Charles Babbage buvo anglų matematikas ir išradėjas, sukūręs pirmąjį automatinį skaitmeninį kompiuterį. Be to, jis padėjo sukurti modernią Anglijos pašto sistemą ir sudarė pirmąsias patikimas aktuarines lenteles, išrado spidometro tipą ir išrado aiškesnį geležinkelį.
Charles Babbage'o biografija
Gimė 1791 m. gruodžio 26 d. Londone Benjamin Babbage, Praeds banko partnerio, Bitton Estate savininko Teignmouth, ir Betsy Plumley Tip šeimoje. 1808 m. šeima nusprendė persikelti į senąjį Rowden namą Rytų Teignmute, o tėvas tapo netoliese esančio Šv. Mykolo prižiūrėtoju.
Čarlzo tėvas buvo turtingas žmogus, todėl galėjo mokytis keliose elitinėse mokyklose. Būdamas 8 metų jis turėjo eiti į kaimo mokyklą, kad pasveiktų nuo pavojingos ligos. Jo tėvai nusprendė, kad vaiko smegenys „neturėjo būti per kietos“. Anot Babbage'o, „šis didelis dykinėjimas galėjo paskatinti jo vaikiškus samprotavimus“.
Tada jis įstojo į Karaliaus Edvardo VI gimnaziją Totnes mieste, Pietų Devone,klesti valstybinė mokykla, kuri veikia ir šiandien, tačiau sveikatos būklė privertė Charlesą kuriam laikui kreiptis į privačius mokytojus. Galiausiai jis pateko į uždarą 30 studentų akademiją, kuriai vadovavo gerbiamas Stephenas Freemanas. Įstaiga turėjo didelę biblioteką, kuria Babbage'as savarankiškai studijavo matematiką ir išmoko ją mylėti. Išėjęs iš akademijos, jis turėjo dar du asmeninius mentorius. Vienas iš jų buvo Kembridžo dvasininkas, kurio mokymą Charlesas pakomentavo: „Bijau, kad neišnaudojau visų galimų pranašumų“. Kitas buvo Oksfordo profesorius. Jis mokė klasikos Charlesą Babbage'ą, kad galėtų būti priimtas į Kembridžą.
Universitetinės studijos
1810 m. spalį Babbage atvyko į Kembridžą ir įstojo į Trejybės koledžą. Jis turėjo puikų išsilavinimą – pažinojo Lagrange, Leibniz, Lacroix, Simpson ir buvo rimtai nusivylęs turimomis matematinėmis programomis. Taigi jis nusprendė įkurti Analitinę draugiją su Johnu Herschelu, George'u Peacocku ir kitais draugais.
Kai Babbage'as 1812 m. persikėlė į Kembridžo Peterhauzą, jis buvo geriausias matematikas; bet jis baigė ne su pagyrimu. Garbės laipsnį gavo vėliau, net nelaikęs egzaminų, 1814 m.
1814 m. Charlesas Babbage'as vedė Džordžianą Vitmor. Jo tėvas kažkodėl niekada jo nelaimino. Šeima taikiai gyveno Londono Devonshire gatvėje 5. Iš aštuonių jų vaikų liko gyvi tik trys.iki pilnametystės.
Čarlzo tėvas, jo žmona ir vienas iš sūnų tragiškai mirė 1827 m.
Kompiuterio projektas
Čarlzo Babbage'o laikais skaičiuojant matematines lenteles dažnai pasitaikydavo klaidų, todėl jis nusprendė rasti naują metodą, kuris tai padarytų mechaniškai, pašalindamas žmogiškosios klaidos veiksnį. Ši idėja jam kilo labai anksti, 1812 m..
Trys skirtingi veiksniai turėjo įtakos jo sprendimui:
- jis nemėgo aplaidumo ir netikslumo;
- logaritminės lentelės jam buvo lengvos;
- jį įkvėpė esami W. Schickardo, B. Pascalio ir G. Leibnizo darbai su skaičiavimo mašinomis.
1822 m. pradžioje laiške serui H. Davy jis aptarė pagrindinius prietaiso skaičiavimo principus.
Skirtumo variklis
Babbage'as 1822 m. birželio 14 d. Karališkajai astronomijos draugijai pristatė tai, ką jis pavadino „skirtumų varikliu“, straipsnyje „Pastabos dėl astronominių ir matematinių lentelių skaičiavimo mašinų taikymo“. Jis galėjo apskaičiuoti daugianario skaitinį metodą, vadinamą skirtumu.
Bendruomenė patvirtino idėją, o 1823 m. vyriausybė skyrė jam 1500 svarų sterlingų jai pastatyti. Babbage'as įrengė dirbtuves viename iš savo namų kambarių ir pasamdė Josephą Clementą prižiūrėti įrenginio konstrukciją. Kiekvienas kūrinys turėjo būti pagamintas rankomis, naudojant specialius įrankius, kurių daugelį sukūrė pats. Charlesas daug kartų lankėsi pramonės įmonėse, kad pagerėtųsuprasti gamybos procesus. Remdamasis šiomis kelionėmis ir asmenine mašinos kūrimo patirtimi, Babbage'as 1832 m. išleido knygą „Apie mašinų ir gamybos ekonomiką“. Tai buvo pirmasis leidinys apie tai, kas šiandien vadinama „moksliniu gamybos organizavimu“.
Asmeninė tragedija ir kelionės per Europą
Žmonos Džordžianos, Charleso Babbage'o ir jo mažamečio sūnaus tėvo, mirtis nutraukė statybas 1827 m. Darbas jį labai apsunkino, jis buvo ant žlugimo slenksčio. Johnas Herschelis ir keli kiti draugai įtikino Babbage'ą išvykti į Europą, kad atsigautų. Jis keliavo per Nyderlandus, Belgiją, Vokietiją, Italiją, lankydamas universitetus ir gamyklas.
Italijoje jis sužinojo, kad buvo paskirtas Lucasian matematikos profesoriumi Kembridžo universitete. Iš pradžių jis norėjo atsisakyti, bet draugai įtikino priešingai. 1828 m. grįžęs į Angliją jis persikėlė į 1 Dorset Street.
Tęsti darbą
Kai Babbage'o nebuvo, projektas „Difference Engine“sulaukė kritikos. Sklido gandai, kad jis iššvaistė valdiškus pinigus, kad mašina neveikia, o jei būtų pagaminta, ji neturėtų jokios praktinės vertės. Johnas Herschelis ir Karališkoji draugija viešai gynė projektą. Vyriausybė tęsė savo paramą, 1829 m. balandžio 29 d. suteikdama 1500 svarų sterlingų, gruodžio 3 d. – 3000 svarų, o 1830 m. vasario 24 d. Darbas tęsėsi, bet Babbage nuolatbuvo sunku gauti pinigų iš iždo.
Projekto atsisakymas
Charles'o Babbage'o finansinės bėdos sutapo su vis didėjančiais nesutarimais su Klemensu. Babbage'as už savo namo pastatė dviejų aukštų, 15 metrų ilgio dirbtuves. Ji turėjo stiklinį stogą apšvietimui, taip pat ugniai atsparią švarią patalpą automobiliui laikyti. Klemensas atsisakė persikelti į naują dirbtuvę ir pareikalavo pinigų, kad galėtų keliauti po miestą ir prižiūrėti darbų. Atsakydamas Babbage'as pasiūlė jam sumokėti tiesiai iš iždo. Klemensas atsisakė ir nustojo dirbti su projektu.
Be to, atsisakė perduoti brėžinius ir įrankius, naudotus kuriant skirtumų variklį. Investavus 23 000 GBP, įskaitant 6 000 GBP nuosavų Babbage lėšų, 1834 m. darbas su nebaigtu įrenginiu buvo nutrauktas. 1842 m. vyriausybė oficialiai atsisakė projekto.
Charles Babbage ir jo analitinis variklis
Atsitolęs nuo skirtumo variklio, išradėjas pradėjo galvoti apie patobulintą jo versiją. 1833–1842 m. Charlesas bandė sukurti įrenginį, kurį būtų galima užprogramuoti atlikti bet kokius skaičiavimus, ne tik tuos, kurie susiję su daugianario lygtimis. Pirmasis proveržis įvyko, kai jis nukreipė mašinos išvestį į jos įvestį, kad išspręstų kitas lygtis. Jis apibūdino jį kaip mašiną, kuri „valgo savo uodegą“. Neilgai trukus jis išsiaiškino pagrindinius analitinio variklio elementus.
Duomenims įvesti ir būtinų skaičiavimų eiliškumui nurodyti Charleso Babbage'o kompiuteris naudojo perfokortas, pasiskolintas iš žakardo staklių. Prietaisas susidėjo iš dviejų dalių: malūno ir saugyklos. Šiuolaikinio kompiuterio procesorių atitinkantis malūnas atliko operacijas su duomenimis, gautais iš saugyklos, kurią galima laikyti atmintimi. Tai buvo pirmasis pasaulyje bendrosios paskirties kompiuteris.
Charles'o Babbage'o kompiuteris buvo sukurtas 1835 m. Darbo mastas buvo tikrai neįtikėtinas. Babbage'as ir keli padėjėjai parengė 500 didelių projektinių brėžinių, 1000 mechaninio žymėjimo lapų ir 7000 aprašymo lapų. Baigtas malūnas buvo 4,6 m aukščio ir 1,8 m skersmens. 100 skaitmenų saugykla išsiplėtė 7,6 m. Savo naujajai mašinai Babbage'as pagamino tik mažas bandomąsias dalis. Prietaisas niekada nebuvo visiškai užbaigtas. 1842 m., po pakartotinių nesėkmingų bandymų gauti vyriausybės finansavimą, jis kreipėsi į serą Robertą Peelą. Jis atsisakė ir pasiūlė jam riterio titulą. Babbage atsisakė. Bėgant metams jis toliau keitė ir tobulino dizainą.
Grafienė Lovelace
1842 m. spalio mėn. Federico Luigi, italų generolas ir matematikas, paskelbė straipsnį apie „Analytical Engine“. Augusta Ada King, Loveliso grafienė, sena Babbage'o draugė, išvertė kūrinį į anglų kalbą. Charlesas pasiūlė jai komentuoti vertimą. 1842–1843 metais pora kartu parašė 7 užrašus,kurių bendras ilgis tris kartus viršijo tikrąjį dirbinių dydį. Viename iš jų Ada parengė programos vykdymo lentelę, kurią Babbage'as sukūrė Bernulio skaičiams apskaičiuoti. Kitame ji rašė apie apibendrintą algebrinę mašiną, galinčią atlikti operacijas su simboliais ir skaičiais. Lovelace'as galbūt pirmasis suprato bendresnius „Babbage“įrenginio tikslus, o kai kurie jį laiko pirmuoju kompiuterių programuotoju. Ji pradėjo dirbti prie knygos, kurioje išsamiau aprašo analitinį variklį, bet nespėjo jos baigti.
Inžinerijos stebuklas
Nuo 1846 m. spalio mėn. iki 1849 m. kovo mėn. Babbage'as pradėjo kurti antrąjį skirtingą variklį, naudodamasis žiniomis, kurias įgijo kurdamas analitinį. Sunaudota tik 8000 dalių, tris kartus mažiau nei pirmoji. Tai buvo inžinerijos stebuklas.
Skirtingai nei analitinis, kurį jis nuolat derino ir modifikavo, Charleso Babbage'o antrasis skirtumo variklis nebuvo pakeistas pasibaigus pradiniam kūrimo etapui. Ateityje išradėjas nebandė sukurti įrenginio.
24 piešiniai liko Mokslo muziejaus archyvuose, kol Charleso Babbage'o idėjos buvo įgyvendintos 1985–1991 m., sukuriant viso dydžio kopiją 200-ųjų jo gimimo metinių proga. Prietaiso matmenys buvo 3,4 m ilgio, 2,1 m aukščio ir 46 cm gylio, o svoris – 2,6 tonos. Tikslumo ribos buvo apribotos tuo, ką buvo galima pasiekti tuo metu.
Pasiekimai
1824 m. Babbage'as gavo Karališkosios astronomijos draugijos aukso medalį „už matematinių ir astronominių lentelių skaičiavimo mašinos išradimą“.
1828–1839 m. Babbage'as buvo Kembridžo matematikos profesorius Lukasas. Jis daug rašė įvairiems moksliniams periodiniams leidiniams ir prisidėjo įkuriant Astronomijos draugiją 1820 m. ir Statistikos draugiją 1834 m.
1837 m., atsakydamas į 8 oficialius Bridgewater traktatus „Dėl Dievo galios, išminties ir gėrio, pasireiškiančio kūrinijoje“, jis paskelbė devintąjį Bridgewater traktatą, iškeldamas tezę, kad Dievas, turėdamas visagalybę ir įžvalgumą, sukūrė. dieviškasis – įstatymų leidėjas, rengiantis įstatymus (arba programas), kurie vėliau sukurdavo rūšis tinkamu laiku, taip pašalindami poreikį daryti stebuklus kiekvieną kartą, kai prireikdavo naujos rūšies. Knygoje yra ištraukų iš autoriaus susirašinėjimo su Johnu Herscheliu šia tema.
Charles Babbage taip pat pasiekė reikšmingų rezultatų kriptografijos srityje. Jis sulaužė automatinio rakto šifrą, taip pat daug silpnesnį šifrą, kuris šiandien vadinamas Vigenère šifru. Babbage'o atradimu pasinaudojo britų kariuomenė ir jis buvo paskelbtas tik po kelerių metų. Dėl to pirmumo teisė atiteko Friedrichui Kasiskiui, kuris po kelerių metų priėjo prie to paties rezultato.
1838 m. Babbage'as išrado lengvesnį bėgių kelią – metalinį rėmą, pritvirtintą prie lokomotyvų priekio, kad būtų pašalintos bėgių vėžės.kliūtis. Jis taip pat atliko daugybę Isambard Kingdom Brunel Didžiojo Vakarų geležinkelio tyrimų.
Jis tik kartą bandė žengti į politiką, kai 1832 m. dalyvavo rinkimuose Finsberio mieste. Pagal balsavimo rezultatus Babbage užėmė paskutinę vietą.
Matematikas ir išradėjas mirė 1871 m. spalio 18 d., sulaukęs 79 metų.
Jo sukurtų nebaigtų skaičiavimo įrenginių mechanizmų dalis galima aplankyti Mokslo muziejuje Londone. 1991 m. Charleso Babbage'o Difference Engine buvo sukurtas remiantis jo pirminiais planais ir veikė puikiai.
