Charles Babbage angol matematikus és feltaláló volt, aki az első automatikus digitális számítógépet tervezte. Emellett segített létrehozni a modern angol postai rendszert, és összeállította az első megbízható biztosításmatematikai táblázatokat, feltalált egyfajta sebességmérőt, és feltalálta a vasúti áttekinthetőséget.
Charles Babbage életrajza
1791. december 26-án született Londonban, Benjamin Babbage, a Praeds Bank partnere, a teignmouthi Bitton Estate tulajdonosa és Betsy Plumley Tip családjában. 1808-ban a család úgy döntött, hogy a régi Rowden-házba költözik East Teignmouthban, és az apa a közeli St Michael's felügyelője lett.
Charles apja gazdag ember volt, így több elit iskolában tanulhatott. 8 évesen egy vidéki iskolába kellett járnia, hogy felépüljön egy veszélyes betegségből. Szülei úgy döntöttek, hogy a gyermek agyának "nem kellett volna túl keménynek lennie". Babbage szerint "ez a nagy tétlenség vezethetett bizonyos gyermeki okoskodásokhoz."
Azután belépett a dél-devoni Totnes-i VI. Edward King gimnáziumba,virágzó állami iskola, amely ma is működik, de az egészségi viszonyok miatt Charles egy ideig magántanárokhoz fordult. Végül bekerült egy 30 fős zárt akadémiára, Stephen Freeman tiszteletes vezetésével. Az intézménynek kiterjedt könyvtára volt, amelyet Babbage önállóan használt matematikát, és megtanulta megszeretni. Az akadémia elhagyása után további két személyes mentora volt. Egyikük egy cambridge-i lelkész volt, akinek tanításáról Charles így nyilatkozott: "Attól tartok, nem használtam ki minden előnyömet." A másik egy oxfordi professzor volt. Megtanította a klasszikusokat Charles Babbage-nek, hogy felvehessék Cambridge-be.
Egyetemi tanulmányok
1810 októberében Babbage megérkezett Cambridge-be, és belépett a Trinity College-ba. Kiváló végzettsége volt – ismerte Lagrange-et, Leibnizt, Lacroix-t, Simpsont, és komolyan csalódott volt a rendelkezésre álló matematikai programok miatt. Ezért úgy döntött, hogy John Herschellel, George Peacock-kal és más barátokkal megalapítja az Analitikai Társaságot.
Amikor Babbage 1812-ben átigazolt a Cambridge-i Peterhouse-ba, ő volt a legjobb matematikus; de nem végzett kitüntetéssel. Később, 1814-ben, még vizsga nélkül is díszoklevelet kapott.
1814-ben Charles Babbage feleségül vette Georgiana Whitmore-t. Az apja valamiért soha nem áldotta meg. A család békében élt a londoni Devonshire Street 5. szám alatt, nyolc gyermekük közül csak három maradt életben.felnőttkorig.
Charles apja, felesége és egyik fia tragikusan megh alt 1827-ben.
Számítógépes Projekt
Charles Babbage idejében gyakran előfordultak hibák a matematikai táblázatok kiszámításakor, ezért úgy döntött, hogy új módszert keres, amely mechanikusan teszi ezt, kiküszöbölve az emberi hiba tényezőjét. Ez az ötlet nagyon korán, még 1812-ben támadt.
Három különböző tényező befolyásolta a döntését:
- nem szerette a hanyagságot és a pontatlanságot;
- könnyű volt neki a logaritmikus táblázat;
- W. Schickard, B. Pascal és G. Leibniz számológépekkel kapcsolatos munkái ihlették.
1822 elején Sir H. Davy-nak írt levelében tárgy alta az eszköz számításának alapelveit.
Különbség motor
Babbage 1822. június 14-én a „Megjegyzések a csillagászati és matematikai táblázatok gépi számításának alkalmazásához” című írásában bemutatta az általa „különbségmotornak” nevezettet a Királyi Csillagászati Társaságnak. Ki tudta számítani a polinomokat a differencia nevű numerikus módszerrel.
A Társaság jóváhagyta az ötletet, és 1823-ban a kormány 1500 GBP-t adott neki az építkezéshez. Babbage műhelyt alakított ki háza egyik szobájában, és Joseph Clementet bérelte fel, hogy felügyelje a készülék építését. Minden darabot kézzel kellett elkészíteni speciális eszközökkel, amelyek közül sokat saját maga tervezett. Charles sokat utazott ipari vállalkozásokba, hogy jobb legyenmegérteni a gyártási folyamatokat. Ezen utazások és a gépgyártással kapcsolatos személyes tapasztalatai alapján Babbage 1832-ben megjelentette A gépek és a termelés gazdaságtanáról című művét. Ez volt az első publikációja annak, amit ma "tudományos termelésszervezésnek" neveznek.
Személyes tragédia és utazás Európán keresztül
A feleség, Georgiana, Charles Babbage apja és kisfia halála megszakította az építkezést 1827-ben. A munka nagyon megterhelte, és az összeomlás szélére került. John Herschel és több más barát rávette Babbage-et, hogy utazzon Európába, hogy felépüljön. Beutazta Hollandiát, Belgiumot, Németországot, Olaszországot, egyetemeket és gyárakat látogatott meg.
Olaszországban megtudta, hogy Lucasian matematikaprofesszornak nevezték ki a Cambridge-i Egyetemen. Kezdetben vissza akarta utasítani, de a barátai meggyőzték az ellenkezőjéről. Amikor 1828-ban visszatért Angliába, a Dorset Street 1-be költözött.
Munka folytatása
Babbage távollétében a Difference Engine projektet kritika érte. Elterjedt a pletyka, hogy elpazarolta az állami pénzt, nem működik a gép, és nem lenne gyakorlati értéke, ha elkészül. John Herschel és a Royal Society nyilvánosan megvédte a projektet. A kormány továbbra is támogatta: 1829. április 29-én 1500 fontot, december 3-án 3000 fontot, 1830. február 24-én pedig ugyanennyit. A munka folyt, de Babbage folyamatosannehezen tudott pénzt szerezni a kincstárból.
A projekt felhagyása
Charles Babbage pénzügyi gondjai egybeestek a Kelemennel való növekvő nézeteltérésekkel. Babbage egy kétszintes, 15 méter hosszú műhelyt épített a háza mögé. Üvegtetője volt a világításhoz, valamint tűzálló tisztaszoba az autó tárolására. Kelemen nem volt hajlandó új műhelybe költözni, és pénzt követelt, hogy körbeutazza a várost, hogy felügyelje a munkát. Válaszul Babbage azt javasolta, hogy közvetlenül a kincstárból fizessék ki. Kelemen visszautasította, és abbahagyta a projektet.
Továbbá nem volt hajlandó átadni a Difference Engine elkészítéséhez használt tervrajzokat és eszközöket. 23 000 GBP befektetése után, beleértve a Babbage 6000 GBP saját tőkéjét, a befejezetlen eszközön végzett munka 1834-ben leállt. 1842-ben a kormány hivatalosan felhagyott a projekttel.
Charles Babbage és analitikai motorja
A különbségmotortól távol a feltaláló elkezdett gondolkodni a továbbfejlesztett változatán. 1833 és 1842 között Charles olyan eszközt próbált építeni, amely bármilyen számítás elvégzésére programozható, nem csak a polinomiális egyenletekkel kapcsolatos számításokra. Az első áttörés akkor következett be, amikor a gép kimenetét átirányította a bemenetére, hogy további egyenleteket oldjon meg. Úgy jellemezte, mint egy gépet, amely "megeszi a saját farkát". Nem tartott sokáig, míg rájött az elemző motor alapvető elemeire.
Charles Babbage számítógépe jacquard szövőszékről kölcsönzött lyukkártyákat használt az adatok bevitelére és a szükséges számítások sorrendjének jelzésére. A készülék két részből állt: malomból és tárolóból. A modern számítógép processzorának megfelelő malom a tárhelyről kapott, memóriának tekinthető adatokon végzett műveleteket. Ez volt a világ első általános célú számítógépe.
Charles Babbage számítógépét 1835-ben tervezték. A munka nagysága valóban hihetetlen volt. Babbage és több asszisztens 500 nagyméretű tervrajzot, 1000 gépészeti jelölési lapot és 7000 leíró lapot készített. Az elkészült malom 4,6 m magas és 1,8 m átmérőjű volt. A 100 számjegyes tárhely 7,6 m-re bővült. Új gépéhez Babbage csak kis próbaalkatrészeket épített. A készülék soha nem készült el teljesen. 1842-ben, miután többször is sikertelenül próbálkozott állami finanszírozás megszerzésével, felkereste Sir Robert Peelt. Visszautasította, és helyette lovagi címet ajánlott fel neki. Babbage visszautasította. Az évek során folytatta a tervezés módosítását és fejlesztését.
Lovelace grófnő
1842 októberében Federico Luigi olasz tábornok és matematikus cikket közölt az Analytical Engine-ről. Augusta Ada King, Lovelace grófnője, Babbage régi barátja fordította le a művet angolra. Charles azt javasolta, hogy jegyezze meg a fordítást. 1842 és 1843 között a pár hét jegyzetet írt együtt,amelyek teljes hossza háromszorosa volt a cikkek tényleges méretének. Az egyikben Ada készített egy programvégrehajtási táblázatot, amelyet Babbage készített Bernoulli-számok kiszámításához. Egy másikban egy általánosított algebrai gépről írt, amely képes műveleteket végrehajtani szimbólumokkal és számokkal is. Lovelace volt talán az első, aki megértette Babbage készülékének általánosabb céljait, és egyesek szerint ő a világ első számítógép-programozója. Elkezdett dolgozni egy könyvön, amely részletesebben leírja az analitikai motort, de nem volt ideje befejezni.
A mérnöki tudomány csodája
1846 októbere és 1849 márciusa között Babbage megkezdte a második differenciálmotor tervezését, felhasználva az analitikus motor megépítése során szerzett ismereteit. Mindössze 8000 alkatrészt használt, háromszor kevesebbet, mint az első. A mérnöki tudomány csodája volt.
Eltérően az analitikustól, amelyet folyamatosan hibakeresett és módosított, Charles Babbage második különbségmotorja a fejlesztés kezdeti szakaszának befejezése után nem változott. A jövőben a feltaláló semmilyen kísérletet nem tett az eszköz megépítésére.
24 rajz maradt a Tudományos Múzeum archívumában egészen addig, amíg Charles Babbage elképzeléseit 1985-1991-ben, születésének 200. évfordulója alkalmából egy teljes méretű másolat elkészítésével megvalósították. A készülék méretei 3,4 m hosszúak, 2,1 m magasak és 46 cm mélyek voltak, tömege 2,6 tonna. A pontosság határai az akkoriban elérhető mértékre korlátozódtak.
Eredmények
1824-ben Babbage megkapta a Királyi Csillagászati Társaság aranyérmét "a matematikai és csillagászati táblázatok számítására szolgáló gép feltalálásáért".
1828 és 1839 között Babbage a cambridge-i matematika professzora volt. Sokat írt számos tudományos folyóiratba, és nagy szerepe volt az Astronomical Society 1820-as és a Statisztikai Társaság megalapításában 1834-ben.
1837-ben, válaszul 8 hivatalos Bridgewater értekezésre „Isten hatalmáról, bölcsességéről és jóságáról, ami megnyilvánul a teremtésben”, kiadta a kilencedik Bridgewater értekezést, amely azt a tézist terjesztette elő, hogy a mindenhatósággal és előrelátással rendelkező Isten teremtett. az isteni törvényhozó törvényeket (vagy programokat) hoz létre, amelyek aztán megfelelő időpontokban fajokat hoztak létre, ezáltal kiküszöbölve annak szükségességét, hogy minden alkalommal csodákat tegyenek, amikor új fajra volt szükség. A könyv részleteket tartalmaz a szerzőnek John Herschellel e témában folytatott levelezéséből.
Charles Babbage a kriptográfia területén is figyelemre méltó eredményeket ért el. Feltörte az autokulcsos titkosítást, valamint a sokkal gyengébb titkosítást, amelyet ma Vigenère-rejtjelnek neveznek. Babbage felfedezését a brit hadsereg felhasználta, és csak néhány évvel később publikálták. Ennek eredményeként az elsőbbségi jog Friedrich Kasiskira szállt, aki néhány évvel később ugyanerre az eredményre jutott.
1838-ban Babbage feltalálta a vágánytisztítást, a mozdonyok elejére erősített fémkeretet, hogy megtisztítsa a vágányokatakadályokat. Számos tanulmányt végzett az Isambard Kingdom Brunel's Great Western Railway-ről is.
Csak egyszer próbált politikai pályára lépni, amikor 1832-ben részt vett a választásokon Finsbury városában. A szavazás eredménye szerint Babbage végzett az utolsó helyen.
A matematikus és feltaláló 1871. október 18-án, 79 évesen h alt meg.
Az általa megalkotott számítástechnikai eszközök befejezetlen mechanizmusainak egy része megtekinthető a londoni Science Museumban. 1991-ben Charles Babbage Difference Engine-t az ő eredeti tervei alapján építették meg, és tökéletesen működött.
