Чарльз Беббідж

Чарльз Беббідж

Чарльз Беббідж був сином багатого банкіра з Девон (Англія) і дуже талановитим математиком. Протягом 13 років він завідував кафедрою математики Кембріджського університету (колись цей пост займав Ньютон), але не прожив при університеті ні дня і не прочитав там жодної лекції. Беббідж був одним із засновників Королівського астрономічного товариства, автором всіляких творів на найрізноманітніші теми - від політики до технології виробництва. Він брав участь у створенні різних приладів, зокрема, тахометра, і пристосувань, наприклад запобіжної решітки для залізничного локомотива, яка дозволяла відкидати з дороги випадково потрапили туди предмети. Беббідж займався і такими серйозними проблемами, як розрахунок смертності населення і реформа поштової служби.

Однак головною пристрастю Беббіджа була боротьба за бездоганну математичну точність. Він виявив похибки в таблицях логарифмів Неппер, якими широко користувалися при обчисленнях астрономи, математики, штурмани далекого плавання. У 1821 році приступив до розробки своєї обчислювальної машини, яка допомогла б виконати більш точні обчислення.

    У 1822 році була побудована пробна модель різницевої машини, здатної розраховувати і друкувати великі математичні таблиці. Робота моделі грунтувалася на принципі, відомому у математиці як "метод кінцевих різниць": при обчисленні многочленів використовується тільки операція додавання і не виконується множення і ділення, які значно важче піддаються автоматизації. При цьому передбачалося застосування десяткової системи числення, а не двійковій, як у сучасних комп'ютерах. Це було дуже складне, велике пристрій і призначалося для автоматичного обчислення логарифмів.

   Протягом наступних десятиліть Беббідж працював над своїм винаходом. У 1834 році він прийшов до ідеї створення ще більш потужної машини - Аналітичної, яка не просто повинна була розв'язувати математичні задачі одного певного типу, а виконувати різноманітні обчислювальні операції у відповідності з інструкціями, які задаються оператором. У цій машині він використовував ідею програмного керування Жаккарда за допомогою перфокарт.

    Беббідж розвинув цю ідею, застосувавши її для автоматизації обчислень, і реалізував управління в залежності від поточного результату обчислень. Аналітична машина повинна була мати такі компоненти, як "млин" і "склад" (арифметичний пристрій і пам'ять), що складаються з механічних важелів і шестерень. Пам'ять машини вміщала до 100 сорокоразрядних чисел. Ці числа повинні були зберігатися в пам'яті, поки до них не дійде черга в арифметичному пристрої. Результати операції або відправлялися в пам'ять, щоб також чекати своєї черги, або роздруковувалися.

    Якщо Різницева машина мала сумнівні шанси на успіх, то Аналітична машина і зовсім виглядала нереалістичною. Її просто неможливо було побудувати і запустити в роботу. У своєму остаточному вигляді машина повинна була бути не менше залізничного локомотива. Її внутрішня конструкція являла собою безладне нагромадження сталевих, мідних і дерев'яних деталей, годинникових механізмів, що приводяться в дію паровим двигуном.

Аналітична машина так і не була побудована. Все, що дійшло від неї до наших днів, - це оберемок креслень і малюнків, а також невелика частина арифметичного пристрою і друкуючий пристрій, сконструйований сином Беббіджа.

    Найвищим досягненням Чарльза Беббіджа і разом з тим його найбільшою болем була розробка принципів, покладених в основу сучасних комп'ютерів, за ціле століття до того, як з'явилася технічна можливість їх реалізації. Він витратив кілька десятиліть, великі урядові субсидії і значну частину власних коштів у спробах створити обчислювальну машину, що працює на цих принципах. Цікаво, що в процесі роботи над проектом Аналітичної машини Беббідж знайшов підходи до створення значно менше громіздкого пристрою різницеву машину № 2.

    За іронією долі різницевої машини пощастило більше. Шведський видавець, винахідник, перекладач Пер Георг Шойц, прочитавши якось про цей пристрій, побудував його злегка видозмінений варіант, скориставшись цінними порадами Беббіджа. У 1854 році цей пристрій пройшло випробування в Лондоні, а роком пізніше Різницева машина Шойца була удостоєна золотої медалі на Всесвітній виставці в Парижі. Через ще кілька років англійський інженер Данкін за замовленням британського уряду, який відмовив у свій час в підтримці Беббідж, зробив копію шведської машини для урядової канцелярії.

    У чому ж суть досягнень Чарльза Беббіджа і його учениці і помічниці Ади Лавлейс?

Ідея програмного керування процесом обчислень.

Пропозиція використовувати перфокарти для введення і виведення даних і для управління, а також для обміну і передачі чисел в самій машині.

Винахід системи попереднього перенесення для прискорення розрахунків.

Застосування способу зміни ходу обчислень, що отримав в подальшому назву умовного переходу.

Введення поняття циклів операцій і робочих осередків.

   У 1985 році співробітники Музею науки в Лондоні вирішили з'ясувати, чи можливо насправді побудувати обчислювальну машину Беббіджа. Після кількох років напруженої роботи старання увінчалися успіхом. У листопаді 1991 року Різницева машина № 2 вперше виробила серйозні обчислення