سبيل ادراك أشمل للحاسوب (الجزء 2) : اتحاد الطبيعة والانسان

حديثنا اليوم عن الأجهزة التناظرية , وبالتحديد السمّاعة والشاشة , أرجو الانتباه وتفتيح العقل ,ف أنتم علي موعد مع بعض الأفكار التي ستعصف بالذهن بلا شك! في الجزء الأول ، استخدمنا مثالا مبسّطا للسماعة ، وشرحنا به كيفية نشأة الحاسوب ، كما بيّنا أن الصوتهو مجرد اهتزاز منتظم لذرّات الهواء ، وكل ما تفعله السماعة هو أن تهتز.

1-وهم الصوت :

في الجزء الأول ، استخدمنا مثالا مبسّطا للسماعة ، وشرحنا به كيفية نشأة الحاسوب ، كما بيّنا أن الصوتهو مجرد اهتزاز منتظم لذرّات الهواء ، وكل ما تفعله السماعة هو أن تهتز،  فيهتز الهواء حولها فتسمع أنت صوت هذا الاهتزاز .

وكلمة "اهتزاز" لا تعني هنا سوي الحركة ، حركة منتظمة ذهابا وايابا ، فعندما أقول أن كفّة يدي تهتز أو ترتجف ، فانني أشير الي حركة يدي الخفيفة الي أعلي ثم الي أسفل ثم الي أعلي ثم الي أسفل,و الي اليمين ثم الي اليسار ثم اليمين ثم اليسار ,حسب وضعيّة يدي,كذا الأمر مع الصوت ,فعندما أقوم بالدق علي طبلة مثلا ، فان سطح هذه الطبلة يهتز الي أعلي والي أسفل بسرعة شديدة,ولأن الهواء يحيط بسطح هذه الطبلة من أعلي ومن أسفل,فانه يهتز أيضا بسرعة متأثرا باهتزاز سطح الطبلة,ثمّ سرعان ما تنتشر هذه الاهتزازات في الهواء أكثر وأكثر ، وتتغلغل فيه ، حتي تهزّ الهواء المحيط بأذنك.

عندما تهتز الأجسام ، فانها تهز الهواء المحيط بها ..

ويطلق الفيزيائيون علي هذه المجموعة الكبيرة من الاهتزازات اسم الموجة Wave ، لذا فعندما تسمع كلمة موجة في أي شئ ، فيجب أن يتبادر الي ذهنك مفهوم الحركة والاهتزاز,عندما تصل الذبذبات أو الاهتزازت الي الهواء البسيط المحيط بأذنك ، تستقبلها طبلة الأذن ، وهي غشاء رقيق في غاية المرونة ، ويتأثر بالاهتزازات بسهولة .

انتقال موجات الصوت في الهواء الي أذن الانسان,تهتز الطبلة ذهابا وايابا كذلك,وتنقل اهتزازاتها الي ثلاثة عظمات صغيرة داخل تجويف الأذن,ولأن العظم هو جسم صلب ,فانه يهتز بعنف شديد,ويخدم هذا غرض تكبير الاهتزازات ومضاعفة مقدارها,لأن اهتزاز الجوامد أقوي بالتأكيد من اهتزاز الهواء,ثمّ -وفي أقل من لحظة- تتحول كل اهتزازت العظم الي نبضات كهربية ، تنتقل بسرعة شديدة الي المخ,وفقط !
الي هنا ينتهي تماما مسار الصوت ، و الي هنا -أيها السادة- يقف العلم عاجزا عن المضي الي الأمام,الي هنا نتوقف تماما عن الشرح ، وكل ما سنضيفه هنا أن المخ -مخّك أنت- يسمع الصوت,والذي هو مجرّد اهتزازات تنتقل في الهواء,يتحول في مخك الي نبضات كهربية,فستمع أنت هذا "الصوت" .

اذن كيف تسمع أنت هذا الصوت ؟ كيف تشعر بالصوت من الأصل ؟ بل قل كيف تشعر أنت بأي شئ ؟ ما هو "الشعور" أصلا ؟ لا اجابة علي هذا السؤال ,الشئ الوحيد الذي نستطيع استبيانه هنا هو أن الصوت ليس الا مجرد وهم ، فالأجسام من حولنا لا تصدر صوتا ولا تتعامل بالصوت ، وانما تهتز وتتحرك فقط ، والأذن ليست الا لاقط للحركة والاهتزازات ، أما احساس الصوت نفسه ، فهو شئ مختلف تماما ، ويحدث في عقلك فقط .
نعم ، لا وجود للصوت الا في مخك وعقلك فقط ، فاذا فرضنا أننا صممنا انسانا آليا ، وأردنا تزويده بالقدرة علي السمع ، فان أقصي ما سنستطيع عمله هو تركيب حسّاسات صناعية للحركة داخل هذا الآلي ، وسيتعامل هو معها علي أنها حسّاسات للحركة أو لاهتزازات الهواء ، ولن يميز المسكين ساعتها بين اهتزاز الهواء بغرض نقل الصوت وبين حركة الرياح ، فكلّها بالنسبة اليه مجرد "حركة" ، أما قابليته لأن يسمع أو أن "يشعر" بالصوت فستكون مستحيلة تماما,وعندما أقول "مستحيلة تماما" فانني أعني ما أقول,حرفيا وعلميا.

الأذن هي لاقط حيوي للحركة ، فهي تستقبل اهتزازت الهواء ، وتولد من كل هزة تيارا كهربيا الي المخ,لكن وهم الصوت ليس وهما عاديا,انه وهم متطور للغاية,فالانسان يستطيع سماع ملايين النغمات والأصوات المختلفة,وهذه الحقيقة في حدّ ذاتها مذهلة للغاية,فقدرة العقل علي خلق وهم بهذا التنوع من مجرّد حركات واهتزازات الهواء هي قدرة عجيبة و معجزة في نفس الوقت,والعقل يفعل ذلك عن طريق ملاحظة الاختلافات الصغيرة بين اهتزاز جسم ما,واهتزاز جسم آخر مختلف عنه في الحجم ونوع المادة,فاهتزاز الهواء الناشئ عن اهتزاز الطبلة يختلف عن اهتزاز الهواء الناشئ عن اهتزاز جرس معدني مثلا.

فالطبلة تهتز بسرعة أقل من الجرس (عدد اهتزازتها قليل )، لذلك تعطي لعقلك صوتها معينا (صوت غليظ) ، أما الجرس فيهتز بسرعة شديدة لأنه من المعدن (عدد اهتزازته كبير) ، لذلك يعطي لعقلك صوتا مختلفا (صوت حاد),اذن اختلاف نغمات الصوت نابع أصلا من الاختلاف في عدد اهتزازات الهواء حولنا,فالاهتزاز البطئ (ذو الاهتزازت القليلة) يُحدث نغمة معينة ، والاهتزاز السريع (ذو الاهتزازت الكثيرة) يحدث نغمة أخري مختلفة.
والمرجّح أن الاختلافات في سرعة الاهتزازات تسبب اختلافات في تردد التيار الكهربي الخاص بالمخ ، وهذا بدوره يعطي للمخ الفرصة لترجمة هذه الاختلافات الي أصوات مختلفة,حتي مسألة علو وانخفاض الصوت ترتبط أيضا بالاهتزازات ، فاذا فرضنا وجود طبلة كبيرة ، وطبلة صغيرة ، فانه من المنطقي أن تولد الطبلة الكبيرة صوتا أعلي من الطبلة الصغيرة ، وذلك بسبب أن الطبلة الكبيرة تهز كمّية أكبر من ذرات الهواء ، وهذا سبب صوتها العالي ، أما الطلبة الصغيرة فهي تهز كمية أقل من ذرات الهواء ، لذا يكون صوتها منخفضا .

وتستغل الآلات الموسيقية هذه المبادئ في توليد آلاف النغمات ، عن طريق التحكم في سرعة وقوّة اهتزاز الأوتار و المعادن,فتارة تصبح سريعة,وتارة تصبح سريعة جدا,ثم تصبح بطيئة فجأة,ثم متوسطة السرعة,ثم سريعة,ثم بطيئة جدا,ثم سريعة وهكذا,وكذا الأمر مع قوّة الاهتزاز,فتارة يكون الاهتزاز قويا جدا وسريعا في نفس الوقت,ولكنه يتحول فجأة الي اهتزاز سريع ضعيف,ثم الي بطئ قوي,او بطئ ضعيف,و هكذا.
يستقبل العقل هذه الاهتزازات المختلفة ، ويوّلد منها باقة متنوعة من الأصوات و النغمات التي نطلق عليها "موسيقي",لكن انتبه !,ا تترك هذه القدرة العقلية علي توليد النغمات من الاهتزازت تخدعك,فمن المستحيل أن تأتي تلك القدرة من فراغ,

فعلي سبيل المثال,لن يستطيع أحد أن يجيبك لماذا عندما يحدث انفجار فاننا نسمع صوت "بووووم" بالذّات ؟ فالانفجار أولا وأخيرا هو مجرد موجة اهتزازية كاسحة,لماذا نسمع هذا الصوت تحديدا عند حدوث الانفجار ؟ لماذا لا نسمع صوت "كراك" مثلا ؟ لماذا يصدر الزجاج صوت "كراش" عندما يتهشّم ؟ ولماذا يصدر الماء صوت البقبقة عندما يغلي ؟ لماذا يصدر الطائر صوت الرفرفة عندما يطير ؟ بل لماذا تصدر الفأرة صوت "كليك" عند الضغط عليها ؟
الاجابة ببساطة ، أن عقل الانسان مبرمج مسبقا علي ترجمة الاهتزازات المحيطة به الي هذه الأصوات,عقل الانسان مبرمج أن يحول الاهتزاز الرهيب الناتج عن الانفجار الي صوت "بوووم" ، وأن يترجم آلاف الاهتزازات الصغيرة التي تنشأ من تهشم الزجاج الي صوت" كراش",عقل الانسان مبرمج بدقة شديدة,ليستقبل هذه الاهتزازات,ويترجمها الي أصوات مميزة,ثم لا يكتفي بذلك,بل يحولها الي مشاعر وأحاسيس ذات معني,فمن الأًصوات ما يثير في النفس الخطر ,الخوف,الفرح,الاطمئنان,الشجن...الخ.

كيف تمت برمجة عقل الانسان ليفعل هذا ؟ الاجابة هي بالطبع في علم الله الخالق وحده,الخالق الذي يعلم جيدا كيف تتحول موجات اهتزازية تافهة الي ما نسميه بالصوت ,الي مشاعر وأحاسيس غاية التعقيد والتركيب,الي عالم آخر من الاحساس السمعي ذو الجودة الفائقة والتنوع المذهل,ولأن الطبيعة والكون يعمل بنظام دقيق محكم ،فان الانسان لا يملك الا أن يتحدّ معه لتحقيق ما يريد فكل اختراعات الانسان هي مجرد استغلال للطريقة التي تعمل بها الطبيعة ، واعادة توظيفها وتسخيرها لخدمته .

والسماعة ليست بأي حال من الأحوال استثناء من هذه القاعدة,السماعة تستغل فكرة الاختلافات في الاهتزازات,لتوليد كل صوت وأي صوت يمكن تخيّله ، فالجزء المسئول عن الاهتزاز في السماعة يمتلك المرونة اللازمة للاهتزاز بسرعات متفاوتة,من البطئ للغاية وحتي السريع جداا,تاركا مسئولية توليد الصوت (أو وهم الصوت ) ,لتقع علي عاتق المخ كما ذكرنا,اذن فالسماعة ما هي الا مولّد للاهتزازات,والأذن ما هي الا مستقبل للاهتزازات,والعقل ما هو الا مولّد للوهم !

2-كيف يولد الحاسوب وهم الصوت؟
رأينا كيف أن الصوت هو مجرد اهتزاز للهواء ، وكيف أن :
سرعة اهتزاز الهواء هي ما يحدد نوع النغمة التي نسمعها,فالاهتزازات السريعة مثلا تولد نغمات حادة,والاهتزازت البطيئة تولد نغمات غليظة,كمية الهواء المهتز هي ما يحدد علو الصوت الذي نسمعه ,فالصوت العالي مثلا يهزّ كمية أكبر من الهواء,والصوت المنخفض يولّد يهز كمية اقل,والتوافيق والتباديل بين هذه الخصائص الأربع (سريع-بطئ-عال-منخفض) هي ما يكون لعقلنا النغمات المختلفة التي نسمعها باستمرار .
لهذا فلكي نقوم بتصميم جهاز ما لتوليد الصوت ، فانه يصبح من الأهمية بمكان أن يحتوي هذا الجهاز علي القدرة علي استخدام هذه الخصائص الأربع في توليد الصوت,الذين قرأوا الجزء الأول ، يعلمون أن السماعة تحتوي علي غشاء رقيق قابل للاهتزاز ، وعندما تتسلّم السماعة نبضات كهربية فان الغشاء يهتزّ مع كل نبضة,في كل هزة يجب علي السمّاعة أن تحدد اذا كانت هذه الهزة ستكون سريعة أم بطيئة ، قويّة أم ضعيفة ، أي يجب عليها أن تختار من الخصائص الأربعة السابقين,اذا تسلّمت السماعة عددا كبيرا من نبضات التيار في الثانية الواحدة ، فانها تقوم بقدر مماثل من الاهتزازات ، لذا يكون عدد الاهتزازات كبيرا (اهتزاز سريع) ، واذا تسلمت عددا أقل من النبضات كان عدد الاهتزازت قليلا (اهتزاز بطئ).

مثال : اذا تسلّمت السماعة 200 نبضة كهربية في الثانية.. فانها تهتز 200 مرة في الثانية الواحدة ، مولدة صوتا معيّنا ، واذا تسلمت 100 نبضة ، فانها تهتز 100 مرة في الثانية مولدة صوتا مختلفا .

تهتز السماعة عند استلام النبضات الكهربية ، وتهز من حولها ذرات الهواء ، فيتولّد الصوت,وفي عصر الالكترونيات,فانني سأفترض أن الجميع يعلم أن التيار الكهربي يتولّد عن طريق تكوين فرق جهد(فولت),بتحديد قيمة فرق الجهد,ستستطيع السماعة تحديد شدة التيار,وبالتالي قوة الاهتزاز,فالتيار ذو الشدة العالية يولد اهتزازا قويا,وبالتالي صوتا عاليا,والتيار ذي الشدة المنخفضة يولد اهتزازا ضعيفا,وبالتالي صوتا منخفضا.

اذن هكذا ستستطيع السماعة تحديد الخصائص الأربعة :
1-عدد نبضات التيار في الثانية ستحدد سرعة اهتزاز السماعة (سريع/بطئ/متوسط ..الخ) ، وسيتم ارسال هذه النبضات من الحاسوب .
هذه النقطة سهلة التنفيذ للغاية,حيث يتم ارسال نبضات كهربية (واحدات) من الحاسوب (الذاكرة) الي السماعة نبضةً نبضةً ,وبسرعة معينة,مثلا 50 نبضة في الثانية,وهنا تهتز السماعة 50 مرة في الثانية ,ونسمع نحن صوت هذا الاهتزاز (راجع الجزء الأول),وكأن كلّ نبضة هي صاروخ موجّه يحمل أمرا للسماعة بالاهتزاز .

2-لكننا نحتاج الي تحديد شدّة تيار كل نبضة والتي ستحدد قوة اهتزاز السماعة (قوي/ضعيف/متوسط ..الخ) . وسُيحدد شدة التيار قيمة فرق الجهد (الفولت) .
هذه النقطة صعبة التنفيذ للغاية ، لأن قيمة فرق الجهد ذات تنوّع كبير ، فللحصول علي اهتزاز قوي جدا ، يأخذ فرق الجهد قيمة 99 فولت مثلا ، وللحصول علي اهتزاز أضعف قليلا ، يكون فرق الجهد95 ، وللحصول علي اهتزاز أضعف يكون الجهد 92 ، وللحصول علي اهتزاز أضعف و أضعف واضعف تكون القيمة 91 و 89 و 82,وهكذا تنازليا حتي نحصل علي أضعف اهتزاز ممكن ، ويكون هذا ذو قيمة 1 مثلا.

وبمعني آخر,يحتاج الاهتزاز القوي الي فرق جهد مرتفع,يكفي لارسال نبضة قوية (ذات شدة تيار عال),والعكس مع الاهتزاز الضعيف,والذي يحتاج اليفرق جهد منخفض يكفي لارسال نبضة ضعيفة (ذات شدة تيار منخفضة) .

كيف يمكن تمثيل كل قيم فروق الجهد المتباينة هذه ؟ ان مجرد ارسال نبضات كهربية فردية لن يكفي لتمثيل أي قيمة منهم ، فكل نبضات الحاسوب متشابهة في الشدة الكهربية ، ولا توجد أي فروق بينها ، ولهذا لن تستطيع السماعة تحديد شدة الاهتزاز . فكيف يمكن لأي نبضة أن تحمل أمرا بالاهتزاز و أمرا آخر بتحديد قوة الاهتزاز في نفس الوقت ؟ والنبضة هي كينونة فردية أحادية البُعد ؟ والحل المباشر لهذه المشكلة يكون في جعل كل نبضة تخرج من الحاسوب هي نبضة ذات خاصية مميزة ، ذات ذاتية مستقلة ، تختلف عن النبضات الأخري,كيف نجعل كل نبضة مختلفة عن الأخري ؟

3-رحلة البحث عن الاختلاف :
في عالم يقتات علي الاختلاف في كل شئ,في الكائنات الحية,في العادات والتقاليد والمجتمعات,في الطعام,في الشراب,في الطقس والهواء,في طبيعة الأرض و حتي الأمراض ، في مثل هذا العالم الذي تندر فيه الأشياء المتماثلة نجد أن صناعة الحاسوب تنبذ التماثل وتبحث عن الاختلاف,هذه الآلة متقنة الصنع مُحكمة التصميم ، والتي تعمل بمبادئ حسابية دقيقة ، قابلة للتكرار في تماثل و تناسق دائم ، تبحث عن الاختلاف لتستطيع أداء عملها .
وليس بهذا غريب ، فمنبع الحاسوب هو الطبيعة حولنا ، والتي لا تكف عن الاختلاف والتبدّل في كل لحظة,فحتي عملية توليد وهم الصوت والتي تبدو يسيرة التنفيذ ، تقابلها عقبة أن موجات الصوت نفسها شديدة الاختلاف علي الرغم من اعتمادها علي عاملين فقط : السرعة (سريع ، بطئ ) وقوة الاهتزاز (قوي ، ضعيف ),وعلي هذا كانت أول عقبة واجهت الحاسوب هي أن يمتلك القدرة علي "الاختلاف" .

في المرة القادمة باذن الله سنعرف كيف بدأت رحلة البحث عن هذا الاختلاف، سنتعلم التعارض بين الطبيعة بتنوعها واختلافها المذهل ، وبين الحاسوب بضيق أفقه و ثبات حاله,في المرة القادمة أيضا سنعرف المزيد عن حاسة البصر والألوان ، تري هل تكون وهما هي الأخري ، أم أنها شئ مختلف تماما عن "وهم الصوت" ؟

بقلم:Hameedo