چرا USB هیچ‌وقت بار اول جا نمی‌رود؟

همه ما این تجربه را داشته‌ایم: تلاش می‌کنید یک فلش مموری را به درگاه USB وصل کنید و در تلاش اول، به شکلی باورنکردنی شکست می‌خورید. بعد با کلافگی آن را برمی‌گردانید، اما باز هم با همان مشکل روبرو می‌شوید. بار سوم اما، ورق برمی‌گردد و فلش به‌راحتی و بدون هیچ مشکلی وصل می‌شود.

این کلنجاررفتن عصبی‌کننده، خاطره‌ی مشترک همه‌ی افرادی است که در سه دهه‌ی گذشته با تکنولوژی سروکار داشته‌اند. پدیده‌ای عجیب که در آن یک احتمال ۵۰-۵۰ به طرزی جادویی در ۷۵ درصد مواقع به شکست می‌انجامد.

این همان «برزخ کوانتومی یواس‌بی» است: تا زمانی که آن را امتحان نکرده‌ای، کانکتور هم‌زمان در هر دو حالتِ درست و غلط قرار دارد و انگار جهان همیشه ترجیح می‌دهد حالت غلط را به ما نشان دهد. منطقی به‌نظر نمی‌رسد، اما به همین دلیل است که وصل کردن یک دستگاه USB معمولاً بیش از یک ثانیه طول می‌کشد.

اما سؤال این است که چرا؟ در عصر شاتل‌های فضایی و اینترنت، چرا طراحان یک اتصال به‌ظاهر ساده، آن را از ابتدا شبیه USB-C، دوطرفه و متقارن نساختند؟

USB-A قرار بود پایان آشوب کابل‌ها باشد، اما خودش به ماندگارترین تناقض فناوری مدرن تبدیل شد. کانکتوری که در دهه‌ی ۹۰ با هدف سادگی و فراگیری ساخته شد، با مصلحت‌اندیشی هوشمندانه‌ای میان هزینه و کارایی توسعه یافت: نامتقارن، اما ارزان و بادوام.

همین سادگی باعث شد میلیاردها دستگاه به آن وابسته شوند و جهان به یک زبان مشترک سخت‌افزاری برسد. بعدها USB-C آمد تا رؤیای کامل «یک درگاه برای همه‌چیز» را محقق کند، اما میراث سرسخت USB-A همچنان باقی ماند. آن صدای آرام هنگام جا افتادن کانکتور، یادآور سازشی است که فناوری را به‌جای کمال، به سمت بقا و همه‌گیری هدایت کرد.

برای درک نبوغ و نقص ذاتی USB-A، باید کمی به عقب برگردیم. اوایل دهه‌ی ۱۹۹۰. کامپیوترهای شخصی، جزایری مستقل با زبان‌های سخت‌افزاری متفاوت بودند. پشت کیس‌ کامپیوترها، ضیافتی بی‌قانون از درگاه‌های مختلف برپا بود، چیزی شبیه «برج بابل» کانکتورها.

برای وصل کردن پرینتر، باید سراغ کابلی موازی و ضخیم با کانکتور ۲۵ پین می‌رفتید که با دو گیره‌ی فلزی محکم می‌شد. کیبورد و ماوس هر کدام کانکتور گردی به رنگ بنفش یا سبز داشتند؛ پورت‌هایی به نام PS/2 که برای جا زدنشان باید پین‌های نازک را بادقت در سوراخ‌های درست می‌نشاندید. حرکتی اشتباه کافی بود تا پین‌ها کج شوند و برای همیشه آن ابزار را از دست بدهید.
مودم‌ها و بسیاری از دستگاه‌های دیگر از درگاه سریال ۹ پینی استفاده می‌کردند. جوی‌استیک‌ها و دسته‌های بازی هم درگاهی ۱۵ پینی داشتند که با نام Game Port شناخته می‌شد. هر دستگاه، یک درگاه منحصربه‌فرد، کابلی متفاوت و اغلب درایور نرم‌افزاری جداگانه‌ای را طلب می‌کرد.

این آشفتگی فقط در ظاهر نبود؛ در لایه‌ی نرم‌افزار، اوضاع به‌مراتب پیچیده‌تر می‌شد. کاربران باید با مفاهیمی مانند وقفه‌های سخت‌افزاری (IRQ) و کانال‌های دسترسی مستقیم به حافظه (DMA) سروکله می‌زدند. اضافه‌کردن یک دستگاه جدید، معمولاً به معنای باز کردن کیس کامپیوتر و تنظیم جامپرهای کوچک روی مادربورد بود.

اصطلاح «Plug and Play» که امروز بدیهی به نظر می‌رسد، آن روزها بیشتر به شوخی می‌مانست؛ واقعیت دنیای آن دوران همان «Plug and Pray» بود: وصل کن و دعا کن که کار کند.

در میانه‌ی آن آشوب، غول‌های فناوری آن زمان، گروهی شامل اینتل، مایکروسافت، کامپک، آی‌بی‌ام و چند شرکت دیگر به دنبال رؤیایی مشترک بودند: ساخت یک درگاه واحد برای همه‌چیز. زبانی مشترک که بتواند به این وضعیت پایان دهد. فناوری‌ای که بعدها با نام «گذرگاه سریال جهانی» یا USB شناخته شد.

معماران یک زبان مشترک

رهبری این پروژه در اینتل برعهده‌ی یک مهندس کامپیوتر هندی‌آمریکایی به نام آجی بات (Ajay Bhatt) بود. او و تیمش هدفی بزرگ داشتند: طراحی استانداردی که ارزان، سریع (برای زمان خود) و از همه مهم‌تر، بسیار ساده باشد. آن‌ها می‌خواستند اتصال یک دستگاه به کامپیوتر را به‌راحتی وصل کردن یک لامپ به پریز برق کنند.

نتیجه‌ی این تلاش‌ها، کانکتور مستطیلی آشنایی بود که همه ما می‌شناسیم: USB-A. طرحی که در زمان خود نوعی پیروزی مهندسی به‌حساب می‌آمد. این کانکتور تنها با چهار پین اصلی؛ دو پین برای انتقال داده، یک پین برای برق ۵ ولت و یک پین برای زمین؛ می‌توانست جایگزین انبوهی از درگاه‌های قدیمی شود.

دلیل قاطع و اصلی اینکه USB-A دوطرفه طراحی نشد، در یک کلمه خلاصه می‌شود: هزینه. ساخت یک کانکتور دوطرفه، مانند آنچه امروز در USB-C می‌بینیم، به مهندسی بسیار پیچیده‌تری نیاز داشت. تعداد سیم‌ها و پین‌های داخلی باید دوبرابر می‌شد: به‌جای چهار پین، هشت پین لازم بود تا فارغ از جهت اتصال، خطوط برق، زمین و داده به‌درستی روی‌هم قرار بگیرند.

این پیچیدگی فقط به کابل محدود نمی‌شد و خود درگاه روی مادربورد یا دستگاه نیز مستلزم مکانیزم پیچیده‌تری برای تشخیص جهت و برقراری اتصال صحیح بود. در اواسط دهه‌ی ۱۹۹۰، چنین طراحی‌ای هزینه‌ی تولید هر کابل و درگاه را به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌داد. شاید این افزایش هزینه در مقیاس یک دستگاه ناچیز به‌نظر می‌رسید (مثلاً فقط چند سنت)، اما USB با هدف جهانی‌شدن ساخته می‌شد.

این درگاه قرار بود روی میلیاردها دستگاه در سراسر جهان نصب شود؛ از ارزان‌ترین ماوس‌ها تا گران‌ترین کامپیوترها. در چنین مقیاسی، حتی یک سنت تفاوت، به صدها میلیون دلار هزینه‌ی اضافی برای صنعت منتهی می‌شد؛ عددی که می‌توانست مانعی جدی برای پذیرش گسترده‌ی این استاندارد باشد.

آن‌ها گزینه‌ی دوم را برگزیدند و آگاهانه راحتی مطلق (تقارن) را فدای یک هدف بزرگ‌تر کردند: فراگیری. در آن زمان طراحی نامتقارن علاوه‌بر ارزانی مزایای دیگری نیز داشت، مثلاً از نظر مکانیکی ساده‌تر و در نتیجه بادوام‌تر بود. کانکتور مستطیلی با فنرهای داخلی که آن را محکم در جای خود نگه می‌داشت، اتصال فیزیکی قابل‌اعتمادی ایجاد می‌کرد که در برابر استفاده‌های مکرر مقاوم بود.

استراتژی آن‌ها به شکلی خیره‌کننده موفق شد. USB با سرعتی باورنکردنی درگاه‌های قدیمی را از صحنه خارج کرد و به استاندارد بلامنازع جهان تبدیل شد. پرینترها، ماوس‌ها، کیبوردها، دوربین‌ها، درایوهای خارجی، تلفن‌های همراه، پخش‌کننده‌های موسیقی، همه‌وهمه به زبان مشترک USB سخن گفتند. مصلحت‌اندیشی تیم و به دنبالش ناراحتی جزئی روزمره کاربران، بهایی بود که برای این انقلاب پرداخت شد.

موفقیت USB-A چنان عظیم بود که به بخشی از بافت تکنولوژیک زندگی مدرن تبدیل شد. این کانکتور دیگر فقط روی کامپیوترها نبود؛ در سیستم صوتی خودروها، در پریزهای برق، صندلی‌های هواپیما و قطارها و پشت تلویزیون‌ها جا خوش کرد. این کانکتور به «سوسک دنیای تکنولوژی» تبدیل شد: همه‌جا حضور داشت و به نظر می‌رسید تا ابد زنده خواهد ماند.

اما با گذشت دهه‌ها، تکنولوژی پیشرفت کرد، هزینه‌های تولید کاهش یافت و مهندسان بالاخره همان چیزی را ساختند که کاربران از ابتدا آرزویش را داشتند: USB-C.

USB-C یک شاهکار مهندسی است. کوچک، بیضی‌شکل و کاملاً متقارن. دیگر خبری از فرایند کلافه‌کننده‌ی «برگردان، امتحان کن، دوباره برگردان» نیست و البته برتری‌اش فقط در تقارن خلاصه نمی‌شود. این استاندارد می‌تواند سرعت‌های بسیار بالاتر (با پشتیبانی از تاندربولت)، توان الکتریکی بسیار بیشتر (تا ۲۴۰ وات برای شارژ لپ‌تاپ‌ها) و حتی سیگنال‌های ویدیویی را منتقل کند. این همان رؤیای اولیه بود که سرانجام به واقعیت پیوست: یک کانکتور واحد برای انتقال داده، برق و تصویر.

ماجرا چیزی نیست جز دامِ موفقیت. زیرساخت جهانی مبتنی‌بر USB-A آن‌قدر گسترده و ریشه‌دار شده که جایگزینی یک‌شبه‌ی آن غیرممکن است. میلیاردها دستگاه در سراسر جهان هنوز از این درگاه استفاده می‌کنند.

ما با حقیقت ناخوشایند استانداردهای جهانی زندگی می‌کنیم: وقتی چیزی «به‌اندازه‌ی کافی خوب» باشد و همه‌گیر شود، کنارگذاشتنش به نفع گزینه‌ای «عالی»، به طرز شگفت‌آوری دشوار می‌شود.

آجی بات، معمار اصلی USB، یک‌بار گفت بزرگ‌ترین چیزی که او را آزار می‌دهد، طراحی نامتقارن کانکتور نیست، بلکه این است که مردم به علامت USB روی کانکتور که جهت صحیح را نشان می‌دهد، توجهی نمی‌کنند.

انگار راه‌حل همیشه جلوی چشم ما بود، ولی آن‌قدر درگیر تقلاهای همیشگی‌مان با آن مستطیل لجوج بودیم که فراموش کردیم به نشانه‌های کوچک نگاه کنیم.