آلة التلعثم

تطلبت برامج الذكاء الاصطناعي في ستينيات وسبعينيات القرن الماضي قدراً هائلاً من قوة المعالجة، قياساً بوقت المعالج ومساحة الذاكرة. وقد تفاقمت متطلبات الطاقة لأبحاث الذكاء الاصطناعي مع ظهور لغة البرمجة الرمزية "ليسب"، عندما صُممت الأجهزة التجارية ووُضعت في أفضل صورة للغات برمجة شبيهة بلغة التجميع ولغة فورتران . في البداية، فرضت تكلفة هذه الأجهزة ضرورة مشاركتها بين العديد من المستخدمين. ومع تطور تقنية الدوائر المتكاملة وانخفاض حجم وتكلفة الحواسيب في ستينيات وسبعينيات القرن الماضي، وتجاوز احتياجات الذاكرة لبرامج الذكاء الاصطناعي مساحة عناوين حاسوب الأبحاث الأكثر شيوعاً، وهو حاسوب " ديجيتال إكويبمنت" (DEC) PDP-10 ، فكر الباحثون في نهج جديد: حاسوب مصمم خصيصاً لتطوير وتشغيل برامج الذكاء الاصطناعي الضخمة، ومُكيّف مع دلالات لغة "ليسب" . ولضمان أداء ثابت للبرامج التفاعلية، لم تكن هذه الأجهزة تُشارك عادةً، بل تُخصص لمستخدم واحد في كل مرة. ^{[ 3 ]}

في عام ١٩٧٣، بدأ ريتشارد غرينبلات وتوماس نايت ، المبرمجان في مختبر الذكاء الاصطناعي بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT)، ما سيُعرف لاحقًا بمشروع آلة ليسب في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وذلك عندما شرعا في بناء حاسوب مُبرمج مسبقًا لتشغيل عمليات ليسب الأساسية، بدلًا من تشغيلها برمجيًا، ضمن بنية مُوسومة ٢٤ بت . كما نفّذت الآلة عملية جمع البيانات المهملة التزايدية (أو أرينا ) . وبشكلٍ أدق، نظرًا لأن متغيرات ليسب تُحدد أنواعها أثناء التشغيل وليس أثناء الترجمة، فإن عملية جمع بسيطة لمتغيرين قد تستغرق خمسة أضعاف الوقت على الأجهزة التقليدية، بسبب تعليمات الاختبار والتفرع. أجرت آلات ليسب الاختبارات بالتوازي مع عمليات الجمع التقليدية ذات التعليمات الفردية. إذا فشلت الاختبارات المتزامنة، يتم تجاهل النتيجة وإعادة حسابها؛ مما يعني في كثير من الحالات زيادة في السرعة بعدة أضعاف. استُخدم نهج الفحص المتزامن هذا أيضًا في اختبار حدود المصفوفات عند الإشارة إليها، وفي متطلبات إدارة الذاكرة الأخرى (ليس فقط جمع البيانات المهملة أو المصفوفات).

تم تحسين عملية التحقق من أنواع البيانات وأتمتتها بشكل أكبر عندما  تم تمديد حجم كلمة البايت التقليدية من 32 بت إلى 36  بت لأجهزة Symbolics 3600-model Lisp ^{[ 4 ]} ، ثم لاحقًا إلى 40  بت أو أكثر (عادةً ما تُستخدم البتات الزائدة غير المُغطاة في التعليمات اللاحقة لتصحيح الأخطاء ). استُخدمت المجموعة الأولى من البتات الإضافية لتخزين بيانات النوع، مما جعل الجهاز ذا بنية مُوسومة ، بينما استُخدمت البتات المتبقية لتنفيذ ترميز تمثيل البيانات المضغوطة (CDR) (حيث يتم ضغط عناصر القائمة المرتبطة المعتادة لتشغل نصف المساحة تقريبًا)، مما ساعد في جمع البيانات المهملة بمقدار عشرة أضعاف تقريبًا. ومن التحسينات الأخرى، وجود تعليمتين برمجيتين صغيرتين تدعمان وظائف Lisp تحديدًا ، مما قلل تكلفة استدعاء دالة إلى 20 دورة ساعة فقط، في بعض تطبيقات Symbolics.

أُطلق على الجهاز الأول اسم جهاز CONS (نسبةً إلى مُعامل إنشاء القوائم consفي لغة Lisp). وكثيرًا ما كان يُشار إليه بمودة باسم جهاز Knight ، ربما لأن Knight كتب أطروحته للماجستير حول هذا الموضوع؛ وقد لاقى استحسانًا كبيرًا. ثم جرى تطويره إلى نسخة تُسمى CADR (تورية؛ ففي لغة Lisp، تُنطق الدالة التي تُعيد العنصر الثاني من القائمة /ˈkeɪ.dəɹ/ أو /ˈkɑ.dəɹ/ ، كما ينطق البعض كلمة "cadre")، والتي كانت مبنية على نفس البنية تقريبًا. بِيعَ حوالي 25 جهازًا من أجهزة CADR، التي كانت في الأساس نماذج أولية، داخل معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وخارجه مقابل 50,000 دولار تقريبًا؛ وسرعان ما أصبح الجهاز المفضل للاختراق - حيث نُقلت إليه العديد من أدوات البرمجيات الأكثر شيوعًا (على سبيل المثال، نُقل برنامج Emacs من ITS في عام 1975 ). وقد لاقى استحسانًا كبيرًا في مؤتمر الذكاء الاصطناعي الذي عُقد في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا عام 1978، لدرجة أن وكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة (DARPA) بدأت بتمويل تطويره.cadr 

في عام ١٩٧٩، اعتقد راسل نوفتسكر أن قوة لغة ليسب وإمكانية تطويرها بشكل أكبر من خلال تسريع الأجهزة، تجعل من أجهزة ليسب فرصة تجارية واعدة. اقترح نوفتسكر تسويق هذه التقنية بالتعاون مع غرينبلات. لم يكن غرينبلات، بصفته مخترقًا في مختبر الذكاء الاصطناعي، معتادًا على بيئة الأعمال، وكان يأمل في إعادة خلق جو المختبر غير الرسمي والمنتج في مشروعهما. اختلفت أفكاره وأهدافه عن أفكار وأهداف نوفتسكر. تفاوض الاثنان مطولًا، لكنهما لم يتوصلا إلى حل وسط. ولأن نجاح الشركة المقترحة مرهون بدعم كامل ومتكامل من مخترقي مختبر الذكاء الاصطناعي كمجموعة، قرر نوفتسكر وغرينبلات أن مصير المشروع بين أيديهما، وبالتالي يجب ترك القرار للمخترقين.

أدت المناقشات اللاحقة حول الخيار إلى انقسام المختبر إلى فصيلين. وفي فبراير 1979، بلغت الأمور ذروتها. انحاز المخترقون إلى نوفتسكر، معتقدين أن شركة مدعومة بصندوق استثماري تجاري لديها فرصة أفضل للبقاء وتسويق آلات ليسب من شركة غرينبلات الناشئة ذاتية الاكتفاء التي اقترحها.

في هذه المرحلة، بدأت شركة سيمبوليكس ، التي أسسها نوفتسكر، بالتبلور تدريجيًا. ورغم أن نوفتسكر كان يدفع رواتب موظفيه، إلا أنه لم يكن يملك مبنى أو أي معدات ليعمل عليها المبرمجون. فتفاوض مع باتريك وينستون ، فمقابل السماح لموظفي سيمبوليكس بمواصلة العمل من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، ستسمح سيمبوليكس للمعهد باستخدام جميع البرامج التي طورتها داخليًا وبمجان. بعد حوالي ثمانية أشهر من المؤتمر الكارثي مع نوفتسكر، جاء مستشار من مركز السيطرة على الأمراض والوقاية منها، كان يحاول تطوير تطبيق حاسوبي للغة الطبيعية مع مجموعة من مبرمجي الساحل الغربي، إلى غرينبلات باحثًا عن جهاز ليسب ليعمل عليه فريقه. كان غرينبلات قد قرر تأسيس شركته المنافسة لأجهزة ليسب، لكنه لم يفعل شيئًا. قرر المستشار، ألكسندر جاكوبسون، أن السبيل الوحيد أمام غرينبلات لتأسيس الشركة وبناء أجهزة ليسب التي كان جاكوبسون في أمس الحاجة إليها هو أن يدعم جاكوبسون غرينبلات ويساعده في إطلاق الشركة. قام جاكوبسون بتجميع خطط العمل، وتشكيل مجلس إدارة، وإيجاد شريك لغرينبلات (شخص يُدعى إف. ستيفن وايل). سُميت الشركة الجديدة LISP Machine, Inc. (LMI)، ومُوّلت من خلال طلبات مراكز السيطرة على الأمراض والوقاية منها، عن طريق جاكوبسون.

في ذلك الوقت تقريبًا، بدأت شركة سيمبوليكس (شركة نوفتسكر) عملياتها. وقد أعاقها وعد نوفتسكر بمنح غرينبلات مهلة عام ، بالإضافة إلى تأخيرات كبيرة في الحصول على رأس مال استثماري. مع ذلك، احتفظت سيمبوليكس بميزة رئيسية، وهي أنه بينما انتقل 3 أو 4 من قراصنة مختبر الذكاء الاصطناعي للعمل لدى غرينبلات، انضم 14 هاكرًا آخر إلى سيمبوليكس. لم يتم توظيف شخصين من مختبر الذكاء الاصطناعي من قبل أي من الشركتين: ريتشارد ستالمان ومارفن مينسكي . مع ذلك، ألقى ستالمان باللوم على سيمبوليكس في تراجع مجتمع الهاكرز الذي كان يتمركز حول مختبر الذكاء الاصطناعي. لمدة عامين، من عام 1982 إلى نهاية عام 1983، عمل ستالمان بمفرده على استنساخ مخرجات مبرمجي سيمبوليكس، بهدف منعهم من احتكار أجهزة الكمبيوتر في المختبر. ^{[ 5 ]}

على الرغم من ذلك، وبعد سلسلة من الصراعات الداخلية، انطلقت شركة سيمبوليكس في عامي 1980/1981، حيث باعت جهاز CADR تحت اسم LM-2، بينما باعته شركة Lisp Machines , Inc. تحت اسم LMI-CADR. لم تكن سيمبوليكس تنوي إنتاج الكثير من أجهزة LM-2، إذ كان من المفترض أن تُشحن عائلة أجهزة Lisp 3600 بسرعة، ولكن تأخر وصولها مرارًا وتكرارًا، وانتهى الأمر بسيمبوليكس إلى إنتاج حوالي 100 جهاز LM-2، بيع كل منها مقابل 70,000 دولار. طورت الشركتان منتجات من الجيل الثاني استنادًا إلى CADR: سيمبوليكس 3600 وLMI-LAMBDA (تمكنت LMI من بيع حوالي 200 جهاز منها). وقد توسع جهاز 3600، الذي تأخر شحنه عامًا، ليشمل CADR من خلال توسيع كلمة الآلة إلى 36 بت، وتوسيع مساحة العناوين إلى 28 بت، ^{[ 6 ]} وإضافة مكونات مادية لتسريع بعض الوظائف الشائعة التي تم تنفيذها في الشفرة المصغرة على CADR. كان جهاز LMI-LAMBDA، الذي صدر بعد عام من جهاز 3600 في عام 1983، متوافقًا مع CADR (حيث كان بإمكانه تشغيل الشفرة الدقيقة CADR)، ولكن كانت هناك اختلافات في المكونات المادية. دخلت شركة تكساس إنسترومنتس (TI) المنافسة عندما حصلت على ترخيص تصميم LMI-LAMBDA وأنتجت نسختها الخاصة، TI Explorer . بعض أجهزة LMI-LAMBDA وTI Explorer كانت أنظمة مزدوجة بمعالج Lisp ومعالج Unix . طورت TI أيضًا نسخة معالج دقيق 32 بت من وحدة المعالجة المركزية Lisp الخاصة بها لجهاز TI Explorer. استُخدمت شريحة Lisp هذه أيضًا في MicroExplorer - وهي لوحة NuBus لجهاز Apple Macintosh II (طُوّرت NuBus في البداية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لاستخدامها في أجهزة Lisp).

واصلت شركة سيمبوليكس تطوير عائلة معالجات 3600 ونظام تشغيلها Genera ، وأنتجت معالج Ivory، وهو تطبيق VLSI لبنية سيمبوليكس. ابتداءً من عام 1987، طُوّرت عدة أجهزة تعتمد على معالج Ivory: لوحات لأجهزة Sun وMac، ومحطات عمل مستقلة، وحتى أنظمة مضمنة (I-Machine Custom LSI، عنوان 32 بت، Symbolics XL-400، UX-400، MacIvory II؛ وفي عام 1989، كانت المنصات المتاحة هي Symbolics XL-1200، MacIvory III، UX-1200، Zora، NXP1000 "pizza box"). قامت شركة Texas Instruments بتصغير معالج Explorer إلى شريحة سيليكون تحت اسم MicroExplorer، والذي عُرض كبطاقة لجهاز Apple Mac II . تخلّت شركة LMI عن بنية CADR وطوّرت جهازها الخاص K-Machine، ^{[ 7 ]} لكنها أفلست قبل طرح الجهاز في السوق. قبل زوالها، كانت شركة LMI تعمل على نظام موزع لـ LAMBDA باستخدام مساحة Moby. ^{[ 8 ]}

كانت هذه الأجهزة مزودة بدعم مادي لعمليات لغة ليسب الأساسية المختلفة (اختبار أنواع البيانات، ترميز CDR )، بالإضافة إلى دعم مادي لعملية جمع البيانات المهملة التدريجية . وقد شغّلت برامج ليسب الكبيرة بكفاءة عالية. نافست آلة Symbolics العديد من الحواسيب الصغيرة الفائقة التجارية ، لكنها لم تُعتمد قط للأغراض التقليدية. كما بيعت آلات Symbolics Lisp لبعض الأسواق غير المتخصصة في الذكاء الاصطناعي، مثل رسومات الحاسوب ، والنمذجة، والرسوم المتحركة.

كانت أجهزة Lisp المشتقة من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا تعمل بلهجة من لغة Lisp تُسمى Lisp Machine Lisp ، وهي مشتقة من لغة Maclisp الخاصة بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا . وقد كُتبت أنظمة التشغيل هذه من الصفر بلغة Lisp، وغالبًا ما استخدمت امتدادات البرمجة الكائنية. لاحقًا، دعمت هذه الأجهزة أيضًا إصدارات مختلفة من لغة Common Lisp (مع Flavors و New Flavors و Common Lisp Object System (CLOS)).

طوّر بولت، بيرانيك، ونيومان (BBN) جهازًا خاصًا بهم مكتوبًا بلغة ليسب، أطلقوا عليه اسم جيريكو، ^{[ 9 ]} والذي كان يعمل بنسخة من لغة إنترليسب . لم يُطرح هذا الجهاز في الأسواق. وبسبب الإحباط، استقال فريق الذكاء الاصطناعي بأكمله، وانضم معظمهم إلى شركة زيروكس. وهكذا، قام مركز أبحاث زيروكس بالو ألتو ، بالتزامن مع تطوير غرينبلات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، بتطوير أجهزة ليسب خاصة بهم مصممة لتشغيل إنترليسب (ولاحقًا كومون ليسب ). استُخدمت نفس الأجهزة مع برامج مختلفة أيضًا كأجهزة سمول توك وكنظام مكتبي زيروكس ستار . وشملت هذه الأجهزة: زيروكس 1100، دولفين (1979)؛ زيروكس 1132، دورادو ؛ زيروكس 1108، دانديليون (1981)؛ زيروكس 1109، دانديتايغر ؛ وزيروكس 1186/6085 ، دايبريك . ^{[ 10 ]} تم أيضًا نقل نظام تشغيل أجهزة زيروكس ليسب إلى آلة افتراضية، وهو متاح للعديد من المنصات كمنتج يُسمى ميدلي . اشتهرت آلة زيروكس ببيئة التطوير المتقدمة (إنتر ليسب-دي)، ومدير النوافذ رومز، وواجهة المستخدم الرسومية المبكرة، والتطبيقات المبتكرة مثل نوت كاردز (أحد أوائل تطبيقات النصوص التشعبية ).

عملت شركة زيروكس أيضًا على جهاز Lisp يعتمد على الحوسبة ذات مجموعة التعليمات المخفضة (RISC)، باستخدام "معالج زيروكس الشائع Lisp" وخططت لطرحه في السوق بحلول عام 1987، ^{[ 11 ]} وهو ما لم يحدث.

في منتصف الثمانينيات، قامت شركة Integrated Inference Machines (IIM) ببناء نماذج أولية لآلات Lisp تسمى Inferstar. ^{[ 12 ]}

في عامي 1984-1985، حاولت شركة بريطانية، هي راكال-نورسك، وهي شركة تابعة مشتركة بين راكال ونورسك داتا ، إعادة استخدام جهاز نورسك داتا ND-500 الصغير جدًا كجهاز Lisp مشفر صغيرًا، يعمل ببرنامج CADR: نظام معالجة المعرفة (KPS). ^{[ 13 ]}

شهدت سوق أجهزة Lisp عدة محاولات من قبل الشركات المصنعة اليابانية، منها: المعالج المساعد الرئيسي Fujitsu Facom-alpha ^{[ 14 ] ، وجهاز Elis من NTT [ 15 ] [ 16 ]،} ومعالج الذكاء الاصطناعي (AIP) من Toshiba ^{[ 17 ]} ، وجهاز LIME من NEC ^{[ 18 ]} . وقد أسفرت جهود بحثية جامعية عديدة عن نماذج أولية عاملة، من بينها جهاز TAKITAC-7 من جامعة كوبي ^{[ 19 ]} ، وجهاز FLATS من معهد RIKEN ^{[ 20 ]} ، وجهاز EVLIS من جامعة أوساكا ^{[ 21 ] .}

في فرنسا، ظهر مشروعان لآلة ليسب: M3L ^{[ 22 ]} في جامعة تولوز بول ساباتيه، ولاحقًا MAIA. ^{[ 23 ]}

في ألمانيا، صممت شركة سيمنز المعالج المساعد COLIBRI القائم على معمارية RISC والمبني على لغة Lisp. ^{[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]}

مع بداية فترة ركود الذكاء الاصطناعي وبدايات ثورة الحواسيب الصغيرة ، التي ستُطيح بمصنّعي الحواسيب المصغّرة ومحطات العمل، سرعان ما أصبحت أجهزة الكمبيوتر المكتبية الأرخص قادرة على تشغيل برامج لغة ليسب بسرعة تفوق سرعة أجهزة ليسب نفسها، دون الحاجة إلى أجهزة متخصصة. ومع زوال أعمال الأجهزة ذات هامش الربح المرتفع، أفلست معظم شركات تصنيع أجهزة ليسب بحلول أوائل التسعينيات، ولم يتبقَّ سوى شركات البرمجيات مثل لوسيد، أو شركات تصنيع الأجهزة التي تحوّلت إلى البرمجيات والخدمات لتجنّب الانهيار. اعتبارًا من يناير 2015 إلى جانب شركتي زيروكس وتكساس إنسترومنتس، تُعدّ شركة سيمبوليكس الشركة الوحيدة العاملة في مجال آلات لغة ليسب، حيث تبيع بيئة برمجيات آلة أوبن جينيرا ليسب ونظام الجبر الحاسوبي ماكسيما . ^{[ 28 ] [ 29 ]}

بُذلت عدة محاولات لكتابة برامج محاكاة مفتوحة المصدر لآلات لغة ليسب المختلفة، منها: محاكاة CADR ^{[ 30 ]} ، ومحاكاة Symbolics L Lisp Machine ^{[ 31 ]} ، ومشروع E3 (محاكاة TI Explorer II) ^{[ 32 ]} ، وMeroko (TI Explorer I) ^{[ 33 ]} ، وNevermore (TI Explorer I) ^{[ 34 ]} . وفي 3 أكتوبر 2005، أصدر معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) شفرة المصدر لآلة CADR Lisp Machine كمصدر مفتوح ^{[ 35 ] .}

في سبتمبر 2014، أعلن ألكسندر برجر، مطور لغة بيكو ليسب ، عن PilMCU، وهو تطبيق للغة بيكو ليسب في الأجهزة. ^{[ 36 ]}

يحتوي أرشيف مستندات PDF الخاص بـ Bitsavers ^{[ 37 ]} على نسخ PDF من الوثائق الشاملة لأجهزة Symbolics Lisp ^{[ 38 ]} ، وأجهزة TI Explorer ^{[ 39 ]} وMicroExplorer ^{[ 40 ]} Lisp، وأجهزة Xerox Interlisp-D Lisp ^{[ 41 ] .}

كانت المجالات التي تستخدم آلات Lisp في الغالب في مجال تطبيقات الذكاء الاصطناعي الواسع، ولكن أيضًا في رسومات الحاسوب ومعالجة الصور الطبية وغيرها الكثير.

كانت أنظمة الخبراء التجارية الرئيسية في الثمانينيات متاحة: بيئة هندسة المعرفة (KEE) من Intellicorp، و Knowledge Craft من The Carnegie Group Inc.، و ART ( أداة الاستدلال الآلي ) من Inference Corporation. ^{[ 42 ]}