Charles Babbages forskelsmaskine er et mekanisk apparat opfundet af den engelske matematiker Charles Babbage , designet til at automatisere beregninger ved at tilnærme funktioner ved polynomier og beregne endelige forskelle . Muligheden for en omtrentlig repræsentation i polynomier af logaritmer og trigonometriske funktioner giver os mulighed for at betragte denne maskine som en ret universel computerenhed.
Den første idé til en forskelsmotor blev fremsat af den tyske ingeniør Johann Müller i en bog udgivet i 1788.
Babbage var bekendt med Mullers artikel i John Herschels oversættelse , men da datoen for oversættelsen er ukendt - om det var før Babbage byggede maskinen eller efter - er det fortsat uvist, om Babbage var påvirket af Mullers arbejde.
Det menes, at Babbage fik hovedideerne til at skabe sit projekt fra arbejdet af Gaspard de Prony , der fungerede som leder af folketællingsbureauet under den franske regering fra 1790 til 1800.
Prony, som havde til opgave at revidere og forbedre logaritmiske trigonometriske tabeller som forberedelse til indførelsen af det metriske system , foreslog, at arbejdet blev opdelt i tre niveauer. På øverste niveau var en gruppe fremtrædende matematikere beskæftiget med udledning af matematiske udtryk egnet til numeriske beregninger. Den anden gruppe beregnede funktionsværdier for argumenter, der var fem eller ti intervaller fra hinanden. De beregnede værdier blev inkluderet i tabellen som referenceværdier. Derefter blev formlerne sendt til den tredje, mest talrige gruppe, hvis medlemmer udførte rutineberegninger og blev kaldt "computere". De var kun forpligtet til omhyggeligt at addere og subtrahere i rækkefølgen bestemt af formlerne modtaget fra den anden gruppe.
De Pronys værker (aldrig færdiggjort på grund af den revolutionære tid), som Babbage mødtes med, mens han var i Frankrig , førte Babbage til ideen om muligheden for at skabe en maskine, der kunne erstatte den tredje gruppe - regnemaskiner. I 1822 udgav Babbage en artikel, der beskrev en sådan maskine, og snart begyndte den praktiske skabelse. Som matematiker var Babbage bekendt med metoden til at tilnærme funktioner ved polynomier og beregne endelige forskelle . For at automatisere denne proces begyndte han at designe en maskine, som blev kaldt den - forskel . Denne maskine skulle være i stand til at beregne værdierne af polynomier op til sjette grad med en nøjagtighed på op til det 18. ciffer.
I samme 1822 byggede Babbage en model af en forskelsmotor, bestående af ruller og gear, der roteredes manuelt ved hjælp af en speciel håndtag. Ved at skaffe støtte fra Royal Society , som anså hans arbejde som "ekstremt værdigt til offentlig støtte", henvendte Babbage sig til den britiske regering for at få finansiering til en fuldskala udvikling. I 1823 bevilgede den britiske regering ham et tilskud på £1.500 (det samlede beløb for statstilskud, Babbage modtog til projektet, var til sidst £ 17.000 ).
Da han udviklede maskinen, forestillede Babbage sig ikke alle de vanskeligheder, der var forbundet med dens implementering, og opfyldte ikke kun de lovede tre år, men ni år senere blev han tvunget til at suspendere sit arbejde. En del af maskinen begyndte dog stadig at fungere og lavede beregninger med endnu større nøjagtighed end forventet.
Designet af differensmotoren var baseret på brugen af decimaltalsystemet . Mekanismen blev drevet af specielle håndtag. Da finansieringen af Difference Engine stoppede, vendte Babbage sig til at designe en meget mere generel analytisk motor , men vendte derefter tilbage til det originale design. Det forbedrede design, han arbejdede på mellem 1847 og 1849, blev kaldt Difference Engine No. 2 .
Mellem 1989 og 1991, på 200-året for Charles Babbages fødsel , blev en arbejdskopi af Difference Engine nr. 2 samlet fra hans originale værk på Science Museum i London . I 2000 begyndte en printer, også opfundet af Babbage til hans maskine, at arbejde i det samme museum. Efter at have elimineret de små designunøjagtigheder, der findes i de gamle tegninger, fungerede begge designs fejlfrit. Disse eksperimenter afsluttede en lang debat om den grundlæggende funktionalitet af Charles Babbages designs (nogle forskere mener, at Babbage bevidst introducerede unøjagtigheder i sine tegninger og dermed forsøgte at beskytte sine kreationer mod uautoriseret kopiering).
På trods af at forskelsmotoren ikke blev bygget af dens opfinder, var det vigtigste for den fremtidige udvikling af computerteknologi noget andet: i løbet af arbejdet havde Babbage ideen om at skabe en universel computer , som han kaldte analytisk og som blev prototypen på den moderne digitale computer . I et enkelt logisk kredsløb koblede Babbage en aritmetisk enhed (af ham kaldet en "mølle"), hukommelsesregistre kombineret til en enkelt helhed ("lager") og en input-output-enhed implementeret ved hjælp af tre typer hulkort . Operationshulkort skiftede maskinen mellem addition, subtraktion, division og multiplikation. Variable hulkort styrede overførslen af data fra hukommelsen til den aritmetiske enhed og tilbage. Numeriske hulkort kunne bruges både til at indtaste data i maskinen og til at gemme resultaterne af beregninger, hvis der ikke var nok hukommelse.
Baseret på Babbages arbejde og råd lykkedes det den svenske udgiver, opfinder og oversætter Georg Schutz ( Sverige Georg Scheutz ) at bygge flere forskellige motorer fra 1854 og endda formået at sælge en af dem til den britiske regerings kontor i 1859 . I 1855 modtog Schutzs forskelsmotor en guldmedalje ved verdensudstillingen i Paris . Nogen tid senere forbedrede en anden opfinder, Martin Wiberg ( Sverige Martin Wiberg ), designet af Schutz-maskinen og brugte den til at beregne og udgive trykte logaritmiske tabeller .
I 1972 af Harry Harrison i romanen Længe leve den transatlantiske tunnel! Hurra! ”, skrevet i steampunk - genren , nævnte “Babbages computermaskine, som optog næsten en fjerdedel af ubådens volumen”, blev brugt til at analysere kablernes tilstand og regulere deres spænding under transporten af konstruktionssektionerne i det transatlantiske hav. Tunnel, samt at kalibrere forløbet af Nautilus II.
I 1990 skrev Michael Flynn en fantasyroman In the Country of the Blind . En eller anden hemmelig organisation ved hjælp af Charles Babbages avancerede analysemaskiner beregner matematisk begivenhedernes mulige udvikling og får dermed mulighed for at påvirke historiens gang.
I 1990 skrev Bruce Sterling og William Gibson science fiction- romanen The Difference Engine . Romanen er designet i stil med steampunk og beskriver også en forskelsmotor .
I 2005 udgav John Crowley Lord Byrons roman. Dette er en fiktiv historie om opdagelsen og dechiffreringen af manuskriptet til Byrons eneste prosaværk , romanen Evening Land . For at redde romanen fra ødelæggelse krypterede Byrons datter Ada Lovelace den, så kun eftertiden kunne læse teksten ved hjælp af regnemaskiner, der går tilbage til Babbages Difference Engine.
Hand of Orion online - projektet beskriver fuldt sansende og autonome mekaniske AI'er på størrelse med en stor asteroide baseret på Babbages ideer .
RM-kort er opdelt i tre typer