Phát hiện gây sốc: ‘Cỗ máy’ 2.000 năm tuổi trong mộ cổ Trung Quốc có thể là máy tính sớm nhất thế giới

Về bản chất, máy tính là thiết bị đầu vào – đầu ra: tiếp nhận lệnh, thực thi chương trình, tự động tính toán và cho ra kết quả. Dựa trên định nghĩa cơ bản này, khung cửi hoa văn của Trung Quốc cổ đại - niên đại hơn 2.000 năm từ thời Tây Hán - hoàn toàn có thể được xem là máy tính sớm nhất thế giới, theo Hiệp hội Khoa học và Công nghệ Trung Quốc (CAST).

“Máy tính” cổ đại 

Cỗ máy dệt lụa tinh vi này được khai quật năm 2012 từ một ngôi mộ có niên đại khoảng năm 150 trước Công nguyên tại Thành Đô. Điểm đáng chú ý là nó vận hành dựa trên nguyên lý tính toán có thể lập trình. 

“Chương trình” của khung cửi không phải mã số, mà là các thẻ hoa văn vật lý – tương đương phần mềm thời cổ đại – dùng để điều khiển việc nâng hoặc hạ từng sợi dọc theo thiết kế định sẵn. Một sợi dọc được nâng lên tương ứng với giá trị 1, hạ xuống là 0.

Một cỗ máy dệt lụa hơn 2.000 năm tuổi được khai quật tại Thành Đô đang làm dấy lên tranh luận mới về nguồn gốc của máy tính. Ảnh: SCMP 

Theo CAST, đây là phần cứng máy tính cổ xưa nhất từng được biết đến, đi kèm với “phần mềm” tương ứng là chương trình hoa văn của khung cửi. 

CAST – tổ chức khoa học chính thức lớn nhất Trung Quốc – lần đầu tham gia trực diện vào cuộc tranh luận toàn cầu về nguồn gốc máy tính. Việc công khai thừa nhận khung cửi Thành Đô như một dạng tiền thân của phần cứng tính toán cho thấy nỗ lực ngày càng rõ rệt nhằm nhìn lại lịch sử công nghệ từ một góc nhìn ngoài phương Tây.

Trong nhiều thế hệ, khoa học và máy tính thường được cho là bắt nguồn từ châu Âu. Nhưng khi Trung Quốc trở lại vị trí trung tâm của đổi mới công nghệ toàn cầu – từ 5G, AI đến robot – nước này cũng đang khẳng định rằng các nghệ nhân Trung Quốc thời cổ đại đã nắm vững nguyên lý lập trình, tự động hóa và mã hóa thông tin từ hơn 2.000 năm trước.

Khung cửi Thành Đô sử dụng tới 10.470 sợi dọc, được điều khiển bởi 86 miếng “lập trình” màu nâu, chi phối hơn 9,6 triệu điểm giao với các sợi ngang. Khi đã được “lập trình”, hệ thống có thể vận hành đồng thời trên 100 thiết bị, tạo ra các hoa văn lụa phức tạp với độ chính xác gần như tuyệt đối.

Một tác phẩm nghệ thuật được tạo ra bằng máy dệt lụa cổ của Trung Quốc, có niên đại hơn hai thiên niên kỷ từ thời Tây Hán. Ảnh: Bảo tàng Lụa Trung Quốc

Trước khi có khung cửi hoa văn, mọi họa tiết dệt đều phải thực hiện thủ công. Người thợ phải nâng chính xác từng sợi dọc đúng vị trí theo hoa văn định sẵn, để thoi mang sợi ngang nhiều màu đi qua – một quy trình tốn nhiều công sức và thời gian.

Trung Quốc sớm giải quyết bài toán này bằng cơ giới hóa, qua đó đưa nước này trở thành trung tâm sản xuất lụa của thế giới. Tuy nhiên, mốc thời gian chính xác của bước tiến này từng là dấu hỏi trong nhiều thế kỷ.

Phát hiện làm thay đổi lịch sử công nghệ

Bí ẩn chỉ được giải đáp vào tháng 12/2012, khi một ngôi mộ thời Tây Hán được phát hiện tại núi Laoguan trong quá trình xây dựng tuyến tàu điện ngầm số 3 Thành Đô. Trong mộ số 2, các nhà khảo cổ tìm thấy 4 mô hình khung cửi, được bảo quản gần như nguyên vẹn, còn lưu dấu sợi lụa và thuốc nhuộm.

Các chuyên gia dệt may xác định đây là những khung cửi hoa văn hoàn chỉnh cổ xưa nhất từng được phát hiện – không chỉ ở Trung Quốc mà trên toàn thế giới. Phát hiện này được xếp vào top 10 phát hiện khảo cổ của Trung Quốc năm 2013.

Thông qua nghiên cứu khảo cổ, Trung Quốc đã tái tạo thành công khung cửi tự động này và làm rõ nguyên lý vận hành. Thiết bị hoạt động dựa trên một “sách mẫu” – khuôn mẫu lập trình tương tự thẻ đục lỗ hiện đại. 

Máy dệt lụa tinh xảo này được CAST mô tả giống như một dạng máy tính sơ khai. Ảnh: Bảo tàng Lụa Trung Quốc

Người thợ trước hết chuyển thiết kế thành chuỗi vật lý bằng sợi hoặc thanh tre, rồi trong quá trình dệt, từng “nút lệnh” sẽ điều khiển chính xác việc nâng – hạ sợi dọc để hiện ra hoa văn định trước.

Nếu diễn giải hoạt động của khung cửi bằng ngôn ngữ mã hóa – trong đó sợi dọc nâng lên là 1, hạ xuống là 0 – toàn bộ tấm vải sẽ trở thành chuỗi nhị phân, phản ánh đúng nguyên lý nền tảng của máy tính hiện đại.

Đáng chú ý, mô hình khung cửi trong mộ Hán ở núi Laoguan còn sử dụng ít nhất 2 phương pháp lập trình khác nhau, gồm khung trượt và thanh nối, cho phép tạo ra các hoa văn đa dạng.

Công nghệ này sau đó lan sang phương Tây dọc theo Con đường Tơ lụa. Thương nhân Ba Tư đưa khung cửi hoa văn đến châu Âu vào thế kỷ VI. Đến thế kỷ XII, các xưởng dệt kiểu Trung Quốc đã xuất hiện tại Lucca và Venice (Italy). Năm 1805, thợ thủ công người Pháp Joseph Marie Jacquard phát triển khung dệt hoa văn tự động dùng thẻ đục lỗ – được phương Tây gọi là “khung cửi Jacquard”.

Karl Marx từng viết rằng trước khi có động cơ hơi nước, khung cửi Jacquard là “cỗ máy phức tạp nhất”, và tư duy tự động hóa của nó đã truyền cảm hứng quan trọng cho Cách mạng Công nghiệp châu Âu. Sang thế kỷ XIX, thẻ đục lỗ của khung cửi tiếp tục ảnh hưởng đến phương pháp lập trình cho những máy tính sơ khai.

Theo SCMP