Modül 1: Bilgisayarın Doğuşu ve Evrimi: Bir Fikirden Akıllı Makineler

1.1. Teorik Temeller ve İlk Mekanik Yardımcılar: Sayma Sanatından Düşünen Makine Hayaline

İnsanoğlunun hesaplama ihtiyacı, medeniyetin ilk günlerine kadar uzanır. Ticaretin, tarımın ve astronominin gelişmesiyle sayılarla daha karmaşık işlemler yapma gerekliliği doğdu. İlk hesaplama araçları oldukça basitti: parmaklar, çakıl taşları ve nihayetinde Abaküs gibi düzenekler, temel aritmetik işlemleri kolaylaştırdı.

Yüzyıllar boyunca çeşitli mekanik hesaplayıcılar tasarlandı. 17. yüzyılda Blaise Pascal, babasının vergi hesaplarına yardımcı olmak için toplama ve çıkarma yapabilen Pascaline'i icat etti. Kısa bir süre sonra Gottfried Wilhelm Leibniz, çarpma ve bölme de yapabilen bir hesap makinesi geliştirdi ve ikilik sayı sisteminin (binary) önemini vurguladı – ki bu, modern bilgisayarların temelini oluşturacaktı.

Ancak modern bilgisayar fikrine en çok yaklaşan isim, 19. yüzyılda yaşayan İngiliz matematikçi Charles Babbage oldu. Babbage, önce logaritma tablolarındaki hataları gidermek için buharla çalışan otomatik bir hesap makinesi olan Fark Makinesi'ni (Difference Engine) tasarladı. Daha da önemlisi, programlanabilir genel amaçlı bir bilgisayar olan Analitik Makine (Analytical Engine) fikrini ortaya attı. Bu makine, aritmetik birim, kontrol akışı (koşullu dallanmalar ve döngüler), bellek ve giriş/çıkış birimleri gibi modern bir bilgisayarın temel bileşenlerine sahipti. Babbage'ın makinesi hiçbir zaman tam olarak inşa edilemese de, vizyonu bilgisayar biliminin temellerini attı.

Bu noktada, Babbage'ın yakın çalışma arkadaşı Ada Lovelace'ı anmamak olmaz. Lovelace, Analitik Makine'nin potansiyelini Babbage'dan bile daha iyi anlamış ve makinenin sadece sayılarla değil, sembollerle de işlem yapabileceğini, örneğin müzik besteleyebileceğini öngörmüştü. Lovelace, Analitik Makine için yazdığı notlarda, Bernoulli sayılarını hesaplamak için bir dizi adım içeren ve dünyanın ilk bilgisayar programı olarak kabul edilen bir algoritma tanımladı. Bu nedenle Ada Lovelace, haklı olarak "ilk bilgisayar programcısı" unvanını taşır.

Teorik alanda bir diğer devrimci adım, İngiliz matematikçi George Boole'dan geldi. 19. yüzyılın ortalarında geliştirdiği Boole Cebiri, mantıksal ifadeleri matematiksel olarak analiz etmenin bir yolunu sundu. "VE (AND)", "VEYA (OR)" ve "DEĞİL (NOT)" gibi mantıksal operatörler, daha sonra bilgisayar devrelerinin temelini oluşturacaktı.

20. yüzyılın başlarında ise, modern bilgisayar biliminin ve yapay zekanın babası olarak kabul edilen Alan Turing sahneye çıktı. Turing, "hesaplanabilirlik" kavramını matematiksel olarak tanımlayan soyut bir model olan Turing Makinesi'ni geliştirdi. Bu basit ama güçlü model, herhangi bir algoritmanın potansiyel olarak bir makine tarafından gerçekleştirilebileceğini gösterdi ve bilgisayarların teorik sınırlarını belirledi. Turing ayrıca, bir makinenin insana benzer bir zekaya sahip olup olmadığını test etmek için Turing Testi'ni önerdi; bu test, yapay zeka felsefesinde hala önemli bir tartışma konusudur.

1.2. Elektronik Devrim ve İlk Dev Bilgisayarlar: Vakum Tüplerinden Von Neumann Mimarisine

20. yüzyılın ilk yarısında elektronik alanındaki gelişmeler, Babbage'ın mekanik hayallerini gerçeğe dönüştürmenin yolunu açtı. Özellikle vakum tüpleri, elektrik sinyallerini yükseltebilen ve anahtarlayabilen cihazlar olarak, mekanik parçalardan çok daha hızlı hesaplama yapma potansiyeli sundu.

İkinci Dünya Savaşı sırasında, şifre çözme ve balistik hesaplamalar gibi acil ihtiyaçlar, elektronik bilgisayarların gelişimini hızlandırdı. İngiltere'de Alan Turing'in de katkıda bulunduğu Colossus gibi makineler Alman şifrelerini kırmak için kullanıldı. Amerika Birleşik Devletleri'nde ise, Pennsylvania Üniversitesi'nde John Mauchly ve J. Presper Eckert liderliğindeki bir ekip, top mermisi yörünge tablolarını hesaplamak için ENIAC'ı (Electronic Numerical Integrator and Computer) geliştirdi. 1946'da tamamlanan ENIAC, binlerce vakum tüpü içeren, devasa boyutlarda (bir oda büyüklüğünde) ve tonlarca ağırlıkta bir makineydi. Programlanması kabloların yeniden düzenlenmesiyle yapılıyordu ve oldukça zahmetliydi, ancak o döneme göre inanılmaz bir hızda hesaplama yapabiliyordu.

ENIAC'ın geliştirilmesi sırasında ve sonrasında, Macaristan asıllı Amerikalı matematikçi John von Neumann, bilgisayar mimarisi üzerine devrim niteliğinde fikirler geliştirdi. Von Neumann, programların ve verilerin aynı bellekte saklanabileceği "saklı programlı bilgisayar" (stored-program computer) konseptini önerdi. Bu mimari, günümüzdeki hemen hemen tüm bilgisayarların temelini oluşturan Von Neumann Mimarisi olarak bilinir. Bu mimarinin temel bileşenleri şunlardır: Merkezi İşlem Birimi (CPU), Bellek (Memory), Giriş/Çıkış (I/O) Birimleri ve Veriyolları (Buses).

Von Neumann mimarisi, programların daha kolay değiştirilmesini ve bilgisayarların çok daha esnek olmasını sağladı. Bu prensiplere dayanan ilk bilgisayarlardan biri de EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer) oldu. Bu dönemde ayrıca, ticari amaçlı ilk bilgisayar olan UNIVAC (Universal Automatic Computer) da geliştirildi. Bu ilk kuşak bilgisayarlar, pek çok soruna rağmen bilimsel hesaplamalarda devrim yarattı. Grace Hopper gibi öncüler, programlamayı kolaylaştırmak için ilk derleyici (compiler) fikirlerini geliştirmeye başladı.

1.3. Küçülme ve Yaygınlaşma: Transistör, Entegre Devre, Kişisel Bilgisayar

1947'de Bell Laboratuvarları'nda icat edilen transistör, vakum tüplerinden çok daha küçük, az enerji tüketen ve güvenilir bir alternatifti. Bu, ikinci kuşak bilgisayarların ortaya çıkmasını sağladı: daha küçük, hızlı ve güvenilir makineler.

Asıl devrim, 1950'lerin sonunda Jack Kilby ve Robert Noyce'un bağımsız olarak entegre devreyi (IC - Integrated Circuit) veya mikroçipi icat etmeleriyle geldi. Entegre devre, çok sayıda transistörü tek bir silikon yongaya sığdırdı. Bu, üçüncü kuşak bilgisayarların boyutunu, maliyetini ve enerji tüketimini inanılmaz ölçüde azaltırken, hızını ve güvenilirliğini artırdı. Intel'in kurucularından Gordon Moore'un Moore Yasası (bir çipteki transistör sayısının yaklaşık her iki yılda bir ikiye katlanacağı) bu hızlı gelişimi yansıttı.

1971'de Intel, ilk mikroişlemciyi (Intel 4004) tanıttı. Bu, kişisel bilgisayar devriminin kapısını araladı. Altair 8800 gibi ilk kişisel bilgisayarlar hobi amaçlıydı. Bill Gates ve Paul Allen (Microsoft), Steve Jobs ve Steve Wozniak (Apple) bu dönemde sahneye çıktı. IBM'in IBM PC'si ve Microsoft'un MS-DOS işletim sistemi ile kişisel bilgisayarlar yaygınlaştı. Daha sonra Apple Macintosh ve Microsoft Windows gibi grafik arayüzler (GUI) bilgisayar kullanımını kolaylaştırdı.

1.4. Bağlantının Gücü: İnternet ve WWW'nin Doğuşu

Bilgisayarların birbirleriyle iletişim kurma ihtiyacı, ABD Savunma Bakanlığı'nın ARPANET projesiyle başladı (1969). Bu ağ, günümüz internetinin temelini oluşturdu. İnternetin omurgasını oluşturan TCP/IP protokolleri, 1970'lerde Vint Cerf ve Robert Kahn tarafından geliştirildi.

İnternetin küresel bir fenomene dönüşmesi, 1989'da CERN'de çalışan Tim Berners-Lee'nin World Wide Web (WWW) fikrini ortaya atmasıyla gerçekleşti. Berners-Lee, HTML (web sayfaları için), HTTP (iletişim protokolü) ve URL (kaynak adresleri) gibi temel web teknolojilerini geliştirdi. 1993'te Mosaic adlı grafiksel web tarayıcısının çıkması, web'in popülaritesini patlattı. Web, bilgiye erişimi demokratikleştirdi ve küresel iletişimi dönüştürdü.

1.5. Yapay Zekanın Paralel Yolculuğu: İnişler, Çıkışlar ve Yeni Bir Bahar

YZ'nin resmi doğuşu genellikle 1956'daki Dartmouth Konferansı'na dayandırılır. John McCarthy, Marvin Minsky gibi öncüler "yapay zeka" terimini burada ortaya attı. İlk dönem YZ (1950'ler-70'ler) sembolik YZ'ye odaklandı; problem çözme, oyun oynama ve Uzman Sistemler gibi alanlarda ilerlemeler kaydedildi.

Ancak aşırı iyimserlik ve sınırlı işlem gücü nedeniyle "Birinci YZ Kışı" (1970'ler ortası - 1980'ler başı) yaşandı. 1980'lerde Uzman Sistemlerle bir canlanma olsa da, bunu "İkinci YZ Kışı" (1980'ler sonu - 1990'lar başı) izledi.

Bu dönemlerde makine öğrenmesi alanı gelişiyordu. 1990'ların sonu ve 2000'lerde üç önemli gelişme YZ'nin kaderini değiştirdi: Büyük Veri (Big Data), artan işlem gücü (özellikle GPU'lar) ve algoritmik gelişmeler (özellikle derin öğrenme). Derin öğrenmenin öncüleri Geoffrey Hinton, Yann LeCun ve Yoshua Bengio olarak kabul edilir. Google'ın AlphaGo'su gibi başarılar YZ'nin potansiyelini gösterdi ve günümüzdeki "YZ Baharı"nı başlattı.

1.6. Tarihten Dersler: Günümüz YZ'sini ve Geleceğini Anlamak İçin Perspektif

Bu tarihsel yolculuktan çıkarılacak dersler şunlardır:

• Temellerin Önemi: Günümüz YZ'si bile Boole mantığı, Turing teorisi gibi temel prensiplere dayanır.
• Donanım ve Yazılım Etkileşimi: İkisi birbirini sürekli etkileyerek gelişmiştir.
• Verinin Gücü: Özellikle makine öğrenmesi çağında veri hayati öneme sahiptir.
• İnişler ve Çıkışlar Normaldir: Teknolojik gelişmelerde beklenti ve hayal kırıklığı döngüleri yaşanabilir.
• İnsan ve Makine İşbirliği: Bilgisayarlar ve YZ, insan zekasını artıran araçlardır.
• Sürekli Öğrenme ve Adaptasyon: Teknoloji hızla değişir, adaptasyon yeteneği kritiktir.

Bu tarihsel perspektif, YZ'nin sadece algoritmalardan ibaret olmadığını, derin kökleri olan ve toplumu etkileyen bir alan olduğunu anlamamıza yardımcı olur.