Чарльз Бэббидж

Вычислительная машина Чарльза Бэббиджа. Биография, идеи и изобретения Чарльза Бэббиджа

Чарльз Бэббидж – английский математик и изобретатель, который спроектировал первый автоматический цифровой компьютер. Кроме того, он помог создать современную английскую почтовую систему и составил первые надежные актуарные таблицы, изобрел разновидность спидометра и железнодорожный путеочиститель.

Родился в Лондоне 26 декабря 1791 года в семье партнера банка Praeds Бенджамина Бэббиджа, владельца Биттон-эстейт в Тинмуте, и Бетси Пламли Тип. В 1808 году семья решила переехать в старый Роуден-хаус, расположенный в Ист-Тинмуте, и отец стал старостой соседней церкви Святого Михаила.

Отец Чарльза был богатым человеком, поэтому он мог учиться в нескольких элитных школах. В 8 лет ему пришлось перейти в сельскую школу, чтобы оправиться от опасной болезни. Его родители решили, что мозг ребенка «не стоило слишком напрягать». По словам Бэббиджа, «это великое безделье, возможно, привело к некоторым из его детских рассуждений».

Затем он поступил в гимназию короля Эдуарда VI в Тотнесе, Саут-Девон, процветающую общеобразовательную школу, которая действует и по сей день, но состояние здоровья вынудило Чарльза на время обратиться к частным преподавателям. Наконец он попал в закрытую академию на 30 учеников, которой руководил преподобный Стивен Фриман. Учреждение располагало обширной библиотекой, которую Бэббидж использовал для самостоятельного изучения математики и научился любить ее. После ухода из академии у него было еще два личных наставника. Один из них был клириком Кембриджа, о преподавании которого Чарльз отозвался следующим образом: «Боюсь, что я не извлек всех преимуществ, которые мог бы получить». Другой был преподавателем Оксфорда. Он обучал Чарльза Бэббиджа классике, чтобы тот мог быть принят в Кембридж.

Биография Бэббиджа

Чарлз Бэббидж появился на свет 26 декабря 1791 года в Лондоне. Он рос и воспитывался в семье банкира Бенджамина Бэббиджа и Элизабет Тип. У своих родителей Чарлз был одним из 4-х детей.

В детстве Бэббидж был очень слабым и болезненным ребенком. Когда ему исполнилось 8 лет он начал обучение в частной школе, где его воспитывал священник. Любопытно, что родители попросили священника не перегружать их сына знаниями, поскольку беспокоились о его здоровье.

После получения среднего образования Чарлз поступил в академию в Энфилде. Именно в данный период биографии у него проявился живой интерес к математике. В академии была крупная библиотека, что позволило юноше изучать разные труды по математике.

По окончании высшего учебного заведения Бэббидж продолжил получать знания у репетиторов. В 19-летнем возрасте он успешно сдал экзамены в Тринити-колледж в Кембридже. Помимо основной программы, парень продолжал самостоятельно исследовать учебники по математике.

Чарлз днями напролет читал работы Ньютона, Лейбница, Лакруа, Эйлера и прочих светил науки. В результате, ему удалось в кратчайшие сроки обогнать собственных педагогов по знаниям. Вскоре он пришел к выводу, что уровень преподавания математики в колледже довольно низкий.

Это привело к тому, что Бэббидж вместе с друзьями основал «Аналитическое общество», где талантливые студенты могли обсуждать наиболее острые математические вопросы. Одновременно с этим студенты издавали научные статьи и трактаты.

Общество приобрело такую популярность, что в Кембридже были проведены изменения в области математического образования. Любопытно, что позднее подобные реформы были проведены и в ряде других вузах Великобритании. В 1812 г. Чарлз перевелся в колледж Св. Петра, где спустя пару лет удостоился степени бакалавра.

ЧАРЛЬЗ НЕПИР

ЧАРЛЬЗ НЕПИР Адмирал португальского и английского флотов Непир отличился во многих сражениях, однако в историю вошел неудачей кампании флота, которым он командовал на Балтийском море.Сэр Чарльз Непир был старшим сыном лорда капитана Чарльза Непира. Родился он 6 марта 1786

БЕББИДЖ (БЭББИДЖ) ЧАРЛЗ (1791 г. – 1871 г.) Долгое время место и дата рождения Чарлза Беббиджа не были точно известны. Так, некоторые источники указывают, что он родился 26 декабря 1792 года в Тейнмауте, графство Девоншир. Но позже было обнаружено, что рождение Чарлза было

В чем отличие аналитической машины от арифмометра

К 1834 г. арифмометр уже был изобретен. Аналитическая машина отличалась от него наличием регистров, что позволяло ей работать по программе, предварительно составленной человеком. В регистрах сохранялся промежуточный результат вычисления, и с их же помощью выполнялись действия, предписанные «программой».

Изобретение регистров предоставляло такие вычислительные возможности, которые поразили Бэббиджа по сравнению с его первой разностной машиной: «Шесть месяцев я составлял проект машины, более совершенной, чем первая. Я сам поражен той вычислительной мощностью, которой она будет обладать; еще год назад я не смог бы в это поверить».

Как уже отмечалось, в единую логическую схему Бэббидж увязал арифметическое устройство («мельница»), регистры памяти, объединенные в единое целое («склад»), и третье устройство, которому автор не дал названия. Оно было реализовано с помощью перфокарт трёх типов:

1. операционные карты (англ. operation card) служили для переключения машины между режимами сложения, вычитания, деления и умножения;
2. карты переменных (англ. variable card) управляли передачей информации со «склада» на «мельницу» и обратно;
3. числовые перфокарты могли быть использованы для ввода данных в машину, а также для сохранения промежуточных результатов вычислений, если место на «складе» было ограничено.

Кроме того, из операционных карт можно было составить библиотеку функций. По замыслу автора аналитическая машина должна была содержать устройство печати и устройство вывода результатов на перфокарты для последующего использования. Таким образом, именно Бэббидж стал автором идеи ввода-вывода данных в машину.

Аналитическая машина не была построена

Изобретатель писал в 1851 г.: «Все разработки, связанные с Analytical Engine, выполнены за мой счет. Я провел целый ряд экспериментов и дошел до черты, за которой моих возможностей не хватает. В связи с этим я вынужден отказаться от дальнейшей работы».

Бэббидж сделал более 200 чертежей ее различных узлов и около 30 вариантов общей компоновки машины. Очевидно, что изобретатель намного опередил свое время. Не случайно в конце жизни он скажет: «Я готов отдать последние годы своей жизни за то, чтобы прожить три дня через 150 лет, и чтобы мне подробно объяснили принцип работы будущих машин».

Как выглядели первые компьютеры?

«МАРК 1» был в длину 17 метров, высотой более 2 метров. Машина имела стальной каркас, вес компьютера составлял 4,5 тонны. Общая протяженность проводов превышала 750 км. ЭНИАК весил свыше 27 тонн, потреблял в среднем 170 кВт электроэнергии.

МАРК-1

Первый настольный ПК выглядел менее устрашающе и спокойно помещался на рабочем столе. Programma 101 был разработан итальянцем Пьером Джорджио Перотто, использовался для расчетов посадки Apollo 11 на Луну.

Programma-101

Первая разностная машина

Чарльз Бэббидж проявил серьезные математические способности еще в период учебы в кембриджском колледже Святой Троицы, куда он поступил в 1810 году. Бэббидж очень быстро перегнал своих преподавателей по знаниям и пришел к неутешительному выводу: Британия заметно отстала от континентальных стран по уровню математической подготовки. Для преодоления разрыва он вместе с двумя соучениками учредил Аналитическое общество (Analytical Society), которое своей активностью фактически инициировало реформу математического образования вначале в Кембридже, а затем и в других университетах. Начинание оказалось плодотворным, поэтому долгие годы после смерти Бэббиджа его имя ассоциировалось именно с формированием новой математической школы в Англии.

Модель Difference Engine 2, воссозданная в эпоху персональных компьютеров

Окончив в 1814 году университет, Чарльз Бэббидж начал жизнь свободного джентльмена-философа, он был вхож в высшее общество Британской империи, близко дружил с Чарльзом Диккенсом, но при этом не прекратил занятия математикой и в 1816 году стал членом Королевского научного общества. Личная биография Бэббиджа по-своему драматична и интересна, но ограничимся замечанием, что он был англичанином викторианского толка. Специфическую философию прагматизма, общественную позицию и отношение к труду, к науке и знаниям самого Бэббиджа и его окружения обозначают словом вигизм (Whiggism) — от партии вигов.

Сегодня мы бы назвали новое увлечение Бэббиджа глобализацией науки, он сосредоточил свое внимание на достижениях французской и итальянской математических школ. Влекомый желанием приблизиться по уровню к континентальной математической культуре, Бэббидж неоднократно посещает Францию, где знакомится со своими великими современниками Лапласом и Фурье. Однако чистая математика его не очень привлекала, в нем были еще и задатки бизнесмена, не случайно позже он много времени уделил такому неожиданному предмету, как политическая экономия.

Несомненно, наибольшее влияние на Бэббиджа оказал менее известный француз — барон де Прони, работы которого навели Бэббиджа на мысль о построении технологии вычислений. Печальная по своему финалу история де Прони началась в 1790 году, когда император Наполеон не только вел завоевательные войны, но еще и задумал проведение радикальных общественных реформ, в том числе и переход на метрическую систему мер. Одним из аспектов реформы стало намерение создать новые логарифмические и тригонометрические таблицы. Эту работу поручили барону де Прони, руководившему в ту пору Бюро переписи.

Барон понял, что без разумной организации труда справиться с поставленной задачей ему будет не по силам. К счастью, к тому времени уже вышла книга «Процветание нации» Адама Смита, которую, как известно, читал и Евгений Онегин. Смит показал положительное влияние разделения труда на эффективность производства, используя классический пример производства булавок. Де Прони пошел дальше, он перенес идею разделения труда на вычислительный процесс, распределив исполнителей по трем квалификационным уровням. Высшую ступень в производственной иерархии занимали несколько выдающихся математиков, среди которых были Лежандр и Карно, они готовили математическое обеспечение. На втором уровне стояли образованные «технологи», которые организовывали рутинный процесс вычислительных работ. Последними в этой структуре были вычислители computers (первое использование этого слова), их квалификационный максимум — умение складывать и вычитать, обычно это были девушки, которым революция позволила выбраться из специфической социальной сферы. Заслуга де Прони в том, что он нашел алгоритмический и технологический подходы для сведения сложных вычислений к рутинным операциям, не требующим от большинства исполнителей творческого подхода.

Увы, к тому времени, когда работа закончилась, император растратил все средства на свое главное увлечение — войны, и денег на то, чтобы напечатать грандиозные таблицы, занимающие 17 огромных рукописных томов, во всей Франции не нашлось, колоссальный труд лег мертвым грузом, который так и остался невостребованным. Бэббидж застал дела де Прони в плачевном состоянии, но это не помешало ему уловить главное из того, что он сделал, — возможность упрощения процедуры сложных вычислений путем рутинного повторения однообразных действий, выполняемых практически механически. Идеи де Прони навели его на мысль о замене малообразованных «компьютеров» механическим устройством и вдохновили на создание первой Difference Engine, предшественницы современных калькуляторов.

Ада Лавлейс перевела замыслы Бэббиджа на математический и технологический языки

Проект Difference Engine получил поддержку со стороны правительства, и в 1822 начались работы, продолжавшиеся вплоть до 1834 года. Их конечной целью было создание точных навигационных таблиц, причем Бэббидж понимал, что основной источник ошибок — переписчик, поэтому он хотел снабдить свою машину печатающим устройством. В последние 12 лет творческие успехи перемежались грандиозными схватками между Бэббиджем и Джозефом Клементом, государственным чиновником, назначенным, как бы теперь сказали, на роль главного инженера. В конечном счете это и помешало делу, первая версия Difference Engine, которую они создавали вместе, так и не была доведена до конца.

Возможно, причиной неудач стала излишняя разносторонность, если не разбросанность, Бэббиджа. Он был увлекающимся и своеобразным человеком, например, его чрезвычайно интересовало все, что касается железных дорог, он сделал несколько важных изобретений в этой области, в том числе спидометр для паровоза. Попутно ему пришлось заниматься технологией массового производства компонентов для своей машины, требовались сотни одинаковых элементов. В 1834 году противоречия между изобретателем и инженером-чиновником достигли апогея, к тому же некоторые именитые английские ученые выступили против Бэббиджа, опровергнув саму возможность построения машины, в итоге правительство прекратило финансирование, все результаты перешли в госсобственность и впоследствии погибли. Таким образом, с первой Difference Engine было формально покончено, но не без положительных последствий. Несколько изобретателей, обладавших более практичным умом, смогли спустя 10-15 лет воспроизвести ее аналоги, а для самого автора она стала основой для новых открытий.

Личная жизнь

25 июля 1814 года в тинмутской церкви Святого Михаила Чарльз Бэббидж сочетался браком с Джорджианой Уитмор. Вначале пара жила в Шропшире, затем в 1815 году переехала на Девоншир-стрит в Лондон.

Джорджиана Уитмор, жена Чарльза Бэббиджа

В браке у Чарльза и Джорджианы родились 8 детей, однако младенчество пережили только четверо — Бенджамин, Джорджиана, Дугалд и Генри. Самым трудным периодом в личной жизни Чарльза стал 1827 год, тогда умерли отец, жена и двое сыновей ученого.

Интересный факт: за заслуги Бэббиджу предлагали как баронский, так и рыцарский титулы, однако из-за своих политических воззрений он отказался и от того, и от другого.

Как выглядели первые компьютеры?

«МАРК 1» был в длину 17 метров, высотой более 2 метров. Машина имела стальной каркас, вес компьютера составлял 4,5 тонны. Общая протяженность проводов превышала 750 км. ЭНИАК весил свыше 27 тонн, потреблял в среднем 170 кВт электроэнергии.

МАРК-1

Первый настольный ПК выглядел менее устрашающе и спокойно помещался на рабочем столе. Programma 101 был разработан итальянцем Пьером Джорджио Перотто, использовался для расчетов посадки Apollo 11 на Луну.

Programma-101