Babbage, Charles

Charles Babbage
engelsk  Charles Babbage

portræt af Charles Babbage for The Illustrated London News , 4. november 1871
Fødselsdato 26. december 1791( 1791-12-26 )
Fødselssted London , Storbritannien
Dødsdato 18. oktober 1871 (79 år)( 1871-10-18 )
Et dødssted London , Storbritannien
Land
Videnskabelig sfære matematik
Arbejdsplads
Alma Mater
Akademisk grad Bachelor of Arts [1] ( 1814 ) og Master of Arts [1] ( 1999 )
Akademisk titel Lukasovsky professor i matematik [1]
Priser og præmier Royal Astronomical Society guldmedalje Guldmedalje fra Royal Astronomical Society (1824)
Autograf
 Mediefiler på Wikimedia Commons

Charles Babbage [2] ( Eng.  Charles Babbage ; 26. december 1791 , London , England  - 18. oktober 1871 , ibid ) - Engelsk matematiker , opfinder af den første analytiske computer . Udenlandsk korresponderende medlem af det kejserlige videnskabsakademi i Sankt Petersborg (1832). Skrev værker om funktionsteori , mekanisering af kontoen i økonomi. Designet og bygget ( 1820-22 ) en tabuleringsmaskine . Fra 1822 arbejdede han på konstruktionen af ​​en differensmotor . I 1833 udviklede han et projekt for en universel digital computer - en prototype af en moderne computer .

Biografi

Charles Babbage blev født den 26. december 1791 i London i familien af ​​bankmand Benjamin Babbage og Elizabeth Tip ( Eng.  Teape ). Som barn havde Charles et meget dårligt helbred. I en alder af 8 blev han sendt til en privatskole i Alphington for at blive opdraget af en præst. På det tidspunkt var hans far allerede velhavende nok til at lade Charles studere på en privatskole. Benjamin Babbage bad præsten om ikke at give Charles stærke træningsbelastninger på grund af dårligt helbred.

Efter skole i Alphington blev Charles sendt til akademiet i Enfield , hvor i det væsentlige begyndte hans rigtige træning. Det var der, Babbage begyndte at vise interesse for matematik, hvilket blev faciliteret af et stort bibliotek på akademiet.

Efter at have studeret på akademiet studerede Babbage med to undervisere. Den første var en præst, der boede i nærheden af ​​Cambridge . Ifølge Charles ville præsten ikke have givet ham den viden, som han kunne få ved at studere hos en mere erfaren vejleder. Efter præsten havde Babbage en lærer fra Oxford . Han var i stand til at give Babbage den grundlæggende klassiske viden, der var nødvendig for at komme på college.

I 1810 gik Babbage ind på Trinity College , Cambridge . Men han studerede det grundlæggende i matematik på egen hånd fra bøger. Han studerede omhyggeligt værker af Newton , Leibniz , Lagrange , Lacroix , Euler og andre matematikere fra akademierne i Sankt Petersborg , Berlin og Paris . Babbage overhalede hurtigt sine lærere med hensyn til viden og var meget skuffet over niveauet af matematikundervisningen på Cambridge. Desuden bemærkede han, at Storbritannien som helhed haltede langt bagefter kontinentale lande med hensyn til matematisk træning.

I denne henseende besluttede han at skabe et samfund, hvis mål var at bringe moderne europæisk matematik til University of Cambridge. I 1812 grundlagde Charles Babbage, hans venner John Herschel og George Peacock og flere andre unge matematikere Analytical Society . De begyndte at holde møder. Diskuter forskellige problemstillinger relateret til matematik. Vi begyndte at udgive vores arbejde. For eksempel udgav de i 1816 Afhandlingen om Differential- og Integralregning oversat til engelsk af den franske matematiker Lacroix , og i 1820 udgav de to bind med eksempler for at supplere denne afhandling. Det analytiske samfund indledte med sin aktivitet reformen af ​​matematisk uddannelse, først i Cambridge og derefter på andre universiteter i Storbritannien.

I 1812 flyttede Babbage til St. Peter's College ( Peterhouse ), og i 1814 fik han en bachelorgrad.

I 1816 blev han medlem af Royal Society of London . På det tidspunkt havde han skrevet flere store videnskabelige artikler inden for forskellige matematiske discipliner. I 1820 blev han medlem af Royal Society of Edinburgh og Royal Astronomical Society . I 1827 begravede han sin far, hustru og to børn. I 1827 blev han professor i matematik ved Cambridge, en stilling han havde i 12 år. Efter at have forladt denne stilling, viede han det meste af sin tid til sit livsværk - udviklingen af ​​computere .

I 1835 besøgte han Odessa i forbindelse med en forretningsrejse.

Babbage viede de sidste år af sit liv til filosofi og politisk økonomi.

Charles Babbage døde i en alder af 79 den 18. oktober 1871 . Begravet på Kensal Green Cemetery i London . 

Charles Babbages hjerne blev fjernet efter hans død og opbevaret i 36 år på Hunter Museum i Glasgow . Det blev efterfølgende dissekeret af professor Charles Stewart. British Royal Society of Arts offentliggjorde resultaterne og fotografierne af dissektionen i bogen Description of the Brain of Mr. Charles Babbage [3]

Babbages opfindelser

Babbage er uden tvivl den første, der har fundet på ideen om en computermaskine, som i dag kaldes en computer .

Small Difference Engine

Babbage tænkte først på at skabe en mekanisme, der ville tillade automatiske komplekse beregninger med stor nøjagtighed i 1812. Disse tanker blev foranlediget af undersøgelsen af ​​logaritmiske tabeller, hvis genberegning afslørede talrige fejl i beregninger på grund af den menneskelige faktor. Allerede da begyndte han at forstå muligheden for at udføre komplekse matematiske beregninger ved hjælp af mekaniske enheder.

Babbage var også stærkt påvirket af den franske videnskabsmand Baron de Pronys arbejde , der foreslog ideen om arbejdsdeling ved beregning af store tabeller (logaritmiske, trigonometriske osv.). Han foreslog at opdele beregningsprocessen i tre niveauer. Det første niveau er nogle få fremtrædende matematikere, der forbereder software. Det andet niveau er uddannede teknologer, der organiserede den rutinemæssige proces med beregningsarbejde. Og det tredje niveau blev besat af selve regnemaskinerne, hvorfra kun muligheden for at tilføje og trække fra var påkrævet. Pronys ideer førte Babbage til ideen om at erstatte det tredje niveau (computere) med en mekanisk enhed.

Babbage begyndte dog ikke umiddelbart at udvikle ideen om at bygge en beregningsmekanisme. Det var først i 1819 , da han blev interesseret i astronomi, at han definerede sine ideer mere præcist og formulerede principperne for beregning af tabeller ved differensmetoden ved hjælp af en maskine, som han senere kaldte differensmaskinen. Denne maskine skulle udføre komplekse beregninger ved kun at bruge additionsoperationen. I 1819 begyndte Charles Babbage at skabe en lille forskelsmotor, og i 1822 afsluttede han konstruktionen og lavede en rapport til Royal Astronomical Society om brugen af ​​en maskinmekanisme til at beregne astronomiske og matematiske tabeller. Han demonstrerede maskinens funktion ved eksemplet med at beregne vilkårene for en sekvens. Driften af ​​differensmotoren var baseret på den endelige differensmetode. Den lille maskine var fuldstændig mekanisk og bestod af mange gear og håndtag. Det brugte decimaltalsystemet. Det fungerede med 18-bit tal op til ottende decimal og gav hastigheden til at beregne 12 medlemmer af sekvensen på 1 minut. Den lille forskelsmotor kunne beregne værdierne af polynomier af 7. grad.

For skabelsen af ​​forskelsmotoren blev Babbage tildelt den første guldmedalje fra Astronomical Society. Den lille forskel-motor var dog eksperimentel, fordi den havde en lille hukommelse og ikke kunne bruges til store beregninger.

Large Difference Engine

I 1822 tænkte Babbage på at skabe en stor forskelsmotor, der ville erstatte det enorme antal mennesker, der var involveret i beregningen af ​​forskellige astronomiske, navigations- og matematiske tabeller. Dette ville spare arbejdsomkostninger, samt slippe af med fejl forbundet med den menneskelige faktor.

Med sit forslag om at finansiere oprettelsen af ​​en stor forskelsmotor henvendte Charles Babbage sig til Royal and Astronomical Society. Begge reagerede positivt på dette forslag. I 1823 modtog Babbage £1.500 og gik i gang med at designe en ny maskine. Han planlagde at bygge bilen om 3 år. Babbage tog dog ikke højde for kompleksiteten af ​​designet, såvel som de tekniske muligheder på den tid. Og i 1827 var der brugt £3.500 (hvoraf mere end £1.000 var hans personlige penge). Fremskridtene i arbejdet med at skabe en forskelsmotor er bremset betydeligt.

Desuden var processen med at konstruere maskinen i høj grad påvirket af de tragiske begivenheder i Babbages liv i 1827. I år begravede han sin far, kone og to børn. Efter disse begivenheder forværredes hans helbred, og han kunne ikke engagere sig i designet af maskinen. For at genoprette sit helbred rejste han tværs over kontinentet.

Efter at have rejst i 1828 fortsatte Babbage med at udvikle sig, men pengene var væk. Han appellerede til mange samfund og regeringen om hjælp. Først i 1830 modtog han yderligere 9.000 pund sterling fra regeringen, hvorefter han fortsatte med at designe en forskelsmotor.

I 1834 blev arbejdet med skabelsen af ​​maskinen indstillet. På det tidspunkt var der allerede brugt 17.000 pund offentlige penge og fra 6.000 til 7.000 personlige penge. Fra 1834 til 1842 overvejede regeringen, om de skulle støtte projektet eller ej, og nægtede i 1842 at finansiere projektet. Difference Engine blev aldrig fuldført.

Den store forskelsmotor skulle bestå af 25.000 dele, veje næsten 14 tons og være 2,5 meter høj. Derudover skulle differensmotoren være udstyret med en printerenhed til udlæsning af resultaterne. Hukommelsen er designet til 1000 50-bit numre.

Måske var årsagen til, at skabelsen af ​​forskelsmotoren mislykkedes, sammen med de tragiske begivenheder i 1827 og datidens utilstrækkelige teknologiniveau, Babbages overdrevne alsidighed. Han gik op med en ekspedition til Vesuv , kastede sig til bunden af ​​søen i en dykkerklokke , deltog i arkæologiske udgravninger, studerede forekomsten af ​​malme, faldt ned i minerne. I næsten et år arbejdede han med jernbanesikkerhed og lavede en masse specialudstyr – blandt andet et speedometer . Derudover udviklede han en masse udstyr til metalbearbejdning, da han designede en forskelsmotor. I 1851 forsøgte Charles Babbage at designe en forbedret version af Difference Engine, Difference Engine 2. Men heller ikke dette projekt lykkedes.

Babbages arbejde med at skabe en forskelsmotor var dog ikke forgæves. I 1854 byggede den svenske opfinder Scheutz flere forskellige motorer baseret på Babbages arbejde. Og noget tid senere forbedrede Martin Wiberg Scheutz-maskinen og brugte den til at beregne og udgive logaritmiske tabeller.

I 1991 blev en arbejdskopi af Difference Engine 2 bygget på London Science Museum.

Den analytiske motor

På trods af fejlen med forskelsmotoren tænkte Babbage i 1833 på at skabe en programmerbar computer, som han kaldte analytisk (prototypen på den moderne computer). I modsætning til forskelsmotoren gjorde den analytiske motor det muligt at løse en bredere række af problemer. Det var denne bil, der blev hans livs arbejde og bragte posthum berømmelse. Han antog, at konstruktionen af ​​en ny maskine ville kræve mindre tid og penge end forfining af differensmaskinen, da den skulle bestå af enklere mekaniske elementer. Fra 1834 begyndte Babbage at designe den analytiske motor.

Arkitekturen af ​​en moderne computer ligner på mange måder arkitekturen i en analytisk motor. I den analytiske motor leverede Babbage følgende dele: lager (butik), fabrik eller mølle (mølle), kontrolelement (kontrol) og informationsinput-output-enheder.

Lageret er designet til at gemme både værdierne af de variabler, som operationer udføres med, og resultaterne af operationer. I moderne terminologi kaldes dette hukommelse.

Møllen (en aritmetisk logisk enhed, en del af en moderne processor) skulle udføre operationer på variabler og også lagre i registre værdien af ​​de variable, som den i øjeblikket udfører en operation med.

Den tredje enhed, som Babbage ikke navngav, håndterede strømmen af ​​operationer, satte variabler ind og ud af lageret og udsendte resultater. Den læser rækkefølgen af ​​operationer og variabler fra hulkort. Hulkort var af to typer: operationelle kort og variable kort. Fra operationskort var det muligt at lave et funktionsbibliotek. Derudover skulle den analytiske motor ifølge Babbages plan indeholde en udskrivningsenhed og en enhed til udlæsning af resultater til hulkort til senere brug.

For at skabe en computer i moderne forstand, var det kun tilbage at komme med et kredsløb med et lagret program, hvilket blev gjort 100 år senere af Eckert , Mauchly og Von Neumann .

Babbage udviklede designet af den analytiske motor alene. Han besøgte ofte industrielle udstillinger, hvor forskellige nyheder inden for videnskab og teknologi blev præsenteret. Det var der, han mødte Ada Augusta Lovelace (datter af George Byron ), som blev hans meget nære ven, assistent og eneste ligesindede. I 1840 rejste Babbage til Torino på invitation af italienske matematikere , hvor han holdt foredrag om sin maskine. Luigi Menabrea , underviser ved Turins artilleriakademi, skabte og udgav forelæsningsnotater på fransk. Senere oversatte Ada Lovelace disse forelæsninger til engelsk og supplerede dem med kommentarer, der oversteg den originale tekst i volumen. I kommentarerne lavede Ada en beskrivelse af den digitale computer og programmeringsvejledning til den. Dette var de første programmer i verden. Derfor bliver Ada Lovelace med rette kaldt den første programmør. Den analytiske motor blev dog aldrig færdig. Her er, hvad Babbage skrev i 1851 : "Alle udviklinger relateret til den analytiske motor blev udført på min regning. Jeg udførte en række eksperimenter og nåede det punkt, hvorefter mine evner ikke er nok. I denne forbindelse er jeg tvunget til at nægte yderligere arbejde. På trods af det faktum, at Babbage detaljeret beskrev designet af den analytiske motor og principperne for dens drift, blev den aldrig bygget i hans levetid. Der var mange grunde til dette, men de vigtigste var den fuldstændige mangel på finansiering til projektet for at skabe en analytisk motor og det lave teknologiniveau på det tidspunkt. Babbage bad ikke regeringen om hjælp denne gang, fordi han forstod, at efter fejlen med differensmotoren ville han stadig få afslag.

Først efter Charles Babbages død fortsatte hans søn, Henry Babbage, det arbejde, som hans far havde påbegyndt. I 1888 lykkedes det Henry at bygge den centrale knude i den analytiske motor i henhold til sin fars tegninger. Og i 1906 byggede Henry sammen med Monroe-firmaet en arbejdsmodel af en analytisk motor, inklusive en aritmetisk enhed og en enhed til udskrivning af resultater. Babbages maskine viste sig at være operationel.

I 1864 skrev Charles Babbage: "Det vil sandsynligvis vare et halvt århundrede, før folk er overbevist om, at de midler, jeg efterlader, ikke kan undværes." I sin antagelse tog han fejl med 30 år. Kun 80 år efter dette udsagn blev MARK-I maskinen bygget , som blev kaldt "Babbages drøm gik i opfyldelse." MARK-I-arkitekturen lignede meget arkitekturen i den analytiske motor. Howard Aiken studerede faktisk for alvor publikationerne af Babbage og Ada Lovelace, før han byggede sin maskine, og hans maskine var ideologisk marginalt foran den ufærdige Analytical Engine. Ydeevnen af ​​MARK-I viste sig kun at være ti gange højere end den beregnede hastighed for den analytiske motor.

Andre bidrag til Charles Babbage

På trods af at Charles Babbage betragtes som opfinderen af ​​computere, var han faktisk en meget alsidig person. Babbage var engageret i jernbanetrafikkens sikkerhed, hvortil han udstyrede laboratorievognen med alle slags sensorer, hvis aflæsninger blev registreret af optagere. Opfandt speedometeret. Deltog i opfindelsen af ​​omdrejningstælleren . Lavet en enhed, der taber tilfældige genstande fra sporene foran lokomotivet.

I løbet af arbejdet med at skabe computere gjorde han store fremskridt inden for metalbearbejdning. Han designede krydsplaning og drejebænke, opfandt metoder til fremstilling af gear. Foreslog en ny metode til værktøjsslibning og sprøjtestøbning.

Han bidrog til reformen af ​​postvæsenet i England. Samlede de første pålidelige forsikringstabeller. Han var engageret i teorien om funktionel analyse, eksperimentelle undersøgelser af elektromagnetisme , krypteringsspørgsmål, optik, geologi, religiøse og filosofiske spørgsmål. Desuden er han kendt som den person, der først knækkede Vigenère-chifferet .

I 1834 skrev Babbage et af sine vigtigste værker, The Economy  of Machines and Manufactures (1832), hvori han foreslog det, der nu kaldes " driftsforskning ".

I 1864 skrev Babbage en selvbiografi - Passages from the Life of Philosopher (1864) - en slags krønike om hans fiaskoer og præstationer .  I kapitlet "Gadeoptøjer" ( Street Nuisances ) beskrev han den kamp, ​​han kæmpede alene mod gademusikanter. I løbet af hans levetid vandt denne kamp ham mere berømmelse end hans videnskabelige resultater.

Han var en af ​​grundlæggerne af London Statistical Society. Blandt hans opfindelser var et speedometer , et oftalmoskop , en seismograf , en anordning til at pege på en artilleripistol.

Derudover var Babbage en meget omgængelig person. Ofte om lørdagen plejede han at samle gæster i huset. Nogle gange kom der op mod 200 eller 300 mennesker, blandt dem var så berømte personer fra tiden som Foucault , Pierre Laplace , Charles Darwin , Charles Dickens , Alexander Humboldt . Derudover opretholdt han tætte forbindelser med Jung , Fourier , Poisson , Bessel , Malthus .

Babbage satte et stort præg på det 19. århundredes historie og lavede en revolution ikke kun inden for matematik og databehandling, men også inden for naturvidenskab generelt.

Familie

I 1814 giftede Charles Babbage sig med Georgiana Whitmore og i 1815 flyttede de fra Cambridge til London. I løbet af deres tretten års ægteskab fik de otte børn, men fem af dem døde i barndommen. Børn:

Hukommelse

I 1935 opkaldte Den Internationale Astronomiske Union et krater på den synlige side af Månen efter Charles Babbage .

Et maskinorienteret programmeringssprog på højt niveau til computere GEC 4080 og efterfølgende i serien blev opkaldt efter Babbage . Babbage - programmeringssproget blev leveret af producenten sammen med computere og erstattet assembler med dem [4] .

Noter

  1. ↑ 1 2 3 4 http://venn.lib.cam.ac.uk/cgi-bin/search-2016.pl?sur=&suro=w&fir=&firo=c&cit=&cito=c&c=all&z=all&tex=BBG810C&sye=&eye =&col=all&maxcount=50
  2. ↑ Babbage  // Greater Kaukasus - Store Kanal. - M  .: Great Russian Encyclopedia, 2006. - S. 467. - ( Great Russian Encyclopedia  : [i 35 bind]  / chefredaktør Yu. S. Osipov  ; 2004-2017, v. 4). — ISBN 5-85270-333-8 .
  3. ↑ EN BESKRIVELSE AF HJERNEN AF Hr. CHARLES BABBAGE (1909) Arkiveret 13. februar 2014 på Wayback Machine  - En beskrivelse af Mr. Charles Babbages hjerne, offentliggjort 12. november 2012
  4. ↑ B.001 Babbage. : Babbage // Explanatory Dictionary of Computing Systems. = Dictionary of Computing. Market House Books Ltd, 1986. ISBN 0-19-853913-4  / Udg. V. Illingourt og andre; om. fra engelsk. A. K. Belotsky og andre, red. E. K. Maslovsky. - M .  : Mashinostroenie, 1991. - S. 35. - 560 s. : syg. - BBK  32.97ya2 + 81.2 Eng-4 . — UDC  681.3(038)-00=20=82 . — ISBN 5-217-00617-X .

Litteratur

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Tematiske steder
Ordbøger og encyklopædier
Slægtsforskning og nekropolis