Чарльз Бэббидж был сыном богатого банкира из Дэвона (Англия) и
очень талантливым математиком. В течение 13 лет он заведовал
кафедрой математики Кембриджского университета (когда-то этот пост
занимал Ньютон), но не прожил при университете ни дня и не прочел
там ни одной лекции. Бэббидж был одним из основателей Королевского
астрономического общества, автором всевозможных сочинений на самые
различные темы - от политики до технологии производства. Он принимал
участие в создании различных приборов, в частности, тахометра, и
приспособлений, например предохранительной решетки для
железнодорожного локомотива, которая позволяла отбрасывать с пути
случайно попавшие туда предметы. Бэббидж занимался и такими
серьезными проблемами, как расчет смертности населения и реформа
почтовой службы.
Однако главной страстью Бэббиджа была борьба за
безукоризненную математическую точность. Он обнаружил погрешности в
таблицах логарифмов Неппера, которыми широко пользовались при
вычислениях астрономы, математики, штурманы дальнего плавания. В
1821 году приступил к разработке своей вычислительной машины,
которая помогла бы выполнить более точные
вычисления.
В 1822 году была построена пробная модель Разностной
машины, способной рассчитывать и печатать большие
математические таблицы. Работа модели основывалась на принципе, известном
в математике как "метод конечных разностей": при вычислении многочленов
используется только операция сложения и не выполняется умножение и
деление, которые значительно труднее поддаются автоматизации. При этом
предусматривалось применение десятичной системы счисления, а не двоичной,
как в современных компьютерах. Это было очень сложное, большое устройство
и предназначалось для автоматического вычисления логарифмов.
На протяжении следующих десятилетий Бэббидж работал над своим
изобретением. В 1834 году он пришел к идее создания еще более мощной
машины - Аналитической, которая не просто
должна была решать математические задачи одного определенного типа,
а выполнять разнообразные вычислительные операции в соответствии с
инструкциями, задаваемыми оператором. В этой машине он использовал
идею программного управления Жаккарда с помощью перфокарт.
Бэббидж развил эту идею, применив ее для автоматизации вычислений, и
реализовал управление в зависимости от текущего результата вычислений.
Аналитическая машина должна была иметь такие компоненты, как "мельница" и
"склад" (арифметическое устройство и память), состоящие из механических
рычажков и шестеренок. Память машины вмещала до 100 сорокоразрядных чисел.
Эти числа должны были храниться в памяти, пока до них не дойдет очередь в
арифметическом устройстве. Результаты операции либо отправлялись в память,
чтобы также ждать своей очереди, либо распечатывались.
Если Разностная машина имела сомнительные шансы на успех, то
Аналитическая машина и вовсе выглядела нереалистичной. Ее просто
невозможно было построить и запустить в работу. В своем окончательном виде
машина должна была быть не меньше железнодорожного локомотива. Ее
внутренняя конструкция представляла собой беспорядочное нагромождение
стальных, медных и деревянных деталей, часовых механизмов, приводимых в
действие паровым двигателем.
Аналитическая машина так и не была
построена. Все, что дошло от нее до наших дней, - это ворох чертежей и
рисунков, а также небольшая часть арифметического устройства и печатающее
устройство, сконструированное сыном Бэббиджа.
Наивысшим достижением Чарльза Бэббиджа и вместе с тем его величайшей
болью была разработка принципов, положенных в основу современных
компьютеров, за целое столетие до того, как появилась техническая
возможность их реализации. Он потратил несколько десятилетий, крупные
правительственные субсидии и значительную часть собственных средств в
попытках создать вычислительную машину, работающую на этих принципах.
Интересно, что в процессе работы над проектом Аналитической машины Бэббидж
нашел подходы к созданию значительно менее громоздкого устройства
Разностной машины №2.
По иронии судьбы Разностной машине повезло больше. Шведский
издатель, изобретатель, переводчик Пер Георг Шойц, прочтя как-то об
этом устройстве, построил его слегка видоизмененный вариант,
воспользовавшись ценными советами Бэббиджа. В 1854 году это
устройство прошло испытание в Лондоне, а годом позже Разностная
машина Шойца была удостоена золотой медали на Всемирной выставке в
Париже. Спустя еще несколько лет английский инженер Данкин по заказу
британского правительства, отказавшего в свое время в поддержке
Бэббиджу, сделал копию шведской машины для правительственной
канцелярии.
В чем же суть достижений Чарльза Бэббиджа и его ученицы и помощницы Ады
Лавлейс?
В 1985 году сотрудники Музея науки в Лондоне решили выяснить , возможно ли на самом деле построить вычислительную машину Бэббиджа. После нескольких лет напряженной работы старания увенчались успехом. В ноябре 1991 года Разностная машина №2 впервые произвела серьезные вычисления.