سیستم پردازش اطلاعات سرشماری

اختراع سیستم پردازش اطلاعات سرشماری

US 395781
هرمان هولریت

در پاسخ به این پرسش که ارزشمندترین اختراع بشر چیست، طیف وسیعی از اختراعات و نوآوری‌ها مطرح می‌شود که در بین آن‌ها، اختراعاتی قدیمی همچون هواپیما، اتومبیل و لامپ و یا برخی فناوری‌های نوظهور همچون خودروی خودران، هوش مصنوعی و فناوری اصلاح ژنی «CRISPR» حضور دارند. در میان این کاندیدهای متعدد، اینترنت و کامپیوتر هم به‌عنوان یکی از مهم‌ترین اختراعات معرفی شده توسط انسان مطرح بوده که تقریباً در تمامی شئون زندگی افراد، از زندگی شخصی گرفته تا کسب‌وکار و اقتصاد اثرگذار بوده است. بی‌شک یکی از پیشگامان توسعه کامپیوتر، هرمان هولریت (Herman Hollerith) است که با ترکیب تجربه شخصی و تفکر مبتنی بر فناوری، یک سیستم پردازش الکتریکی ایجاد نمود. این ایده خلاقانه، پردازش داده‌ها را به طرز چشمگیری بهبود بخشید و پایه و اساس کامپیوترهای مدرن امروزی را بنا نهاد.

سال ۱۸۸۸ میلادی است و تا سرشماری بعدی آمریکا، تقریباً دو سال باقی مانده است. کارفرمای سابق شما، یعنی اداره سرشماری آمریکا، اعلام نموده که یک مسابقه تدارک دیده است. جایزه این مسابقه، یک قرارداد سودآور برای پردازش داده‌ها در سرشماری بعدی است. تمام کاری که شما باید انجام دهید، اثبات این نکته است که کارآمدترین روش برای ثبت، طبقه‌بندی و پردازش داده‌های سرشماری را در اختیار دارید. این رقابت نوآورانه، آنقدرها هم سخت به نظر نمی‌رسد، به‌ویژه این‌که چندین سال است که سیستم پردازش الکتریکی خود را آزمایش کرده‌اید و معتقدید که بهترین سیستم موجود است. شما حتی پتنت هم به ثبت رسانده‌اید. آیا چیزی برای از دست دادن وجود دارد؟

این روایتی از شرایط پیش روی هرمان هولریت، فرزندی از یک خانواده مهاجر آلمانی بود که در نهایت، به مهم‌ترین لحظات زندگی حرفه‌ای وی مبدل شد. هرمان در ۲۹ فوریه ۱۸۶۰ میلادی در نیویورک متولد شد. وی در در سال ۱۸۷۹ میلادی و در حالی‌که نوزده سال بیشتر نداشت، از دانشگاه کلمبیا فارغ‌التحصیل شد. نخستین کار حرفه‌ای هولریت، هیچ ارتباطی با تحصیلات دانشگاهیش نداشت. در سال ۱۸۸۰ میلادی، به دعوت یکی از اساتید خود در دانشگاه کلمبیا، به‌عنوان یک کارشناس آمار در اداره سرشماری آمریکا شروع به کار کرد. او از نزدیک شاهد روند کند و خسته‌کننده ثبت هزاران داده از جمعیت رو به رشد کشور بود. گفتنی است که تا قبل از اختراع ماشین جدول‌بندی (tabulating) الکتریکی هولریت، نتایج سرشماری با دست شمرده می‌شد و پردازش داده‌ها، عموماً سال‌ها به طول می‌انجامید. برای مثال، بررسی و اعلام نتایج نهایی سرشماری سال ۱۸۸۰، تقریباً تا سال ۱۸۸۷ به طول انجامید.

در حالی که هرمان برای اداره سرشماری کار می‌کرد، ارتباطات حرفه‌ای وی رو به افزایش بود. وی با جان شاو بیلینگز (John Shaw Billings)، مدیر بخش آمار حیاتی ملاقات کرد. در این ملاقات، بیلینگز به لزوم وجود دستگاهی برای آمارگیری و آنالیز بهتر داده‌ها اشاره نمود: «برای انجام این کار، باید مکانیسمی وجود داشته باشد، دستگاهی مکانیکی برای پردازش جمعیت و آمارهای مشابه».

به اعتقاد جیمز کورتادا (James Cortada)، مورخ مشهور، این مکالمه را می‌توان یک لحظه منحصربه‌فرد در تاریخ پردازش داده‌ها دانست؛ جایی که تصورات هولریت را بر انگیخته و نهایتاً همه چیز را تغییر داد. البته ثمرات فکری این تبادل‌نظر دوستانه، فوری نبود. هولریت، اندکی پس از سرشماری سال ۱۸۸۰ (و قبل از خلق ایده پیشگامانه خود)، برای تدریس مهندسی مکانیک در دانشگاه «MIT»، کار در اداره سرشماری را رها کرد. در دوران کوتاه مسئولیت در «MIT» بود که هولریت به ایده‌اش سر و شکل داد. وی با الهام از نظر بیلینگز در مورد بکارگیری چیزی شبیه به دستگاه بافندگی جکوارد (Jacquard loom) که از کارت‌های پانچ برای تولید منسوجات استفاده می‌کرد، نوعی سیستم الکتریکی برای شمارش داده‌ها خلق نمود. وی ضمن مشاهده چگونگی استفاده از کارت‌های پانچ در بلیت قطار، متوجه شد که می‌تواند برای شمارش دقیق و سریع داده‌ها، از سوراخ‌های به ظاهر تصادفی و کاملاً مشخص در کارت‌های پانچ استفاده کند.

سیستم ابداعی هرمان، از چند قسمت مجزا ساخته شده بود و از همین رو، چندین درخواست مختلف در سیستم پتنت به ثبت رسانید. نتیجه این درخواست‌ها، مجموعه‌ای از گواهی‌های ثبت اختراع با شماره‌های «US 395781» و «US 395782» و «US 395783» بود که در ژانویه ۱۸۸۹ میلادی، از سوی دفتر ثبت اختراعات و علائم تجاری آمریکا به وی اعطا گردید. مجموعه این پتنت‌ها، یک جدول کارت پانچ را توصیف نموده که داده‌ها را از طریق نوعی ابزار مکانیکی به ثبت می‌رساند.

 

سیستم ابداعی هرمان برای آنالیز داده سرشماری

 

هولریت در کتاب «یک سیستم جدول‌بندی الکتریکی» (An Electric Tabulating System) می‌گوید: «سوابق باید به شکلی باشند که یک ماشین بتواند آن‌ها را بخواند (از طریق دستگاه‌های سنجش الکترومکانیکی). این کار، به راحتی و با پانچ کردن کارت‌ها یا نوارهای کاغذی انجام می‌شود. سپس می‌توان از شمارشگرهای الکترومغناطیسی یا مکانیسم مرتب‌سازی و یا ترکیبی از این دو روش استفاده کرد. هر سوراخ، نشان‌دهنده یک داده متفاوت (مانند سن، تحصیلات و محل تولد) بوده و الگوی سوراخ‌های موجود در کارت، شخصی را که در سرشماری شمارش شده، توصیف می‌کند». در این سیستم، برای هر نفر فقط از یک کارت استفاده می‌کرد.

هولریت در نخستین اقدام عملی خود برای آزمودن کارایی دستگاهش، محاسبه آمار بهداشتی شهر بالتیمور و ایالت نیوجرسی را در سال ۱۸۸۷ میلادی آغاز کرد. به نظر می‌رسد که این تلاش، درست به موقع صورت گرفت؛ چرا که زمان کافی برای رفع اشکالات احتمالی و ورود به رقابت اداره سرشماری برای قرارداد سرشماری سال ۱۸۹۰ را در اختیار این مخترع خوش‌فکر قرار داد. در مسابقه مذکور، هولریت با دو شرکت‌کننده دیگر به رقابت پرداخت و در نهایت، اثبات شد که ماشین وی باعث صرفه‌جویی قابل توجهی در وقت و هزینه‌های دولتی می‌شود. برای درک بهتر تفاوت سیستم هولریت و رقبایش، این را در نظر بگیرید که وی در دو شاخص اصلی اخذ داده (رونویسی) و جدول‌بندی داده‌ها، به ترتیب رکوردهای ۷۲/۵ و ۵/۵ ساعت را بدست آورد (تقریباً ۲ و ۱۰ برابر سریع‌تر از سیستم بکار گرفته شده از سوی رقبا).

به لطف همین عملکرد چشمگیر، اداره سرشماری آمریکا، قرارداد پردازش و جدول‌بندی سرشماری سال ۱۸۹۰ را به هرمان هولریت اعطا نمود. بعدها ثابت شد که این یک انتخاب بسیار عاقلانه بوده است، زیرا وی در کمتر از سه سال و با صرفه‌جویی ۵ میلیون دلاری نسبت به هزینه پیش‌بینی شده (معادل تقریباً ۱۴۱ میلیون دلار امروز)، پردازش نتایج را با موفقیت به پایان رسانید. در ادامه، از دستگاه ابداعی هولریت برای پردازش سرشماری سال ۱۹۰۰ نیز استفاده شد.

این تنها موفقیت هرمان هولریت و اختراعش نبود؛ وی در سال ۱۸۸۹ میلادی و در نمایشگاه جهانی پاریس، یک مدال طلا برای نوآوری ارزشمند خود دریافت کرد. همچنین، دولت‌های کانادا، نروژ و اتریش هم از سیستم وی برای پردازش سرشماری‌های سال ۱۸۹۱ خود استفاده کردند. اما نکته مهم، نگاه متفاوت هولریت به مسئله و کاربردهای آتی سیستمش بود. او می‌دانست که ایده جمع‌آوری داده‌ها از طریق پانچ‌ها، به روش‌های دیگری هم قابل استفاده است. او متوجه شد چیزی را ایجاد کرده که بسیاری از کسب‌وکارها، از جمله راه‌آهن‌ها و دولت‌ها به آن احتیاج دارند و از همین رو، فعالیت‌های تجاری خود را از سال ۱۸۹۶، در قالب شرکتی به نام «Tabulating Machine Company» آغاز نمود. این شرکت، در پی ادغام با دو شرکت دیگر فعال در این حوزه، «Computing-Tabulating-Recording» یا «C-T-R» را بنیان نهاد که پیش درآمدی برای تأسیس و توسعه شرکت مشهور «IBM» به شمار می‌رود. هولریت پس از ادغام شرکت‌ها، به‌عنوان یکی از مشاورین اصلی شرکت به کارش ادامه داد و در سال ۱۹۲۱ میلادی، پس از بازنشستگی، به مزرعه‌اش در مریلند نقل مکان کرد. وی در سال ۱۹۲۹ میلادی، به دلیل حمله قلبی درگذشت.

این مخترع بزرگ و موفق، در طول زندگی خود، اختراعات دیگری هم به ثبت رسانید. علاوه بر این، وی درک کاملی از اهمیت داده‌های سرشماری برای رفاه و آینده کشور داشت. دولت فدرال، دولت‌های محلی، توسعه‌دهندگان املاک و مستغلات و ساکنان، علاوه بر کمک گرفتن در تصمیم‌گیری پیرامون افتتاح فروشگاه‌های جدید و محصولات ارائه شده، از داده‌های سرشماری برای تعیین محل ساخت مدارس، بیمارستان‌ها و جاده‌های جدید استفاده می‌کنند. وی به درستی سیستم پردازش سرشماری خود را «تصویری از شرایط اجتماعی و اقتصادی مردم» توصیف می‌کند. همان‌طور که یک عکس، لحظه‌ای از زمان را ثبت می‌کند، یک سرشماری هم وضعیت اجتماعی و اقتصادی فعلی کشور را ثبت می‌کند.

هولریت با اختراع نوآورانه خود، زمینه را برای سرشماری‌های مدرن فراهم نمود. دولت آمریکا برای تکمیل نتایج سرشماری‌های خود تا سال ۱۹۶۰ که کامپیوترها کار را بر عهده گرفتند، از نسخه‌های بهبود یافته فناوری هولریت استفاده می‌کرد. جالب است بدانید با استفاده از سیستم خودکار کنونی اداره سرشماری، انتظار می‌رود که فرم‌های سرشماری سال ۲۰۲۰ با میانگین تقریباً یک فرم در 35 ثانیه پردازش شود!

سرشماری اخیر آمریکا، یک نقطه عطف جدید هم محسوب می‌شود. برای نخستین بار، پاسخ‌دهندگان می‌توانند سرشماری را به صورت آنلاین یا تلفنی و همچنین از طریق پست انجام دهند. حتی امکان استفاده از یک اپلیکیشن آیفون برای ثبت نتایج هم وجود دارد و بدین ترتیب، خط تولید نوآوری‌های مربوط به سرشماری، از زمان هرمان هولریت ادامه یافته است.