Tháp semaphore Chappe là hệ thống điện báo quang học do kỹ sư người Pháp Claude Chappe và các anh em ông xây dựng từ năm 1794: những tháp đặt cách nhau khoảng vài chục km, trên nóc có cánh tay gỗ xoay được thành nhiều tư thế, người trực ở tháp sau nhìn bằng ống nhòm rồi lặp lại cho tháp kế tiếp. Lúc thịnh nhất, mạng này có hơn năm trăm trạm nối Paris với các thành phố lớn của Pháp, cho tới khi điện báo dùng điện thay thế vào những năm 1850.
Bài toán: báo tin nhanh hơn ngựa
Cuối thế kỷ 18, tin tức ở châu Âu đi bằng tốc độ của người cưỡi ngựa và xe thư. Một bức thư từ Paris tới biên giới phía bắc mất ít nhất một hai ngày. Với một nhà nước phải điều hành cả nước trong thời kỳ Cách mạng đầy biến động, độ trễ đó là vấn đề lớn.
Ý tưởng dùng tín hiệu nhìn thấy được không mới. Người xưa đã đốt lửa, đốt khói trên đài cao. Nhưng lửa khói chỉ mang được vài thông điệp đã hẹn trước, kiểu "giặc đến". Điều Chappe muốn là gửi được bất kỳ câu nào, từng chữ, từng ý, qua một chuỗi trạm, nhanh như ánh mắt người.
Claude Chappe và những lần thử đầu tiên
Claude Chappe (1763–1805) xuất thân từ một gia đình ở vùng Sarthe, tây bắc nước Pháp. Ông có mấy anh em trai, và dự án điện báo là việc chung của cả nhà. Năm 1791, họ thử nghiệm ở Brûlon, quê nhà, với một hệ dùng bảng đen trắng và đồng hồ đồng bộ ở hai đầu. Hệ này rườm rà, và họ tiếp tục thử nhiều kiểu khác.
Ignace Chappe, một người anh, là đại biểu Quốc hội Lập pháp, giúp đưa ý tưởng tới tai chính quyền. Năm 1793, Quốc ước cho phép xây một tuyến thử từ Paris tới Lille ở biên giới phía bắc. Cũng vào khoảng thời gian này, cái tên "télégraphe", nghĩa là "viết từ xa", được chọn cho phát minh mới. Đây chính là gốc của chữ "điện báo" trong nhiều ngôn ngữ sau này.
Cỗ máy trên nóc tháp hoạt động thế nào
Trên nóc mỗi tháp là một cột cao, đỡ một thanh ngang lớn gọi là "regulator". Hai đầu thanh ngang có hai cánh tay nhỏ hơn. Thanh ngang xoay được nhiều góc, mỗi cánh tay cũng xoay được nhiều góc. Tổ hợp các góc tạo ra gần một trăm tư thế khác nhau, đủ để biểu diễn chữ cái, chữ số và những tín hiệu điều khiển.
Bên dưới, trong phòng tháp, người trực điều khiển cả hệ bằng một mô hình thu nhỏ có tay quay. Họ xoay mô hình thành tư thế cần phát, hệ dây và ròng rọc làm cánh tay lớn trên nóc xoay theo. Cùng lúc, họ nhìn qua ống nhòm về phía tháp trước để đọc tín hiệu đến, và một ống nhòm khác về phía tháp sau để kiểm tra tín hiệu mình phát đã được lặp lại đúng chưa.
Bộ mã: nhanh và kín
Phát từng chữ cái thì quá chậm. Hệ của Chappe về sau dùng sổ mã: mỗi tín hiệu là một số, cặp số chỉ ra trang và dòng trong một cuốn sổ chứa hàng nghìn từ và cụm từ thông dụng. Một cặp tư thế có thể mang cả một cụm như "quân tiếp viện đã đến".
Điều thú vị là người trực ở các tháp giữa đường không biết mình đang chuyển tin gì. Họ chỉ chép lại tư thế, không có sổ mã. Chỉ trạm đầu và trạm cuối mới giải mã được. Đây là một dạng bảo mật rất sớm, và cũng là cách để mạng vận hành bằng những người trực được đào tạo nhanh.
Mạng lưới lan khắp nước Pháp
- 1794: Tuyến Paris – Lille đi vào hoạt động. Một trong những tin đầu tiên được truyền là tin quân Pháp chiếm lại Condé-sur-l'Escaut, tới Paris chỉ trong khoảng một giờ, điều chưa từng có.
- Cuối thập niên 1790 – đầu thế kỷ 19: Thêm các tuyến về phía đông tới Strasbourg, về phía tây tới Brest, rồi về phía nam.
- Thập niên 1830 – 1840: Mạng đạt quy mô lớn nhất, hơn năm trăm trạm, tổng chiều dài nhiều nghìn km, nối Paris với hầu hết các thành phố quan trọng.
- Thập niên 1850: Điện báo dùng dây điện được triển khai, nhanh hơn, chạy cả đêm lẫn ngày mưa. Các tuyến quang học lần lượt đóng cửa.
Pháp không đơn độc. Ở Thuỵ Điển, Abraham Niclas Edelcrantz phát triển hệ dùng các tấm cửa chớp đóng mở. Ở Anh, Bộ Hải quân xây tuyến từ London ra các cảng biển phía nam cũng bằng cửa chớp, sau thay bằng kiểu cánh tay. Mỗi nước một thiết kế, nhưng cùng nguyên lý: chuỗi tháp nhìn thấy nhau.
Giới hạn: sương mù, đêm tối và con người
Điện báo quang học phụ thuộc hoàn toàn vào việc nhìn thấy. Sương mù, mưa lớn, tuyết dày là đứt tuyến. Ban đêm gần như không dùng được, dù đã có những thử nghiệm gắn đèn lên cánh tay. Mỗi tin chạy qua hàng chục trạm, trạm nào lặp sai thì sai cả tin, nên phải có quy trình kiểm tra và xác nhận.
Chi phí cũng lớn: mỗi tháp cần người trực thường xuyên, thường là hai người, ngồi canh ống nhòm cả ngày. Vì đắt như vậy, mạng Chappe chủ yếu phục vụ nhà nước, không mở cho người dân gửi tin riêng.
Vụ gian lận của anh em nhà Blanc
Câu chuyện nổi tiếng nhất về mạng Chappe là một vụ gian lận. Vào giữa thập niên 1830, hai anh em chủ ngân hàng François và Joseph Blanc ở Bordeaux muốn biết giá trái phiếu ở sàn Paris sớm hơn người khác. Họ mua chuộc người trực ở một trạm gần Tours để chèn thêm một "lỗi" có chủ đích vào tin chính thức. Lỗi này nằm ở trạm giữa, sẽ được sửa trước khi tới đích, nhưng người đồng loã ở gần Bordeaux đứng xem được qua ống nhòm và đọc ra chiều tăng giảm của giá.
Vụ việc bị phát hiện năm 1836. Toà án khi đó lúng túng vì luật chưa có điều nào cấm dùng tín hiệu điện báo của nhà nước theo cách này. Năm sau, 1837, Pháp ban hành luật dành độc quyền truyền tin bằng điện báo cho nhà nước. Nhiều người coi đây là một trong những vụ "tấn công mạng" sớm nhất lịch sử. Câu chuyện còn để lại dấu ấn trong văn học: trong tiểu thuyết Bá tước Monte Cristo của Alexandre Dumas, nhân vật chính mua chuộc một người trực tháp điện báo để phát một tin giả.
Di sản: từ "semaphore" đến mạng lưới hôm nay
Chữ "semaphore" (người mang tín hiệu) về sau được dùng cho cột tín hiệu cánh trên đường sắt, cho cách ra hiệu bằng hai lá cờ cầm tay trên tàu biển, và cả trong khoa học máy tính để chỉ cơ chế "đèn hiệu" điều phối các tiến trình dùng chung tài nguyên. Một cái tên đi xuyên ba thế kỷ.
Về mặt tổ chức, mạng Chappe đặt nền cho nhiều thứ ta coi là tự nhiên trong điều phối hiện đại: trạm chuyển tiếp, bộ mã chuẩn, xác nhận từng chặng, người vận hành chuyên nghiệp, và cả nỗi lo về an ninh thông tin. Trạm lặp bộ đàm trên đỉnh đồi hôm nay làm đúng việc của tháp Chappe, chỉ khác là bằng sóng điện từ thay vì cánh tay gỗ.
Góc nhìn hôm nay: đi xem tháp Chappe
Hầu hết các tháp đã mất hoặc bị dỡ, nhưng một số được dựng lại, có cả cơ cấu cánh tay chạy được. Tháp ở Haut-Barr, gần Saverne thuộc vùng Alsace, và tháp ở Saint-Marcan, vùng Bretagne, là hai điểm thường được nhắc tới cho khách tham quan. Bảo tàng Bưu điện ở Paris (Musée de La Poste) có phần trưng bày về lịch sử điện báo. Người đi dọc các tuyến cũ đôi khi còn thấy những địa danh mang chữ "Télégraphe" trên bản đồ Pháp, dấu vết của những trạm đã biến mất.
Ai thích đọc có thể tìm các sách phổ thông về lịch sử viễn thông, trong đó điện báo quang học thường là chương đầu. Đọc câu chuyện này giúp thấy rằng điều phối từ xa không bắt đầu với điện, mà với một chuỗi người kiên nhẫn ngồi trên tháp, nhìn qua ống nhòm.
Câu hỏi thường gặp
Claude Chappe là ai?
Claude Chappe (1763–1805) là kỹ sư người Pháp, cùng các anh em xây dựng hệ thống điện báo quang học bằng tháp semaphore. Tuyến đầu tiên Paris – Lille hoạt động từ năm 1794.
Tháp semaphore truyền tin nhanh cỡ nào?
Trong điều kiện trời quang, một tín hiệu có thể đi hàng trăm km trong vài chục phút, nhanh hơn ngựa thư rất nhiều. Tin chiếm lại Condé-sur-l'Escaut năm 1794 tới Paris trong khoảng một giờ.
Vì sao điện báo quang học bị bỏ?
Vì nó không dùng được khi sương mù, mưa lớn hay ban đêm, lại tốn nhiều người trực. Điện báo dùng dây điện ra đời nhanh hơn và chạy mọi thời tiết, nên các tuyến quang học ở Pháp đóng cửa vào thập niên 1850.
Vụ gian lận điện báo Chappe là gì?
Giữa thập niên 1830, anh em nhà Blanc ở Bordeaux mua chuộc người trực tháp để chèn tín hiệu báo giá trái phiếu vào tin chính thức. Vụ việc bị phát hiện năm 1836 và dẫn tới luật năm 1837 cho nhà nước độc quyền điện báo.
Có thể xem tháp Chappe ở đâu?
Một số tháp được dựng lại cho khách tham quan ở Pháp, như tháp Haut-Barr gần Saverne (Alsace) và tháp Saint-Marcan (Bretagne). Bảo tàng Bưu điện ở Paris cũng có trưng bày về lịch sử điện báo.
