tomron87/hebrew-wikipedia-sentences-corpus huggingface dataset:
תקופת הפריחה של תחום למידת המכונה התחילה בשנות התשעים של המאה העשרים בעקבות צמיחת האינטרנט והזמינות ההולכת וגדלה של נתונים דיגיטליים.
מודלים של למידת מכונה מונחית מאומנים באמצעות מאגרי נתונים מתויגים שמאפשרים למודלים ללמוד ולהשתפר עם הזמן.
מודלים של למידת מכונה בלתי מונחית מאתרים תבניות או מגמות במאגר נתונים לא מתויג ללא הנחיה מפורשת, דוגמת סוגים שונים של לקוחות במאגר מכירות.
לימדת מכונה חצי-מונחית (weak supervision)
מאגר הנתונים לאימון כולל שילוב של כמות קטנה של נתונים מתויגים וכמות גדולה של נתונים לא מתויגים.
המערכת מיישמת את הידע שנרכש מהנתונים המתויגים על הנתונים הלא מתויגים.
מודלים של למידת חיזוק מאמנים יישומים לפעול בדרך המיטבית באמצעות ניסוי וטעיה.
מודלים אלה מיושמים במשחקי מחשב וברכבים אוטונומיים.
משחקים מבוססים על בינה מלאכותית
פיתוח משחקים באמצעות בינה מלאכותית סיפק אתגרים רבים להנעת ההתקדמות בתחום, והציע סביבות מבוקרות לבדיקת ולהערכת הביצועים של האלגוריתמים שפותחו.
בעקבות פיתוח המשחקים נוצרו מאגרי ידע עצומים ששימשו לאימון אלגוריתמים מסוגים שונים.
הלקחים שנלמדו מפיתוח המשחקים והידע שנצבר יושמו לאחר מכן על בעיות בעולם האמיתי.
קיום תחרויות בין מערכות בינה מלאכותית לבין יריבים אנושיים, או בין מערכות המחשב לבין עצמן, שימש כפלטפורמה להצגת ההתקדמות בטכניקות הבינה המלאכותית.
הניצחון במשחק נגד יריבים אנושיים הוצג תמיד כאבן דרך בהתפתחות הבינה המלאכותית.
משחקי לוח סופיים, ללא מהלכי גורל ובעלי כללים מוגדרים התאימו מאוד לפיתוח אלגוריתמים של רשתות עצביות מלאכותיות ושל למידת מכונה.
המשחקים בהם הושקע מרב המאמץ היו שחמט, דמקה וגו.
האלגוריתמים למדו דרך ניסוי וטעיה וקיבלו חיזוק בצורת פרסים או קנסות בהתאם לדרך פעולתם.
פיתוח משחקי הלוח האסטרטגיים הראשונים, דרש מהחוקרים לפעול ליצירת אלגוריתמים לחשיבה אסטרטגית והוכיח את הפוטנציאל הטמון בבינה המלאכותית בכל הקשור בפעולות שנחשבו באופן מסורתי כמתבססות אל האינטואיציה האנושית.
פיתוח משחקי שחמט התחיל בשנים הראשונות של המחשוב והתקדם יחד עם התקדמות החומרה והתוכנה.
המחקרים על משחק השחמט תרמו רבות להבנת הבינה המלאכותית.
היות שכוח החישוב היה מוגבל, המערכות שנכתבו בסוף שנות ה-50 של המאה ה-20 יכלו לשחק רק ברמה בסיסית.
בסוף שנות ה-60 משחקי השחמט היו טובים מספיק כדי לנצח חובבנים.
כוח החישוב המוגבל לא אפשר למחשבים לשחק משחק מלא לכן התוכנות שפותחו בתקופה זאת כוונו למהלכים הסופיים במשחק.
בשנת 1912, לאונרדו טורס קואוודו בנה במדריד את El Ajedrecista , האוטומט הראשון האלקטרו-מכני שהייה מסוגל לשחק שחמט נגד שחקן אנושי ללא עזרת אדם.
המכונה שיחקה את המהלכים האחרונים כאשר היא הזיזה מלך וצריח לבנים נגד המלך השחור של היריב.
בשנת 1950, קלוד שאנון פרסם את העבודה הראשונה שהסבירה באופן מפורט כיצד יש לכתוב תוכנית מחשב למשחק השחמט.
הוא פיתח את רעיון החיפוש בעץ מינימקס.
באופן מעשי עומקו של העץ היה מוגבל על ידי הזמן והזיכרון של המחשב, לכן שיטה זאת יושמה בפועל רק שנים רבות לאחר מכן.
בשנת 1951, דיטריך פרינץ , חלוץ מדעי המחשב הגרמני, פיתח את התוכנה שרצה על מחשבי פרנטי סימן I והייתה מסוגלת לפתור אחדות מהבעיות "מט בשני מהלכים".
בשנת 1958, אלכס ברנשטיין שחמטאי ומתכנת בחברת IBM פיתח בארצות הברית תוכנה שיכלה לשחק משחק שחמט מלא, ברמת שחקן מתחיל.
אלן ניואל והרברט סיימון באוניברסיטת קרנג'י מלון וקליף שו בתאגיד רנד פיתחו חלק מהרעיונות הבסיסיים שעומדים ביסוד כל תוכנות משחקי השחמט.
הם שילבו בין אלגוריתם מינימקס לטכניקת גיזום אלפא-ביתא.
תחילה בוצע חיפוש בעץ המהלכים האפשריים ומהלכי הנגד, תוך הערכת המהלך הטוב ביותר עבור השחקן והמהלך הגרוע ביותר עבור היריב.
"גיזום" ענפי עץ החיפוש שהובילו לתוצאות פחות טובות יצר לחיסכון בזמן.
בשנת 1958 הם יישמו רעיונות אלה בתוכנת השחמט NSS, גרסה משופרת של התוכנה של ברנשטיין.
40 שנה לאחר מכן, בשנת 1997, המחשב "כחול עמוק" של חברת IBM ניצח את אלוף העולם גארי קספרוב.
בשנת 2017, AlphaZero, יישום שנכתב במסגרת פרויקט הבינה המלאכותית DeepMind של גוגל, הוכיח רמה גבוהה מכל מה שהיה ידוע עד אז, כאשר ניצח בעשרים ושמונה משחקים מתוך מאה.
72 המשחקים הנותרים נגמרו בתיקו.
התוכניות הראשונות למשחק הדמקה נכתבו בשנת 1951 על ידי מדען המחשב קריסטופר סטרצ'י על המחשב הדיגיטלי המסחרי הרב תכליתי הראשון שהיה מסוגל לאחסן תוכנה בשם פֶרַנְטִי סימן 1.
בשנת 1952, מדען המחשב האמריקאי ארתור סמואל מחברת IBM כתב את התוכנית הראשונה שהצליחה לאתגר חובבן.
בשנת 1955 הוא יצר גרסה שלמדה לשחק.
סמואל שילב במערכת מנגנונים בעזרתם תוכנת הדמקה שלו יכלה ללמוד מתוך משחקים בהם השתתפה.
המערכת רשמה ליד כל מהלך שראתה אם אותו מהלך הוביל להפסד או לניצחון.
המערכת ביססה את החלטותיה על רישום זה וכך היא השתפרה ככל ששיחקה יותר ויותר משחקים.
סמואל כינה את התהליך "למידת מכונה".
בשנת 1962, לאחר שהמערכת שיחקה אלפי משחקים נגד עצמנה, היא ניצחה את האלוף רוברט ניילי.
העקרונות שסמואל הניח היוו בסיס לפריצות דרך בבינה מלאכותית בחברת IBM בשנות ה-90 של המאה העשרים.
בין השנים 1989 – 2007, פותחה על ידי צוות בניהולו של ג'ונתן שפר מאוניברסיטת אלברטה תוכנה למשחק הדמקה בשם צ'ינוק.
לאחר שהוכח שהתוכנה לא הפסידה אף פעם (סיימה בניצחון או בתיקו) הפך משחק הדמקה למשחק פתור.
התוכנות הראשונות שנכתבו בין השנים 1980 - 1990 הפסידו במשחק נגד חובבנים.
התוכנות שנכתבו בתחילת שנות ה-2000 היו ברמה בינונית.
הסיבות לכך היו בין היתר היעדר חומרה מתאימה ואלגוריתמים מתאימים למורכבות המשחק.
פריצת הדרך נרשמה בשנת 2015 עם יישום מודלים של למידת מכונה.
בין השנים 2015 – 2017, חברת DeepMind Technologies (שנרכשה מאוחר יותר על ידי חברת גוגל) הוציאה לשוק מספר גרסאות של התוכנה AlphaGo עבור משחק הקופסה הסיני גו.
- הגרסה "פאן" שיצאה בשנת 2015 ניצחה את אלוף אירופה פאן הוי בתוצאה 5:0
- הגרסה "לי" שיצאה בשנת 2016 ניצחה את האלוף לי סדול בתוצאה 4:1.
- הגרסה "מסטר" שיצאה בשנת 2017 ניצחה את האלוף קי ג'י
- בשנת 2017 שוחררה גם הגרסה המשופרת Zero.
בניגוד לגרסאות הקודמות שלמדו את המשחק על ידי התבוננות במיליוני משחקים של שחקנים אנושיים, גרסה זאת למדה תוך משחק עם עצמה (למידה בלתי מונחית).
משחקי הווידאו הראשונים לא התבססו על למידת מכונה טיפוסית או הדמיית יכולות אנושיות, אלא השתמשו לצורך ניהול המשחק בטכנולוגיות מכניות ואלקטרומכניות.
פיתוח משחקי וידאו דרש מהחוקרים לדמות קשת רחבה של תסריטים ולפתח אלגוריתמים של בינה מלאכותית המסוגלים להסתגל למצבים שונים ולאפשר ניווט הדמויות בסביבות שונות.
בשנת 1978 הופיע בשוק המשחק "פולשים מהחלל" אשר השתמש לראשונה בתבניות מבוססות בינה מלאכותית ובאלמנטים של התנהגות הֶגֵּבִית מסתגלת להצגת ה"אויבים".
בשנת 1980 חברת נאמקו השיקה את המשחק פק-מן.
החידוש העיקרי בתחום הבינה המלאכותית היה קשור לתבניות התנהגות ולחִתּוּכֵי-רֶשֶׁת.
אבן הדרך הבאה במשחקי הווידאו מבוססי בינה מלאכותית הושגה בשנת 1988 עם השקת המשחק First Queen, משחק תפקידים טקטי בו דמויות שאינן שחקנים מנוהלות על ידי אלגוריתמים של בינה מלאכותית באמצעות תבניות שונות.
חישוב נתיבי התנועה התבסס על האלגוריתמים דייקסטרה שהוצג בשנת 1956 ו - *A.
היישום המוצלח הראשון של רשתות עצביות מלאכותיות במשחקי וידאו הושג בשנת 1996 במשחק Creatures , בו השחקן מלמד יצורים פרוותיים קטנים כיצד להתנהג או נותן להם ללמוד באופן עצמאי.
החל משנת 2000 חלה התקדמות משמעותית באלגוריתמים של בינה מלאכותית ששולבו במשחקי וידאו.
האויבים הציגו התנהגות ריאליסטית, התגוננו בצורה משכילה, תיאמו מתקפות והתאימו את עצמם לאסטרטגיה של השחקן, דוגמת First Encounter Assault Recon שהושק בשנת 2005.
יצירת דמויות שאינן שחקנים דרשה מהבינה המלאכותית ליצור יריבים ריאליסטיים ומאתגרים שמפגינים התנהגויות מורכבות, מסתגלים לאסטרטגיית השחקן ומקבלים החלטות בזמן אמת.
שילוב מודלי שפה גדולים בדמויות שאינן שחקנים אפשר לשחקן לשוחח עם הדמויות, דוגמת המשחק The Elder Scrolls V: Skyrim שהושק בשנת 2011.
במשחק דום הנצחי שהושק בשנת 2016 ובגרסתו החדשה משנת 2020, משתמשים באלגוריתמים דינמיים שיוצרים תסריטי קרב מאתגרים.
האויבים מפגינים התנהגויות מגוונות ומסתגלים לטקטיקה של השחקן.
במשחק No Man's Sky שהושק בשנת 2016 נעשה שימוש בטכניקת יצירת תוכן פרוצדורלית כדי לספק באופן דינמי את תוכן המשחק.
משחקי הווידאו המתקדמים משתמשים בטכניקות של למידת מכונה מסתגלת כדי להתאים באופן דינמי את רמת הקושי של המשחק לשחקן על סמך התנהגותו ויוצרים באופן דינמי נופים, דמויות ואלמנטים אחרים כתלות בהתקדמות המשחק.
מערכת מומחה היא מערכת מידע ממוחשבת המסוגלת לתפקד כמומחה או לסייע למומחה אנושי בתחום ידע מסוים.
תשובותיה מבוססות על סט של כללים, או על מאגר ידע שהוכן מראש בתחום המבוקש.
מערכות מומחה עושות שימוש בשילוב של אלגוריתמים כגון שרשור לאחור שרשור קדימה , Rete שפורסם לראשונה בשנת 1974 על ידי צ'ארלס פורגי מאוניברסיטת קרנגי מלון, על רשתות בייסיאניות, על לוגיקה עמומה, ועל האלגוריתמים השונים שפותחו עבור למידת מכונה.
בחירת האלגוריתמים ושילובם תלויים בשימוש במערכת המומחה, באופי הבעיה שיש לפתור ובדרישות ממערכת המומחה.
מערכות המומחה התפתחו באופן משמעותי מאז הופעתן בשנות ה-60 של המאה ה-20. להלן מספר אבני דרך בהתפתחותן:
הגישה הסימבולית (1950 – 1960) שפותחה על ידי הרברט סיימון ואלן ניואל התמקדה בייצוג ידע באמצעות סמלים וכתיבת תכנות לוגית ליצירת מערכות מבוססות כללים.
הצלחות ה־Logic Theorist ו"פותר הבעיות הכללי" של הרברט סיימון, קליף שו ואלן ניואל הניחו את היסודות לייצוג סימבולי של מידע מתוך מאגר מידע קיים ושל תהליכים קוגניטיביים מסדר גבוה.
מערכות אלה לא למדו באופן עצמאי ולא שכללו את האלגוריתם שלהן בהתאם, אלא הסתמכו על מאגר המידע שהוזן לתוכן.
הן יכלו לקבל החלטות או לתת המלצות בהתבסס על נתונים אלה בלבד.
מערכת המומחה הראשונה הוצגה בשנת 1965 על ידי אדוארד פייגנבאום.
מטרת מערכת DENDRAL הייתה לנבא את המבנה המולקולארי של חומרים אורגניים על סמך נתונים שהושגו ממכשירים מדעיים.
בין השנים 1970 – 1980 המחקר התמקד בכיוון שמירה וקידוד המומחיות האנושית במערכות מחשב.
הדבר הוביל לפיתוח שפות התכנות ליספ ופרולוג שאפשרו למומחים לנסח את הידע שלהם בצורה מובנת למחשבים.
כמו כן פותחו אלגוריתמים חזקים לחיפוש כגון *A ומנועי הסקה שאפשרו למערכות המומחה לנווט במאגרי מידע גדולים ולהגיע למסקנות על בסיס המידע הזמין.
בשנת 1970, המרכז הבינלאומי לבינה מלאכותית השל SRI פיתח את המערכת PROSPECTOR במטרה לסייע לגאולוגים בשלבים הראשונים של חקירת אתרי קידוח למינראלים.
המערכת התבססה על הידע ועל תהליך החשיבה של מומחים לגאולוגיה.
בשנת 1972, מערכת המומחה MYCIN שנכתבה באוניברסיטת סטנפורד, סייעה באבחון זיהומים בדם והציע דרכי טיפול.
פעילותה התבססה על 500 כללים והיא תפקדה ברמה של מומחה בתחום.
מערכות אלה הוכיחו שאפשר לקודד מומחיות אנושית לתוך תוכנות מחשב לצורך אבחון, תכנון ומשימות אחרות.
בשנת 1978 הוצגה המערכת, MOLGEN שנכתבה בסטנפורד על ידי מארק סטפיק ופיטר פרידלנד, אשר יישמה את תחומי האלגברה החישובית והבינה המלאכותית בביולוגיה מולקולארית על מנת לסייע לחוקרים לתכנן ניסויים מורכבים ולבחון את המבנה של חומצות גרעין ושל מולקולות.
בשנת 1987 הושקה באופן מסחרי גרסה 2.0 של ALACRITY, מערכת ראשונה לייעוץ אסטרטגי וניהולי המסחרי.
המערכת התבססה על מאגר של 3,000 כללים בנושא התפתחות השווקים ואסטרטגיות תחרותיות על מנת לספק תשובות 100 שאלות אסטרטגיות.
יישום עבודתו של פרופסור לוטפי זאדה מאוניברסיטת קליפורניה בברקלי.
בנושא לוגיקה עמומה במערכות מומחה בשנות השונים של המאה העשרים איפשרה לטפל במצבים שבהם הבעיה או פתרונה או שניהם כאחד אינם ניתנים לניסוח בצורה לוגית.
הלוגיקה העמומה מציעה שיטה בעזרתה ניתן לבטא מצבים עמומים בשיטות מוגדרות היטב, וכך לטפל בצורה ממוחשבת בהחלטות ובהסקה באופנים הקרובים יותר לאופן בו אנשים מחליטים או מסיקים.
התקדמות משמעותית בתחום מערכות המומחה הושגה בין השנים 1980 - 1990 עם שילוב מערכות עצביות מלאכותיות, עצי החלטה, רשתות בייסיאניות ואלגוריתמים של למידת מכונה.
שילוב זה אפשר למערכות המומחה להתאים את עצמן למידע חדש ולשפר את ביצועיהן.
בזכות ההתקדמות בעיבוד שפה טבעית, אונטולוגיה ורשתות סמנטיות, בין השנים 1990 – 2000 המערכות יכלו להבין שאלות שנשאלו בשפה הטבעית ולהציע תשובות.
המשתמשים יכלו לתקשר עם המערכות ללא צורך בתכנות.
האונטולוגיה סיפקה מסגרת מובנית להגדרה פורמלית של מושגים וקשרים בתחום מסוים ובכך אפשרה למערכות המומחה להציג, לרכוש, להשתמש מחדש, לשתף ולעבד את הידע בתחום.
עיבוד שפה טבעית הוא ענף של בינה מלאכותית המאפשר למחשבים להבין, לחולל ולעבד שפה טבעית, במטרה לגשר בין התקשורת האנושית לתקשורת המחשבים.
עיבוד שפה טבעית משלב מספר מקצועות ביניהם בלשנות חישובית ומדעי המחשב.
עד שנות 80 של המאה ה-20, מרבית המערכות לעיבוד שפה טבעית התבססו על סדרת כללים שהוזנו למחשב.
בשנת 1954, חוקרים ממרכז IBM הצליחו לתרגם שישים משפטים מרוסית לאנגלית.
בשנת 1965 ג'וזף וייצנבאום בנה את אלייזה, תוכנה אינטראקטיבית שניהלה דו-שיח באנגלית.
למודלים מבוססי כללים היו מגבלות שנבעו מחוסר היכולת לטפל בדו-משמעויות ובשונות בהשפה הטבעית.
השימוש במודלים סטטיסטיים לניתוח תהליכי שפה טבעית כגון מודל מרקוב חבוי ומודל האנטרופיה המקסימלית הביאו לשיפור בכל הקשור בדיוק התרגום.
התקדמות מהירה בתחום עיבוד השפה הטבעית הורגשה בתחילת המאה ה-20, כתוצאה מהגידול המתמיד בכוח החישוב של המחשבים, היווצרות מאגרי נתונים גדלים והולכים והמעבר לאלגוריתמים מבוססים למידת מכונה.
בשנת 2001, יושיו בנג'יו וצוותו הציעו את מודל השפה הראשון המבוסס על רשת זרימה קדימה.
העלייה בשימוש ברשתות עצביות, במיוחד רשתות משוב ורשתות מתקפלות (2010), ארכיטקטורת LSTM (1997) וארכיטקטורת טרנספורמר (2017) שיפרה באופן משמעותי את ביצועי משימות עיבוד השפה הטבעית.
בשנת 2011 אפל השיקה את סירי, העוזרת האישית הראשונה המבוססת על עיבוד שפה טבעית באמצעות בינה מלאכותית.
היסטוריה של המדע היא המיקוד ההיסטורי בהתפתחותו של המדע לאורך הזמן – החל מתקופות קדומות של האנושות ועד ימים אלו, ובהשפעות התרבותיות, הכלכליות, הפילוסופיות, הטכנולוגיות והפוליטיות של תהליכים אלו.
העיסוק בהיסטוריה של המדע כולל נושאים כהגדרת המדע ובהתהוותו, ומבקש לבחון ולזהות דפוסים ומגמות ביצירה ובעשייה המדעית.
שני תחומים המשיקים להיסטוריה של המדע, הם הפילוסופיה של המדע והסוציולוגיה של המדע – המתמקדות בשיטות ומתודות המדעיות, בהתפתחותן של התאוריות המדעיות, בבחינת המרכיב האנושי בתהליך המדעי, וביצירתו של הידע המדעי.
מאז שנות ה־60, המגמה השכיחה במחקר הסוציולוגי וההיסטורי של המדע הייתה להדגיש את הפרספקטיבה האנושית של הידע המדעי, והיכולת להגיע לאובייקטיביות מדעית.
שלושה פילוסופים שהגותם משקפת את הקטבים העיקריים בדיון זה הם: קרל פופר, שטען כי הידע המדעי הוא פרוגרסיבי ומצטבר נדבך על נדבך; תומאס קון, שטען כי הידע המדעי משתנה על ידי "שינוי פרדיגמות" המובילות למהפכה מדעית, ומכאן הפרדיגמה החדשה יוצרת עולם חדש.
מאז פרסום ספרו של קון, "המבנה של מהפכות מדעיות" ב־1962 אשר עוסק בהיסטוריה של המדעים המדויקים, החל דיון רב בקהילה האקדמית לגבי המשמעות והאובייקטיביות של המדע, ומקומו של המדען כסובייקט שאינו נטול ערכים בהתבוננותו בעולם - 'בזירת ההתרחשות'.
פעמים רבות, אם כי לא תמיד, עימות על האמת של המדע מתחלק למחנות של אנשי מדעי החברה, מדעי הרוח ואנשי המדעים המדויקים.
ההיסטוריוגרפיה של המדע דנה וחוקרת את התפתחותם של המדע והטכנולוגיה ואת השפעתם החברתית, תרבותית, כלכלית ופוליטית של אלו.
עצם כתיבת היסטוריה של המדע, טביעת מושגים כגון המהפכה המדעית וההתמקדות בתהליך התגבשותו של המדע המודרני הוא לפחות בחלקו – ביטוי לעניין שיש "לנו" בקודמינו, כאשר המילה "לנו" מתייחסת למי שעבורם אמונותיהם של מדענים בסוף המאה ה־20 נחשבת כאמת על אודות עולם הטבע.
בעקבות ספרו של תומאס קון – "המבנה של מהפכות מדעיות" – החלו לכתוב את ההיסטוריה של המדע אחרת ממה שהיה נהוג.
קון יצא נגד התפיסה שהתפתחות מדעית היא, כפי שטוענים רבים – תהליך הדרגתי שבאמצעותו מתווספים פרטים (מכלול העובדות, התאוריות והשיטות המקובצות בספרים מקובלים) אל ערמת המלאי הגדלה ללא הרף.
אם כך טוען קון, ההיסטוריה של המדע היא רישום לפי סדר הופעתן, הן את ההתווספויות הללו, הבאות זו לאחר זו והן רישום של המכשולים שעיכבו את הצטברותן.
ההיסטוריון של המדע, מצטייר אפוא כבעל שתי משימות.
מצד אחד עליו לקבוע לגבי התקופה בה הוא עוסק, על ידי מי ומתי בדיוק התגלתה או הומצאה כל עובדה, חוק ותאוריה המדעיים.
ומצד אחר עליו לתאר ולהסביר את אוסף הטעויות, המיתוסים והאמונות הטפלות שגרמו להאטת קצב ההצטברות של מרכיבי ספר המדע המודרני.
קון כאמור, יוצא כנגד תפיסה זו וטוען:
תפיסתו של קון הובילה בהכרח לשינוי היסטוריוגרפי.
התוצאה של כל הספקות והקשיים האלה היא מהפכה היסטוריוגרפית בחקר המדע.
בזמנים הפרה־היסטוריים, בחברות של ציידים-לקטים שהתקיימו במשך עשרות אלפי שנים, הידע הועבר מדור לדור במסורת בעל פה.
אנשי התרבות החקלאית והתעשייתית שנפגשו עם עמים ילידים נוטים לראות בהם בורים ופרימטיבים בגלל מחסור ברכוש ונחיתות טכנולוגית וצבאית.
מחקרים אנתרופולגיים מאוחרים יותר גילו כי מדובר בדעה קדומה.
דווקא בחברה של ציידים לקטים, המקיימת בדרך כלל גם נדידה תכופה, יש הכרח לצבור ולשמר ידע רב בגלל המגוון הגדול של מזונות, מקומות מחיה וסכנות מצד חיות שונות או מאכלים רעילים.
זאת לעומת חקלאים הדרים בישובי קבע וניזונים ממגוון מצומצם יותר של מזונות.
כדי לשמר כמות גדולה של ידע אודות העולם הטבעי ולגבי נורמות התנהגות השתמשו הצידיים לקטים בשזירת הידע בתוך סיפורים, שירים ואומנות.
לדוגמה שירה בחרוזים והקפדה על מבנה בתים קבוע, מקלה על זכירה טקסט מסוים כך שלא ישתנה במהלך הדורות.
דבר זה מקובל בדתות שונות ברחבי העולם.
ההסברים של חברות ציידים לקטים אודות העולם הטבעי מערבבים בדרך כלל הסברים מיסטיים של אנימיזם, היבטים אלה אפשרו לחלק מהציידים לקטים לשמור על מערכות אקולוגיות תקינות שאפשרו קיום חברות למשך זמן רב.
באופן דומה נצבר מידע גם על עונות נדידה של בעלי חיים, ידע בתזונה ורפואה ועוד.
רוב הידע נצבר בידי זקני החבורה.
עם זאת ההסברים המיסטיים שימרו ביחד הן ידע נכון והן אמונות תפלות.
כמו כן העברה של מידע דרך סיפורים וללא כתב, הגבילה את כמות הידע וגרמה לעיוותים במידע שנמסר במהלך הדורות.
בעקבות המהפכה הנאוליתית השתנו חברות האדם, הפכו גדולות, מורכבות והיררכיות יותר וצמחו מחבורות לשבטים ואחר כך לערי-מדינה.
בשלבים אלה החלו להופיע דתות היררכיות יותר.
בשלב זה הפכו זקני השבט למעמד של כוהני דת ופקידים שפעלו יחד עם מוסדות של מלוכה על נגידויות, ערי מדינה ובהמשך ממלכות.
הידע והמסורת על הטבע, ועל התנהגות אנושית שנשזרו בסיפורי עמים, נשזרו כעת במסורות דתיות על אלים, ודבר זה גם שולב להצדקת המבנה החברתי בכלל ושלטון המלוכה בפרט.
פיתוח הכתיבה אפשר לצבור ידע ולהעביר אותו מדור לדור בצורה ברורה הרבה יותר.
פיתוח החקלאות, הוביל הן להגדלת ייצור המזון, הן לעלייה בגודל האוכלוסייה, ובסך הכל במשך אלפי שנים נוצרה הפחתה בכמות המזון לנפש באופן ממוצע.
עם זאת חברות גדולות יותר היו היררכיות יותר ונוצרו שכבות עשירות יותר - מעמדות של פקידים, אומנים, סוחרים, אצולה וכוהני דת שיכלו להשקיע זמן רב יותר בצבירת ידע.
כמו כן הידע שימש את המעמדות הולו כדי להבטיח את מעמדם החברתי ואת פרנסתם.
תרבויות עתיקות רבות אספו מידע אסטרונומי באופן מסודר על ידי תצפיות פשוטות וקיבצו את הכוכבים למזלות שתוארו כחפצים, בעלי חיים ובני אדם.
הרישומים העתיקים ביותר שיש לנו של תצפיות אסטרונומיות הם ציורים בני 30,000 שנה שנמצאו על קירות מערות.
אם כי הם לא הבינו את המבנה האמיתי של הכוכבים, הוצעו הסברים רבים.
בתרבוית המלוכניות והמסורתיות ההנחה הייתה כי הסדר החברתי קבוע מימים ימימה, העולם לא משתנה.
הסדר החברתי הקיים שבו המלך ואנשי הכהונה שולטים הוא הסדר החברתי הצודק ביותר והוא נקבע על ידי האל עצמו.
בחברות כאלה לא עודדו אנשים לשאול שאלות.
טקסטים עתיקים נחשבו נכונים בזכות היותם עתיקים ולכן קרובים יותר להיווצרות העולם בידי האלים.
ההסברים על היווצרות העולם או על מבנה הכוכבים הוצגו בדרך כלל כאמיתות ברורות מאליהן, תשובות ידועות שיש לשנן ולהעביר הלאה.
לא תאוריות שצריך לנסות לאשש או להפריך.
עוד בימי הציידים לקטים היו תצפיות רבות על צמחים ובעלי חיים.
דבר זה היה חיוני לשם הישרדות.
באופן דומה בני אדם עקבו אחר מזג האוויר, האקלים והאסטרונומיה.
ידע זה היה חיוני עבור ציידים לקטים שנדדו ואשר היו צריכים לתאם את עונות הנדידה שלהם עם היבטים של מזג האוויר, נדידה של בעלי חיים ועונות ביכורי פירות.
שמירה על ארוחות חיים מותאמים לאקולוגיה ולמזג האוויר נשמרו במידה רבה גם בקרב חקלאים שבייתו צמחים ובעלי חיים והיו תלויים בהם למחייתם.
חברות חקלאיות מורכבות יותר היו צריכות לשמר ידע גם ביחס לאופן ההיערכות למצבים של בצורת או שיטפון, והן לשמר מבנים חברתיים שיאפשרו הישרדות של השלטון.
ידע אסטרונומי ומעקב אחר אורך השנה, היה מתי כדאי לזרוע זרעים כך שיניבו יבול טוב.
עובדות בסיסיות מסוימות על רפואת צמחים ועל האנטומיה האנושית היו ידועות במקומות מסוימים.
נעשה שימוש באלכימיה בתרבויות שונות.
ידע על חומרי בנייה, סכרים, ומבנים התפתח ברוב החברות החקלאיות, ידע על מטלורגיה התפשט במרחב אירו-אסיה והוביל לתקופות המכונות התקופה הכלקוליתית, תקופת הברונזה ותקופת הברזל.
תאלס החי במילטוס שבחוף טורקיה של היום בסביבות שנת 600 לפני הספירה שואל את השאלה המתודית המדעית הראשונה הידועה לנו: "ממה עשוי היקום?".
טענתו היא שהעולם עשוי בבסיסו ממים ומהם נוצרו כל התופעות, והבסיס לכך אפשר והוא עקב כך שהקרח המוצק נוצר ממים וכך גם האדים שהם גז.
לפי קרל סייגן תאלס אולי שאב חלק מהרעיונות שלו ממסורת בבלית שהכיר, אבל הוא יצר חידוש אחר - הוא הותיר את האלים מחוץ למשוואה.
פחות חשוב ההסבר המדויק שלו ויותר העובדה שהוא הסביר את התנהגות העולם באמצעות חוקים פנימיים שטבועים בעולם, ולא באמצעות התערבות של אלים כל-יכולים מבחוץ.
חלק מהפילוסופים שגרו באיי יוון העתיקה (תָאלֵס איש מילֵטוֹס, אנכסימנדרוס, תאודורוס מסמאמוס, אמפדוקלס, דמוקריטוס, אריסטרכוס מסאמוס), רדפו באופן חופשי אחר ידע מדעי, לטענת קרל סייגן הם רצו להנחיל אותו להמונים.
דבר זה היה שונה לעומת מלומדים שחיו בחברות היררכיות כמו מסופוממיה שבה קרוא וכתוב היה נחלתם של מעמד חברתי של פקידים וסוד פרנסתם.
אמפדוקלס גילה באמצעות התבוננות בכד בעל פיה צרה מלמעלה וחורים מלמטה שאם סותמים את פיית הכד לא ניתן למלא את הכד במים.
הוא הסיק מכך שאוויר הוא חומר ולא סתם ריק.
דמוקריטוס הצליח למזג ולהבין את העולם בצורה טובה תוך התבססות על לוגיקה ותצפיות.
דמוקריטוס הניח כי העולם בנוי אטומים שביניהם יש רווחים או ריק.
הוא הסיק גם כי הכוכבים הם שמשות מרוחקות וכי הם מוקפים בכוכבי לכת כמו כדור הארץ.
בהמשך לרעיונות של תאלס נוצרו מספר דיונים לאורך הדורות ביוון, אולי הדיון המדעי הראשון המתועד, שבו נשמעות דעות החולקות עליו של הרקליטוס, פיתגורס, אפלטון ועוד, כאשר בין ההצעות האחרות קיימת הטענה שהעולם עשוי מאוויר, ממספרים, מרעיונות, שהעולם עשוי מחומר בלתי מובחן ואף כי הוא עשוי מאטומים.
בשלב זה כבר קיימים מאפיינים מדעיים ברורים כמו העיסוק בשאלות תאורטיות שאין בצידן תועלת כלכלית גלויה לעין, הנכונות של מתדיינים לחלוק זה על זה ואפילו תלמיד מעז לחלוק על רבו, וכן פיתוח שיטות וטיעונים על מנת לבחון זאת ולחפש את האמת העומדת מאחורי הנגלה לעין.
במערב, מהעת העתיקה הקלאסית ועד למהפכה המדעית, מחקר היקום נודע כפילוסופיה טבעית, ואלה שעסקו בו – פילוסופים טבעיים.
תחום זה כלל גם כמה שדות לימוד שאינם נחשבים כיום למדעיים.
במקרים רבים, לימוד מסודר על העולם הטבעי היה תוצאה ישירה של הדת, לעיתים כפרויקט של קהילה דתית מסוימת.
מאפיין חשוב של המחקר הקדם־מדעי (במערב או במקומות אחרים) היה חוסר המוכנות לעסוק בניסויים.
הכיוון של תצפיות והתבוננות עמוקה בטבע הוחל בימי המסורת האיונית אולם נקטע בקרב פילוסופים מאוחרים יותר.
עם הזמן עלתה אסכולה חדשה של פילוסופים באזור יוון- זו של פיתגורס, אפלטון, ואריסטו.
פיתגורס פיתח את המתמטיקה והגיע להישגים רבים אחרים אבל הוא וממשיכי דרכו רצו במחקר המדעי כחלק מדת מיסטית.
הם בזו לניסויים ותצפיות וסגדו למספרים.
הם הניחו כי העולם בנוי מ-5 מצולעים ופרסמו ברבים רק 4 יסודו משום שהניחו שהעיסוק הפומבי במצולע החמישי ה"שמימי" מסוכן לאדם הפשוט.
כאשר התברר כי יש בעולם מספרים אי-רציונליים כמו שורש שתיים, הם הדחיקו והסתירו את הנושא משום שהדבר פגע באמונה מיסטית שלהם.
אריסטו, אחר מהפילוסופים הטבעיים הפוריים ביותר בעת העתיקה, ערך תצפיות רבות מאוד בטבע, במיוחד לגבי ההרגלים והתכונות של הצמחים והחיות שסביבו.
הוא התמקד בחלוקה של הטבע לקטגוריות שונות, והגיע למסקנות שונות לגבי דרך הפעולה של היקום.
אריסטו יעץ לצופים בכוכבים לחדול מכך ורק לחשוב עליהם.
מסורת זו של לוגיקה טהורה כפרה באמונות רבות של הפילוסופיה האיונית.
היא הניחה כי יש הבדל בין גוף לנפש, כי הארץ היא "טמעה" והשמש והכוכבים טהורים, וכי הארץ לא קשורה לכוכבים האחרים.
עד למהפכה המדעית, תאוריות אלו מעולם לא נבחנו בניסויים.
עד לאותה תקופה, לא השתמשו כמעט בכלי זה.
יש שהאמינו כי התנאים המלאכותיים בניסוי אינם יכולים להביא לתוצאות שדרכם יהיה אפשר להבין את העולם הטבעי האמיתי.
עם נפילתה של הקיסרות הרומית המערבית, ברוב אירופה נוצר נתק ממצבורי הידע של העבר.
אם כי באימפריה הביזנטית עדיין היו מרכזי לימוד באלכסנדריה וקונסטנטינופול, הידע באירופה המערבית היה מרוכז במנזרים עד לפיתוחן של האוניברסיטאות במאות ה־12 וה־13. בתחילה, אוניברסיטאות אלו לימדו רק תאולוגיה, אך אישים כמו רוג'ר בייקון עודדו את לימוד המדעים גם כן.
ההוראה המדעית הייתה מבוססת על עותקים מטקסטים עתיקים שנותרו באירופה המערבית, במסגרת האסכולה הידועה כסכולסטית.
בתוך העולם הנוצרי הייתה תופעה מוזרה: פילוסופיה יוונית קלאסית (יחד עם אמנות רומית ויוונית, ספרות ואיקונוגרפיה דתית) דוכאה, אך עם זאת גם נשמרה.
במזרח התיכון, הפילוסופיה היוונית קיבלה תמיכה מהח'ליפות הערבית.
עם התפשטותו של האסלאם במאה ה־7 וה־8, החלה תקופה של למדנות אסלאמית שנמשכה עד למאה ה־14. עולם הלמדנות הזה נעזר בכמה גורמים.
השימוש בשפה אחת, ערבית, אפשרה תקשורת ללא תרגום.
הגישה לטקסטים יווניים ורומאיים מהאימפריה הביזנטית יחד עם מקורות הידע ההודיים סיפקו למלומדים האסלאמיים בסיס ידע לבנות עליו.
גם החג' – העלייה לרגל השנתית למכה – סייע לשיתוף הפעולה המדעי בכך שהביא אנשים ורעיונות יחד למקום אחד.
בגרסאות האסלאמיות של מתודה מדעית מוקדמת, היה לאתיקה תפקיד חשוב.
בתקופה זו פותחו המושגים של ציטוט מסודר ממדענים אחרים וביקורת עמיתים על המחקר.
מחקרים קודמים ברפואה, אסטרונומיה ומתמטיקה הביאו לפיתוחה של האלכימיה.
במתמטיקה, המלומד הפרסי אבו ג'עפר מחמד אל ח'ואריזמי העניק את שמו למה שהיום קרוי אלגוריתם; המילה אלגברה הגיעה מ"אל־ג'אבר", תחילת הכותרת של אחד מספריו.
המתמטיקאי הסביאני אל־בטאני (850–929) תרם לאסטרונומיה ולמתמטיקה, והמלומד הפרסי אל ראזי לכימיה.
את פירות המחקרים האלה אפשר לראות בפלדה הדמשקאית ובסוללה הבגדאדית.
האלכימיה הערבית העניקה השראה לרוג'ר בייקון, ומאוחר יותר לאייזק ניוטון.
באסטרונומיה, אל-בטאני שיפר את המדידות של היפרכוס, שנשמר בתרגום לערבית כ"אלמגסט".
אל־בטאני גם שיפר את דיוק המדידה של הנטייה של ציר כדור הארץ.
הרנסאנס החל עם הגילוי מחדש של כתביהם של פילוסופים רבים מהעת העתיקה לצד תחייה אינטלקטואלית בכל אירופה.
אלה היוו בסיס חשוב למחקר המדעי העתידי.
קשר עם העולם המוסלמי בסיציליה וספרד אפשרו לאירופאים גישה לעותקים טובים של יצירות יווניות ורומאיות, וכן לכתביהם של הפילוסופים המוסלמים.
תרגומים ופירושים על אריסטו מאת המלומד המוסלמי אברואס (אבן רושד) היו משפיעים ביותר באירופה במאות ה־12 וה־13. כתביו של מרקו פולו, המתארים את מסעותיו באסיה, וכן מסעי הצלב, הביאו להתעניינות מחודשת בגאוגרפיה.
מעבר לכל אלה, פיתוחה של מכונת הדפוס בערך ב־1450 אפשרה את הפצתם המהירה של רעיונות חדשים וישנים לאנשים רבים.
המדע המודרני באירופה החל בתקופה של מהפך גדול.
לצד ההשפעות של תקופת הרנסאנס, היו אלו גם הרפורמציה הפרוטסטנטית, גילוי אמריקה על ידי כריסטופר קולומבוס, נפילתה של קונסטנטינופול והאינקוויזיציה הספרדית שהביאו לשינויים חברתיים ופוליטיים גדולים.
כך נוצרה סביבה מתאימה לאתגור הדוקטרינה המדעית הקיימת.
נמצא, כי כתביו של תלמי (באסטרונומיה), גלנוס (רפואה) ואריסטו (פיזיקה) אינם תמיד מתאימים למציאות.
לדוגמה, חץ שעף באוויר לאחר שנורה סותר את קביעתו של אריסטו כי מצבו הטבעי של כל דבר הוא להיות במנוחה.
במחקריו של וסליוס בגופות מתים נתגלו בעיות עם הראייה של גלנוס באנטומיה.
הרצון להעמיד אמיתות מקובלות בסימן שאלה ולחפש תשובות חדשות, הביא לתקופה של התקדמות מדעית משמעותית, שכיום ידועה בשם המהפכה המדעית.
רוב ההיסטוריונים מצביעים על שנת 1543, כאשר הודפס "דה רבוליציוניבוס" (De Revloutionibus Orbium Coelestium; "על תנועתם הסיבובית של גרמי השמיים"), מאת קופרניקוס, כתחילתה של המהפכה הזו.
התזה של ספר זה הייתה כי הארץ מסתובבת סביב השמש.
את שנת 1687 אפשר לראות כשיאה של התקופה, שכן אז הודפס ספרו של ניוטון, "היסודות המתמטיים של פילוסופיית הטבע" (בלטינית, Philosophiae Naturalis Principia Mathematica).
התקדמויות משמעותיות אחרות נעשו בזמן זה על ידי גליליאו גליליי, כריסטיאן הויגנס, יוהאנס קפלר ובלז פסקל.
גם יסודות המתודה המדעית פותחו בזמן זה: צורת המחשבה החדשה הדגישה את הניסוי וההיגיון על פני צורות החשיבה המסורתיות.
המחשבה המדעית התבססה מעתה על חוקיות סיבתית מכניסטית וסילקה מושגים כגון 'תכלית' מן ההסבר המדעי.
המהפכה המדעית מיסדה את המדע כמקור הראשי להתפתחות הידע.
במהלך המאה ה-19, המדע נעשה למקצוע מסודר, והוא מוסד בדרכים שימשכו במהלך המאה ה־20, כאשר תפקידו של הידע המדעי נעשה חשוב יותר, ותפס מעמד מרכזי בבניה של מדינות הלאום החדשות.
במהלך המאה ה־20 מספר שדות חדשים ובין תחומיים הופיעו.
לימודי תקשורת משלבים מחקר של תקשורת בעלי חיים, תאוריית מידע, שיווק, יחסי ציבור, טלקומוניקציה וסוגים אחרים של תקשורת.
מדעי המחשב, המיוסדים בעיקר על בלשנות תאורטית, מתמטיקה דיסקרטית והנדסת חשמל, חוקרים את המחשוב.
תחומים של התמחות צרה יותר כוללים מורכבות חישובית, תכנון מאגרי מידע, רשתות מחשבים, בינה מלאכותית, ותכנון חומרה.
מדעי המחשב מספקים את הבסיס התאורטי להנדסת תוכנה.
הנדסת חומרים הוא גם שדה בין תחומי הכולל כימיה, פיזיקה וכמה מההנדסות.
מבחינה היסטורית, שורשיו מצויים בתחומי המינרלוגיה, קריסטלוגרפיה ומטלורגיה.
המהפכה המדעית, שהחלה בערך בשנת 1600, היא גבול נוח בין המחשבה העתיקה לבין הפיזיקה הקלאסית.
במאה ה־16 ניקולאי קופרניקוס חידש את המודל ההליוצנטרי של מערכת השמש.
לאחר מכן הגיע המודל הראשון של תנועת כוכבי-הלכת בידי יוהאנס קפלר בתחילת המאה ה־17, שם הוא טען כי כוכבי הלכת אינם נעים במסלולים מעגליים אלא במסלולים אליפטיים, כאשר השמש נמצאת באחד מהמוקדים של האליפסה.
גם כן בתחילת המאה ה־17, גלילאו גליליי השתמש לראשונה בניסויים על מנת לבדוק תאוריות פזיקיליות.
ב־1687, אייזק ניוטון פרסם את הספר "עקרונות מתמטיים של פילוסופיית הטבע", שבו הוא מפרט שתי תאוריות פיזיקליות חשובות: חוקי התנועה של ניוטון, מהם התפתחה המכניקה הקלאסית; וחוק הכבידה האוניברסלי, שמתאר כיצד פועלת הכבידה.
המאפיינים של החשמל והמגנטיות נחקרו בידי מייקל פארדיי, גאורג אוהם ואחרים במהלך תחילת המאה ה-19 והביאו לאיחוד שתי התופעות האלו לתאוריה אחת של האלקטרומגנטיות, על ידי ג'יימס קלרק מקסוול ב-1855, המתוארת במשוואות מקסוול.
תחילת המאה ה-20 הביאה למהפכה בפיזיקה.
הובהר כי התאוריות של ניוטון אינן תמיד נכונות.
מ-1900, פלאנק, איינשטיין, בוהר ואחרים פיתחו תאוריות קוונטיות על מנת להסביר תופעות ניסוייות אנומליות.
מכניקת הקוונטים הראתה לא רק שחוקי התנועה של ניוטון אינם נכונים בקנה מידה קטן, אלא אף יותר מכך – תורת היחסות הכללית שאיינשטיין הציע ב־1915, הראתה כי הזמן והחלל אינם קבועים כפי שחשבו עד כה.
ב־1925, הייזנברג ושרדינגר ניסחו את מכניקת הקוונטים, שמסבירה את תאוריות הקוונטים שכבר פותחו.
תצפיותיו של אדווין האבל ב-1929 שהראו כי מהירותן של הגלקסיות תואמת למרחק שלהן, הביאה להבנה כי היקום מתפשט ולניסוח תאוריית המפץ הגדול בידי ג'ורג' גאמוב.
התפתחויות חשובות נוספות אירעו במהלך מלחמת העולם השנייה, שהביאה לשימוש בראדאר ולפיתוח ושימוש בפצצת האטום.
אם כי התהליך החל עם המצאת הציקלוטרון בידי ארנסט לורנס בשנות ה־30, הפיזיקה לאחר המלחמה נכנסה לתקופה המכונה "המדע הגדול", המצריך מכונות ומעבדות עצומות ותקציבים בהתאם, על מנת לבחון את התאוריות החדשות ולהתקדם לחזיתות חדשות.
המתקצב העיקרי של הפיזיקה הוא כעת הממשלה, שהכירה בכך כי מחקר "בסיסי" יכול להביא לטכנולוגיות מועילות במישור האזרחי והצבאי.
כיום, תורת היחסות הכללית ומכניקת הקוונטים אינן תואמות זו לזו, ונעשים ניסיונות לאחד ביניהם.
המבשרת של הכימיה המודרנית הייתה האלכימיה.
אפשר לציין את תחילתה של הכימיה בהבדלה בינה ובין האלכימיה על ידי רוברט בויל בספרו "הכימאי הספקן" (1661), אך בדרך כלל מתארכים זאת לגילוי החמצן וחוק שימור המסה בידי אנטואן לבואזיה, שהביא לדחיית תאוריית הפלוגיסטון ב־1783. ב־1803 סיפק ג'ון דלטון הוכחה כי החומר עשוי מאטומים.
הוא גם ניסח את חוקי היחסים בין המסות של היסודות.
ב־1869, דמיטרי מנדלייב ניסח את טבלת היסודות שלו על בסיס גילוייו של דלטון.
הסינתזה של שתנן בידי פרידריך ווהלר פתחה שדה מחקר חדש בכימיה, ועד סופה של המאה ה-19 מדענים כבר יכלו ליצור באופן מלאכותי מאות תרכובות אורגניות.
בסופה של המאה ה־19 החלו לנצל את מאגרי הדלקים של כדור הארץ, לאחר שציד הלווייתנים כבר מוצה.
עד המאה ה־20, ייצור שיטתי של חומרים מלאכותיים אפשר אספקה קבועה של מוצרים שסיפקו אנרגיה וחומרים סינתטיים להלבשה, רפואה, ושימוש יומיומי.
באותה שנה, ניסוי מילר-יורי הראה כי ניתן לבנות את היסודות של ה־DNA, חומצות אמינו פשוטות, ממולקולות פשוטות יותר בתהליכים המדמים מצבים בכדור הארץ הקדום.
איש האשכולות הסיני, שן קואו (1031–1095) ניסח היפותזה לתהליך היווצרות האדמה: על פי תצפיותיו במאובנים בשכבה גאולוגית בהר הנמצא מאות קילומטרים מהים, הוא הגיע למסקנה כי האדמה נוצרה על ידי בלייה של ההרים ועל ידי ריבוד של סחף.
החיבור על הסלעים מאת תאופרסטוס נחשב לסמכות העליונה במשך כאלף שנים: הפירוש שלו של המאובנים לא נדחה עד למהפכה המדעית.
בתחילת המאה ה־18 ז'אן־אטיין גוטאר וניקולה דמארה סיירו בצרפת המרכזית ותיעדו את התצפיות שלהם על מפות גאולוגיות; גוטאר היה הראשון שהחל להבין את המקור הוולקני של חלק זה של צרפת.
ג'יימס האטון כתב את ה"תאוריה של האדמה" ב־1788.
ב־1811 פרסמו ז'ורז' קיווייה ואלכסנדר ברוניאר את ההסבר שלהם לגיל כדור הארץ, בעקבות גילוי עצמות פיל בפריז על ידי קיווייה.
הם ניסחו את העיקרון של רצף סטרטיגרפי של שכבות.
באותה תקופה, ערך ויליאם סמית מחקרים דומים באנגליה וסקוטלנד.
בשנת 1827 אישר הספר "עקרונות הגאולוגיה" של צ'ארלס לייל את התאוריות של ג'יימס האטון, והשפיע על מחשבתו של צ'ארלס דרווין.
ההתקדמות המשמעותית ביותר בגאולוגיה של המאה ה־20 הייתה התפתחות של תאוריית טקטוניקת הלוחות בשנות ה-60. תאוריה זו קמה משתי תצפיות גאולוגיות שונות: ההתפשטות של קרקע הים ותנועת היבשות.
התאוריה הזו היוותה מהפכה במדעי האדמה.
התקדמויות באסטרונומיה ובמערכות אופטיות במאה ה־19 הביאו לתצפיות הראשונות באסטרואיד (קרס) ב־1801, ולגילוי של נפטון ב־1846. בשנות ה־40 של המאה ה-19, נצפו הגלקסיות הראשונות על ידי ויליאם פרסון.
ג'ורג' גאמוב, רלף אלפר ורוברט הרמן חישבו כי מסתבר למצוא עדויות למפץ הגדול בטמפרטורת קרינת הרקע של היקום.
ב־1964 גילו ארנו פנזיאס ורוברט וילסון כי טמפרטורת קרינת הרקע היא כ־3 קלווין, וכך יצרו את הבסיס לקביעת גילו המשוער של היקום.
סופרנובה 1987A נצפתה בידי אסטרונומים על כדור הארץ הן בעזרת טלסקופים הן בגלאיי נייטרינו.
התצפית היוותה ציון דרך בחקר תופעת הסופרנובה, ובתחום הקרוי אסטרונומיית נייטרינו.
תחום זה, שמהווה נקודת מפגש בין אסטרונומיה ובין פיזיקת החלקיקים, נמצא כיום בשלבי התפתחות.
הרופא ההונגרי איגנץ זמלווייס הצליח להפחית באורח ניכר סוג מסוים של מחלה בכך שחייב רופאים לשטוף את ידיהם לפני שהם מיילדים נשים.
גילוי זה קדם לתאוריית החיידקים כגורם למחלה.
אולם, גילוייו לא הובנו על ידי בני דורו והחלו להיכנס לשימוש רק עם הגילויים של המנתח הבריטי ג'וזף ליסטר, שב־1865 הוכיח עקרונות החיטוי.
עבודתו מבוססת על כמה גילויים חשובים מאוד של הביולוג הצרפתי לואי פסטר.
הוא הצליח לקשור בין כמה מיקרואורגניזמים לבין מחלה.
גילוי זה הביא למהפכה ברפואה.
הוא גם המציא את אחת השיטות החשובות ביותר ברפואה המונעת, כשב-1880 הוא ייצר את החיסון לכלבת.
פסטר גם המציא את תהליך הפיסטור, על מנת למנוע התפשטות מחלות דרך חלב ומאכלים אחרים.
אחת מהתאוריות החשובות והמשפיעות ביותר בכל המדעים הייתה תאוריית האבולוציה בברירה טבעית שקודמה על ידי המדען הבריטי צ'ארלס דרווין בספרו "מוצא המינים" ב-־1859. התאוריה של דרווין הייתה כי כל ההבדלים בין החיות נוצרים בתהליכים טבעיים במשך תקופות זמן ארוכות, וכי אפילו בני אדם הם פשוט יצורים שהתפתחו כך.
המשמעויות של האבולוציה מחוץ לתחומי המדע הטהור זכו הן לתמיכה והן להתנגדות בחלקים שונים של החברה, והשפיעו עמוקות על ההבנה הפופולרית של מקומו של האדם בעולם.
בתחילת המאה ה־20, מחקר התורשה צבר חשיבות לאחר הגילוי מחדש של חוקי התורשה שפותחו בידי הנזיר האוסטרי גרגור מנדל ב־1866. חוקי מנדל היוו את היסודות למחקר הגנטי, שנעשה לשדה מחקר חשוב במדע ובתעשייה.
ב־1953 הסבירו ג'יימס ווטסון ופרנסיס קריק את המבנה הבסיסי של ה־DNA, החומר הגנטי שמהווה קוד לכל סוגי החיים.
לקראת סוף המאה ה־20, הנדסה גנטית החלה להפוך למעשית, והחל מאמץ בינלאומי רחב היקף למיפוי הגנום האנושי, מאמץ שעשוי לתרום באופן ממשי להתקדמות ברפואה.
שימוש מוצלח במתודה המדעית במדעים המדויקים הביא לאימוץ המתודולוגיה הזו על מנת להבין תחומים רבים במדעי החברה.
לדיסציפלינה זו יש קבוצה ברורה של נושאים, כגון פילוסופיה של המוסר, פילוסופיה פוליטית, כלכלה פוליטית, היסטוריה ותחומים אחרים העוסקים בקביעות נורמטיביות של מה שצריך להיות, ועם הנחת המאפיינים והתפקידים של צורת השלטון האידיאלית.
שורשי הפוליטיקה והמדינה נמצאים בתקופה הפרהיסטורית.
בכמעט כל תקופה ואזור גאוגרפי לאורך ההיסטוריה, אנו יכולים למצוא מישהו הלומד ומגביר את ההבנה הפוליטית.
בתרבות המערבית, המחקר של הפוליטיקה נוסד לראשונה ביוון העתיקה.
המקורות של הפוליטיקה האירופית עוקבים אחר שורשיהם עוד לפני אפלטון ואריסטו, במיוחד ביצירותיהם של הומר, הסיוד, תוקידידס, קסנופון ואוריפידס.
מאוחר יותר, אפלטון ניתח מערכות פוליטיות, הפשיט את הניתוח שלהם ממחקרים ספרותיים והיסטוריים יותר, ויישם גישה שנבין קרוב יותר לפילוסופיה.
באופן דומה, אריסטו בנה על ניתוח אפלטון כדי לכלול ראיות אמפיריות-היסטוריות בניתוח שלו.
אף כי תרבויות רבות פיתחו הבנה של התחביר ושל הדקדוק, הבלשנות לא התפתחה כשדה מחקר עצמאי עד לסוף המאה ה־18. הצעה של סר ויליאם ג'ונס כי סנסקריט, פרסית, יוונית, לטינית, גותית וקלטית כולן חולקות בסיס משותף הביאה ללידתה של הבלשנות ההיסטורית.
לאחר שתזה זו התפתחה, נעשה ניסיון במהלך המאה ה־19 וה־20 לקטלג ולסדר את כל שפות העולם.
פרסום הספר "קורס בבלשנות כללית", המבוסס על ההרצאות של פרדינן דה־סוסיר, הביא להתפתחות של בלשנות תיאורית.
תחום זה, ותנועת הסטרוקטורליזם שנלוותה אליו, גרמו לבלשנות להתמקד יותר בשינויים בתוך השפה במשך הזמן ולא רק בהבדלים בין שפות שונות.
נועם חומסקי גיוון עוד את הבלשנות בשנות ה־50 עם פיתוח הבלשנות הגנרטיבית.
ניסיון זה בוסס על מודל מתמטי של השפה שאפשר תיאור וחיזוי של הסמנטיקה.
תחומים נוספים כגון בלשנות חברתית התפתחו משיתוף פעולה בין בלשנות ותחומים אחרים.
היסודות למדע הכלכלה המודרני פותחו בידי אדם סמית' ב־1776 בספרו "עושר העמים".
סמית' ביקר את המרקנטיליזם, ותמך במערכת של סחר חופשי עם חלוקת עבודה.
הוא הציע, כי "היד הנעלמה" מבקרת את תהליכי שיווי המשקל והפיתוח במערכות כלכליות גדולות על ידי הרצון לשיפור של כל פרט, אף ללא פיקוח והנהגה מלמעלה.
סוג אחר של מחשבה כלכלית, שפותח בידי קרל מרקס היה מבוסס על כך כי הערך של דבר מגיע מהעבודה המושקעת בו.
תחת הנחה הזו, הקפיטליזם מיוסד על כך כי המעבידים אינם משלמים את מלוא הערך לעובדים שמייצרים את הרווח.
האסכולה האוסטרית סיפקה תגובה מוקדמת לכלכלה המרקסיסטית.
אסכולה זו טענה כי הכוח המניע של פיתוח כלכלי הוא היזמות.
תאוריה זו מחליפה את תאוריית הערך של מרקס במערכת של היצע וביקוש.
משנות ה־20, ג'ון מיינרד קיינס הביא לחלוקה בין מקרו-כלכלה למיקרו-כלכלה.
תחת הכלכלה הקיינסיאנית מגמות מקרוכלכליות יכולות לגבור על בחירות כלכליות שנעשו על ידי היחיד.
על ממשלות להביא לביקושים גדולים למוצרים על מנת לעודד פיתוח כלכלי.
לאחר מלחמת העולם השנייה, מילטון פרידמן יצר את המושג מוניטריזם.
פרידמן התמקד בשימוש בתאוריית ההיצע והביקוש של הכסף כשיטה לשליטה על הפעילות הכלכלית.
בשנות ה-70 רעיונות אלה יושמו בכלכלה שתומכת בהורדת מסים על מנת להגדיל את כמות הכסף החופשי לגידול כלכלי.
אסכולות כלכליות מודרניות אחרות הן הכלכלה הקלאסית החדשה – המדגישה את המיקרו-כלכלה כבסיס לגידול מקרו-כלכלי, והקיינסיאנית החדשה – שמסבירה כיצד חוסר יעילות של השוק מצריך התערבות של בנק מרכזי או ממשלה.
את נקודת ההתחלה של הפסיכולוגיה כמדע ניתן לראות בסוף המאה ה-19. לרוב רואים את שנת 1879 כשנה שבה החלה הפסיכולוגיה להיות לשדה מחקר נפרד, מכיוון שבאותה השנה וילהלם וונדט ייסד את המעבדה הראשונה שנועדה במיוחד למחקר פסיכולוגי (בלייפציג).
חוקרים מוקדמים חשובים אחרים הם הרמן אבינגהאוס (מחלוצי מחקר הזיכרון), איוואן פבלוב (שגילה את תהליך הלמידה של ההתניה הקלאסית), וזיגמונד פרויד.
ההשפעה של פרויד הייתה עצומה, אם כי יותר כסמל תרבות מאשר ככוח בפסיכולוגיה המדעית.
התאוריות של פרויד טענו כי באדם ישנם דחפים לא-מודעים אינסטקטיביים, וכי ה"עצמי" קיים כקרב תמידי בין הרצונות והציוויים של חלקי הנפש – האגו, הסופראגו והאיד.
במאה ה־20 נדחו התאוריות של פרויד כלא מדעיות, וכתגובה לגישה המופשטת לנפש של אדוארד טיצ'נר.
התפתחות זו הובילה לניסוח הביהביוריזם על ידי ג'ון ב.
ווטסון, גישה שנעשתה מוכרת יותר כגישתו של ב.
הביהייביוריזם הציע כי יש להגביל את הפסיכולוגיה רק להתנהגות נצפית, מכיוון שאותה ניתן לכמת ולמדוד באופן ברור.
הבנה מדעית של ה"נפש" נחשבה למטפיזית מדי, ולכן בלתי אפשרית.
בעשורים הראשונים של המאה ה־20 עלתה גישה בין-תחומית חדשה לחקר הפסיכולוגיה האנושית, הידועה כמדעים קוגניטיביים.
המדע הקוגניטיבי שוב מחשיב את הנפש למושא למחקר, בעזרת הכלים של הפסיכולוגיה ההתפתחותית, בלשנות, מדעי המחשב, פילוסופיה ונוירוביולוגיה.
שיטת מחקר חדשה זו טענה כי הבנה מעמיקה של הנפש האנושית היא דבר אפשרי, וכי ניתן יהיה ליישם הבנה כזו גם בתחומים אחרים, כגון בינה מלאכותית.
הסוציולוגיה כמדע התפתחה בתחילת המאה ה־19 כתגובה אקדמית לאתגר המודרניות: העולם נעשה קטן יותר ויותר מאוחד, ואילו אופן החוויה של אנשים את העולם נעשה יותר מבוזר ומנותק.
המטרה של סוציולוגים רבים, ובייחוד של אמיל דורקהיים, הייתה בסטרוקטורליזם, או בניסיון להבין מה מחזיק קבוצות חברתיות יחד, ולפתח "תרופה" להתפרקות חברתית.
מקס ובר התייחס למודרניזציה בעזרת מושג הרציונליזציה, שהוא האמין כי תכלא אנשים ב"כלוב ברזל" של מחשבה רציונלית הבנויה סביב מטרות.
ישנם סוציולוגים מוקדמים, כגון גאורג זימל ודו־בוואה, שהעדיפו לנתח את החברה בעזרת קנה מידה קטן יותר.
שיטת המיקרו הזו הייתה חשובה בעיקר בסוציולוגיה האמריקאית המוקדמת, שם התאוריות של ג'ורג' הרברט מיד ותלמידו הרברט בלומר הביאו לגישה בסוציולוגיה הידועה כאינטראקציוניזם סימבולי.
בסוציולוגיה בארצות הברית בשנות ה־40 וה־50 הלכו החוקרים בדרכו של טלקוט פרסונס, שכהרחבה של דורקהיים חשב כי ההיבטים של החברה שמביאים לאינטגרציה מבנית הם לפיכך "פונקציונליים".
הגישה הזו למחשבה הסוציולוגית כונתה פונקציונליזם נורמטיבי או פונקציונליזם סטרוקטורלי.
אף שגם בשנות ה־50 סוציולוגים כמו ס.
רייט מילס התנגד לגישתו, רק בשנות ה־60 החלו לפקפק בה רבים.
מספר סוציולוגים טענו כי הגישה הזו מהווה הצדקה לחוסר שוויון הקיים בסטטוס קוו, ופיתחו את תאוריית הקונפליקט כתגובה לה.
כשהם מקבלים השראה מקרל מרקס ומסוציולוגים אירופאים רבים, מצדדי גישת הקונפליקט החברתי רואים את החברה כזירת מאבק, עם קבוצות שונות שמתחרות ביניהן על משאבים.
גם אינטראקציוניזם סימבולי נעשה לנקודה מרכזית במחשבה הסוציולוגית.
ארווינג גופמן ראה אינטראקציות חברתיות כהצגה, שהיחידים מתכוננים אליה, ומנסים להשפיע על הקהל שלהם ולהרשים אותו.
אם כי שלוש התאוריות האלה הן עדיין המרכזיות ביותר בסוציולוגיה, קיימות רבות אחרות.
ההיסטוריה של המחשוב עוסקת בהתפתחות חומרת המחשב ממכשירי החישוב הקדומים ועד למחשבים המודרניים של ימינו.
החומרה המוקדמת ביותר הידועה למדע כיום, היא ככל הנראה מקל ספירה.
אמצעי חומרה מאוחרים יותר הן צורות חרס שאוחסנו במכלים וייצגו כמויות של עצמים, כגון מקנה וחיטה.
אמצעים לסיוע בחישובים עברו שינוי ממכונות מנייה פשוטות לחשבונייה, דרך סרגל החישוב ומחשבים אנלוגיים ועד למחשב של ימינו.
פריצת דרך משמעותית בהתפתחות המחשוב המודרני התרחשה החל משנת 1955, כאשר שפופרות הריק הוחלפו בטרנזיסטורים ויותר מאוחר במעגלים משולבים.
הזיכרון התחלף בהדרגה מטבעות מגנטיות לזיכרון המבוסס על התקני מצב מוצק , מהלך שאִפשר ייצור מחשבים מהירים קטנים וזולים יותר.
תהליכי מזעור והקטנת המחיר של מעגלים משולבים הייתה דרמטית עד כדי כך שמחשבים הפכו ממוצר נדיר למוצר חיוני בחיי היום יום המודרניים הנמצא בכל בית.
במשך אלפי שנים השתמשה האנושות בהתקנים על מנת לפשט תהליכים שהצריכו חישוב.
דוגמה אחת היא מאזני השקילה אשר שימשו לקביעת שוויון או אי־שוויון באמצעות משקל.
החשבונייה היוותה מכונת חישוב הלכה למעשה.
האבטיפוס המוקדם ביותר הוא החשבונייה הסינית.
מנגנון אנטיקיתרה התגלה בתחילת המאה ה־20 במצולות הים, בתוך אנייה יוונית שטבעה ככל הנראה בשנים 100–150 לפנה"ס.
המנגנון שימש לפי הסברה להכנת לוח שנה לצורך קביעת מועדי הזריעה והקציר וכן לצרכים דתיים.
למנגנון היו כ-30 גלגלי שיניים מברונזה.
הטכנולוגיה הזו אבדה, ורק כעבור 1,600 שנים חזרו לייצר מחשבים ברמת תחכום שכזו.
ב־1623 בנה וילהלם שיקארד את המחשבון המכני הראשון ולכן ניתן לראותו כאבי עידן המחשוב.
המכונה שבנה עשתה שימוש בגלגלי שיניים שפותחו עבור שעונים.
לא ברור אם המכונה אכן עבדה ורוב מה שידוע עליה הוא ממכתבים ששיקארד כתב לידידו, יוהאנס קפלר.
מכונות החישוב הבאות נוצרו על ידי פסקל ב־1642 ועל ידי לייבניץ ב־1671. בשנת 1820 לערך, בנה שארל קסביה תומא דה קולמר את המכונה הראשונה שיוצרה בכמויות גדולות.
המכונה כונתה האריתמומטר של תומא והייתה מסוגלת לבצע פעולות חיבור, חיסור, כפל וחילוק.
המכונה התבססה בעיקר על עבודתו של לייבניץ.
מחשבונים מכניים כמו האדיאטור, הקומפטומטר, מחשבון מונרו, הקורטה וה־Addo-X נותרו בשימוש עד לשנות ה־70 של המאה ה־20.
המערכת הבינארית נומרית הוגדרה על ידי לייבניץ כמרכיב חשוב של כל מחשב מודרני.
למרות זאת, עד שנות ה־40 של המאה ה־20 תכנונים רבים (ביניהם המכונה של צ'ארלס בבג' מראשית המאה ה־19 ואפילו האניאק משנת 1945) התבססו על המערכת הדצימלית הקשה בהרבה למימוש.
ג'ון נייפייר שם לב לכך שפעולות הכפל והחילוק של מספרים ניתנות לביצוע באמצעות חיבור וחיסור של הלוגריתם של מספרים אלה.
מאחר שניתן לייצג מספרים ממשיים כמרחק, הרי שסרגל החישוב אִפשר ביצוע מהיר מאי פעם של פעולות כפל וחילוק.
סרגלי החישוב היו כלי חשוב לדורות של מהנדסים ומדענים עד להמצאת מחשבון הכיס.
המהנדסים בתוכנית אפולו שמטרתה הייתה שילוח אדם לירח עשו שימוש נרחב בסרגלי החישוב.
ג'ון נייפייר היה צריך לבצע פעולות כפל רבות כדי ליצור את לוחות הלוגריתמים הראשונים.
צורך זה הביא אותו לתכנן ולבנות את עזר החישוב שידוע כ"עצמות נייפייר".
כבר בשנת 1725 השתמש בסיל בושון בנייר מחורר במכונת אריגה כדי לקבוע את הצורה שתיתפר על הבגדים.
באותה שנה שיפר עוזרו, ז'אן בפטיסט פלקון, את התכנון בכך שהשתמש בכרטיסי נייר מחוררים המוצמדים זה לזה.
תכונה זו אפשרה החלפה מהירה של "תוכנית".
מכונת האריגה של בושון־פלקון הייתה חצי אוטומטית ודרשה הזנה ידנית של התוכנית.
בשנת 1801, ז'וזף מארי ז'אקאר פיתח נול, שנקרא על שמו נול ג'אקארד, שארג דגמים שונים באמצעות כרטיסים מנוקבים.
כדי לשנות את הדגם הוחלפו הכרטיסים, ללא צורך בשינוי הנול גופו.
חידוש זה היווה אבן דרך בתכנות.
בשנת 1833, עבר צ'ארלס בבג' מפיתוח מנוע ההפרשים לפיתוח מנוע אנליטי המתבסס על כרטיסי הניקוב של ז'אקאר.
בשנות ה־80 של המאה ה־19 פיתח הרמן הולרית' שיטות המאפשרות מיון וסיכום של מידע סטטיסטי המנוקב על כרטיסים, באמצעות מנגנון חשמלי לקריאתם וקיבל פטנט על כך.
בשנת 1890, לשכת מפקד האוכלוסין של ארצות הברית השתמשה במכונות מבוססות כרטיסי ניקוב למיון נתונים המבוססות על רעיונותיו של הרמן הולרית' כדי לעבד את תוצאות המפקד של אותה שנה.
הדבר איפשר לסיים את עיבוד הנתונים תוך שנה, לעומת שמונה שנים שארך עיבוד הנתונים של מפקד 1880. החברה של הולרית' תהפוך לימים לגרעין של חברת IBM.
IBM הפכה את טכנולוגית כרטיסי הניקוב לכלי רב משמעות בתחום עיבוד הנתונים.
מאמריהם של לסלי קומרי ואקרט על שיטות לביצוע חישובים מדעיים מבוססות כרטיסים מנוקבים משנת 1940 תיארו שיטות מתקדמות דיין לפתרון משוואות דיפרנציאליות וביצוע כפל וחילוק עם נקודה עשרונית צפה.
כל אלה הושגו תוך שימוש בכרטיסי ניקוב וציוד טבולציה.
אגף החישובים האסטרונומיים על שם תומאס ווטסון, באוניברסיטת קולומביה, ביצע חישובים אסטרונומיים שהיו בקצה גבול היכולת של המחשוב באותה תקופה.
בשנות ה־50 של המאה ה־20 נפוץ השימוש בכרטיסים מנוקבים בתעשייה, בממשלה, אוניברסיטאות, ומוסדות רבים שהשתמשו במחשבים.סטודנטים למדעים ולהנדסה באוניברסיטאות רבות בעולם הגישו את מטלות התכנות שלהם כאצוות כרטיסים מנוקבים במרכז המחשבים, כשכל כרטיס הכיל שורת תוכנית אחת.
לאחר ההגשה המתין הסטודנט עד שלתוכניתו יוקצה זמן מעבד והיא תעבור הידור ותורץ.
בסופו של דבר תדפיס של התוצאות בליווי הנתונים המזהים של המגיש היה מופיע במגש הפלטים שמחוץ למרכז המחשבים.
במקרים רבים במקום תוצאות התקבל תדפיס של הודעות שגיאה בנוגע לתחביר של התוכנית.
במקרים אלו היה צורך במהלך נוסף של תיקון שגיאות והגשה, וחוזר חלילה.
1835 עד ראשית המאה ה־20: המכונות הראשונות הניתנות לתכנות
המאפיין של "מכונת טיורינג" הוא היכולת לתכנת את המכונה על ידי החלפת הרצפים השמורים של הפקודות.
בשנת 1835 תיאר צ'ארלס בבג' את המנוע האנליטי שלו.
זה היה מתווה של מחשב כללי הניתן לתכנות באמצעות שימוש בכרטיסי ניקוב עבור הקלט.
מחשב זה הונע באמצעות כוח הקיטור.
יחידת החישוב של המחשב עשתה שימוש בגלגלי שיניים.
התכנון המקורי של בבג' עשה שימוש בכרטיסי ניקוב כדי לשלוט במכונה שיכולה הייתה לבצע חישובים ולהדפיס טבלאות לוגריתמיות בדיוק רב.
הרעיון של בבג' התפתח במהרה למחשב בר־תכנות רב־תכליתי – המנוע האנליטי.
התכנון של בבג' היה ככל הנראה נכון אולם הפרויקט הואט בשל אופיו הפולמוסי של בבג' ובשל מגבלות טכנולוגיות בשיטות היצור של התקופה.
עדה לאבלייס בתו של לורד ביירון, תרגמה והוסיפה רישומים ל"טיוטת המנוע האנליטי" שנכתבה על ידי פדריקו לואיג'י.
כיום שמה של עדה נשזר רבות בשמו של בבג'.
ייתכן שהיא המתכנתת הראשונה בעולם, אולם טענה זו ואף ערכיות תרומותיה שנויות עדיין במחלוקת.
דגם משוחזר של מנוע ההפרשים פועל מאז 1991 במוזיאון המדע בלונדון.
לאחר ביצוע שינויים מועטים המכונה פועלת כפי שתוכננה במקור ומוכיחה כי התאוריה של בבג' הייתה נכונה.
המוזיאון השתמש בכלים ממוכנים כדי להרכיב את החלקים וניסה לשחזר את הדיוק שמכונאי בתקופה של בבג' היה מסוגל להשיג.
טענה נפוצה היא שהטכנולוגיה בתקופת בבג' לא הייתה מספיק מתקדמת על מנת לאפשר יצור רכיבים מדויקים, אולם עובדה זו כנראה שגויה.
הכישלון של בבג' להשלים את המנוע שלו קשור לא רק לקשיים פוליטיים וכלכליים אלא גם לרצון לפתח מחשב מורכב יותר.
פרסי לודגייט, מנהל חשבונות מדבלין, אירלנד, הלך בצעדיו של בבג' אולם מבלי שהיה מודע לכך.
הוא תכנן מחשב מכני בר תכנות אותו תיאר בעבודתו שפורסמה ב־1909.
עם תחילת המאה מחשבונים מכניים מוקדמים ומכונות כספים וחשבונות תוכננו מחדש כך שיוכלו לעשות שימוש במנועים חשמליים.
המיקום של גלגל השיניים ייצג ערך של משתנה.
חברות כמו פרידן, מרצ'נט ומונרו החלו בשנות ה־30 לייצר מחשבונים שולחניים מכניים שהיו מסוגלים לבצע את 4 פעולות החשבון הבסיסיות: כפל, חילוק, חיבור וחיסור.
המילה מחשב תיארה תפקיד שבוצע על ידי אנשים שעשו שימוש במחשבונים הללו למטרת חישובים מתמטיים מגוונים.
בתקופת פרויקט מנהטן, חתן פרס נובל לעתיד ריצ'רד פיינמן פיקח על חדר מלא באנשים – מחשבים, רובם נשים מתמטיקאיות, שהבינו את המשוואות הדיפרנציאליות שנפתרו עבור המאמץ המלחמתי.
סטאניסלאב מארסין אולם נקרא לשירות כדי לאפשר לבצע קירובים ברי חישוב של מתמטיקה צרופה עבור פצצת המימן, לאחר המלחמה.
בשנת 1948, הוצג לראשונה מחשבון הקורטה.
היה זה מחשבון מכני נייד וקטן בגודל של כותש פלפל.
במהלך הזמן, במשך שנות ה־50 וה־60 מגוון סוגים שונים של מחשבונים מכניים הופיעו בשוק.
המחשבון האלקטרוני השולחני הראשון היה מחשבון ה־Sumlock ANITA, שעשה שימוש במסך מבוסס שפופרת ניקסי וב־177 שפופרות ת'יראטרון מיניאטוריות.
ביוני 1963, חברת פרידן הציגה את ה־EC-130 בן ארבע הפונקציות.
הוא היה בעל תוכן מבוסס טרנזיסטורים ובעל יכולת להציג 13 ספרות על מסך 5 אינצ'ים.
הוא גם הציג לראשונה שימוש ב־RPN.
תג המחיר שהוצמד לו היה 2,200$.
מודל ה־EC-132 הוסיף פונקציית שורש.
ב־1965 מעבדות וואנג ייצרו את ה־LOCI-2 מחשבון מבוסס טרנזיסטורים בעל יכולת תצוגה של 10 ספרות.
המחשבון עשה שימוש במסך מבוסס שפופרת ניקסי ואפשר חישוב לוגריתמים.
עם פיתוח המעגל המשולב והמיקרו־מעבדים, הוחלפו המחשבונים היקרים והגדולים בהתקנים אלקטרוניים קטנים יותר.
תקופת טרום 1940: המחשבים האנלוגיים
לפני מלחמת העולם השנייה, נחשבו מחשבים אנלוגיים כפלא טכנולוגי.
רבים סברו שבהם טמון עתיד המחשב.
המחשבים האנלוגיים עשו שימוש במתח וזרם או במהירות הסיבוב של צירים כדי לייצג את הכמויות המחושבות.
דוגמה לכך היא מכונת אינטגרטור המים שנבנתה ב־1936. בניגוד למחשבים ספרתיים מודרניים, מחשבים אנלוגיים אינם גמישים דיים.
יש לאתחל אותם מחדש (או לתכנתם מחדש) באופן ידני על מנת שיעברו מפתרון בעיה אחת לפתרון בעיה אחרת.
למחשבים האנלוגיים היה יתרון שיכלו לשמש בפתרון בעיות מורכבות בעוד שמחשבים ספרתיים מוקדמים לקו במגבלות רבות.
עם הזמן החלו המחשבים הספרתיים להיות מהירים יותר ועשו שימוש בזיכרון גדול יותר.
הם החליפו את המחשבים האנלוגיים כמעט לחלוטין והתכנות הפך למקצוע חדש של ממש.
מיעוט המחשבים בתקופה זו אילץ לפתור בעיות בצורה של גרפים שאִפשרו פתרון אנלוגי של בעיות כמו בעיית פיזור הלחצים והטמפרטורה במערכת חימום.
המחשבים האנלוגיים הנפוצים ביותר כללו התקנים לכיוון כלי נשק וארטילריה של ספינות מלחמה.
חלק מההתקנים נותרו בשימוש במשך עשורים לאחר מלחמת העולם השנייה.
השיא של אומנות המחשוב האנלוגי היה בהמצאתו של וניבר בוש ב־1930 – המנתח הדיפרנציאלי.
פחות מתריסר התקנים כאלה נבנו אי פעם.
החזק מביניהם נבנה בבית הספר להנדסת חשמל על שם מור שבאוניברסיטת פנסילבניה, אותו מקום שבו נבנה לראשונה מחשב האניאק.
מחשבים אלקטרוניים ספרתיים כמו האניאק שמו את הקץ לרוב המחשבים האנלוגיים.
אולם מחשבים אנלוגיים היברידיים, הנשלטים על ידי אלקטרוניקה ספרתית, נותרו בשימוש בשנות ה־50 וה־60 ומאוחר יותר בשימושים פרטניים.
תקופת המחשוב המודרנית החלה לפני ובמשך מלחמת העולם השנייה.
המלחמה נתנה דחיפה גדולה למחשוב בשל הרצון לשפר את יכולת התפקוד של הצבאות.
בתקופה זו הוחלפו רכיבים מכניים במעגלים חשמליים, קבלים תמסורות ושפופרות ריק.
חישובים החלו להיעשות באופן דיגיטלי כתחליף לשיטת החישוב האנלוגית.
בעוד שתאורטית ניתן לבנות מחשב שלם באופן מכני (בדומה לתכנונו של בבג') הרכיבים החדשים סיפקו ביצועי מהירות טובים יותר.
המחשבים שתוכננו ונבנו בתקופה זו לעיתים מכונים מחשבי "הדור הראשון".
מחשבי הדור הראשון כמו מחשב אטנסוף–ברי, מחשב ה־Z3, הקולוסוס והאניאק נבנו ידנית תוך שימוש במעגלים שכללו תמסורות ושפופרות.
לרוב נעשה שימוש בכרטיסי ניקוב או בסרטי ניקוב כאמצעי הקלט וכאמצעי האחסון.
במערכות מאוחרות יותר, האחסון נעשה באמצעות קווי השהיה אקוסטיים (שעושים שימוש במהירות מעבר הקול דרך חומר כמו כספית נוזלית או דרך חוטים כדי לאחסן נתונים באופן זמני) או בשפופרות ויליאמס (אשר משתמשות ביכולת של שפופרת טלוויזיה לאחסן ולשלוף נתונים).
עד 1954, זיכרון ליבה מגנטית החליף את רוב צורות האחסון הזמני, ושלט בתחום האחסון עד לאמצע שנות ה־70.