Charles Babbage bol anglický matematik a vynálezca, ktorý navrhol prvý automatický digitálny počítač. Okrem toho pomohol vytvoriť moderný anglický poštový systém a zostavil prvé spoľahlivé aktuárske tabuľky, vynašiel typ rýchlomera a vynašiel železničný prehľad.
Životopis Charlesa Babbagea
Narodil sa v Londýne 26. decembra 1791 v rodine Benjamina Babbagea, partnera Praeds Bank, majiteľa Bitton Estate v Teignmouthe, a Betsy Plumley Tip. V roku 1808 sa rodina rozhodla presťahovať do starého Rowden House v East Teignmouth a otec sa stal správcom neďalekého St Michael's.
Charlesov otec bol bohatý muž, takže mohol študovať na niekoľkých elitných školách. Vo veku 8 rokov musel ísť do vidieckej školy, aby sa zotavil z nebezpečnej choroby. Jeho rodičia usúdili, že mozog dieťaťa „nemal byť príliš tvrdý“. Podľa Babbagea „táto veľká nečinnosť mohla viesť k jeho detinskému uvažovaniu.“
Potom nastúpil na Gymnázium kráľa Edwarda VI. v Totnes, Južný Devon,prosperujúca verejná škola, ktorá funguje dodnes, no zdravotné podmienky prinútili Charlesa, aby sa na chvíľu obrátil na súkromných učiteľov. Nakoniec sa dostal do uzavretej akadémie pre 30 študentov, ktorú viedol reverend Stephen Freeman. Inštitúcia mala rozsiahlu knižnicu, ktorú Babbage používal na samostatné štúdium matematiky a naučil sa ju milovať. Po odchode z akadémie mal ešte dvoch osobných mentorov. Jedným z nich bol cambridgeský duchovný, ktorého učenie Charles komentoval: "Obávam sa, že som nevyužil všetky výhody, ktoré som mohol mať." Druhý bol profesor z Oxfordu. Učil klasiku Charlesa Babbagea, aby mohol byť prijatý na Cambridge.
Univerzitné štúdium
V októbri 1810 prišiel Babbage do Cambridge a vstúpil na Trinity College. Mal vynikajúce vzdelanie – poznal Lagrangea, Leibniza, Lacroixa, Simpsona a bol vážne sklamaný dostupnými matematickými programami. Rozhodol sa teda založiť analytickú spoločnosť s Johnom Herschelom, Georgeom Peacockom a ďalšími priateľmi.
Keď Babbage v roku 1812 prestúpil do Cambridge Peterhouse, bol najlepším matematikom; ale nezmaturoval s vyznamenaním. Čestný titul získal neskôr, dokonca bez skúšok, v roku 1814.
V roku 1814 sa Charles Babbage oženil s Georgianou Whitmoreovou. Jeho otec ho z nejakého dôvodu nikdy nepožehnal. Rodina žila v pokoji na Devonshire Street v Londýne 5. Z ich ôsmich detí prežili len tri.až do dospelosti.
Charlesov otec, jeho manželka a jeden z jeho synov tragicky zomreli v roku 1827.
Počítačový projekt
Za čias Charlesa Babbagea dochádzalo často k chybám vo výpočtoch matematických tabuliek, a tak sa rozhodol nájsť novú metódu, ktorá by to robila mechanicky a eliminovala faktor ľudskej chyby. Táto myšlienka ho napadla veľmi skoro, už v roku 1812.
Jeho rozhodnutie ovplyvnili tri rôzne faktory:
- nemá rád nedbalosť a nepresnosť;
- logaritmické tabuľky boli pre neho jednoduché;
- inšpiroval sa existujúcimi prácami na počítacích strojoch od W. Schickarda, B. Pascala a G. Leibniza.
O základných princípoch výpočtu zariadenia diskutoval v liste Sirovi H. Davymu začiatkom roku 1822.
Rozdielový motor
Babbage predstavil Kráľovskej astronomickej spoločnosti 14. júna 1822 to, čo nazval „diferenčným motorom“, v článku s názvom „Poznámky k aplikácii strojového výpočtu astronomických a matematických tabuliek“. Dokázal vypočítať polynómy pomocou numerickej metódy nazývanej rozdiel.
Spoločnosť tento nápad schválila av roku 1823 mu vláda poskytla 1 500 libier na jeho výstavbu. Babbage urobil dielňu v jednej z miestností svojho domu a najal Josepha Clementa, aby dohliadal na konštrukciu zariadenia. Každý kus musel byť vyrobený ručne pomocou špeciálnych nástrojov, z ktorých mnohé sám navrhol. Charles podnikol veľa ciest do priemyselných podnikov, aby sa zlepšilpochopiť výrobné procesy. Na základe týchto ciest a svojich osobných skúseností zo stavby stroja Babbage v roku 1832 publikoval O ekonomike strojov a výroby. Bola to prvá publikácia toho, čo sa dnes nazýva „vedecká organizácia výroby“.
Osobná tragédia a cestovanie po Európe
Smrť manželky Georgiany, otca Charlesa Babbagea a jeho malého syna prerušila stavbu v roku 1827. Práca ho veľmi zaťažovala a bol na pokraji zrútenia. John Herschel a niekoľko ďalších priateľov presvedčilo Babbagea, aby si urobil výlet do Európy, aby sa zotavil. Precestoval Holandsko, Belgicko, Nemecko, Taliansko, navštívil univerzity a továrne.
V Taliansku sa dozvedel, že bol vymenovaný za lucasiánskeho profesora matematiky na univerzite v Cambridge. Pôvodne chcel odmietnuť, no priatelia ho presvedčili o opaku. Po návrate do Anglicka v roku 1828 sa presťahoval na 1 Dorset Street.
Obnovujem prácu
Počas Babbageovej neprítomnosti sa projekt Difference Engine dostal pod paľbu. Šírili sa klebety, že premrhal vládne peniaze, že stroj nefungoval a že by nemal žiadnu praktickú hodnotu, keby bol vyrobený. John Herschel a Kráľovská spoločnosť projekt verejne obhajovali. Vláda pokračovala vo svojej podpore poskytnutím 1 500 libier 29. apríla 1829, 3 000 libier 3. decembra a rovnakú sumu 24. februára 1830. Práca pokračovala, ale Babbage neustálemal problém získať peniaze z pokladnice.
Opúšťam projekt
Finančné problémy Charlesa Babbagea sa zhodovali s rastúcimi nezhodami s Clementom. Babbage si za domom postavil dvojposchodovú, 15 metrov dlhú dielňu. Mala sklenenú strechu na osvetlenie, ako aj ohňovzdornú čistú miestnosť na uskladnenie auta. Klement sa odmietol presťahovať do novej dielne a žiadal peniaze na cestovanie po meste, aby dohliadal na prácu. V reakcii na to Babbage navrhol, aby bol vyplatený priamo z pokladnice. Clement odmietol a prestal na projekte pracovať.
Okrem toho odmietol odovzdať plány a nástroje použité na vytvorenie Difference Engine. Po investovaní 23 000 £, vrátane 6 000 £ vlastných prostriedkov Babbage, sa práce na nedokončenom zariadení v roku 1834 zastavili. V roku 1842 vláda oficiálne opustila projekt.
Charles Babbage a jeho analytický motor
Preč od rozdielového motora, vynálezca začal premýšľať o jeho vylepšenej verzii. V rokoch 1833 až 1842 sa Charles pokúsil zostrojiť zariadenie, ktoré by bolo možné naprogramovať na vykonávanie akýchkoľvek výpočtov, nielen tých, ktoré súvisia s polynomiálnymi rovnicami. Prvý prelom nastal, keď presmeroval výstup stroja na jeho vstup, aby vyriešil ďalšie rovnice. Opísal ho ako stroj, ktorý „žerie svoj vlastný chvost“. Netrvalo dlho a prišiel na základné prvky analytického motora.
Počítač Charlesa Babbagea používal na zadávanie údajov a označenie poradia potrebných výpočtov dierne štítky požičané zo žakárového tkacieho stroja. Zariadenie sa skladalo z dvoch častí: mlyn a sklad. Mlyn, zodpovedajúci procesoru moderného počítača, vykonával operácie s údajmi prijatými z úložiska, ktoré možno považovať za pamäť. Bol to prvý univerzálny počítač na svete.
Počítač Charlesa Babbagea bol navrhnutý v roku 1835. Rozsah práce bol skutočne neuveriteľný. Babbage a niekoľko asistentov vytvorilo 500 veľkých návrhových výkresov, 1 000 hárkov s mechanickými označeniami a 7 000 hárkov s popisom. Dokončený mlyn mal výšku 4,6 m a priemer 1,8 m. Úložný priestor pre 100 číslic sa predĺžil o 7,6 m.. Babbage pre svoj nový stroj postavil iba malé testovacie diely. Zariadenie nebolo nikdy úplne dokončené. V roku 1842, po opakovaných neúspešných pokusoch získať vládne financovanie, oslovil Sira Roberta Peela. Odmietol a namiesto toho mu ponúkol rytiersky titul. Babbage odmietol. V priebehu rokov pokračoval v úpravách a zlepšovaní dizajnu.
Grófka Lovelace
V októbri 1842 Federico Luigi, taliansky generál a matematik, publikoval článok o analytickom motore. Augusta Ada King, grófka z Lovelace, stará Babbageova priateľka, preložila dielo do angličtiny. Charles jej navrhol, aby preklad komentovala. V rokoch 1842 až 1843 manželia spolu napísali 7 poznámok,ktorých celková dĺžka bola trojnásobkom skutočnej veľkosti článkov. V jednom z nich Ada pripravila tabuľku vykonávania programu, ktorú vytvoril Babbage na výpočet Bernoulliho čísel. V inom napísala o zovšeobecnenom algebraickom stroji, ktorý dokáže vykonávať operácie so symbolmi aj s číslami. Lovelace bol možno prvý, kto pochopil všeobecnejšie ciele Babbageovho zariadenia a niektorí ho považujú za prvého počítačového programátora na svete. Začala pracovať na knihe, ktorá podrobnejšie popisuje analytický stroj, no nestihla ju dokončiť.
Zázrak inžinierstva
V období medzi októbrom 1846 a marcom 1849 začal Babbage navrhovať druhý rozdielový motor s využitím znalostí, ktoré získal pri zostavovaní analytického motora. Použilo sa naň iba 8 000 dielov, trikrát menej ako na prvý. Bol to zázrak inžinierstva.
Na rozdiel od analytického, ktorý neustále ladil a upravoval, druhý rozdielový motor Charlesa Babbagea sa po dokončení počiatočnej fázy vývoja nezmenil. V budúcnosti sa vynálezca nepokúšal zostrojiť zariadenie.
24 kresieb zostalo v archívoch Vedeckého múzea, kým sa nápady Charlesa Babbagea v rokoch 1985-1991 nerealizovali vytvorením repliky v plnej veľkosti pri príležitosti 200. výročia jeho narodenia. Rozmery zariadenia boli 3,4 m na dĺžku, 2,1 m na výšku a 46 cm do hĺbky a jeho hmotnosť bola 2,6 tony. Hranice presnosti boli obmedzené na to, čo bolo možné v danom čase dosiahnuť.
Achievements
V roku 1824 dostal Babbage zlatú medailu Kráľovskej astronomickej spoločnosti „za vynález stroja na počítanie matematických a astronomických tabuliek.“
V rokoch 1828 až 1839 bol Babbage lucasiánskym profesorom matematiky v Cambridge. Veľa písal pre množstvo vedeckých periodík a stál pri založení Astronomickej spoločnosti v roku 1820 a Štatistickej spoločnosti v roku 1834.
V roku 1837 v reakcii na 8 oficiálnych Bridgewaterových pojednaní „O sile, múdrosti a dobrote Boha prejavujúcej sa vo stvorení“publikoval deviaty Bridgewaterov pojednanie, v ktorom predložil tézu, že Boh, ktorý má všemohúcnosť a predvídavosť, stvoril božský zákonodarca vytvárajúci zákony (alebo programy), ktoré potom vytvorili druhy vo vhodných časoch, čím sa eliminovala potreba robiť zázraky zakaždým, keď bol potrebný nový druh. Kniha obsahuje úryvky z korešpondencie autora s Johnom Herschelom na túto tému.
Charles Babbage tiež dosiahol pozoruhodné výsledky v kryptografii. Prelomil autokey šifru aj oveľa slabšiu šifru, ktorá sa dnes nazýva Vigenèrova šifra. Babbageov objav využila britská armáda a zverejnila ho až o niekoľko rokov neskôr. V dôsledku toho prešlo právo prvenstva na Friedricha Kasiského, ktorý k rovnakému výsledku dospel o niekoľko rokov neskôr.
V roku 1838 Babbage vynašiel prehľadnejšiu koľaj, kovový rám pripevnený k prednej časti lokomotív, aby vyčistil koľaje odbariéry. Uskutočnil tiež niekoľko štúdií Veľkej západnej železnice Isambard Kingdom Brunel's Great Western Railway.
Len raz sa pokúsil vstúpiť do politiky, keď sa v roku 1832 zúčastnil volieb v meste Finsbury. Podľa výsledkov hlasovania sa Babbage umiestnil na poslednom mieste.
Matematik a vynálezca zomrel 18. októbra 1871 vo veku 79 rokov.
Časti nedokončených mechanizmov výpočtových zariadení, ktoré vytvoril, sú k dispozícii na návštevu vo Science Museum v Londýne. V roku 1991 bol podľa jeho pôvodných plánov postavený Difference Engine Charlesa Babbagea a fungoval perfektne.
