مارجريت هاملتون

عملت هاملتون على مشروع نظام الدفاع الأرضي الجوي شبه الأتوماتيكي (سيج) منذ عام 1961 إلى عام 1963 في مختبر لينكولن التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، كانت واحدة من المبرمجين الذين كتبوا برمجيات حاسوب AN/FSQ-7 المبدئي (XD-1) الذي استخدمته القوات الجوية الأمريكية للبحث عن الطائرات المعادية المحتملة. كتبت برمجيات لمشروع تتبع الأقمار الصناعية في مختبرات أبحاث القوات الجوية في كامبريدج. كان مشروع سيج امتدادًا لمشروع ويرلويند، الذي بدأه معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا لإنشاء نظام حاسوب يستطيع التنبؤ بأنظمة الطقس وتتبع تحركاتها باستخدام أجهزة محاكاة. سرعان ما طوّر سيج للاستخدام العسكري في الدفاع الجوي المضاد للطائرات للتصدي للهجمات السوفيتية المحتملة خلال الحرب الباردة. تقول هاملتون:[17][16]

كانوا يخصصون هذا البرنامج لكل مبتدئ يدخل إلى المؤسسة، ولم يستطع أحد فهم هذا البرنامج أو تنفيذه. أعطوني إياه أيضًا عندما كنت مبتدئة. وما حدث هو أنني اكتشفت أن البرمجة كانت صعبة جدًا، وأن المبرمج كانت تسره حقيقة أن كل تعليقاته كانت باليونانية واللاتينية. لذا عُينت في هذا البرنامج وجعتله يعمل فعلًا. وطبعت إجاباته في اللاتينية واليونانية. كنت أول من ينجح في تشغيل هذا البرنامج.

أدت جهودها في هذا المشروع لترشيحها لمنصب في وكالة ناسا مطورةً رئيسة لبرمجيات طيران أبولو.

انضمت هاملتون بعد ذلك إلى مختبر تشارلز ستارك درابر في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، الذي عملت فيه على مهمة الفضاء أبولو. قادت في نهاية المطاف فريقاً له الفضل في تطوير البرمجيات لأبولو وسكاي لاب. كان فريق هاملتون مسؤولاً عن تطوير البرمجيات على متن الرحلة التي تضمنت خوارزميات صممها العديد من كبار العلماء لوحدة أوامر أبولو ومركبات الفضاء القمرية وسكاي لاب لاحقًا. صمم جزء آخر من فريقها وطور نظم البرمجيات. وشمل ذلك برمجيات كشف الأخطاء وبرمجيات الاستعادة مثل عمليات إعادة التشغيل وروتينات واجهة العرض (المعروفة أيضًا بالعروض ذات الأولوية)، والتي صممتها هاملتون وطورتها. عملت هاملتون على اكتساب خبرة عملية في وقت لم تكن فيه دورات علوم الحاسوب شائعة، ولم توجد دورات لهندسة البرمجيات. وشغلت منصب مديرة قسم هندسة البرمجيات.[18][19][20][21]

تشمل مجالات خبرتها ما يلي: تصميم النظام وتطوير البرمجيات، ونمذجة المؤسسات والعمليات، ونموذج التطوير، ولغات نمذجة النظم الرسمية، والكائنات الموجهة للنظام لنمذجة النظم وتطويرها، وبيئات دورة الحياة الآلية، وطرق تعظيم جودة البرمجيالت وإعادة استخدامها، وتحليل المجال، والتصحيح من خلال خصائص اللغة المدمجة، وتقنيات البنية المفتوحة للأنظمة المتينة، والأتمتة الكاملة لدورة الحياة، وضمان الجودة، والتكامل السلس  وتقنيات اكتشاف الأخطاء والاستعادة، وأنظمة واجهة الإنسان والآلة، وأنظمة التشغيل، وتقنيات الاختبار من طرف إلى طرف وتقنيات إدارة دورة الحياة.[22][23]

في إحدى اللحظات الحاسمة في مهمة أبولو 11، نجح حاسوب توجيه أبولو مع برمجيات الطيران على متن الرحلة في تجنب إحباط الهبوط على القمر. إذ أطلق الحاسوب عدة إنذارات قبل ثلاث دقائق من وصول وحدة الهبوط القمرية إلى سطح القمر. فالتقطت برمجيات الطيران على متن الرحلة هذه الإنذارات مع «عروض لا يفترض حدوثها مطلقًا»، وقد قاطعت رواد الفضاء باستخدام عروض الإنذار ذات الأولوية. وقد أعدت هاملتون لهذه الحالة قبل سنوات فقط:[24]

هناك فشل آخر تحب هاملتون تذكره. لقد أحدث ابتكارها «العرض ذو الأولوية» خطرًا ثانويًا من فقدان التزامن بين رائد الفضاء والحاسوب عندما يكون الأمر بالغ الأهمية. مع توقف الإنذارات واستبدال العروض ذات الأولوية بالشاشات العادية، كان التحول الفعلي للبرامج الجديدة وراء الشاشات يحدث «بشكل أبطأ» مما هو عليه اليوم.[25][26][27][28]

فكرت هاملتون في هذا مليًا، كان هذا يعني أنه إذا ضغط ألدرين على زر على شاشة العروض ذات الأولوية بسرعة كبيرة، قد يستمر في الحصول على استجابة «طبيعية». كان الحل: عندما ترى شاشة العروض ذات الأولوية، قم بالعد إلى خمسة أولاً.[29][30]

ترك رواد الفضاء -دون قصد- مفتاح الرادار الالتقائي مشغَّلًا، ما تسبب في إطلاق هذه الإنذارات. كان الحاسوب مثقلًا بالمقاطعات الناتجة عن الطاقة المرحلية الخاطئة المزودة لرادار الهبوط الالتقائي. أشارت إنذارات البرنامج إلى «تجاوزات تنفيذية»، ما يعني أن الحاسوب التوجيهي لم يستطع إكمال جميع مهامه في الوقت الحقيقي واضطر إلى تأجيل بعضها. استخدم فريق هاملتون التنفيذ غير المتزامن الذي صممه جي. هالكوم لاينغ لتطوير برمجيات طيران غير متزامنة.

قاطع عروض إنذار هاملتون ذات الأولوية العروض العادية لرواد الفضاء لتحذيرهم من وجود حالة طارئة «لإعطاء رواد الفضاء فرصة لاختيار المتابعة أو عدم المتابعة (الهبوط أو عدم الهبوط)». اعترف جاك غارمان، وهو مهندس حاسوب في وكالة ناسا في غرفة التحكم بالمهمة، بمدلول الأخطاء التي عرضت على رواد الفضاء من خلال العروض ذات الأولوية وهتف، «انطلقوا، انطلقوا!» واستمروا. وصف بول كورتو، كبير التقنيين الذي رشح هاملتون لجائزة ناسا لقانون الفضاء، عمل هاملتون بأنه «الأساس لتصميم البرمجيات فائقة الموثوقة».

كتبت هاملتون فيما بعد عن الحادثة: كان الحاسوب (أو بالأحرى البرمجيات الموجودة فيه) ذكيًا بشكل كافٍ لإدراك أنه يتلقى أوامر لأداء مهام أكثر مما يجب أن يؤديه. لذا أرسل إنذارًا يعني لرائد الفضاء: «أنا مثقل بالمهام أكثر مما يجب أن أقوم به في الوقت الحالي، وسأحافظ على المهام الأكثر أهمية فقط»؛ أي المهام اللازمة للهبوط... في الواقع، كان الحاسوب مبرمجًا للقيام بأكثر من التعرف على حالات الخطأ. أُدرجت مجموعة كاملة من برامج الاسترداد في البرمجيات. كان إجراء البرمجي، في هذه الحالة، هو إلغاء المهام منخفضة الأولوية وإعادة إنشاء المهام الأكثر أهمية... لو لم يتعرف الحاسوب على هذه المشكلة ولم يتخذ إجراءات الاسترداد، أشك في أن أبولو 11 كان سيهبط بالشكل الناجح الذي هبط به على القمر.