Primul computer: motorul analitic al lui Charles Babbage

Calculatorul modern s-a născut din necesitatea urgentă după cel de-al doilea război mondial de a face față provocării nazism prin inovație. Dar prima iterație a computerului așa cum o înțelegem acum a venit cu mult mai devreme, când, în anii 1830, un inventator numit Charles Babbage a proiectat un dispozitiv numit Motor Analitic.

Născut în 1791 la un bancher englez și soția sa, Charles Babbage (1791-1871) a devenit fascinat de matematică la o vârstă fragedă, învățându-și algebra și citind pe larg matematica continentală. Când în 1811, a plecat la Cambridge pentru a studia, a descoperit că îndrumătorii lui erau deficienți în noul peisaj matematic și că, de fapt, știa deja mai multe decât ei. Drept urmare, el a decolat singur pentru a fonda Societatea Analitică în 1812, ceea ce ar ajuta la transformarea câmpului matematicii din Marea Britanie. A devenit membru al Royal Society în 1816 și a fost co-fondator al mai multor alte societăți. La o etapă a fost profesor Lucasian de Matematică la Cambridge, deși și-a dat demisia pentru a lucra la motoarele sale. Inventator, el a fost în fruntea tehnologiei britanice și a ajutat la crearea serviciului poștal modern al Marii Britanii, al unui catel pentru trenuri și alte instrumente.

Babbage a fost un membru fondator al Royal Astronomical Society al Marii Britanii și a văzut în curând oportunități de inovare în acest domeniu. Astronomii trebuiau să facă calcule îndelungate, dificile și consumatoare de timp, care ar putea fi pline de erori. Când aceste tabele erau utilizate în situații de miză mare, cum ar fi pentru logaritmele de navigație, erorile s-ar putea dovedi fatale. Ca răspuns, Babbage spera să creeze un dispozitiv automat care să producă tabele fără cusur. În 1822, i-a scris președintelui societății, domnule Humphry Davy (1778-1829), pentru a exprima această speranță. El a urmat acest lucru cu o lucrare, despre „Principiile teoretice ale utilajelor pentru calcularea tabelelor”, care a obținut prima medalie de aur a Societății în 1823. Babbage hotărâse să încerce să construiască un „Motor al diferențelor”.

Când Babbage s-a apropiat de guvernul britanic pentru finanțare, i-au oferit ceea ce a fost una dintre primele subvenții guvernamentale pentru tehnologie. Babbage a cheltuit acești bani pentru a angaja unul dintre cei mai buni mașiniști pe care i-a putut găsi pentru a face piesele: Joseph Clement (1779-1844). Și ar fi o mulțime de piese: 25.000 au fost planificate.

În 1830, Babbage a decis să se mute, creând un atelier care era imun la foc într-o zonă care nu avea praf pe propria proprietate. Construcția a încetat în 1833, când Clement a refuzat să continue fără plata în avans. Cu toate acestea, Babbage nu era un om politic; îi lipsea capacitatea de a relaxa relațiile cu guvernele succesive și, în schimb, a înstrăinat oamenii cu comportamentul său nerăbdător. Până la acest moment, guvernul cheltuise 17.500 de lire sterline, nu mai venea nimic, iar Babbage nu avea decât o șesime din unitatea de calcul terminată. Dar chiar și în această stare redusă și aproape lipsită de speranță, mașina se afla la capătul tehnologiei mondiale.

Babbage nu avea să renunțe atât de repede. Într-o lume în care, de obicei, calculele erau transportate la cel mult șase cifre, Babbage și-a propus să producă peste 20, iar motorul rezultat 2 ar avea nevoie de doar 8.000 de piese. Motorul său de diferență a folosit cifre zecimale (0–9) - mai mult decât „biții” binari pe care Gottfried von din Germania Leibniz (1646–1716) a preferat - și acestea vor fi așezate pe roți / roti care se conectează pentru a construi calcule. Dar motorul a fost proiectat să facă mai mult decât să imite un abacus: ar putea opera cu probleme complexe folosind o serie de calcule și ar putea stoca rezultatele în sine pentru o utilizare ulterioară, precum și ștampila rezultatul pe un metal de ieșire. Deși încă mai putea rula o singură operație simultan, era cu mult peste orice alt dispozitiv de calcul pe care lumea îl văzuse vreodată. Din păcate pentru Babbage, el nu a terminat niciodată Motor Difference. Fără alte subvenții guvernamentale, finanțarea sa a rămas.

În 1854, o imprimantă suedeză numită George Scheutz (1785-1873) a folosit ideile lui Babbage pentru a crea o mașină funcțională care producea tabele de o acuratețe deosebită. Cu toate acestea, au omis caracteristicile de securitate și au avut tendința de a se descompune și, în consecință, mașina nu a reușit să aibă un impact. În 1991, cercetătorii de la Londra Muzeul Științei, unde Înregistrările lui Babbage iar încercările păstrate, au creat un motor de diferență 2 la designul original după șase ani de muncă. DE2 a folosit în jur de 4.000 de piese și a cântărit puțin peste trei tone. Imprimanta potrivită a fost finalizată în 2000 și a avut din nou cât mai multe piese, deși o greutate puțin mai mică de 2,5 tone. Mai important, a funcționat.

În timpul vieții sale, Babbage a fost acuzat că a fost mai interesat de teoria și de ultimă oră a inovației decât de a produce de fapt tabelele pe care guvernul îl plătea să le creeze. Aceasta nu a fost tocmai nedreaptă, deoarece, când s-a evaporat finanțarea pentru Difference Engine, Babbage a venit cu o idee nouă: motorul analitic. Acesta a fost un pas masiv dincolo de motorul de diferență: era un dispozitiv cu scop general care putea calcula multe probleme diferite. Trebuie să fie digital, automat, mecanic și controlat prin programe variabile. Pe scurt, ar rezolva orice calcul dorit. Ar fi primul computer.

Motorul analitic avea patru părți:

• O moară, care a fost secțiunea care a făcut calculele (în esență procesorul)
• Magazinul, unde informațiile au fost păstrate (în esență, memoria)
• Cititorul, ceea ce ar permite introducerea datelor folosind carduri perforate (în esență tastatura)
• Imprimanta

Cardurile de perforare au fost modelate pe cele dezvoltate pentru Țesutul Jacquard și ar permite mașinii o flexibilitate mai mare decât orice a inventat vreodată pentru a face calcule. Babbage avea ambiții mărețe pentru dispozitiv, iar magazinul trebuia să dețină numere de 1.050 de cifre. Dacă ar fi necesar, ar avea o capacitate încorporată de a cântări datele și a prelucra instrucțiunile în afara ordinului. Ar fi condus cu abur, din alamă și ar avea nevoie de un operator / șofer instruit.

Babbage a fost ajutat Ada Lovelace (1815-1852), fiica poetului britanic Lord Byron și una dintre puținele femei ale epocii cu o educație în matematică. Babbage a admirat foarte mult traducerea publicată a unui articol în limba franceză despre opera lui Babbage, care includea notele sale voluminoase.

Motorul depășea ceea ce Babbage își putea permite și poate ceea ce tehnologia ar putea produce atunci, dar guvernul crescuse exasperat cu Babbage, iar finanțarea nu era viitoare. Babbage a continuat să lucreze la proiect până când a murit în 1871, prin multe relatări, un om împiedicat care simțea că mai multe fonduri publice ar trebui să fie îndreptat către avansarea științei. Poate că nu s-a terminat, dar motorul analitic a fost un progres în imaginație, dacă nu chiar practic. Motoarele lui Babbage au fost uitate, iar suporterii au fost nevoiți să se lupte pentru a-l păstra bine considerat; unii membri ai presei au considerat că este mai ușor de batjocorit. Când au fost inventate calculatoarele în secolul al XX-lea, inventatorii nu au folosit planurile sau ideile lui Babbage și abia în anii șaptezeci munca lui a fost înțeleasă pe deplin.

A durat un secol, dar calculatoarele moderne au depășit puterea motorului analitic. Acum experții au creat un program care reproduce abilitățile motorului, Asa ca poti incearca-l tu insuti.

• Bromley, A. G. "Motorul analitic al lui Charles Babbage, 1838." Analele Istoriei Informaticii 4.3 (1982): 196–217.
• Bucătar, Simon. "Minți, mașini și agenți economici: Recepții Cambridge de Boole și Babbage"Studii în istorie și filosofia științei. Partea A 36.2 (2005): 331–50.
• Crowley, Mary L. "„Diferența” din motorul diferenței Babbage." Profesorul de matematică 78.5 (1985): 366–54.
• Hyman, Anthony. "Charles Babbage, pionier al computerului." Princeton: Princeton University Press, 1982.
• Lindgren, Michael. „Glorie și eșec: motoarele de diferență ale lui Johann Müller, Charles Babbage și Georg și Edvard Scheutz”. Trans. McKay, Craig G. Cambridge, Massachusetts: MIT Press, 1990.