دور مختبرات بيل في تكنولوجيا الاتصالات في القرن العشرين

وفي ذروة العقدين الأوسطين من القرن العشرين، كان عمل مختبرات بيل أقل شبهاً بشعبة بحوث الشركات، وبنفسه مصنعاً للإنجازات الأساسية، وفي حين أن العديد من المختبرات الصناعية تركز تركيزاً ضيقاً على تحسين المنتجات، فإن مختبرات بيل تتابع أسئلة تتراوح بين طبيعة المعلومات نفسها وسلوك الإلكترونية في الصلبات، وكانت النتيجة تدفقاً للاكتشافات التي لم تعزز الاتصالات العالمية في شبكة الاتصالات العالمية على الصعيد الوطني بل أيضاً تجمّع.

المنشأ والإنشاء

وقد تم إدماج مختبرات بيل رسميا في عام 1925، ولكن جذورها عادت إلى أواخر القرن التاسع عشر، بينما كانت شركة الهاتف الأمريكية والهاتف الأمريكية (اللفائق الغربية) وسلفه، نظام بيل، قد اعترفت منذ وقت طويل بأن الحفاظ على شبكة هاتفية عالمية يتطلب استثمارا مستمرا في العلوم والهندسة، كما أن الإدارات المبكرة مثل إدارة الهندسة في الكهرباء الغربية وفرع البحوث في مجال معالجة المواد المتعلقة بتطوير المختبرات والبحوث، التي تُستخدم تدريجيا في هيئة هاتفية مستقلة.

وكان اختيار جعل مؤسسة بيل لابس مؤسسة منفصلة متعمدا، إذ أراد قادتها عزل الباحثين عن الضغط التجاري، اعتقادا منها بأن أكثر التطورات العملية الطويلة الأجل ستظهر من فهم عميق وليس من المضاربة القصيرة الأجل، فقد كان المختبر قد اجتذب بالفعل، بحلول الثلاثينات، بعض العقول المشرقة في الفيزياء والكيمياء والالرياضيات، مما وضع مرحلة من الإنتاجية غير المتناظرة.

وخلال فترة الكساد الكبرى والحرب العالمية الثانية، اتسعت بعثة المختبر، حيث أظهرت أعمال المعمل على الرادار والسونار ونظم التحكم في الحرائق والتصوير قيمة الأمن القومي لمجموعة المواهب، وبعد الحرب، مع اتساع حافظة المواهب وموّج ميزانية من قبل شركة ATT)( من خلال تنظيم حصائل احتكارية، دخل بيل لابس ما يعتبره الكثير من المؤرخين عصره الذهبي.

العصر الذهبي للكشف الأساسي

وقد أسفرت العقود التي تفصل بين أواخر الأربعينات ونهاية السبعينات عن فهرس للابتكارات الكثيفة بحيث يمكن بسهولة تجاوز ترابطها، وقد وضعت مجموعة صغيرة من الفيزيائيين الذين يحققون في الممتلكات السطحية لشبه الموصلات الأساس للالكترونيات الصلبة، ولا يزال نظاما رياضيا يتحكم في كيفية تدوين الرسائل التي يخترعها النظرية بصورة موثوقة، ويدير مجموعة من العلماء الحاسوبيين طريقة أكثر تكاملا.

وما جعل البيئة غير عادية ليس مجرد التمويل أو المواهب بل هو الخلط المتعمد للأبحاث النقية والهندسة العملية، وقد تمكن العلماء من الوصول إلى البيانات الميدانية لنظام بيل والهياكل الأساسية للعالم الحقيقي، في حين شُجّع المهندسون على نشر المؤتمرات الأكاديمية والحضور إليها، وأدى هذا التقاطع إلى تحويل الأفكار المستعصية إلى معدات وخدمات عاملة بسرعة ملحوظة.

المترجم

وفي كانون الأول/ديسمبر 1947، أظهر الفيزيائيون جون باردين، والتر براتن، وويليام شوكلي أول مترجم للترددات في مرفق بيل لابس مورا هيل، وكانت أنبوبات الفاكوم، التي كانت تهيمن على التضليل والتبديل، ساخنة وهشة وثباتية، ووعد البديل الصلدي بعدم تحسين الموثوقية فحسب، بل أيضاً بمقياس جديد تماماً للتقليل إلى أدنى درجة.

وقد تغير المترجم الإلكترونيات كما كان أساسياً في شكل محرك البخار، حيث تغير كل جهاز حديث - سمارتفونات، وحواسيب، وسواتل، وأجهزة طبية - مجهزة على خلفائه، ورخصت شركة بيل لابس للتكنولوجيا على نطاق واسع بموجب مرسوم الموافقة مع حكومة الولايات المتحدة، وضمنت أن يصبح المترجم صالحاً عاماً بدلاً من اقتصاد محمول في إطار معاهدة AT.

"لازر"

وفي عام ١٩٥٨، نشر آرثر شولو وتشارلز تاونيس ورقة تصف كيفية توسيع نطاق مبدأ الماجستير من الميكرويفات إلى المناطق الأشرعة والبصرية، وأرست أعمالهما النظرية داخل مختبرات بيل الأساس للليزر، وهو عبارة عن " تضخيم الضوء عن طريق حفز انبعاث الإشعاع " .

وأصبحت المصابيح ضرورية على وجه السرعة للاتصالات، لا سيما بعد إظهار الألياف البصرية المنخفضة الضياع، وهي تحمل اليوم تقريباً جميع حركة الاتصالات عبر الإنترنت البعيدة المدى، وتقرأ الشوارع في التجزئة، وتُجري جراحة دقيقة، وتُدعم عمليات التصنيع التي لا تحصى، وبالنسبة للاتصالات، تمثل الشراكة الليزرية - فيبر واحدة من أكثر وسائط البث كفاءة التي اخترعت في أي وقت مضى.

نظرية المعلومات ونظرية بيت

وفي حين كان المترجم يختبر على هيئة مختبرية، فإن كلود شانون الرياضي يعيد التفكير فيما يقصده الاتصال، وقد استحدثت ورقته لعام ١٩٤٨ المعنونة " نظرية رياضية للاتصال " التي كتبت خلال سنواته في بيل لابس مفهوماً للجزء باعتباره الوحدة الأساسية للمعلومات، وقدرة قناة محددة، وأثبتت أن مخططات الترميز يمكن أن تقارب تلك القدرة مع معدلات الخطأ المنخفضة بصورة تعسفية.

وقد ترجمت أعمال شانون الهاتفية إلى شبكة " سيفانون " ، وهي توفر المذاهب الفكرية لضغط البيانات، والتبريد، ورموز التصحيح، وفي نهاية المطاف الحاسوب الرقمي، وكل حقول اتصال حديثة - وي - وي - شبكة خلوية، وعلامات فضائية عميقة - تعطى أفكارها التصميمية إلى أفكار شانون، وهي قوة صمتها، وتتحولها.

نظام التشغيل الموحد و C Language

وفي أواخر الستينات، أصبح بيل لابس مكاناً لاستقبال البرامجيات الحديثة، حيث قام باحثان كين تومسون ودينيس ريتشي، في البداية، بالعمل على آلة صغيرة الاستعمال PDP-7، ببناء نظام تشغيل مرن يدعى أوكس، وقام ريتشي في نفس الوقت بتطوير لغة البرمجة C، حيث أعيد كتابة أونيك إلى حد كبير، وقد وفر الإنشاء المزدوج منصة محمولة وقوية ومفاجئة بالنسبة له.

وقد أثرت برامج الفلسفة في جامعة أوكس التي تقوم بعمل واحد جيد، والتي ترتبط بالأنبوب - بشكل لا مبرر له في كيفية تصميم البرامج، كما أن البروتوكولات الأولى التي وضعت على شبكة الإنترنت لم تكن موجودة في نظم أوكس، ومن بين أصولها لينكس، وماكوس، وأندرويد، وأصبحت شركة لانغوا فرانكا من برامج البرمجة، مما أدى إلى دعم كل شيء من أدوات البرمجيات الجامدة التي توزع على جامعات كبيرة.

إعادة تطوير الهياكل الأساسية للاتصالات

ولم تكن مختبرات بيل مجرد مختبر؛ بل كانت هي النظام العصبي المركزي لنظام بيل الذي كان يعمل في ذروته على أكثر من مليون شخص ووصل معظم المنازل الأمريكية، وقدرة المختبر على ترجمة الاكتشافات الأساسية إلى خدمات موثوقة وقابلة للتكرار أدت إلى سلسلة من التحولات في البنية الأساسية للاتصالات.

الاتصالات الساتلية

وكان تلسستار، الذي بدأ في تموز/يوليه 1962، أول ساتل اتصالات نشط قادر على بث إشارات التلفزيون والهواتف والبيانات، وقد صممت مختبرات بيل وبنىتها بالتعاون مع ناسا والسلطات البريدية البريطانية والفرنسية، وعلى الرغم من أن مدارها منخفض وأن حياتها التشغيلية قد قيست في الأشهر، فقد أثبت تلستار أن أجهزة إعادة الإرسال الفضائية يمكن أن تربط القارات فورا.

وساعدت أعمال مختبرات بيل اللاحقة على الهوائيات الأرضية المتحركة، وأنبوب الموجات المسافرة، والقمع الصددي على جعل الشبكات الساتلية الثابتة بالنسبة للأرض ذات طابع اقتصادي، وبحلول السبعينات، أصبحت الاتصالات الهاتفية الدولية والبث التلفزيوني الحي من زوايا العالم النائية روتينية، وإعادة تشكيل الدبلوماسية، والصحافة، والتوقعات اليومية للوصل.

FiberOptic Transmission

وربما لم تكن مساهمة بيل لابس قد تحملت أكثر من تطوير الألياف البصرية العملية، ففي الستينات، فقدت أفضل الألياف الزجاجية علامة الضوء لكل متر، مما جعل الاتصالات البصرية بعيدة المدى غير عملية، وقد قام باحثون، منهم شارل كاو، الذين حصلوا فيما بعد على جائزة نوبل لعمله، بتحديد أوجه القصور التي تسبب في الخسارة، ودفعوا بأن الارتداد إلى مستويات الارتداد في عام 1980().

ومع وجود الليزر شبه الموصلات وتعدد الألياف الموجية الكثيفة، أصبح العمود الفقري للشبكة العالمية، وهناك سلسلة واحدة من الزجاج المطوّر للشعر تحمل الآن تيرابايت من البيانات عبر المحيطات، مما يتيح استخدام الحوسبة السحابية، وتصفيف الفيديو، والتعاون في الوقت الحقيقي على نطاق لا يمكن تصوره في عصر النحاس.

شبكات الهاتف الخلوي

وفي أواخر الأربعينات والخمسينات، قام مهندسون مثل دوغلاس ه. رينغ و. راي يونغ بكتابة مذكرات داخلية تقترح شبكة من خلايا التسخين الصغيرة، وكلها تخدمها محطة قاعدية منخفضة القوة، مما سيعيد استخدام الترددات في جميع أنحاء المدينة.

وقد مكّن المبدأ الخلوي من حدوث زيادات كبيرة في قدرات المشتركين، حيث استخدمت نظم الهاتف المحمول السابقة برج واحد ذي قوة عالية يغطي مدينة بأكملها، مما حدّ منها إلى حفنة من المكالمات المتزامنة، كما أن إعادة الاستخدام الخلوي، والتسليم الرقمي بين الخلايا، ووضع نموذجي لمعايير الترميز الرقمية في وقت لاحق في صوت متنقل من طراز بيل لابس، وهو من صنع نظام تجاري جماعي، وفي نهاية المطاف، عملية متنقلة ذات النطاق العريض.

الثقافة التي جعلت من الممكن

ويشير التفسير الموحد لنجاح بيل لابس إلى التمويل السخي من احتكار منظم، وفي حين أن المال وحده لا يفسر السبب في أن مؤسسات مماثلة ذات منح كبيرة لم تستنسخ ناتجها، فقد كانت ثقافة المختبر بناء متعمدا، شكله قادة مثل ميرفين كيلي، الذين عملوا مديرا للبحوث ثم رئيسا لمختبرات بيل.

وساندت كيلي هيكلا تنظيميا يجمع الفيزيائيين والكيميائيين والرياضيين والمهندسين معا بغض النظر عن انتماءاتهم الرسمية في الإدارات، وكانت المراسلات طويلة ومباشرة، وأجبرت على عقد لقاءات، وكانت غرف البن وسلسلة الحلقات الدراسية مصممة لإشعال محادثات متعددة التخصصات، ومن المتوقع أن يحافظ المديرون على فرقهم من البيروقراطية المؤسسية مع المطالبة بمعايير علمية صارمة.

وقد سمحت هذه البيئة للأفراد بمتابعة المشاكل لسنوات، وأحياناً على مدى عقد من الزمن، دون توصيل خريطة طريق منتجة، وعندما كانت باردين وبراتن وشوكلي تستكشف أسطح شبه موصلة، لم تكن مرخصة بناء جهاز؛ وكانت تحاول فهم فيزياء المواد، وكان المترجم هو المنتج الثانوي لذلك الفهم، وليس هدفاً محدداً مسبقاً.

جائزة نوبل والاعتراف الدائم

- منح علماء ومهندسون بيل تسعة جائزة نوبل في الفيزياء والكيمياء والفيزياء والطب - دون أن يتطابق مع أي مختبر صناعي آخر، الأولى في عام 1937، إلى كلينتون دايفسون لإثبات الطابع الموجي للكهرباء، وصدرت ثلاثية الوصلات في عام 1956، وكشفت جوائز لاحقة عن وجود خلايا إشعاعية في بيلينت دوس.

وقد اخترعت لجنة مكافحة التصحر بواسطة ويلارد بويل وجورج سميث في عام ١٩٦٩، صورة ثورية، وأصبحت العين الإلكترونية للكاميرات الرقمية، والمقاريب الفلكية، والمناظير الطبية، ومثل المترجم، ظهرت الأمراض المسيّرة من تحقيق أوسع نطاقاً، في هذا الوقت إلى أشكال جديدة من الذاكرة الصلبة - وهربت بسرعة من المختبر لتغيير صناعات بأكملها.

Beyond laureates, Bell Labs researchers amassed an extraordinary collection of National Medals of Science, IEEE Medals of Honor, and Turing Awards. The roll call includes names such as William Shockley, Charles Townes

الديسلين، إعادة التشكيل، وإرث العصر الحديث

وقصة بيل لابس لا يمكن فصلها عن قصة شركة AT، وقد اضطرت عملية التقسيم التي انفصلت عن نظام بيل في عام ١٩٨٤ إلى إعادة تشكيل جذرية، وأصبحت مختبرات بيل كور (اللاتكوريا) ثم أصبحت كيانا منفصلا في إطار التكنولوجيات المحظورة بعد تقسيم آخر من الشركات، وتتنافس الميزانيات المحكم عليها، والأبحاث البعيدة المدى مع تطوير منتجات مدفوعة بأربعة أضعاف، وتفرقت أكثر الجامعات احتفاء.

ومع ذلك، فإن الروح الأساسية لم تختفي، فاليوم، ما زال نوكيا بيل لابس - التي احتلها نوكيا في عام 2016 - يتابع إجراء بحوث في مجالات مثل إقامة الشبكات اللاسلكية والبصرية والاستخبارات الاصطناعية والحساب الكمي، وبينما يظل الحجم أصغر، فإن الطموح لا يزال معروفا: جسر الهندسة العلمية الأساسية والنظم التحويلية.

بيد أن الإرث الأوسع يكمن في النسيج اليومي للحياة الحديثة، ففي كل مرة يحشد فيها جهاز هاتف ذكي صورة، وأجهزة تحميل على صفحة على شبكة الإنترنت على وصلة ألياف، وأقفال جهاز استقبال النظام العالمي لتحديد المواقع على السواتل، أو يقوم مطور برامج بتجميع الرمز جيم، فإن بعض سلسلة قرارات بيل لابس موجودة، وقد يكون أكبر اختراع للمختبر هو الدليل المؤسسي على أن البحوث التي تحركها الفضول والتي تجري داخل مؤسسة تجارية يمكن أن تحقق فوائد.

وفي قرن أصبح فيه الاتصال فوريا وعالميا، يذكرنا العمل التأسيسي الذي تم في مختبرات بيل بأن نطاق الترددات والتنقل والقدرة الحسابية تدوم على مدى عقود من استكشاف المرضى في أكثر المسائل الأساسية، وأن المقاول ونظرية المعلومات و Unix والليزر لم تكن حوادث، بل كانت ثمار بيئة تقدر المخاطرة وتتحمل المخاطرة وتتفهم أن أقوى التطبيقات.