تاریخچه‌ی جامع زبان‌های برنامه‌نویسی: سفری از صفر و یک تا ربات‌های هوش‌‌مصنوعی

تصورکنید در دنیایی زندگی می‌کنید که انسان‌ها و رایانه‌ها به یک زبان صحبت می‌کنند. این رویایی بود که انسان‌ها برای تحقق آن زبان‌های برنامه‌نویسی را به وجود آوردند، که از غارهای تاریک زبان ماشین آغاز شد و به دشت‌های وسیع و روشن زبان‌های امروزی رسید.
درست‌ است که کامپیوترها ماشین‌های قدرتمندی هستند، اما به تنهایی نمی‌توانند بفهمند که ما چه می‌خواهیم. آن‌ها برای درک دستورات و خواسته‌های ما به زبانی نیاز دارند که برای برقراری ارتباط با‌ آن‌ها بتوان استفاده‌کرد.

بیایید یک نگاهی به تاریخچه‌ی زبان‌های برنامه‌نویسی بیندازیم:

  (1اولین قدم‌ها: زبان ماشین و اسمبلی (زبان‌های سطح پایین(

زبان‌های سطح پایین، بین دهه 1940 تا 1960 به وجود آمدند. زبان سطح پایین (Low-level language) زبانی است که به زبان ماشین نسبت به زبان انسان نزدیک‌تر است و به برنامه‌نویس‌ها اجازه‌ می‌دهد تا به طور مستقیم با سخت‌افزار کامپیوتر و حافظه کار کنند. این زبان‌ها انتزاع کمتری دارند، انتزاع در برنامه‌نویسی به معنی پنهان‌کردن جزئیات پیچیده و تمرکز بر روی جزئیات مهم و کلی است.

بعضی ویژگی‌های کلیدی زبان‌های سطح پایین:

• زبان‌های سطح پایین از دستور‌های کوتاه و نمادین، به عبارتی می‌شود گفت نحو فشرده استفاده می‌کنند که به طور مستقیم به دستورالعمل‌های زبان ماشین ترجمه می‌شود.
• برنامه‌های نوشته‌شده با این زبان‌ها به طور کلی سریع‌تر اجرا می‌شوند، زیرا نیازی به ترجمه شدن و تفسیر اضافی نیست.
• باعث می‌شود برنامه‌نویس‌ها دقیق‌تر عملکرد برنامه بر روی سخت‌افزار را کنترل کنند.

مزایا:

• برای برنامه‌هایی که نیاز به عملکرد بالا دارند ایده‌آل است، مثل بازی‌ها و برنامه‌های کاربردی سیستم
• نوشتن برنامه‌های بهینه‌ و کارآمد با استفاده از همه‌ی توانایی‌های سخت‌افزار
• کارکردن مستقیم با سخت‌افزارها مثل پورت‌ها و حافظه

معایب:

• دشواری در یادگیری و نیاز به درک عمیق معماری کامپیوتر
• قابلیت حمل ندارند و فقط قابل اجرا بر روی محیط‌های مخصوص خودشان 
• به سختی قابل نگهداری و به‌روزرسانی به دلیل نحو فشرده و نداشتن انتزاع  

بعضی از نمونه‌های محبوب این زبان می‌تواند شامل این موارد باشد:

1.  زبان ماشین )در اعماق صفر و یک‌ها):
   

   اولین زبان‌های برنامه‌نویسی، زبان‌های ماشین بودند که به عنوان کد‌ ماشین هم شناخته می‌شدند و از صفر و یک برای برقراری تعامل و نشان‌دادن دستورات به رایانه استفاده می‌کردند. این زبان‌های خیلی سخت و وقت‌گیر فقط توسط تعداد کمی از افراد متخصص قابل درک و استفاده بودند و البته به طور مستقیم توسط پردازنده‌ مرکزی  (CPU) کامپیوتر قابل درک و اجرا، اما برای انسان‌ها خیلی سخت و غیرقابل خواندن بودند.

    

   نحوه عملکرد:

   زبان ماشین از دستورالعمل‌های ساده‌ای تشکیل شده‌ بود که هر کدام با یک دنباله‌ای از صفر و یک نشان داده‌ می‌شود. هر دستورالعمل به CPU دستور می‌داد که چه عملیاتی را انجام بدهد؛ مثل: ذخیره داده در حافظه، انجام محاسبات یا انتقال داده‌ها بین رجیستر‌ها.
   فرض کنید می‌خواهیم برنامه‌ای ساده بنویسیم که عدد 10 را روی صفحه چاپ کند؛ معادل کد ماشین این برنامه برای یک مدل کامپیوتر فرضی مانند نمونه‌ی زیر می‌شود:
   
   00000001 01010111 01010011 01010101 01010011 01010001

   01010111 01001101 01010011 01010001 01010011 01010111

   01010111 01001101 01010011 01010001 01010011 01010111

   01000101 01010111 01010011 01010001 01010011 01010111

   
   همان‌طور که می‌بینید، خواندن و درک این کد برای انسان بسیار مشکل‌ است.

   

2. زبان اسمبلی (پلی بین دنیای صفر و یک‌ها و زبان انسان):

زبان ماشین، زبان مادری کامپیوترها، برای انسان تقریباً غیرقابل درک و شامل مجموعه‌ای از صفر و یک‌ها بود. زبان‌های اسمبلی برای غلبه بر مشکلات زبان‌های ماشین ساخته‌شدند و از کلمات اختصاری و نماد‌ها برای نشان دادن دستورات استفاده می‌کردند که خواندن و نوشتن با این زبان را آسان‌تر می‌کرد، درواقع زبان اسمبلی یک زبان نمادین است که به‌صورت مستقیم به دستورالعمل‌های‌ زبان‌ ماشین ترجمه می‌شود. با توجه به اینکه زبان‌ اسمبلی جزء زبان‌های سطح پایین محسوب می‌شود، برای یادگیری و استفاده از آن‌ها به دانش زیادی از سخت‌افزار کامپیوتر نیاز است.

 (2ظهور زبان‌های سطح بالا :

بین دهه 1960 تا 1980 میلادی، زبان‌های سطح بالا HLL (High-level language) نقطه شروعی در تاریخ برنامه نویسی بودند. آن‌ها از ساختار‌های زبانی شبیه به زبان انسان مثل انگلیسی برای نوشتن برنامه استفاده می‌کردند که خواندن، نوشتن و درک آن‌ها را بسیار آسان‌تر می‌کرد، به‌طوری که به برنامه‌نویسان اجازه می‌داد تا بدون نیاز به دانستن جزئیات نحوه عملکرد سخت‌افزار کامپیوتر، بر حل مسئله تمرکز کنند. زبان‌هایی مثل FORTRAN،COBOL  و Pascal در این دسته قرار می‌گیرند.

مزایا:

• خوانایی و نوشتن آسان‌تر
• افزایش بهره‌وری با اشکال‌زدایی و کد‌نویسی سریع‌تر
• قابل نگه‌داری‌ و به‌روزرسانی
• قابل حمل ‌بیش‌تر
• کم‌شدن خطا با بررسی نوع و مدیریت حافظه

معایب:

• اجرای کند‌تر نسبت به زبان‌های سطح پایین
• نیاز به کامپایلر یا مفسر برای اجرا

 (3انقلاب شیء گرایی:

از دهه 1980 میلادی تا به‌حال، زبان‌های شیء گرا با معرفی مفهوم برنامه‌نویسی شیء گرا، انقلابی در برنامه‌نویسی ایجاد کردند. این زبان‌ها به برنامه‌نویس‌ها اجازه می‌داند تا برنامه‌ها را از واحد‌های مجزا و قابل استفاده مجدد، به نام اشیاء، بسازند. زبان‌هایی مثل C++، Java و Python در این دسته قرار می‌گیرند.

مزایا:

• کد قابل سازمان‌دهی و نگه‌داری راحت‌تر
• استفاده مجدد از کد به تعداد بیشتر
• برنامه‌های قوی‌تر و انعطاف‌پذیرتر

معایب:

• پیچیده‌تر از زبان‌های رویه‌ای
• ممکن است کندتر از زبان‌های سطح پایین باشد.

(4 فراتر از برنامه‌نویسی سنتی :هوش ‌مصنوعی و زبان‌های نسل پنجم 

• زبا‌ن‌های هوش ‌مصنوعی: 

و بالاخره از دهه 1990 میلادی تا به‌حال، زبان‌های هوش مصنوعی روی تعامل طبیعی انسان با رایانه‌ها تمرکز دارند. این زبان‌ها به برنامه‌نویس‌ها اجازه می‌دهد تا برنامه‌هایی بسازند که می‌تواند زبان طبیعی را درک کند و به آن پاسخ دهد. زبان‌هایی مانند Prolog و Lisp در این دسته قرار می‌گیرند.

هدف: آسان کردن تعامل انسان و کامپیوتر با استفاده از زبان ‌طبیعی

کاربرد‌ها: سیستم‌های خبره، پردازش زبان طبیعی، رباتیک و...

•  زبان‌های نسل پنجم:

زبان‌های نسل پنجم 5GL (Fifth Generation Language) هنوز در مراحل اولیه توسعه هستند، اما هدف آن‌ها غلبه بر بعضی از محدودیت‌های زبان‌های سنتی است. 5GLها دنبال ادغام هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و برنامه‌نویسی بصری در یک زبان واحد هستند.

هدف: افزایش بهره‌وری برنامه‌نویسی و ایجاد برنامه‌های هوشمندتر

کاربردها: برنامه‌نویسی خودکار، توسعه نرم‌افزار مبتنی بر هوش مصنوعی، واقعیت مجازی

سخن پایانی

در این مقاله، گذری کوتاه به تاریخچه زبان‌های برنامه‌نویسی داشتیم و به بررسی نسل‌های مختلف این زبان‌ها پرداختیم. از زبان‌های سطح پایین ابتدایی مثل زبان ماشین و اسمبلی، تا زبان‌های سطح بالای قدرت‌مند مثلC++  و Java، و نهایتا زبان‌های هوش مصنوعی که نویدبخش تعاملات طبیعی انسان و رایانه‌ها هستند. 

این سیر تکاملی نشان می‌دهد که چگونه انسان با خلاقیت و پشت‌کار، مرزهای علم را جابه‌جا کرده و زبان‌های برنامه‌نویسی را به ابزاری قدرتمند برای خلق دنیایی جدید تبدیل کرده‌است. اما این داستان، پایانی ندارد. هوش مصنوعی و نسل پنجم زبان‌های برنامه‌نویسی، افق‌های تازه‌ای را به روی ما باز می‌کنند.

در این دنیای نو، برنامه‌نویسی به ابزاری برای خلق دنیایی هوشمندتر و کارآمدتر بدل خواهدشد. با ظهور زبان‌های جدید و نوآورانه، ما شاهد خلق برنامه‌های شگفت‌انگیزی خواهیم بود که زندگی ما را متحول خواهند کرد. بی‌صبرانه منتظر خواهیم ماند تا ببینیم این سفر پرماجرا، ما را به کجا خواهد برد.  

مرسی که توت بلاگ را تا انتهای این مقاله دنبال کردید.