ريتشارد هامينغ

كان ريتشارد ويسلي هامينغ (11 فبراير 1915 - 7 يناير 1998) عالم رياضيات أمريكيًا، كان لأعماله آثار بالغة الأهمية على هندسة الحاسوب والاتصالات. تشمل إسهاماته شفرة هامينغ (التي تستخدم مصفوفة هامينغونافذة هامينغ ، وأعداد هامينغ ، وتعبئة الكرة أو حد هامينغ ، ومفاهيم الرسم البياني لهامينغ ، ومسافة هامينغ .

وُلد هامينغ في شيكاغو، والتحق بجامعة شيكاغو ، وجامعة نبراسكا ، وجامعة إلينوي في أوربانا-شامبين ، حيث كتب أطروحته للدكتوراه في الرياضيات تحت إشراف فالديمار تريتزينسكي (1901-1973). في أبريل 1945، انضم إلى مشروع مانهاتن في مختبر لوس ألاموس ، حيث برمج آلات الحوسبة من نوع IBM لحساب حلول المعادلات التي قدمها فيزيائيو المشروع. انتقل للعمل في مختبرات بيل للهاتف عام 1946. وعلى مدى السنوات الخمس عشرة التالية، شارك في معظم إنجازات المختبرات البارزة. تقديرًا لعمله، حصل على جائزة تورينغ من جمعية آلات الحوسبة (ACM) عام 1968، وكان ثالث من يحصل عليها. [ 1 ]

بعد تقاعده من مختبرات بيل عام 1976، شغل هامينغ منصباً في كلية الدراسات العليا البحرية في مونتيري، كاليفورنيا ، حيث عمل أستاذاً مساعداً ومحاضراً أول في علوم الحاسوب ، وكرّس نفسه للتدريس وتأليف الكتب. ألقى محاضرته الأخيرة في ديسمبر 1997، قبل أسابيع قليلة من وفاته إثر نوبة قلبية في 7 يناير 1998.

وقت مبكر من الحياة

وُلد هامينغ في شيكاغو، إلينوي، في 11 فبراير 1915، [ 2 ] وهو ابن ريتشارد ج. هامينغ، مدير الائتمان، ومابيل ج. ريدفيلد. [ 3 ] كان والده هولنديًا ، وكانت والدته من نسل ركاب سفينة مايفلاور . [ 4 ] نشأ في شيكاغو، حيث التحق بمدرسة كرين التقنية الثانوية وكلية كرين جونيور . [ 3 ]

كان هامينغ يرغب في البداية بدراسة الهندسة، لكن المال كان شحيحًا خلال فترة الكساد الكبير ، وكان عرض المنحة الدراسية الوحيد الذي تلقاه من جامعة شيكاغو ، التي لم تكن تضم كلية هندسة. لذا، التحق بدراسة العلوم، وتخصص في الرياضيات، [ 5 ] وحصل على درجة البكالوريوس في العلوم عام 1937. [ 2 ] وقد اعتبر هذا لاحقًا منعطفًا سعيدًا في حياته. قال: "لو كنت مهندسًا، لكنت سأصبح ذلك الشخص الذي ينزل إلى فتحات الصرف الصحي بدلًا من أن أعيش إثارة العمل البحثي الرائد." [ 2 ]

حصل على درجة الماجستير في الآداب من جامعة نبراسكا عام ١٩٣٩، ثم التحق بجامعة إلينوي في أوربانا-شامبين ، حيث كتب أطروحته للدكتوراه بعنوان " بعض المشكلات في نظرية القيم الحدية للمعادلات التفاضلية الخطية" تحت إشراف فالديمار تريتزينسكي . [ ٥ ] كانت أطروحته امتدادًا لأعمال تريتزينسكي في هذا المجال. درس دالة غرين وطوّر أساليب جاكوب تاماركين للحصول على الحلول المميزة . [ ٦ ] خلال دراسته العليا، اكتشف وقرأ كتاب جورج بول " قوانين الفكر" . [ ٧ ]

منحت جامعة إلينوي في أوربانا-شامبين هامينغ درجة الدكتوراه في الفلسفة عام ١٩٤٢، وأصبح محاضرًا في الرياضيات هناك. تزوج من زميلته في الدراسة، واندا ليتل، في ٥ سبتمبر ١٩٤٢، [ ٥ ] مباشرةً بعد حصولها على درجة الماجستير في الأدب الإنجليزي. استمر زواجهما حتى وفاته، ولم يرزقا بأطفال. [ ٣ ] في عام ١٩٤٤، أصبح أستاذًا مساعدًا في كلية جيه بي سبيد العلمية بجامعة لويفيل في لويفيل، كنتاكي . [ ٥ ]

مشروع مانهاتن

مع استمرار الحرب العالمية الثانية ، غادر هامينغ لويفيل في أبريل 1945 للعمل في مشروع مانهاتن في مختبر لوس ألاموس ، ضمن قسم هانز بيث ، حيث كان يبرمج آلات الحوسبة من نوع IBM التي تحسب حلول المعادلات التي يقدمها فيزيائيو المشروع. وسرعان ما لحقت به زوجته واندا، حيث شغلت وظيفة في لوس ألاموس كحاسوب بشري ، وعملت مع بيث وإدوارد تيلر . [ 5 ] وقد ذكر هامينغ لاحقًا ما يلي:

قبل وقت قصير من أول اختبار ميداني (أدركتُ حينها أنه لا يمكن إجراء أي تجربة صغيرة النطاق - إما أن تتوفر الكتلة الحرجة أو لا)، طلب مني رجلٌ مراجعة بعض العمليات الحسابية التي أجراها، فوافقتُ ظنًا مني أنني سأُلقي باللوم على أحد مرؤوسي. عندما سألته عن ماهيتها، قال: "إنها احتمالية أن تُشعل قنبلة الاختبار الغلاف الجوي بأكمله". قررتُ حينها أن أتحقق منها بنفسي! في اليوم التالي، عندما جاء ليأخذ الإجابات، قلتُ له: "يبدو أن العمليات الحسابية صحيحة، لكنني لا أعرف شيئًا عن معادلات مقاطع امتصاص الأكسجين والنيتروجين - ففي النهاية، لا يمكن إجراء تجارب عند مستويات الطاقة المطلوبة". فأجابني، كما لو كان فيزيائيًا يُخاطب رياضيًا، أنه يريدني أن أتحقق من العمليات الحسابية لا من الفيزياء، ثم انصرف. قلتُ في نفسي: "ماذا فعلتَ يا هامينغ؟ أنت تُعرّض للخطر كل أشكال الحياة المعروفة في الكون، وأنت لا تعرف الكثير عن جزء أساسي منها؟" كنت أسير جيئة وذهاباً في الممر عندما سألني صديق عما يزعجني. أخبرته. فكان رده: "لا عليك يا هامينغ، لن يلومك أحد أبداً." [ 7 ]

بقي هامينغ في لوس ألاموس حتى عام 1946، حين قبل وظيفة في مختبرات بيل للهواتف (BTL). ولرحلته إلى نيوجيرسي، اشترى سيارة كلاوس فوكس القديمة. وعندما باعها لاحقًا قبل أسابيع قليلة من كشف هوية فوكس كجاسوس، اعتبر مكتب التحقيقات الفيدرالي التوقيت مثيرًا للريبة بما يكفي لاستجواب هامينغ. [ 3 ] ورغم أن هامينغ وصف دوره في لوس ألاموس بأنه "عامل صيانة حاسوب"، [ 8 ] فقد اطلع على محاكاة حاسوبية لتجارب كان من المستحيل إجراؤها في المختبر. "وعندما سنحت لي الفرصة للتفكير في الأمر،" كما تذكر لاحقًا، "أدركت أن هذا يعني أن العلم سيشهد تغييرًا جذريًا." [ 2 ]

مختبرات بيل

تمثيل ثنائي الأبعاد لمسافة هامينغ . يشير لون كل بكسل إلى مسافة هامينغ بين التمثيلات الثنائية لإحداثياته ​​x و y ، بتردد 16، في نظام الألوان ذي 16 لونًا.

في مختبرات بيل، تقاسم هامينغ مكتبًا لفترة مع كلود شانون . كما ضمّ قسم الأبحاث الرياضية جون توكي، ودونالد لينغ وبروكواي ماكميلان ، وهما من رواد مختبر لوس ألاموس . أطلق شانون ولينغ وماكميلان وهامينغ على أنفسهم لقب " الأتراك الشباب " . [ 5 ] يتذكر هامينغ لاحقًا: "كنا مشاغبين من الطراز الأول. كنا نقوم بأمور غير تقليدية بطرق غير تقليدية، ومع ذلك كنا نحقق نتائج قيّمة. لذا، كان على الإدارة أن تتسامح معنا وتتركنا وشأننا في كثير من الأحيان". [ 2 ]

على الرغم من أن هامينغ عُيّن للعمل على نظرية المرونة ، إلا أنه ظل يقضي معظم وقته مع آلات الحساب. [ 8 ] قبل أن يغادر إلى منزله يوم جمعة من عام 1947، قام بتشغيل الآلات لإجراء سلسلة طويلة ومعقدة من العمليات الحسابية خلال عطلة نهاية الأسبوع، ليكتشف عند وصوله صباح الاثنين أن خطأً قد وقع في بداية العملية وأن الحساب قد توقف. [ 9 ] كانت الآلات الرقمية تعالج المعلومات على شكل سلاسل من الأصفار والآحاد، وهي وحدات معلومات أطلق عليها توكي اسم " بتات ". [ 10 ] إذا كان بت واحد في سلسلة ما خاطئًا، فإن السلسلة بأكملها ستكون خاطئة. وللكشف عن ذلك، استُخدم بت التكافؤ للتحقق من صحة كل سلسلة. "إذا كان بإمكان الحاسوب تحديد وقت حدوث خطأ،" كما استنتج هامينغ، "فبالتأكيد هناك طريقة لتحديد مكان الخطأ حتى يتمكن الحاسوب من تصحيحه بنفسه." [ 9 ]

كرّس هامينغ نفسه لحل هذه المشكلة، [ 3 ] التي أدرك أنها ستكون ذات تطبيقات واسعة النطاق. فكل بت لا يمكن أن يكون إلا صفرًا أو واحدًا، لذا إذا عُرف البت الخاطئ، يُمكن تصحيحه. في ورقة بحثية رائدة نُشرت عام 1950، قدّم هامينغ مفهوم عدد المواضع التي تختلف فيها كلمتان مشفرتان، وبالتالي عدد التغييرات المطلوبة لتحويل إحداهما إلى الأخرى، وهو ما يُعرف اليوم بمسافة هامينغ . [ 11 ] وبذلك، ابتكر هامينغ مجموعة من رموز تصحيح الأخطاء الرياضية ، والتي تُسمى رموز هامينغ . لم يقتصر هذا على حل مشكلة مهمة في الاتصالات وعلوم الحاسوب فحسب، بل فتح أيضًا مجالًا جديدًا للدراسة. [ 11 ] [ 12 ]

حد هامينغ ، المعروف أيضًا بحد تعبئة الكرات أو حد الحجم، هو قيدٌ على معلمات أي رمز كتلي . وهو مُفسَّرٌ بدلالة تعبئة الكرات في مسافة هامينغ ضمن فضاء جميع الكلمات الممكنة. ويُشكِّل هذا الحد قيدًا هامًا على كفاءة أي رمز تصحيح أخطاء في استغلال الفضاء الذي تُضمَّن فيه كلماته. يُقال إن الرمز الذي يحقق حد هامينغ هو رمز مثالي. ورموز هامينغ هي رموز مثالية. [ 13 ] [ 14 ]

بالعودة إلى المعادلات التفاضلية ، درس هامينغ طرق التكامل العددي لها. كان من بين الطرق الشائعة آنذاك طريقة ميلن، المنسوبة إلى آرثر ميلن . [ 15 ] إلا أن هذه الطريقة كانت تعاني من عدم الاستقرار، ما قد يؤدي في بعض الحالات إلى تشويش النتائج بسبب ضوضاء التقريب. طوّر هامينغ نسخة محسّنة منها، وهي مُتنبئ-مُصحِّح هامينغ. استُخدمت هذه الطريقة لسنوات عديدة، ولكن حلت محلها لاحقًا طريقة آدامز . [ 16 ] أجرى هامينغ أبحاثًا مستفيضة في مجال المرشحات الرقمية ، فابتكر مرشحًا جديدًا، هو نافذة هامينغ ، وألّف في نهاية المطاف كتابًا كاملًا حول هذا الموضوع بعنوان " المرشحات الرقمية " (1977). [ 17 ]

خلال الخمسينيات من القرن العشرين، قام ببرمجة أحد أقدم أجهزة الكمبيوتر، وهو IBM 650 ، وقام مع روث أ. فايس بتطوير لغة البرمجة L2 ، وهي واحدة من أوائل لغات الكمبيوتر، في عام 1956. وقد تم استخدامها على نطاق واسع داخل مختبرات بيل، وكذلك من قبل المستخدمين الخارجيين، الذين عرفوها باسم بيل 2. وقد تم استبدالها بلغة فورتران عندما تم استبدال جهاز IBM 650 في مختبرات بيل بجهاز IBM 704 في عام 1957. [ 18 ]

في كتابه "مبادئ البرمجة " (1976)، نسب إدسكار ديكسترا إلى هامينغ مشكلة إيجاد الأعداد المنتظمة بكفاءة . [ 19 ] عُرفت هذه المشكلة باسم "مشكلة هامينغ"؛ وفي علوم الحاسوب، يُشار إلى الأعداد المنتظمة غالبًا باسم "أعداد هامينغ"، على الرغم من أنه لم يكتشفها. [ 20 ]

طوال فترة عمله في مختبرات بيل، تجنّب هامينغ مسؤوليات الإدارة. رُقّي إلى مناصب إدارية عدة مرات، لكنه كان يحرص دائمًا على أن تكون هذه المناصب مؤقتة. وقد صرّح لاحقًا قائلًا: "كنت أعلم، إلى حد ما، أن تجنّبي للإدارة يعني أنني لم أكن أؤدي واجبي تجاه المؤسسة. وهذا أحد أكبر إخفاقاتي." [ 2 ]

مرحلة لاحقة من العمر

شغل هامينغ منصب رئيس جمعية آلات الحوسبة من عام 1958 إلى عام 1960. [ 8 ] في عام 1960، توقع أن يُخصص نصف ميزانية مختبرات بيل للحوسبة في يوم من الأيام. لم يتوقع أي من زملائه أن يصل المبلغ إلى هذا الحد، لكن توقعاته كانت في الواقع أقل من الواقع. [ 21 ] ظهرت فلسفته حول الحوسبة العلمية كشعار لكتابه " الأساليب العددية للعلماء والمهندسين " (1962).

إن الغرض من الحوسبة هو الفهم العميق، وليس الأرقام. [ 22 ]

في أواخر حياته، أبدى هامينغ اهتمامًا بالتدريس. بين عامي 1960 و1976، حين غادر مختبرات بيل، شغل مناصب أستاذ زائر أو مساعد في جامعة ستانفورد ، ومعهد ستيفنز للتكنولوجيا ، وكلية مدينة نيويورك ، وجامعة كاليفورنيا في إرفاين، وجامعة برينستون . [ 23 ] بصفته أحد رواد الفكر العلمي الشباب، كان هامينغ مستاءً من العلماء الأكبر سنًا الذين استنزفوا المساحة والموارد التي كان من الأجدر أن يستغلها هؤلاء الرواد الشباب بشكل أفضل. وبالنظر إلى ملصق تذكاري لإنجازات مختبرات بيل القيّمة، لاحظ أنه عمل على جميع الإنجازات المذكورة تقريبًا أو كان مرتبطًا بها خلال النصف الأول من مسيرته المهنية في مختبرات بيل، لكنه لم يشارك في أي منها خلال النصف الثاني. لذا قرر التقاعد عام 1976، بعد ثلاثين عامًا. [ 2 ]

في عام 1976، انتقل إلى كلية الدراسات العليا البحرية في مونتيري، كاليفورنيا ، حيث عمل أستاذاً مساعداً ومحاضراً أول في علوم الحاسوب . [ 3 ] تخلى عن البحث، وركز على التدريس وتأليف الكتب. [ 5 ] وقد أشار إلى ما يلي:

إن الطريقة التي تُدرَّس بها الرياضيات حاليًا مملة للغاية. في كتاب التفاضل والتكامل الذي نستخدمه حاليًا في جامعتي، لم أجد مسألة واحدة أشعر أن الطالب سيهتم بإجابتها! مسائل الكتاب لا تختلف في أهميتها عن حل الكلمات المتقاطعة - قد يكون الأمر صعبًا، لكن النتيجة لا قيمة لها في الحياة. [ 5 ]

حاول هامينغ تدارك الموقف بكتاب جديد بعنوان " أساليب الرياضيات التطبيقية في حساب التفاضل والتكامل، والاحتمالات، والإحصاء " (1985). [ 5 ] وفي عام 1993، صرّح قائلاً: "عندما غادرتُ مختبر BTL، كنتُ أعلم أن تلك كانت نهاية مسيرتي العلمية. وعندما أتقاعد من هنا، بمعنى آخر، ستكون تلك هي النهاية الحقيقية". [ 2 ] وقد صدق حدسه. أصبح أستاذاً فخرياً في يونيو 1997، [ 24 ] وألقى محاضرته الأخيرة في ديسمبر 1997، قبل أسابيع قليلة من وفاته إثر نوبة قلبية في 7 يناير 1998. [ 8 ] وقد خلّف وراءه زوجته واندا. [ 24 ]

يتم الاحتفاظ بسلسلة المحاضرات المسجلة الأخيرة لهامينغ [ 25 ] من قبل كلية الدراسات العليا البحرية إلى جانب العمل الجاري [ 26 ] الذي يحافظ على رؤاه ويوسع إرثه.

الجوائز والتقدير المهني

تُمنح ميدالية ريتشارد دبليو هامينغ ، التي سُميت تكريمًا له، سنويًا من قِبل معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) تقديرًا لـ"المساهمات الاستثنائية في علوم المعلومات والأنظمة والتكنولوجيا "، وكان هو أول من حصل على هذه الميدالية. [ 34 ] ويُظهر الوجه الخلفي للميدالية مصفوفة فحص التكافؤ لهامينغ لرمز تصحيح أخطاء هامينغ. [ 8 ]

فهرس

المحاضرات

  • ١٩٩١ - أنت وبحثك . محاضرة برعاية قسم الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسوب، جامعة كاليفورنيا، سان دييغو. سلسلة المحاضرات المتميزة في الهندسة الكهربائية وهندسة الحاسوب. نسخة رقمية متاحة من مكتبة جامعة كاليفورنيا، سان دييغو.

انظر أيضاً

ملحوظات

  1. "جائزة إيه إم تورينج، ريتشارد دبليو هامينغ" . رابطة آلات الحوسبة . تم الاطلاع عليه في 1 أغسطس 2022 .
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 "رواد الحوسبة - ريتشارد ويسلي هامينغ" . جمعية مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) . مؤرشف من الأصل في 3 سبتمبر 2014. تم الاطلاع عليه في 30 أغسطس 2014 .
  3. 1 2 3 4 5 6 كارنيس 2005 ، ص 220-221.
  4. هـ. لوميس، هيرشل؛ س. بوتر، ديفيد (2002). "ريتشارد دبليو هامينغ". تكريمات تذكارية: المجلد 10. مطبعة الأكاديميات الوطنية . doi : 10.17226/10403 . ISBN 978-0-309-08457-4.
  5. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 "ريتشارد دبليو هامينغ - الفائز بجائزة تورينغ" . جمعية آلات الحوسبة . تم الاطلاع عليه في 30 أغسطس 2014 .
  6. "سيرة هامينغ" . جامعة سانت أندروز . تم الاطلاع عليه في 30 أغسطس 2014 .
  7. 1 2 هامينغ 1998 ، ص. 643.
  8. 1 2 3 4 5 مورغان 1998 ، ص 972.
  9. 1 2 "مواد إضافية لريتشارد دبليو هامينغ" . رابطة آلات الحوسبة . تم الاطلاع عليه في 30 أغسطس 2014 .
  10. شانون 1948 ، ص 379.
  11. 1 2 مورغان 1998 ، ص 973-975.
  12. هامينغ 1950 ، ص 147-160.
  13. لينغ وشينغ 2004 ، ص 82-88.
  14. بليس 1982 ، ص 21-24.
  15. وايسشتاين، إريك دبليو. "طريقة ميلن" . ماث وورلد . تم الاسترجاع في 2 سبتمبر 2014 .
  16. مورغان 1998 ، ص 975.
  17. مورغان 1998 ، ص 976-977.
  18. هولبروك، برنارد د.؛ براون، دبليو. ستانلي. "التقرير الفني رقم 99 في علوم الحاسوب - تاريخ أبحاث الحوسبة في مختبرات بيل (1937-1975)" . مختبرات بيل . تم الاطلاع عليه في 2 سبتمبر 2014 .{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  19. ^ ديكسترا 1976 ، ص 129 – 134.
  20. "مشكلة هامينغ" . شركة كانينغهام وكانينغهام . تم الاطلاع عليه في 2 سبتمبر 2014 .
  21. مورغان 1998 ، ص 977.
  22. هامينغ 1962 ، الصفحات 7، 276، 395.
  23. ^ كارنز 2005 ، ص. 220-221؛ تفيتو، برواسيت وليسني 2009 ، ص. 59.
  24. 1 2 فيشر، لورانس (11 يناير 1998). "وفاة ريتشارد هامينغ، 82 عامًا؛ رائد في مجال التكنولوجيا الرقمية" . صحيفة نيويورك تايمز . تم الاطلاع عليه في 30 أغسطس 2014 .
  25. "التعلم من أجل التعلم: فن ممارسة العلوم والهندسة - فيديوهات محاضرات" . كلية الدراسات العليا البحرية ، يوتيوب . تم الاطلاع عليه في 31 يوليو 2022 .
  26. "موارد هامينغ في كلية الدراسات العليا البحرية" . كلية الدراسات العليا البحرية . تم الاطلاع عليه في 31 يوليو 2022 .
  27. جائزة "إيه إم تورينج" . جمعية آلات الحوسبة . مؤرشفة من الأصل في 12 ديسمبر 2009. تم الاطلاع عليها في 5 فبراير 2011 .
  28. "الحائزون على جائزة إيمانويل ر. بيور من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات" (ملف PDF) . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 24 نوفمبر 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 20 مارس 2021 .
  29. "دليل أعضاء الأكاديمية الوطنية للهندسة - الدكتور ريتشارد دبليو هامينغ" . الأكاديمية الوطنية للهندسة . تم الاطلاع عليه في 5 فبراير 2011 .
  30. «جائزة هارولد بيندر» . كلية الهندسة والعلوم التطبيقية ، جامعة بنسلفانيا . مؤرشف من الأصل في 22 فبراير 2012. تم الاطلاع عليه في 5 فبراير 2011 .
  31. "الحائزون على ميدالية ريتشارد دبليو هامينغ من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات" (ملف PDF) . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 20 يونيو 2010. تم الاطلاع عليه في 5 فبراير 2011 .
  32. "زملاء ACM – H" . رابطة آلات الحوسبة . مؤرشف من الأصل في 24 يناير 2011. تم الاسترجاع في 5 فبراير 2011 .
  33. "الفائزون بالجوائز (حسب الترتيب الزمني)" . مؤسسة إدوارد راين . مؤرشف من الأصل في 18 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه في 5 فبراير 2011 .
  34. "ميدالية ريتشارد دبليو هامينغ من معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات" . معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات . مؤرشف من الأصل في 7 أبريل 2010. تم الاطلاع عليه في 5 فبراير 2011 .

مراجع