Чарлз Бабидж е английски математик и изобретател, който проектира първия автоматичен цифров компютър. Освен това той помогна за създаването на съвременната английска пощенска система и състави първите надеждни актюерски таблици, изобрети тип скоростомер и измисли железопътния по-чист.
Биография на Чарлз Бабидж
Роден в Лондон на 26 декември 1791 г. в семейството на Бенджамин Бабидж, партньор в Praeds Bank, собственик на Bitton Estate в Teignmouth и Betsy Plumley Tip. През 1808 г. семейството решава да се премести в старата Rowden House в East Teignmouth и бащата става надзирател на близкия St Michael's.
Бащата на Чарлз беше богат човек, така че можеше да учи в няколко елитни училища. На 8-годишна възраст той трябваше да отиде в селско училище, за да се възстанови от опасна болест. Родителите му решават, че мозъкът на детето „не е трябвало да е твърде твърд“. Според Бабидж, „Тази голяма безделие може да е довело до някои от неговите детски разсъждения.“
След това той влезе в гимназията Крал Едуард VI в Тотнес, Южен Девън,процъфтяващо държавно училище, което работи и днес, но здравословните условия принудиха Чарлз да се обърне за известно време към частни учители. Накрая той влезе в затворена академия за 30 студенти, водена от преподобния Стивън Фрийман. Институцията разполагаше с обширна библиотека, която Бабидж използваше, за да изучава самостоятелно математика и се научи да я обича. След като напусна академията, той имаше още двама лични ментори. Един от тях беше духовник от Кеймбридж, чието учение Чарлз коментира: „Страхувам се, че не съм се възползвал от цялото предимство, което можех да имам“. Другият беше професор в Оксфорд. Той преподава класиката на Чарлз Бабидж, за да може да бъде приет в Кеймбридж.
Университетско обучение
През октомври 1810 г. Бабидж пристига в Кеймбридж и влиза в Тринити Колидж. Имаше брилянтно образование – познаваше Лагранж, Лайбниц, Лакроа, Симпсън и беше сериозно разочарован от наличните математически програми. Затова той решава да създаде Аналитично дружество с Джон Хершел, Джордж Пийкок и други приятели.
Когато Бабидж се премества в Кеймбридж Питърхаус през 1812 г., той е най-добрият математик; но той не се дипломира с отличие. Той получава почетна степен по-късно, без дори да се явява на изпити, през 1814 г.
През 1814 г. Чарлз Бабидж се жени за Джорджиана Уитмор. Баща му, по някаква причина, никога не го благослови. Семейството живеело спокойно на улица Devonshire Street в Лондон 5. Само три от осемте им деца оцелели.до пълнолетие.
Бащата на Чарлз, съпругата му и един от синовете му загиват трагично през 1827 г.
Компютърен проект
По времето на Чарлз Бабидж често имаше грешки при изчисляването на математическите таблици, така че той реши да намери нов метод, който да го направи механично, елиминирайки фактора човешка грешка. Тази идея му хрумва много рано, още през 1812 г.
Три различни фактора повлияха на решението му:
- той не харесваше небрежността и неточността;
- логаритмичните таблици бяха лесни за него;
- той е вдъхновен от съществуващата работа по изчислителните машини на W. Schickard, B. Pascal и G. Leibniz.
Той обсъжда основните принципи за изчисляване на устройството в писмо до сър Х. Дейви в началото на 1822 г.
Различна машина
Babbage представи това, което той нарече "диференциален двигател" на Кралското астрономическо дружество на 14 юни 1822 г. в документ, озаглавен "Забележки относно прилагането на машинното изчисляване на астрономически и математически таблици". Той може да изчисли полиноми, използвайки числов метод, наречен разлика.
Обществото одобри идеята и през 1823 г. правителството му даде £1500, за да я построи. Бабидж прави работилница в една от стаите на къщата си и наема Джоузеф Клемент да наблюдава конструкцията на устройството. Всяко парче трябваше да бъде направено ръчно с помощта на специални инструменти, много от които той сам проектира. Чарлз направи много пътувания до индустриални предприятия, за да се подобриразбират производствените процеси. Въз основа на тези пътувания и личния си опит от изграждането на машина, през 1832 г. Бабидж публикува „Икономика на машините и производството“. Това беше първата публикация на това, което днес се нарича "научна организация на производството".
Лична трагедия и пътуване из Европа
Смъртта на съпругата Джорджиана, бащата на Чарлз Бабидж и неговия невръстен син, прекъсва строителството през 1827 г. Работата го натоварваше много и той беше на крачка от срив. Джон Хершел и няколко други приятели убеждават Бабидж да пътуват до Европа, за да се възстановят. Той пътува през Холандия, Белгия, Германия, Италия, посещава университети и фабрики.
В Италия той научи, че е назначен за Лукасов професор по математика в университета в Кеймбридж. Първоначално той искаше да откаже, но приятели го убедиха в противното. При завръщането си в Англия през 1828 г. той се мести на Дорсет Стрийт 1.
Възобновяване на работа
По време на отсъствието на Babbage проектът Difference Engine беше подложен на обстрел. Разпространили се слухове, че е пропилял държавни пари, че машината не работи и че няма да има практическа стойност, ако бъде направена. Джон Хершел и Кралското общество публично защитиха проекта. Правителството продължи подкрепата си, като предостави £1500 на 29 април 1829 г., £3000 на 3 декември и същата сума на 24 февруари 1830 г. Работата продължи, но Бабидж непрекъснатоимаше затруднения да получи пари от хазната.
Изоставяне на проекта
Финансовите проблеми на Чарлз Бабидж съвпаднаха с нарастващите разногласия с Клемент. Бабидж построи двуетажна работилница с дължина 15 метра зад къщата си. Тя имаше стъклен покрив за осветление, както и огнеупорна чиста стая за съхранение на колата си. Климент отказа да се премести в нова работилница и поиска пари, за да пътува из града, за да наблюдава работата. В отговор Бабидж предложи да му бъде платено директно от хазната. Климент отказа и спря да работи по проекта.
Освен това, отказа да предаде чертежите и инструментите, използвани за изграждането на Difference Engine. След инвестиране на £23,000, включително £6,000 от собствените средства на Babbage, работата по недовършеното устройство прекратява през 1834 г. През 1842 г. правителството официално изоставя проекта.
Чарлз Бабидж и неговата аналитична машина
Встрани от разликата в двигателя, изобретателят започна да мисли за подобрената си версия. Между 1833 и 1842 г. Чарлз се опитва да построи устройство, което може да бъде програмирано да извършва всякакви изчисления, а не само тези, свързани с полиномни уравнения. Първият пробив дойде, когато той пренасочи изхода на машината към нейния вход, за да реши допълнителни уравнения. Той го описа като машина, която "яде собствената си опашка". Не му отне много време, за да разбере основните елементи на аналитичната машина.
Компютърът на Чарлз Бабидж използва перфокарти, взети назаем от жакардов стан, за да въведе данни и да посочи реда на необходимите изчисления. Устройството се състоеше от две части: мелница и склад. Мелницата, съответстваща на процесора на съвременен компютър, извършваше операции върху данни, получени от съхранение, които могат да се считат за памет. Това беше първият в света компютър с общо предназначение.
Компютърът на Чарлз Бабидж е проектиран през 1835 г. Мащабът на работата беше наистина невероятен. Бабидж и няколко асистенти създадоха 500 големи чертежи на дизайна, 1000 листа с механични обозначения и 7000 листа с описание. Завършената мелница е била висока 4,6 м и диаметър 1,8 м. Складът за 100 цифри се разшири на 7,6 м. За новата си машина Бабидж построи само малки тестови части. Устройството никога не е било завършено напълно. През 1842 г., след многократни неуспешни опити да получи държавно финансиране, той се обръща към сър Робърт Пийл. Той отказал и вместо това му предложил рицарско звание. Бабидж отказа. Той продължи да променя и подобрява дизайна през годините.
Графиня Лъвлейс
През октомври 1842 г. Федерико Луиджи, италиански генерал и математик, публикува статия за аналитичната машина. Аугуста Ада Кинг, графиня на Лъвлейс, стара приятелка на Бабидж, превежда творбата на английски. Чарлз й предложи да коментира превода. Между 1842 и 1843 г. двойката пише 7 бележки заедно,общата дължина на която е три пъти по-голяма от действителния размер на артикулите. В един от тях Ада подготви таблица за изпълнение на програмата, която Бебидж създаде, за да изчисли числата на Бернули. В друга тя пише за обобщена алгебрична машина, която може да извършва операции както върху символи, така и върху числа. Лавлейс е може би първият, който разбира по-общите цели на устройството на Бабидж и е смятан от някои за първия компютърен програмист в света. Тя започна да работи върху книга, описваща по-подробно аналитичната машина, но нямаше време да я завърши.
Чудото на инженерството
Между октомври 1846 г. и март 1849 г. Бабидж започва да проектира втори двигател с разлика, използвайки знанията, които е придобил от изграждането на аналитичния. Той използва само 8000 части, три пъти по-малко от първия. Беше чудо на инженерството.
За разлика от аналитичния, който той постоянно отстранява и модифицира, вторият различен двигател на Чарлз Бабидж не е променен след завършването на началния етап на разработка. В бъдеще изобретателят не е правил никакви опити да изгради устройството.
24 рисунки остават в архива на Музея на науката, докато идеите на Чарлз Бабидж не се реализират през 1985-1991 г. чрез създаването на реплика в пълен размер по случай 200-годишнината от рождението му. Размерите на устройството са 3,4 м дължина, 2,1 м височина и 46 см дълбочина, а теглото му е 2,6 тона. Границите на точността бяха ограничени до това, което можеше да се постигне по това време.
Постижения
През 1824 г. Бабидж получава златен медал на Кралското астрономическо общество "за изобретението му на машина за изчисляване на математически и астрономически таблици."
От 1828 до 1839 г. Бабидж е Луказиански професор по математика в Кеймбридж. Той пише много за редица научни периодични издания и е важен за основаването на Астрономическото дружество през 1820 г. и Статистическото дружество през 1834 г.
През 1837 г., в отговор на 8 официални трактата на Бриджуотър „За силата, мъдростта и добротата на Бог, проявени в творението“, той публикува деветия трактат на Бриджуотър, излагайки тезата, че Бог, притежаващ всемогъщество и прозорливост, е създал божественият законодател, създаващ закони (или програми), които след това създават видове в подходящи моменти, като по този начин елиминира необходимостта от извършване на чудеса всеки път, когато се изисква нов вид. Книгата съдържа откъси от кореспонденцията на автора с Джон Хершел по тази тема.
Чарлз Бабидж също постигна забележителни резултати в криптографията. Той разби шифъра с автоключ, както и много по-слабия шифър, който днес се нарича шифър на Виженер. Откритието на Бабидж е използвано от британските военни и е публикувано само няколко години по-късно. В резултат на това правото на първенство премина към Фридрих Касиски, който стигна до същия резултат няколко години по-късно.
През 1838 г. Babbage изобретява по-чистата релса, метална рамка, прикрепена към предната част на локомотивите, за да изчисти релсите отбариери. Той също така извършва редица проучвания на Голямата западна железница на Кралство Исамбард Брунел.
Той само веднъж се опитва да влезе в политиката, когато през 1832 г. участва в изборите в град Финсбъри. Според резултатите от гласуването Бабидж зае последното място.
Математикът и изобретателят умира на 18 октомври 1871 г. на 79-годишна възраст.
Части от незавършените механизми на създадените от него изчислителни устройства са достъпни за посещение в Музея на науката в Лондон. През 1991 г. Difference Engine на Чарлз Бабидж е построен въз основа на първоначалните му планове и работи перфектно.
