سرفصل: مقدمه

مطلب درسي1: مفهوم اطلاعات

جايگاه سطوح دانائي به اين ترتيب است: داده‌ها (Data) ، اطلاعات (Information) ، دانش (Knowledge) ، خرد و حکمت (Wisdom) ، عرفان و شهود (Intuition).

کامپيوترها براي ساماندهي به «داده‌ها» و پردازش «اطلاعات» بوجود آمدند و اکنون به خوبي از پس آن‌ها بر‌مي‌آيند. از اوايل دهه 1360 هجري شمسي سامانه‌هاي کامپيوتري در حوزه پردازش «دانش» نيز گام برداشته‌اند که نتايج آن‌ها را به شکل انواع سامانه‌هاي هوشمند و روباتيک مي‌بينيم.

سؤال اينجاست که آيا کامپيوترها گامي فراتر خواهند نهاد؟ ظاهراً نه! حتي اگر بتوانيم خود را قانع کنيم که شايد در حوزه «خرد و حکمت» بلي، مطمئناً در حوزه «عرفان و شهود» (و حتي مباحث «احساسات و عواطف» که جنبه هايي وابسته به روح الهي انسان دارند) خير!

انسان چگونه موجودي است که ميتواند در همه اين سطوح (و حتي به قول بزرگان فراتر از آن!) جولان دهد؟ انسان موجودي دو بعدي است که هم بعد جسماني و هم بعد روحاني دارد. بنابراين به خاطر وجود بعد روحاني خود مي‌تواند در سطوحي که کامپيوترها به آن راهي ندارند نيز جولان دهد.

ساختن موجودي شبيه انسان در بعد جسماني شايد ممکن باشد، ولي دميدن روح الهي در اين موجودِ ساخته به دست بشر، کاري است الهي و در اختيار بشر نيست. بنابراين از حوزه «دانش» به بالا نياز به جنبه‌هاي فرامادي است که سامانه‌هاي صرفاً مادي به آن راهي ندارند، بنابراين به وجود آمدن موجودي عين انسان توسط خود انسان ناممکن است.

حتي با فرض آنکه در آينده‌اي خيلي دور انسان به آنچنان دانشي دست يابد که بتواند موجودي مادي را تکامل دهد که استعداد دريافت روح الهي را پيدا نمايد، باز نقش انسان در حد بسترسازي با استفاده از مونتاژ قطعاًت مادي موجود است و نه ايجاد آنها از عدم!

آيت الله مکارم شيرازي مي‌فرمايند:

« مساله حيات و زندگى موجودات زنده اعم از گياهى و حيوانى، از پيچيده‌ترين مسائلى است که هنوز علم و دانش بشر نتوانسته است پرده از روى اسرار آن بردارد و به مخفيگاه آن گام بگذارد که چگونه عناصر طبيعى و مواد آلى با يک جهش عظيم، تبديل به يک موجود زنده مى‌شوند. ممکن است يک روز بشر بتواند با استفاده از ترکيبات مختلف طبيعى در تحت شرائط بسيار پيچيده‌اى موجود زنده‌اى به صورت مونتاژ کردن اجزاى يک ماشين که از پيش ساخته شده است، بسازد، ولى نه عجز و ناتوانى امروز بشر و نه توانايى احتمالى او در آينده بر اين کار، هيچيک نمى‌تواند از اهميت موضوع حيات و حکايت نظام پيچيده آن از يک مبدء عالم و قادر بکاهد. لذا مى‌بينيم قرآن براى اثبات وجود خدا بارها روى اين مساله تکيه کرده است، و پيامبران بزرگى همچون ابراهيم و موسى در برابر گردنکشانى همچون نمرود و فرعون، بوسيله پديده حيات و حکايت آن از وجود مبدء قادر و حکيم جهان استدلال مى‌کردند.» [1]

سرفصل: مقدمه

مطلب درسي2: ورودي/خروجي

کامپيوتر بر روي اطلاعاتي که به عنوان ورودي دريافت مي‌کند پردازش را انجام داده و خروجي توليد مي‌کند. اگر ورودي اشتباه يا ناسالم باشد، نمي‌توان توقع پردازش و نتيجه صحيح را از کامپيوتر داشت.

اين همان چيزي است که در مورد داده‌هاي ورودي وجود انسان، در مغز و روح او اتفاق مي‌افتد. اينجاست که متوجه مي‌شويم؛ چرا اديان الهي اينقدر اصرار دارند که انسان حس‌هاي پنجگانه خود را از ورودي‌هاي ناسالم پرهيز دهد. ورودي ناسالم يعني پردازش ناسالم و در نهايت نتيجه و خروجي‌هاي ناسالم!

حضرت علي g فرمودند: «دل، دفتر ديدگان است»[2]

توضيح: آنچه چشم مي‌بيند در صفحه دل نوشته مي‌شود و ناخودآگاه در روح و روان انسان تأثير مي‌گذارد. طبيعتاً اعمال و رفتار انسان (خروجي‌هاي وجود او) نتيجه پردازش‌هايي است که در روح و روان او جاري است.

البته خواننده فرهيخته اين سطور خود واقف است که چشم و قوه بينايي انسان تنها يکي از کانالهاي ورودي روح و روان اوست. لذا انسان عاقل بر در هرکدام از  درگاه‌هاي ورودي وجود خود (اعم از بينايي، شنوايي، چشايي، بويايي، بساوايي) نگاهبان هوشياري مي‌گمارد و همه ورودي‌ها را به دقت نظارت مي‌نمايد.

آدمي متحير مي‌شود از انسان‌هايي که نسبت به خورد و خوراک خود که ورودي جسم آنهاست اينقدر دقيق و حساسند؛ هرچيزي را خوراکي نمي‌دانند و حتي چيزهاي خوراکي را هم بدون کيفيت مطلوب نمي‌پذيرند. اما در عين حال انواع و اقسام ورودي‌هاي صوتي، تصويري و فکري که ورودي‌هاي روحشان است را بدون کوچکترين مميزي و نظارت روانه روح و روانشان مي‌کنند و تازه بعضاً به اين عمل نابخردانه تحت عناويني همچون آزادانديشي افتخار هم مي‌کنند! رفتار اين انسان ها براستي جاي تعجب دارد همانگونه که امام حسنg مي فرمايند: «عجب است از آنها كه به غذاى جسم خود مى‏ انديشند، اما در غذاى‏ عقل و روح‏ دقت نمى‏ كنند، خوراك زيانبار را از شكم خود دور مى‏ دارند، اما قلب را با مطالب مهلك آكنده مى‏ سازند»[3]

سرفصل: تعاريف

مطلب درسي1: تعريف رايانه

تعريف رايانه: رايانه ماشين الکترونيکي، محاسبه‌گر، داراي حافظه و قابليت برنامه‌ريزي است. اين ماشين قادر به انجام عمليات رياضي و منطقي بر روي اطلاعات است، ليکن فاقد قدرت خلاقيت و نوآوري است.[4]

انسان به خواست خدا توانسته است پيشرفتهاي زيادي در علوم مختلف از جمله علوم کامپيوتر کسب نمايد. در اين راستا بالاترين پيشرفتها ناشي از الگوبرداريهاي دانشمندان از آفريده‌هاي خداوند متعال بوده است. در حاليکه هنوز کل ساختار و عملکرد مغز به دليل پيچيدگي فوق‌العاده قابل پياده‌سازي نيست، در شاخه‌هاي جديد علوم کامپيوتر نظير «شبکه‌هاي عصبي» بر روي شناخت نحوه پردازش مغز انسان و الگوبرداري از آن براي ساخت سامانه‌هاي نيمه هوشمند تا حدي کار شده است. سامانه‌هاي هوش مصنوعي مبتني بر روش‌هاي شبکه‌هاي عصبي (که خود الگوبرداري از مغز آفريده توسط خداست) در پاره اي از مسائل هوش مصنوعي به مراتب از سامانه هاي پيشين بهتر عمل مي کند.

بهترين مصنوعات دست بشر، در حقيقت الگوبرداري از مخلوقات الهي است که در عين حال هرگز در تکامل به پاي آن‌ها نخواهند رسيد. همانگونه که قرآن کريم مي‌فرمايد: «فَتَبَارَک اللَّهُ أَحْسَنُ الْخَالِقِينَ؛ آفرين به خداوند، بهترينِ آفريننده‌ها». انسان‌ها نيز مي‌توانند به لطف خلاقيتي که خداوند در وجودشان به امانت نهاده است، آفريننده باشند، اما بهترين نيستند.

مطلب درسي2: تاريخچه کامپيوتر

تاريخچه کامپيوتر اشاره دارد به نقش خوارزمي در ايجاد مفهوم «تفکر منطقي گام به گام». در حقيقت تفکر الگوريتمي مرهون کار علمي خوارزمي (دانشمند شهير ايراني اسلامي) است.

مطلب درسي3: کاربرد کامپيوتر

در کاربردهاي کامپيوتر بايد به اين مسأله توجه داشت که کامپيوتر نمي‌تواند به جاي انسان فکر کند. حتي با فرض آنکه قدرت پردازش کامپيوترها آنقدر پيشرفت کند که از لحاظ محاسباتي هيچ مغز بشري حريف آن‌ها نشود، باز بدون هدايت و برنامه‌ريزي انسان بي‌ارزش است. بنابراين نياز کامپيوتر (به عنوان مخلوق دست بشر) به هدايت شدن توسط خالقش، غيرقابل انکار است، و از طرفي کيفيت سامانه و برنامه از قدرت سازنده‌ي آنها حکايت دارد.

اين موضوع در ارتباط با مخلوقات خداوند متعال نيز صادق است. يعني از طرفي چون خداوند کامل ترين خالق است، فعل او هم کامل ترين فعل است و اين جهان نظامي است که بهتر و جامع تر از آن امکان ندارد؛ و از طرف ديگر همه مخلوقات الهي نيازمند بهره‌مندي از هدايت تکويني خالق خويش هستند. به قول قرآن کريم: «قَالَ رَبُّنَا الَّذِي أَعْطَى کلَّ شئٍ خَلْقَهُ ثُمَّ هَدَى[5]». چه برسد به انسان که گل سرسبد عالم خلقت و مايه مباهات خالق خويش است و علاوه بر هدايت تکويني به هدايت تشريعي نيز محتاج است.

بنابراين انسانها هرچه قدر هم که از لحاظ عقلي و قدرت مغز کامل باشند بازهم نياز به هدايت خالق دارند که اين هدايت با کمک انبياء و اولياء صورت مي‌گيرد. قرآن کريم مي‌فرمايد: «... و َلِکلِّ قَوْمٍ هَادٍ ؛ و براي هر گروهي هدايت‌کننده‌اي است»[6].

سرفصل: عدد نويسي

مطلب درسي: سيستم عدد نويسي دودوئي (باينري)

سيستم عدد نويسي دودوئي (باينري) يکي از روشهاي قراردادي براي شمارش و نمايش اعداد است. در اين سيستم تنها از دو علامت صفر و يک استفاده مي‌شود و هر رقم به محض رسيدن به دو، يک رقم نقلي پيدا مي‌کند.

سالهاي دبستان را به ياد آوريد که به ما شمارش اعداد را ياد دادند. بيائيد با هم بشماريم:
 0، 1، 2، 3، …، 9، 10

يک سؤال: چرا ده تا ده تا رقمها را دسته بندي مي‌کنيم؟ چرا مثلاً شش تا شش تا اين کار را نکنيم؟ (تحريک حس قالب شکني و تفکر عميق در دانشجو)

سؤال ديگر: آيا مي‌شود در پايه‌هاي بالاتر از ده هم عدد نويسي کرد؟

به طور کلي براي پيشرفت علمي بايد از تقليد دست برداشت و براي توليد علم جزم‌شکني را اصل قرار داد و مطالب علمي را که ديگران گفته اند وحي مُنزَل تلقي نکرد. چه بسا مباني و راه حل هايي که افراد سرشناس و مطرح ارائه کرده اند و همه آن مبنا را پذيرفته يا  از همان راه حل استفاده مي کنند اما مي توان با جزم شکني مبنايي جديد پايه گذاري يا راه حلي نو ارائه کرد.

سرفصل: آشنايي با انواع کامپيوتر

مطلب درسي: رده‌بندي کامپيوترها (از نظر ساختار و قدرت پردازشي) و کاربردهاي هر رده

Super Computer

Mainframe

Server

(Personal Computer (PC

(Network Computer (NC

Hand-Held Computer

کاربرد اصلي اَبَرکامپيوتر‌ها (Super Computers) پردازش‌هاي بسيار سنگين بر روي اطلاعات حجيم است. به عنوان مثال پردازش‌هاي مربوط به سامانه‌هاي پيش‌بيني طولاني مدت وضعيت آب و هوائي.

براي آنکه يکي از کاربردهاي شگرف ابررايانه‌ها (Super Computers) را نشان دهيم، از دانشجويان مي‌پرسيم: آيا با مفهوم «آشوب»[7] ، «معادلات آشوبي» و «برخال‌ها»[8] در رياضيات آشنا هستيد؟ در رياضيات به معادلاتي آشوبي مي‌گويند که در ظاهر رفتار منظمي از خود نشان نمي‌دهند. بسياري از دستگاه‌هاي معادلات رياضي چنانچه مقادير اوليه‌اي به متغيرهاي آنها نسبت داده شده و نتايج معادلات دستگاه مجدداً به عنوان بازخورد (Feedback) به معادله وارد شده و اين کار مکرراً تکرار شود، از خود رفتارهاي منظم نشان مي‌دهند. اما در قرون گذشته رياضي‌دانان متوجه شده بودند که پاره‌اي از معادلات هستند که چنين رفتار منظمي از خود بروز نمي‌دهند و به همين دليل نام «معادلات آشوبي» را بر روي آنها گذاشتند. تا آنکه در اواسط قرن بيستم ميلادي، کامپيوترهاي ديجيتال اختراع شده و به خدمت دانشمندان درآمدند. پس از آن بود که بشر با استفاده از کامپيوترها قدرت محاسباتي بسيار بيشتري از قبل به دست آورد و توانست بسياري از موارد که قبلاً قابل اندازه‌گيري و تجربه نبودند را انجام دهد. از جمله آنکه دانشمندان رياضي با استفاده از کامپيوترها توانستند به جاي چند ده مرتبه تکرار مقداردهي دستگاه‌هاي معادلات آشوبي (که قبلاً با دست انجام مي‌دادند)، چند ده هزار و حتي چه بسا چند ده ميليون بار اين کار را انجام دهند و تازه آن موقع بود که متوجه شدند: «آنچه که تا آن موقع رفتار نامنظم و آشوبي بعضي از معادلات مي‌پنداشتند، فقط ناشي از محدوديت قدرت و سرعت پردازشي ذهن بشر بوده است؛ وگرنه در تکرارهايي با تعداد بالا، اين معادلات هم رفتارهاي منظمي از خود نشان مي‌دهند!».

يکي از خصوصيات دستگاه‌هاي معادلات آشوبي آنست که خروجي‌هاي آنها بسيار نسبت به تغييرات مقادير اوليه حساسند؛ به نحوي که مثلاً فقط با تغيير يک هزارم يکي از مقادير اوليه متغيرها، نتايج حاصله براي همه متغيرها در تکرار n ام يک دوره آزمايشي، قابل قياس با دوره آزمايشي قبل نيست (به شرط آنکه n به اندازه کافي بزرگ باشد).

پس از گسترش فناوري گرافيک رايانه‌اي، دانشمندان توانستند خروجي‌هاي منظم معادلات آشوبي را به شکلهاي گرافيکي بسيار زيبايي به نمايش درآورند که به «برخال» يا Fractal معروف شده‌اند. خصوصيت بارز برخال‌ها آنست که هر شخص غيردانشمندي هم با ديدن آنها پي به نظم و زيبايي خيره‌کننده آنها مي‌برد.

جالب اينجاست که بررسيهاي علمي نشان مي‌دهند بسياري از پديده‌هاي عالم مادي که به ظاهر نامنظم به نظر مي‌رسند داراي رفتار آشوبي ومعادلات آشوبي (بعضاً با ميليون‌ها متغير و چه بسا بيشتر!) هستند. لذا بشر گمان مي‌کند که آنها به صورت اتفاقي و نامنظم و شانسي رخ مي‌دهند! مواردي همچون وضعيت آب و هوايي مناطق مختلف زمين، رفتارهاي جانوران ريز تا درشت موجود در زمين، فيزيک ذرات و ... فقط نمونه‌هايي از اين پديده‌ها هستند. مثلاً براي يکي از اين پديده‌ها دستگاه معادلات آشوبي با ابعاد چندصدميليون معادله و چندصد ميليون متغير را در نظر بگيريد تا عظمت قدرت پردازشي که بايد آن را مديريت کند برايتان بيشتر تجلي کند! حتي افتادن يک برگ از درخت هم داراي دستگاه معادلاتي در فضاي سه بعدي است که برخلاف رفتار به ظاهر نامنظمي که دارد، از يک دستگاه معادلات آشوبي منظم تبعيت مي‌کند. تنها چيزي که باعث مي‌شود ما گمان کنيم همه اين پديده‌ها نامنظم و آشوبي هستند، محدوديت قدرت پردازشي ما در برابر اين همه نظم و پيچيدگي شگرف در جهان آفرينش است!‍

به عنوان مثال فرض کنيد: اگر يک روز صبح هنگامي که مي‌خواهيد به سرکارتان برويد راديو اعلام کند که «امروز هوا خوب و آفتابي است»، و به همين دليل شما تصميم بگيريد که بدون چتر و لباس باراني بيرون برويد. اما عصر هنگام برگشت با يک رگبار شديد باران مواجه بشويد و به قول معروف مثل موش آب کشيده (!) به درب خانه برسيد! اگر در چنين وضعيتي با دوستي مواجه شويد و او به شما بگويد که دليل اين تناقض ظاهري بين پيش‌بيني هواشناسي و آنچه که رخ داده است، آنست که مثلاً امروز صبح در دامنه فلان کوه، يک پروانه وقتي از روي يک بوته بلند شد، به جاي آنکه به سمت راست بال بزند، به سمت چپ بال زد!! عکس‌العمل شما نسبت به دوستتان وقتي چنين ادعايي بکند چيست؟! گرچه ممکن است از دست او ناراحت بشويد و احساس کنيد که دارد شما را دست مي‌اندازد، ولي واقعيت آنست که چنين احتمالي بيش از آنچه که فکر کنيد به حقيقت نزديک است!!! زيرا بسياري از بخش‌هاي خصوصيات آب و هوايي از معادلات آشوبي تبعيت مي‌کنند و همانگونه که قبلاً هم گفته شد، معادلات آشوبي حتي به اندک تغييرات مقادير اوليه خود بسيار حساسند. لذا اين گفته که حتي با جهت بال زدن يک پروانه کوچک ممکن است مقادير اوليه يک معادله آشوبي آب و هوايي يک منطقه از زمين تغيير کوچکي کند و در نتيجه پس از چند روز/ساعت نتايج حاصله کاملاً متفاوت با پيش‌بيني‌ها و محاسبات محدود بشر باشد، قابل قبول مي‌نمايد!

ما با بسيج کردن تمامي توان فوق پيشرفته پردازشي‌مان در حال حاضر فقط ميتوانيم جزء بسيار بسيار کوچکي از نظم حاکم بر اين عالم را پردازش و کشف کنيم! واقعاً چه شعور و قدرت پردازش بي‌نهايتي دارد اين جهان را اداره مي‌کند؟!

نتيجه: جهان بر اثر طرح و تدبير ناظم با شعوري پديد آمده‌است.

فراموش نکنيم که قرآن کريم مي‌فرمايد: «انما يخشي الله من عباده العلما». يعني «به درستي که از بندگان خدا، دانشمندان هستند که (واقعاً عظمت او را تا حدي درک کرده و) سر تعظيم و خشوع در برابر خالق خود فرو مي‌آورند».

طبيعتاً پس از اين فهم، احساس کوچکي و ذلت نسبت به خالق سراسر وجود انسان را فرا مي‌گيرد و بايد منتظر خشوع و خضوع انسان در برابر خداوند بود. بنابراين اگر خواستيم ببينيم در دانشگاه واقعاً عالِم شده‌ايم يا نه، يک علامت خوب آن اين است که ببينيم آيا روز به روز در برابر عظمت خالق جهان متواضع‌تر گشته‌ايم يا نه؟!

سرفصل: الگوريتم و فلوچارت

مطلب درسي1: تفکر الگوريتمي

تفکر الگوريتمي شيوه‌اي از تفکر  است که براي بيان راه حل مسائل، از روش گام به گام استفاده مي‌شود.

يادگيري تفکر الگوريتمي منجر به ارتقاي تفکر منطقي در انسان مي‌شود. بنابراين يادگيري تفکر الگوريتمي علاوه بر آنکه به برنامه‌نويس شدن انسان کمک مي‌کند، منجر به ارتقاي تفکر منطقي او در زندگي نيز مي‌گردد.

علم منطق روش صحيح تفکر را به انسان مي آموزد از اين رو تاثير زيادي بر زندگي انسان دارد به عنوان مثال در علم منطق انسان شيوه  صحيح استدلال کردن و تشخيص مغالطه را ياد مي گيرد.

مثالي از مغالطه هايي که در صورت ندانستن علم منطق در دام آنها مي‌افتيم:

«هر چند مصرف الکل خطراتي دارد اما نمي شود بخاطر لذتش از آن صرف نظر کرد همانگونه که رانندگي خطر دارد ولي نمي شود از آن صرف نظر کرد».کسي که منطق خوانده متوجه مي شود گوينده جمله فوق «غير دليل» را بجاي «دليل» آورده استِ چراکه رانندگي به خودي خود خطر ندارد بلکه تخلف رانندگي خطر دارد.

سرفصل: الگوريتم و فلوچارت

مطلب درسي2: رديابي روال (Trace) و رفع عيب (Debug) برنامه

Trace کردن الگوريتم يا برنامه به معني آنست که با مرور بر روي الگوريتم توسط خودمان (در عوض اجرا توسط کامپيوتر) از صحت آن اطمينان حاصل کنيم و اشکالات مخفي موجود در آن را قبل از اجرا توسط کامپيوتر بيابيم. بعد از يافتن يک خطا (که اصطلاحاً در دنياي رايانه به آن Bug گفته مي‌شود)، بايستي آن خطا را اصلاح کنيم که اصطلاحاً اين کار Debug ناميده مي‌شود.[9]

آيا نبايد هر چند وقت يک بار به Trace کردن و مرور اعمال و رفتار خودمان بپردازيم قبل از آنکه ديگران بپردازند؟! از پيامبر اکرمa نقل شده است که فرمودند: «پيش از آنکه به حساب شما برسند، خود به حساب خويش برسيد.»[10]

[1].  تفسير نمونه، ج 5، ص 356.

[2].  - «الْقَلْبُ مُصْحَفُ الْبَصَرِ» (نهج البلاغه،  حکمت 401).

[3].  «عَجَبٌ‏ لِمَنْ‏ يَتَفَكَّرُ فِي‏ مَأْكُولِهِ‏ كَيْفَ لَا يَتَفَكَّرُ فِي مَعْقُولِه‏، فَيُجَنِّبُ بَطْنَهُ مَا يُؤْذِيهِ وَ يُودِعُ صَدْرَهُ مَا يُرْدِيه‏» (بحارالانوار، ج1، ص218).

[4].  آشنايي با کامپيوتر و سيستم عامل dos ، ص 7.

[5].  طه: 50.

[6].  سوره مبارکه رعد، آيه 7.

[7].  Chaos

[8].  Fractal

[9].  مباني کامپيوتر و برنامه سازي، ج2، صص 9- 10.

[10]. حَاسِبُوا أَنْفُسَکمْ قَبْلَ أَنْ تُحَاسَبُوا (وسائل الشيعة، ج ‏16، ص 99).