Вылічальная машына Чарльза Бэббиджа. Біяграфія, ідэі і вынаходкі Чарльза Бэббиджа

Чарльз Бэббидж - англійская матэматык і вынаходнік, які спраектаваў першы аўтаматычны лічбавай кампутар. Акрамя таго, ён дапамог стварыць сучасную ангельскую паштовую сістэму і склаў першыя надзейныя актуарная табліцы, вынайшаў разнавіднасць спідометра і чыгуначны путеочиститель.

Біяграфія Чарльза Бэббиджа

Нарадзіўся ў Лондане 26 снежня 1791 года ў сям'і партнёра банка Praeds Бенджаміна Бэббиджа, уладальніка Биттон-Эстейт ў Тинмуте, і Бетси Пламли Тып. У 1808 годзе сям'я вырашыла пераехаць у стары роўд-хаус, размешчаны ў Іст-Тинмуте, і бацька стаў старастай суседняй царквы Святога Міхаіла.

Бацька Чарльза быў багатым чалавекам, таму ён мог вучыцца ў некалькіх элітных школах. У 8 гадоў яму давялося перайсці ў сельскую школу, каб акрыяць ад небяспечнай хваробы. Яго бацькі вырашылі, што мозг дзіцяці «не каштавала занадта напружваць». Па словах Бэббиджа, «гэты вялікі гультайства, магчыма, прывяло да некаторых з яго дзіцячых разваг».

Затым ён паступіў у гімназію караля Эдуарда VI у Тотнесе, Саўт-Дэвон, квітнеючую агульнаадукацыйную школу, якая дзейнічае і дагэтуль, але стан здароўя вымусіла Чарльза на час звярнуцца да прыватных выкладчыкам. Нарэшце ён трапіў у закрытую акадэмію на 30 вучняў, якой кіраваў вялебны Стывен Фрыман. Установа размяшчала шырокай бібліятэкай, якую Бэббидж выкарыстаў для самастойнага вывучэння матэматыкі і навучыўся любіць яе. Пасля сыходу з акадэміі ў яго было яшчэ два асабістых настаўніка. Адзін з іх быў клірыкам Кембрыджа, пра выкладанне якога Чарльз адгукнуўся наступным чынам: «Баюся, што я не дастаў ўсіх пераваг, якія мог бы атрымаць». Іншы быў выкладчыкам Оксфарда. Ён навучаў Чарльза Бэббиджа класіцы, каб той мог быць прыняты ў Кембрыдж.

Вучоба ва універсітэце

У кастрычніку 1810 года Бэббидж прыбыў у Кембрыдж і паступіў у Трыніці-каледж. Ён меў бліскучую адукацыю - ведаў Лагранжа, Лейбніца, Лакруа, Сімпсана і быў сур'ёзна расчараваны даступнымі матэматычнымі праграмамі. Таму ён разам з Джонам Гершэль, Джорджам Пикоком і іншымі сябрамі вырашыў сфармаваць Аналітычнай таварыства.

Калі ў 1812 годзе Бэббидж перавёўся ў кембрыджскі Петерхаус, ён быў лепшым матэматыкам; але ён не скончыў яго з адзнакай. Ганаровую ступень ён атрымаў пазней, нават не здаючы экзаменаў, ў 1814 годзе.

У 1814-м Чарльз Бэббидж ажаніўся на Джорджиане Уитмор. Яго бацька па нейкіх прычынах так ніколі і не благаславіў яго. Сям'я жыла ў спакоі ў Лондане, на Девоншир-стрыт, 5. Толькі трое з іх васьмярых дзяцей дажылі да дарослага ўзросту.

Бацька Чарльза, яго жонка і адзін з яго сыноў трагічна загінулі ў 1827 годзе.

праект кампутара

У часы Чарльза Бэббиджа пры разліку матэматычных табліц часта дапускаліся памылкі, таму ён вырашыў знайсці новы метад, які б рабіў гэта механічна, ухіляючы фактар чалавечай памылкі. Гэтая ідэя зарадзілася ў яго яго вельмі рана, яшчэ ў 1812 годзе.

Тры розных фактару паўплывалі на прыняцце ім такога рашэння:

• ён не любіў неакуратнасць і недакладнасць;
• яму лёгка даваліся лагарыфмічныя табліцы;
• яго натхнілі існуючыя работы па лічыльным машынам У. Шикарда, Б. Паскаля і Г. Лейбніца.

Асноўныя прынцыпы разліку прылады ён абмеркаваў у лісце сэру Х. Дэйві ў пачатку 1822 года.

рознасная машына

Бэббидж прадставіў тое, што ён назваў "рознасныя машынай», Каралеўскаму астранамічным грамадству 14 чэрвеня 1822 года ў рабоце, азагалоўленай «Заўвагі аб ужыванні машыннага вылічэнні астранамічных і матэматычных табліц». Ён мог вылічаць мнагачлена з дапамогай колькаснага метаду, званага рознасны.

Грамадства ухваліў ідэю, і ў 1823 годзе ўрад прадаставіла яму 1500 фунтаў на яе пабудову. Бэббидж зрабіў у адным з пакояў свайго дома майстэрню і наняў Джозэфа Клемента наглядаць за пабудовай прылады. Кожную частку трэба было рабіць уручную з дапамогай спецыяльных інструментаў, многія з якіх распрацаваў ён сам. Чарльз здзейсніў мноства паездак па прамысловых прадпрыемствах, каб лепш зразумець вытворчыя працэсы. На падставе гэтых падарожжаў і свайго асабістага вопыту стварэння машыны ў 1832 году Бэббидж апублікаваў працу «Пра эканоміку машын і вытворчасці». Гэта была першая публікацыя пра тое, што сёння называецца "навуковая арганізацыя вытворчасці".

Асабістая трагедыя і падарожжа па Еўропе

Смерць жонкі Джорджианы, бацькі Чарльза Бэббиджа і яго малалетняга сына перапынілі будаўніцтва ў 1827 годзе. Праца моцна абцяжарвала яго, і ён быў на мяжы зрыву. Джон Гершэль і некалькі іншых сяброў пераканалі Бэббиджа здзейсніць паездку ў Еўропу, каб аднавіць сілы. Ён праехаў праз Нідэрланды, Бельгію, Германію, Італію, наведваючы універсітэты і вытворчасці.

У Італіі ён даведаўся, што яго прызначылі Лукасовским прафесарам матэматыкі Кембрыджскага універсітэта. Першапачаткова ён хацеў адмовіцца, але сябры пераканалі яго ў адваротным. Пасля вяртання ў Англію ў 1828 годзе ён пераехаў на Дорсет-стрыт, 1.

аднаўленне працы

Падчас адсутнасці Бэббиджа праект рознасныя машыны трапіў пад агонь крытыкі. Распаўсюдзіліся чуткі, што ён марна выдаткаваў грошы ўрада, што машына не працуе і што яна не мела б ніякага практычнага значэння, калі б была зроблена. Джон Гершэль і Каралеўскае таварыства публічна абаранялі праект. Ўрад працягнула сваю падтрымку, падаўшы 1500 фунтаў 29 красавіка 1829 года, 3000 фунтаў 3 снежня і столькі жа 24 лютага 1830 года. Праца была працягнутая, але Бэббидж пастаянна адчуваў цяжкасці з атрыманнем грошай з казны.

Адмова ад праекта

Фінансавыя праблемы Чарльза Бэббиджа супалі з абвастрэннем рознагалоссяў з Клементам. Бэббидж за сваім домам пабудаваў двухпавярховую, 15-метровай даўжыні майстэрню. У яе была шкляны дах для асвятлення, а таксама Незгараемая чыстая пакой для захоўвання машыны. Клемент адмовіўся пераязджаць у новую майстэрню і запатрабаваў грошай на пераезды па горадзе для назірання за працай. У адказ Бэббидж прапанаваў яму атрымліваць плату непасрэдна з казны. Клемент адмовіўся і спыніў працу над праектам.

Больш за тое, адмовіўся перадаць чарцяжы і інструменты, выкарыстоўваюцца для стварэння рознасныя машыны. Пасля інвеставання за 23 000 фунтаў, у тым ліку 6000 фунтаў уласных сродкаў Бэббиджа, праца над незавершаным прыладай спынілася ў 1834 г. У 1842 годзе ўрад афіцыйна адмовілася ад гэтага праекта.

Чарльз Бэббидж і яго аналітычная машына

У выдаленні ад рознасныя машыны вынаходнік пачаў думаць пра яе палепшаным варыянце. Паміж 1833 і 1842 гадамі Чарльз спрабаваў пабудаваць прылада, якое можна б было запраграмаваць на вытворчасць любых вылічэнняў, а не толькі якія адносяцца да паліномны раўнаннях. Першы прарыў адбыўся, калі ён перанакіраваў выснову апарата на яго ўваход для вырашэння далейшых раўнанняў. Ён апісаў гэта як машыну, якая «есць свой уласны хвост». Яму не спатрэбілася шмат часу на вызначэнне асноўных элементаў аналітычнага рухавіка.

Вылічальная машына Чарльза Бэббиджа для ўводу дадзеных і ўказанні парадку неабходных вылічэнняў выкарыстала перфакарты, запазычаныя ў жакардавых ткацкага станка. Прылада складалася з двух частак: млыны і сховішчы. Млын, адпаведная працэсару сучаснага кампутара, выконвала аперацыі над дадзенымі, атрыманымі з сховішчы, якое можна лічыць памяццю. Гэта быў першы ў свеце камп'ютэр агульнага прызначэння.

Кампутар Чарльза Бэббиджа быў спраектаваны ў 1835 годзе. Маштаб працы быў сапраўды неверагодным. Бэббидж і некалькі памочнікаў стварылі 500 буйных праектных чарцяжоў, 1000 лістоў механічных пазначэнняў і 7000 лістоў апісанняў. Завершаная млын была 4,6 м у вышыню і 1,8 м у дыяметры. Сховішча на 100 лічбаў распасціралася на 7,6 м. Для сваёй новай машыны Бэббидж пабудаваў толькі невялікія тэставыя часткі. Цалкам апарат так і не быў завершаны. У 1842 годзе, пасля неаднаразовых няўдалых спроб атрымаць ўрадавае фінансаванне, ён звярнуўся да сэра Роберту пілую. Той адмовіў і замест гэтага прапанаваў яму рыцарскае званне. Бэббидж адмовіўся. Ён працягваў змяняць і ўдасканальваць канструкцыю на працягу многіх наступных гадоў.

графіня Лавлейс

У кастрычніку 1842 года Федэрыка Луіджы, італьянскі генерал і матэматык, апублікаваў артыкул аб аналітычнай машыне. Жніўня Ада Кінг, графіня Лавлейс, даўні сябар Бэббиджа, пераклала працу на ангельскую мову. Чарльз прапанаваў ёй забяспечыць пераклад нататкамі. Паміж 1842 і 1843 гадамі пара сумесна напісала 7 нататак, сумарная даўжыня якіх у тры разы перавысіла фактычны памер артыкулаў. У адной з іх Ада падрыхтавала табліцу выканання праграмы, якую Бэббидж стварыў для вылічэнні лікаў Бярнулі. У іншай яна пісала аб абагульненай алгебраічнай машыне, якая можа выконваць аперацыі з сімваламі гэтак жа, як з лічбамі. Лавлейс была, бадай, першай, хто зразумеў больш агульныя мэты прылады Бэббиджа, а некаторыя лічаць яе першым у свеце камп'ютэрных праграмістам. Яна пачала працаваць над кнігай, якая апісвае аналітычную машыну больш дэталёва, але не паспела яе скончыць.

цуд машынабудавання

У перыяд паміж кастрычнікам 1846-га па сакавік 1849-га Бэббидж прыступіў да праектавання другой рознасныя машыны, выкарыстоўваючы веды, атрыманыя ім пры стварэнні аналітычнай. У ёй выкарыстоўвалася толькі 8000 частак, у тры разы менш, чым у першай. Гэта было цуд машынабудавання.

У адрозненне ад аналітычнай, якую ён увесь час адладжваць і мадыфікаваў, другая рознасная машына Чарльза Бэббиджа пасля завяршэння першапачатковага этапу распрацоўкі зменаў не падвяргалася. У далейшым вынаходнік не рабіў ніякіх спроб пабудаваць прыладу.

24 чарцяжа заставаліся ў архівах музея навукі, пакуль ідэі Чарльза Бэббиджа не былі рэалізаваныя ў 1985-1991 гадах стварэннем поўнапамернай рэплікі з нагоды 200-й гадавіны з дня яго нараджэння. Памеры прылады склалі 3,4 м у даўжыню, 2,1 м у вышыню і 46 см у глыбіню, а яго вага - 2,6 тоны. Межы дакладнасці былі абмежаваныя значэннямі, якіх можна было дасягнуць у той час.

дасягненні

У 1824 г. Бэббидж атрымаў Залаты медаль Каралеўскага астранамічнага таварыства «за яго вынаходніцтва машыны для вылічэнні матэматычных і астранамічных табліц».

Ад 1828 па 1839 г. Бэббидж быў Лукасовским прафесарам матэматыкі ў Кембрыджы. Ён шмат пісаў для шэрагу навуковых перыядычных выданняў, а таксама сыграў важную ролю ў стварэнні Астранамічнага грамадства ў 1820 годзе і Статыстычнага грамадства ў 1834 годзе.

У 1837 годзе, адказваючы на 8 афіцыйных Бриджуотерских трактатаў «Аб сіле, мудрасці і дабрыні Бога, які выяўляецца ў стварэнні», ён апублікаваў дзявяты Бриджуотерский трактат, высунуўшы тэзіс пра тое, што Бог, валодаючы ўсемагутнасці і пранікнёна, з стварыў чароўнага заканадаўца, які вырабляе законы ( або праграмы), якія затым у адпаведныя моманты часу стваралі віды, тым самым ухіляючы неабходнасць здзяйсняць цуды кожны раз, калі трэба было стварыць новы выгляд. Кніга змяшчае урыўкі з перапіскі аўтара з Джонам Гершэль на гэтую тэму.

Чарльз Бэббидж таксама дамогся прыкметных вынікаў у крыптаграфіі. Ён зламаў шыфр з автоключом, а таксама значна больш слабы шыфр, які сёння носіць назву шыфра Виженера. Адкрыццё Бэббиджа была выкарыстана англійскімі ваеннымі і было апублікавана толькі праз некалькі гадоў. У выніку права першынства перайшло да Фрыдрыху Касиски, які прыйшоў да таго ж выніку на некалькі гадоў пазней.

У 1838 г. Бэббидж вынайшаў путеочиститель, металічны каркас, які прымацоўваецца да пярэдняй часткі лакаматываў, ачышчальны шляху ад перашкод. Ён таксама правёў шэраг даследаванняў Вялікі заходняй чыгункі Изамбарда Кингдома Брюнель.

Ён толькі аднойчы паспрабаваў заняцца палітыкай, калі ў 1832 годзе ўдзельнічаў у выбарах у мястэчку Финсбери. Па выніках галасавання Бэббидж заняў апошняе месца.

Матэматык і вынаходнік памёр 18 кастрычніка 1871 годк ў ўзросце 79 гадоў.

Часткі створаных ім незавершаных механізмаў вылічальных прылад даступныя для наведвання ў музеі навукі ў Лондане. У 1991 годзе была пабудавана рознасная машына Чарльза Бэббиджа на падставе яго першапачатковых планаў, і яна функцыянавала выдатна.