Počítač Charlesa Babbage. Biografie, nápady a vynálezy od Charlese Babbage

Charles Babbage je anglický matematik a vynálezce, který navrhl první automatický digitální počítač. Kromě toho pomohl vytvořit moderní anglický poštovní systém a sestavil první spolehlivé pojistné matematické tabulky, vynalezl řadu rychloměrů a čističů železných puferů.

Životopis Charlesa Babbage

Narodil se v Londýně dne 26. prosince 1791 v partnerském rodině banky Praeds Benjamin Babbage, majitel Bitton majetek v Teignmouth a typu Betsy Plumley. V roce 1808 se rodina rozhodla přestěhovat do Old Road domu, který se nachází ve východní Teignmouth, a jeho otec byl správce sv.Michala sousedního kostela.

Charlesův otec byl bohatý muž, takže mohl studovat v několika elitních školách. Ve věku 8 let musel jít na venkovskou školu, aby se zotavil z nebezpečné nemoci. Jeho rodiče se rozhodli, že mozek dítěte "by neměl být příliš napjatý." Podle Babbage "tato velká neohrabanost možná vedla k některým jeho dětinským úvahám."

Pak vstoupil do královského tělocviku Edward VI v Totnes, South Devon, prospívající všeobecná střední škola, která funguje dodnes, ale zdravotní stav v době nutit Charles se obrátit na soukromých učitelů. Nakonec vstoupil do uzavřené akademie pro 30 studentů vedených reverendem Stephenem Freemanem. Instituce měla rozsáhlou knihovnu, kterou Babbage používala k nezávislému studiu matematiky a naučila se ji milovat. Po opuštění akademie měl dva další osobní mentory. Jedním z nich byl klerik of Cambridge, na nichž výuka Charles odpověděl takto: „Obávám se, že jsem se naučil všechny výhody, které by mohly dostat“ Druhý byl profesorem z Oxfordu. Učil Charlesovi Babbageovi na klasiku, aby mohl být přijat do Cambridge.

Studium na univerzitě

V říjnu 1810 Babbage dorazil do Cambridge a vstoupil do Trinity College. Měl brilantní vzdělání - poznal Lagrange, Leibniz, Lacroix, Simpson a byl vážně zklamán dostupnými matematickými programy. Proto se společně s Johnem Herschelem, George Peacockem a dalšími přáteli rozhodl vytvořit Analytickou společnost.

Když se Babbage v roce 1812 přestěhoval do Cambridge Peterhouse, byl nejlepším matematikem, ale s vyznamenáním absolvoval. Později získal čestný titul, a to i bez zkoušek, v roce 1814.

V roce 1814 se Charles Babbage oženil s Georgianou Whitmorem. Jeho otec z nějakého důvodu ho nikdy nezažehli. Rodina žila v míru v Londýně, Devonshire Street, 5. Jen tři z jejich osmi dětí přežily do dospělosti.

Charlesův otec, jeho manželka a jeden z jeho synů zemřeli v tragédii v roce 1827.

Návrh počítače

V době Charlese Babbageho se při výpočtu matematických tabulek často vyskytovaly chyby, a proto se rozhodl najít novou metodu, která by to dokázala mechanicky, čímž by se odstranil faktor lidské chyby. Tento nápad vznikl s ním velmi brzy, v roce 1812.

Na jeho rozhodnutí ovlivnily tři různé faktory:

• neměl rád nepřesnost a nepřesnost;
• Záznamové tabulky mu byly snadno dány;
• byl inspirován již existujícími pracemi počítací stroje W. Shikard, B. Pascal a G. Leibniz.

Základní principy výpočtu zařízení, který popsal v dopise sirovi H. Davy na počátku roku 1822.

Rozdílový stroj

Babbage prezentovány co on volal „rozdíl motoru“, Royal Astronomical Society 14. června 1822 v dokumentu s názvem „Poznámky k využití strojového výpočtu astronomických a matematických tabulek.“ Mohl vypočítat polynomy pomocí numerické metody zvané rozdíl.

Společnost tuto myšlenku schválila a vláda mu v roce 1823 poskytla za výstavbu 1500 liber. Babbage provedla dílnu v jedné z pokojů v jeho domě a najala Josepha Clementa, aby dohlížel na stavbu přístroje. Každá část se musela provádět ručně pomocí speciálních nástrojů, z nichž mnohé se vyvinulo. Charles podnikl mnoho výletů do průmyslových podniků, aby lépe porozuměl výrobním procesům. Na základě těchto cest a osobní zkušenosti s vytvořením automobilu v roce 1832 publikoval Babbage článek "O ekonomice strojů a výroby". Toto byla první publikace toho, co se dnes nazývá "vědecká organizace produkce".

Osobní tragédie a cestování po Evropě

Smrt Georgianiny manželky, otce Charlese Babbage a jeho mladého syna, přerušila stavbu v roce 1827. Práce ho těžce zatěžovala a byl na pokraji selhání. John Herschel a několik dalších přátel přesvědčili Babbage, aby cestoval do Evropy, aby získal sílu. Cestoval po Nizozemsku, Belgii, Německu, Itálii, navštěvoval univerzity a vyráběl.

V Itálii se dozvěděl, že byl jmenován Lucasovským profesorem matematiky na Cambridge University. Zpočátku chtěl odmítnout, ale jeho přátelé ho jinak přesvědčili. Po návratu do Anglie v roce 1828 se přestěhoval na Dorset Street, 1.

Obnovení práce

Při absenci projektu motoru Rozdíl Babbage přišel pod palbou. Pověsti, že promarněné vládní peníze, že stroj nefunguje a že to nebude mít žádný praktický účinek, pokud byl učiněn. John Herschel a Královská společnost veřejně obhajovali projekt. Vláda pokračovala ve své podpoře tím, že £ 1500 29.dubna 1829, 3000 liber ze dne 3. prosince, a to samé 24.února 1830. Práce pokračovala, ale Babbage neustále měli potíže získat peníze z pokladny.

Odmítnutí projektu

Finanční problémy Charlese Babbage se shodovaly s zhoršením nesouhlasu s Clementem. Babbage za jeho domem postavil dvoupatrový, 15 metrů dlouhý díl. Měla skleněnou střechu pro osvětlení, stejně jako protipožární čistá místnost pro uložení auta. Klement se odmítl přestěhovat do nové dílny a požádal o peníze, aby se pohybovali po městě, aby sledovali práci. Babbage odpověděl, že obdrží poplatek přímo z pokladny. Klement odmítl a přestal pracovat na projektu.

Navíc odmítl přenést výkresy a nástroje, které byly použity k vytvoření rozdílu. Po investovat £ 23,000, včetně 6.000 £ vlastního Babbage, práce na nedokončené zařízení, zastavil se v roce 1834. V roce 1842, vláda oficiálně přerušil projekt.

Charles Babbage a jeho analytický stroj

Ve vzdálenosti od rozdílu stroje začal vynálezce přemýšlet o své vylepšené verzi. Mezi lety 1833 a 1842 se Charles snažil postavit zařízení, které by mohlo být naprogramováno tak, aby produkovalo jakékoliv výpočty, nejen ty, které se vztahují k polynomiálním rovnicím. První průlom nastane, když přesměroval výstup zařízení na jeho vstup, aby vyřešil další rovnice. Popisoval to jako stroj, který "sněží svůj vlastní ocas". Nepotřeboval moc času na to, aby určil základní prvky analytického motoru.

Počítač Charles Babbage zadá data a uvádí pořadí potřebných výpočtů, které používaly punčové karty zapůjčené z Jacquard tkací stav. Zařízení sestávalo ze dvou částí: mlýn a sklad. Mlýn, který odpovídá procesoru moderního počítače, prováděl operace s daty přijatými z úložiště, které lze považovat za paměť. Byl to první celosvětový počítač na světě.

Počítač Charles Babbage byl navržen v roce 1835. Rozsah díla byl skutečně neuvěřitelný. Babbage a několik asistentů vytvořili 500 velkých projektových výkresů, 1000 listů mechanických označení a 7000 listů popisů. Dokončený mlýn měl výšku 4,6 ma průměr 1,8 m. Úložiště 100 číslic se roztahovalo o 7,6 m. Pro svůj nový stroj Babbage postavil pouze malé zkušební součásti. Přístroj zcela nebyl nikdy dokončen. V roce 1842, po opakovaných neúspěšných pokusech o získání vládního financování, se obrátil na pana Roberta Peela. Odmítl a místo toho mu nabídl rytířství. Babbage odmítl. Pokračoval v úpravě a zdokonalování návrhu na mnoho dalších let.

Hraběnka Lovelace

V říjnu 1842 vydal Federico Luigi, italský generál a matematik, článek o analytickém stroji. Augusta Ada Kingová, hraběnka Lovelace, dlouholetá kamarádka Babbage, přeložila práci do angličtiny. Charles navrhl, aby dala překlad s poznámkami. Mezi lety 1842 a 1843 pár napsal sedm poznámek, jejichž celková délka činila trojnásobek skutečné velikosti článků. V jedné z nich připravila Ada stůl pro realizaci programu, který Babbage vytvořil pro výpočet Bernoulliho čísla. V druhém psala o generalizovaném algebraickém stroji, který může provádět operace se symboly stejným způsobem jako u čísel. Lovelace byla možná první, kdo pochopil obecnější účely Babbage zařízení, a někteří ji považují za první počítačový programátor světa. Začala pracovat na knize popisující analytický stroj podrobněji, ale neměla čas to dokončit.

Zázrak strojírenství

Od října 1846 do března 1849 Babbage pokračoval v konstrukci druhého diferenciálního stroje s využitím poznatků, které získal při vytváření analytického. Použilo pouze 8000 dílů, třikrát méně než v prvním. Byl to zázrak strojírenství.

Na rozdíl od analytického, který neustále ladí a upravuje, druhý rozdílový stroj Charles Babbage neprošel změnami po počáteční fázi vývoje. Dále se vynálezce nepokusil postavit zařízení.

24 výkres zůstal v archivu muzea vědy, dokud Charles Babbage nápady byly realizovány v 1985-1991, vznik plné velikosti repliky u příležitosti 200. výročí jeho narození. Rozměry zařízení vyrobeno 3,4 m na délku, 2,1 m na výšku a 46 cm do hloubky, a jeho hmotnost - 2,6 tun. Přesnost limity byly omezeny na hodnoty, které mohou být dosaženy v té době.

Úspěchy

V roce 1824 získala Babbage Zlatou medaili Královské astronomické společnosti "za svůj vynález strojů pro výpočet matematických a astronomických stolů."

Od roku 1828 do roku 1839 byl Babbage profesorem matematiky na univerzitě Lucas v Cambridge. On napsal hodně pro množství vědeckých periodik a také hrál důležitou roli ve vytvoření Astronomical Society v 1820 a Statistická společnost v 1834.

V roce 1837, v reakci na 8 oficiální Bridgewater pojednání „na síle, moudrosti a dobrotě Boha, jak se projevuje ve stvoření“, vydal deváté Bridgewater pojednání předkládá myšlenku, že Bůh, který disponuje všemohoucnost a předvídavost, vytvořil božský zákonodárce, produkující zákonů ( nebo programy), které pak ve vhodném čase vytvořených druhů, čímž se eliminuje potřeba zázraky každý čas potřebný k vytváření nových druhů. Kniha obsahuje výňatky z autorovy korespondence s Johnem Herschem o tomto tématu.

Charles Babbage také dosáhl pozoruhodných výsledků v kryptografii. Zlomil šifru s automatickým klíčem a také mnohem slabší šifrou, která se dnes nazývá šifra Vigenère. Babbage objev byl používán britskou armádou a byl vydáván jen o pár let později. Jako výsledek, právo na přednost přešel Friedrich Kasiski, který přišel k stejnému výsledku o několik let později.

V roce 1838 Babbage vynalezl puteochistitel, kovový rám, který je upevněn na přední části lokomotivy, překonávání překážek z dráhy. On také provedl řadu studií Velké západní železnice Isambard Kingdome Brunel.

Jen jednou se pokusil zapojit do politiky, když se v roce 1832 účastnil voleb ve městě Finsbury. Výsledkem hlasování se Babbage rozhodlo naposledy.

Matematik a vynálezce zemřel 18. října 1871 ve věku 79 let.

Části nedokončených mechanismů počítačových zařízení vytvořených jím jsou k dispozici pro návštěvu Muzea vědy v Londýně. V roce 1991 byl rozdílný stroj Charles Babbage vybudován na základě jeho původních plánů a fungoval dokonale.