة التعليمات البرمجية، فضلًا عن قضايا إدارية أوسع نطاقًا مثل الحجم الأمثل للفريق، والعمليات، وأفضل السبل لتسليم البرمجيات في الوقت المحدد وبأسرع وقت ممكن، و"ثقافة" مكان العمل، وممارسات التوظيف، وما إلى ذلك. كل هذا يندرج تحت مظلة هندسة البرمجيات . ^{[ 1 ]}

يُعد تطور هندسة البرمجيات ملحوظاً في عدد من المجالات:

• الظهور كمهنة: بحلول أوائل الثمانينيات، ظهرت هندسة البرمجيات بالفعل كمهنة حقيقية ، [ ^{2 ] لتقف} جنبًا إلى جنب مع علوم الكمبيوتر والهندسة التقليدية.
• دور المرأة : قبل عام 1970، كان الرجال الذين يشغلون وظائف هندسة الأجهزة المرموقة وذات الأجور الأعلى يُوكلون كتابة البرامج غالبًا إلى النساء، وقد شغلت شخصيات بارزة مثل غريس هوبر ومارغريت هاميلتون العديد من وظائف برمجة الحاسوب . ^{[ 3 ] [ 4 ]} أما اليوم، فعدد النساء العاملات في هندسة البرمجيات أقل من عددهن في المهن الأخرى، وهو وضع لا يُعرف سببه بوضوح. وتعتبر العديد من المنظمات الأكاديمية والمهنية هذا الوضع غير متوازن، وتسعى جاهدةً لإيجاد حل له. ^{[ 5 ]}
• العمليات: أصبحت العمليات جزءًا كبيرًا من هندسة البرمجيات. يُشيد بها لقدرتها على تحسين البرمجيات، ولكنها تُنتقد بشدة لقدرتها على تقييد المبرمجين.
• تكلفة الأجهزة: شهدت التكلفة النسبية للبرمجيات مقابل الأجهزة تغيرًا كبيرًا خلال الخمسين عامًا الماضية. عندما كانت الحواسيب المركزية باهظة الثمن وتتطلب فرق دعم كبيرة، كانت المؤسسات القليلة التي تشتريها تمتلك أيضًا الموارد اللازمة لتمويل مشاريع هندسة البرمجيات المخصصة الضخمة والمكلفة. أما الآن، فقد أصبحت الحواسيب أكثر عددًا وقوة، مما يؤثر بشكل كبير على البرمجيات. فالسوق الأوسع يدعم مشاريع ضخمة لإنشاء برمجيات تجارية جاهزة ، كما تفعل شركات مثل مايكروسوفت . وتتيح الأجهزة الرخيصة لكل مبرمج امتلاك طرفية قادرة على الترجمة السريعة نسبيًا . ويمكن للبرامج المعنية استخدام تقنيات مثل جمع البيانات المهملة ، مما يجعل كتابتها أسهل وأسرع للمبرمج. من ناحية أخرى، أصبح عدد أقل بكثير من المؤسسات مهتمًا بتوظيف مبرمجين لمشاريع برمجيات مخصصة ضخمة، مفضلين استخدام البرمجيات التجارية الجاهزة قدر الإمكان.

تشمل الاستخدامات المبكرة لمصطلح هندسة البرمجيات رسالةً من رئيس جمعية آلات الحوسبة (ACM) أنتوني أوتينجر عام 1965 ، ^{[ 6 ] [ 7 ]} ومحاضراتٍ ألقاها دوغلاس تي. روس في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) في خمسينيات القرن الماضي. ^{[ 8 ]} وتُعدّ مارغريت إتش. هاميلتون صاحبة فكرة تسمية هذا التخصص بهندسة البرمجيات، كوسيلةٍ لإضفاء الشرعية عليه خلال تطوير حاسوب توجيه أبولو . ^{[ 9 ] [ 10 ]}

لقد ناضلتُ من أجل إضفاء الشرعية على البرمجيات حتى تحظى هي -ومطوروها- بالتقدير اللائق، ولذا بدأتُ باستخدام مصطلح "هندسة البرمجيات" لتمييزها عن هندسة الأجهزة وأنواع الهندسة الأخرى، مع اعتبار كل نوع من أنواع الهندسة جزءًا من عملية هندسة الأنظمة الشاملة. عندما بدأتُ استخدام هذا المصطلح لأول مرة، اعتُبر مُسليًا للغاية، وظلّ موضوعًا للسخرية لفترة طويلة. كانوا يُحبّون مُداعبتي بشأن أفكاري الجذرية. في نهاية المطاف، اكتسبت البرمجيات، وبشكل حتمي، نفس الاحترام الذي تحظى به أي تخصص آخر.

رعت اللجنة العلمية لحلف الناتو مؤتمرين ^{[ 12 ]} حول هندسة البرمجيات في عامي 1968 ( غارميش ، ألمانيا) و1969، مما أعطى هذا المجال دفعةً أولية. ويعتقد الكثيرون أن هذين المؤتمرين شكّلا البداية الرسمية لمهنة هندسة البرمجيات . ^{[ 6 ] [ 13 ]}

شهدت هندسة البرمجيات ازدهارًا ملحوظًا نتيجة ما يُعرف بأزمة البرمجيات في ستينيات وسبعينيات وثمانينيات القرن الماضي، والتي كشفت عن العديد من مشاكل تطوير البرمجيات. فقد تجاوزت العديد من المشاريع الميزانية والجدول الزمني، وتسببت بعضها في أضرار مادية. كما أدى الإهمال في نشر برامج تحتوي على أخطاء برمجية خطيرة إلى فقدان بعض الأشخاص لأرواحهم بسبب أعطال برمجية. ومن أبرز الأمثلة على الأضرار الناجمة عن الأخطاء البرمجية، خطأ "حالة التزامن" في جهاز العلاج الإشعاعي Therac-25 ، الذي تسبب في إعطاء جرعات زائدة من الإشعاع في حالات كان ينبغي فيها استخدام جرعات منخفضة. في البداية، عُرّفت أزمة البرمجيات من منظور الإنتاجية ، لكنها تطورت لاحقًا لتشمل التركيز على الجودة . واستخدم البعض مصطلح "أزمة البرمجيات" للإشارة إلى عجزهم عن توظيف عدد كافٍ من المبرمجين المؤهلين. وخلال هذه الفترة، رسّخ وادي السيليكون مكانته كأفضل موقع لعمل مهندسي البرمجيات. ^{[ 14 ]}

• تجاوزات التكاليف والميزانية : يُعد نظام التشغيل OS/360 مثالًا كلاسيكيًا على ذلك. فقد أنتج هذا المشروع، الذي استمر عقدًا من الزمن منذ ستينيات القرن الماضي، أحد أكثر أنظمة البرمجيات تعقيدًا في ذلك الوقت. ^{[ 13 ]} وكان OS/360 من أوائل مشاريع البرمجيات الكبيرة (التي شارك فيها 1000 مبرمج). ويزعم فريد بروكس في كتابه "أسطورة الشهر الرجلي" أنه ارتكب خطأً فادحًا كلفه ملايين الدولارات لعدم تطويره بنية متماسكة قبل بدء التطوير. ^{[ 13 ]}
• أضرار الممتلكات: قد تتسبب عيوب البرمجيات في أضرار للممتلكات. كما أن ضعف أمن البرمجيات يسمح للمخترقين بسرقة الهويات، مما يكلف الوقت والمال والسمعة.
• الحياة والموت: قد تؤدي عيوب البرمجيات إلى الوفاة. أثبتت الأنظمة المدمجة المستخدمة في أجهزة العلاج الإشعاعي قدرتها على التعطل بشكل كارثي لدرجة أنها تسببت في تعريض المرضى لجرعات إشعاعية قاتلة . ومن أشهر هذه الأعطال حادثة ثيراك-25 . ^{[ 15 ]}

احتفظ بيتر ج. نيومان بقائمة حديثة لمشاكل البرمجيات وكوارثها. ^{[ 16 ]} بدأت أزمة البرمجيات بالتلاشي تدريجيًا، نظرًا للصعوبة النفسية البالغة في البقاء في حالة أزمة لفترة طويلة (أكثر من 20 عامًا). ومع ذلك، لا تزال البرمجيات - وخاصة البرمجيات المدمجة في الوقت الحقيقي - محفوفة بالمخاطر ومنتشرة على نطاق واسع، ومن الضروري عدم الاستسلام للرضا عن النفس. على مدى السنوات العشر إلى الخمس عشرة الماضية، كتب مايكل أ. جاكسون باستفاضة عن طبيعة هندسة البرمجيات، وحدد المصدر الرئيسي لصعوباتها في غياب التخصص، واقترح أن أطر مشاكله توفر الأساس لـ "ممارسة طبيعية" لهندسة البرمجيات، وهو شرط أساسي لكي تصبح هندسة البرمجيات علمًا هندسيًا. ^{[ 17 ]}

كان تطوير أنظمة التشغيل الحديثة أحد أكبر المشاريع التي اضطلع بها مهندسو البرمجيات خلال تلك الفترة . ففي مختبرات بيل، ثم انتقلوا إلى جامعة كاليفورنيا في بيركلي، عمل كين تومسون ودينيس ريتشي ، إلى جانب مهندسين برمجيات آخرين، على إنشاء يونكس الإصدار السادس (Unix V6) عام 1975. شكّل يونكس الإصدار السادس نظام تشغيل رائدًا وضع معايير لأنظمة التشغيل المستقبلية، ويُستخدم اليوم لتعليم الطلاب مبادئ أنظمة التشغيل السليمة. ^{[ 18 ]} علاوة على ذلك، يمكن تصنيف أنظمة التشغيل المستقبلية المبنية على أساليب يونكس الإصدار السادس، ومشتقاته، إلى خمسة أنواع من نماذج أنظمة التشغيل: الأنظمة الشعبية، والأنظمة واسعة النطاق، والأنظمة الهجينة، والأنظمة التجريبية، والأنظمة المصغرة. ^{[ 19 ]} وعلى النقيض من يونكس، قام مهندسو البرمجيات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) عام 1983 بتطوير جنو (GNU ) (والذي يعني حرفيًا "جنو ليس يونكس") كبديل مفتوح المصدر ليونكس. باعتبارها من أوائل برامج المصادر المفتوحة، حظيت جنو بشعبية كبيرة لدى مجموعة صغيرة من المطورين، وقد ساهم عملها في نمو مجتمع تطوير برامج المصادر المفتوحة في الثمانينيات. ^{[ 20 ]}

لعقود طويلة، كان حل أزمة البرمجيات أولوية قصوى للباحثين والشركات المنتجة لأدوات البرمجيات. فقد كانت تكلفة امتلاك وصيانة البرمجيات في ثمانينيات القرن الماضي ضعف تكلفة تطويرها.

• خلال فترة التسعينيات، ارتفعت تكلفة الملكية والصيانة بنسبة 30% مقارنة بفترة الثمانينيات.
• في عام 1995، أظهرت الإحصاءات أن نصف مشاريع التنمية التي شملها الاستطلاع كانت قيد التشغيل، ولكنها لم تعتبر ناجحة.
• يتجاوز متوسط ​​مشاريع البرمجيات الجدول الزمني المحدد لها بمقدار النصف.
• ثلاثة أرباع جميع منتجات البرمجيات الكبيرة التي يتم تسليمها للعميل هي منتجات فاشلة إما أنها لا تستخدم على الإطلاق، أو أنها لا تلبي متطلبات العميل.

أدى ظهور الإنترنت إلى نمو سريع للغاية في الطلب على أنظمة عرض المعلومات الدولية/البريد الإلكتروني على شبكة الويب العالمية. كان على المبرمجين التعامل مع الرسوم التوضيحية والخرائط والصور الفوتوغرافية وغيرها من الصور، بالإضافة إلى الرسوم المتحركة البسيطة، بمعدل لم يسبق له مثيل، مع قلة الطرق المعروفة لتحسين عرض الصور/تخزينها (مثل استخدام الصور المصغرة).

أدى ازدياد استخدام المتصفحات، التي تعمل بلغة ترميز النص التشعبي (HTML)، إلى تغيير جذري في طريقة عرض المعلومات واسترجاعها. كما ساهمت الاتصالات الشبكية الواسعة في انتشار فيروسات الحاسوب الدولية على أجهزة مايكروسوفت ويندوز، وفي الوقاية منها. وأصبح الانتشار الهائل للبريد الإلكتروني العشوائي مشكلة تصميمية رئيسية في أنظمة البريد الإلكتروني، حيث أغرق قنوات الاتصال واستلزم فحصًا أوليًا شبه آلي. وتطورت أنظمة البحث بالكلمات المفتاحية إلى محركات بحث عبر الإنترنت ، واضطرت العديد من أنظمة البرمجيات إلى إعادة تصميمها للبحث الدولي، اعتمادًا على تحسين محركات البحث (SEO). وبرزت الحاجة إلى أنظمة ترجمة بشرية للغة الطبيعية لمحاولة ترجمة تدفق المعلومات إلى لغات أجنبية متعددة، حيث صُممت العديد من أنظمة البرمجيات للاستخدام متعدد اللغات، استنادًا إلى مفاهيم تصميمية من مترجمين بشريين. وارتفع عدد مستخدمي الحاسوب من مئات أو آلاف المستخدمين إلى ملايين المستخدمين الدوليين في كثير من الأحيان.

مع تزايد الطلب على البرمجيات في العديد من المؤسسات الصغيرة، أدت الحاجة إلى حلول برمجية منخفضة التكلفة إلى ظهور منهجيات أبسط وأسرع لتطوير برمجيات قابلة للتشغيل، بدءًا من تحديد المتطلبات وصولًا إلى النشر، بشكل أسرع وأسهل. تطور استخدام النماذج الأولية السريعة إلى منهجيات مبسطة بالكامل ، مثل البرمجة المتطرفة (XP)، التي سعت إلى تبسيط العديد من جوانب هندسة البرمجيات، بما في ذلك جمع المتطلبات واختبار الموثوقية للعدد المتزايد من أنظمة البرمجيات الصغيرة. لا تزال أنظمة البرمجيات الكبيرة جدًا تستخدم منهجيات موثقة بشكل مكثف، مع مجلدات عديدة في مجموعة الوثائق؛ ومع ذلك، كان لدى الأنظمة الأصغر نهج بديل أبسط وأسرع لإدارة تطوير وصيانة حسابات البرمجيات وخوارزمياتها، وتخزين المعلومات واسترجاعها وعرضها.

• يُعرف تشارلز باخمان (1924-2017) بشكل خاص بعمله في مجال قواعد البيانات .
• لازلو بيلادي (1928-2021) رئيس تحرير مجلة IEEE Transactions on Software Engineering في الثمانينيات.
• فريد بروكس (1931-2022)، اشتهر بإدارته لتطوير نظام التشغيل OS/360 وبكتابه "الشهر الأسطوري للرجل" .
• بيتر تشين (مواليد 1947) المعروف بتطوير نمذجة العلاقات بين الكيانات .
• قام إدسكار دبليو ديكسترا (1930-2002) بتطوير إطار عمل لشكل من أشكال البرمجة الهيكلية.
• قام ديفيد بارناس (مواليد 1941) بتطوير مفهوم إخفاء المعلومات في البرمجة المعيارية .
• مايكل أ. جاكسون (مواليد 1936) هو خبير في منهجية هندسة البرمجيات، وهو المسؤول عن طريقة JSP لتصميم البرامج؛ وطريقة JSD لتطوير الأنظمة (مع جون كاميرون)؛ ومنهجية Problem Frames لتحليل وهيكلة مشاكل تطوير البرمجيات.
• قام ريتشارد ستالمان بإنشاء أدوات نظام جنو وكان من دعاة البرمجيات الحرة.

• تاريخ البرمجيات
• تاريخ علوم الحاسوب
• تاريخ لغات البرمجة

• مقابلة تاريخية شفهية مع بروس هـ. بارنز ، من معهد تشارلز باباج ، جامعة مينيسوتا. يصف بارنز مؤسسة العلوم الوطنية (NSF) ودعمها للبحوث في علوم الحاسوب النظرية ، وهندسة الحاسوب ، والأساليب العددية ، وهندسة البرمجيات ، وتطوير الشبكات.
• مقابلة تاريخية شفهية مع لازلو أ. بلادي ، معهد تشارلز باباج ، جامعة مينيسوتا.