Charles Babbage a fost un matematician și inventator englez care a proiectat primul computer digital automat. În plus, a contribuit la crearea sistemului poștal modern englezesc și a întocmit primele tabele actuariale fiabile, a inventat un tip de vitezometru și a inventat mașina de curățare a căii ferate.
Biografia lui Charles Babbage
Născut la Londra la 26 decembrie 1791 în familia lui Benjamin Babbage, partener la Praeds Bank, proprietar al Bitton Estate din Teignmouth, și a lui Betsy Plumley Tip. În 1808, familia a decis să se mute la vechea casă Rowden din East Teignmouth, iar tatăl a devenit gardian al St Michael's din apropiere.
Tatăl lui Charles era un om bogat, așa că a putut studia în mai multe școli de elită. La vârsta de 8 ani, a fost nevoit să meargă la o școală rurală pentru a se recupera de o boală periculoasă. Părinții lui au decis că creierul copilului „nu ar fi trebuit să fie prea dur”. Potrivit lui Babbage, „Este posibil ca această mare lenevie să fi dus la unele dintre raționamentele lui copilărești.”
Apoi a intrat la Școala Gimnazială King Edward VI din Totnes, South Devon,o școală publică înfloritoare care funcționează și astăzi, dar condițiile de sănătate l-au forțat pe Charles să apeleze pentru o perioadă la profesori privați. În cele din urmă, a intrat într-o academie închisă pentru 30 de studenți, condusă de reverendul Stephen Freeman. Instituția avea o bibliotecă vastă, pe care Babbage o folosea pentru a studia singur matematica și a învățat să o iubească. După ce a părăsit academia, a mai avut doi mentori personali. Unul dintre ei era un duhovnic din Cambridge, despre a cărui învăţătură Charles a comentat: „Mă tem că nu am profitat de tot avantajul pe care l-am putut avea”. Celăl alt era un profesor de la Oxford. I-a predat clasicii lui Charles Babbage, astfel încât să poată fi admis la Cambridge.
Studii universitare
În octombrie 1810, Babbage a ajuns la Cambridge și a intrat în Trinity College. A avut o educație strălucitoare - îi cunoștea pe Lagrange, Leibniz, Lacroix, Simpson și a fost serios dezamăgit de programele de matematică disponibile. Așa că a decis să formeze Societatea Analitică cu John Herschel, George Peacock și alți prieteni.
Când Babbage s-a transferat la Cambridge Peterhouse în 1812, a fost cel mai bun matematician; dar nu a absolvit cu onoruri. A primit diploma de onoare mai târziu, fără măcar să susțină examene, în 1814.
În 1814, Charles Babbage s-a căsătorit cu Georgiana Whitmore. Tatăl său, dintr-un motiv oarecare, nu l-a binecuvântat niciodată. Familia locuia în pace pe strada Devonshire 5 din Londra, doar trei dintre cei opt copii ai lor au supraviețuit.până la vârsta adultă.
Tatăl lui Charles, soția sa și unul dintre fiii săi au murit tragic în 1827.
Proiect pe computer
Pe vremea lui Charles Babbage, au existat adesea greșeli în calcularea tabelelor matematice, așa că a decis să găsească o nouă metodă care să o facă mecanic, eliminând factorul erorii umane. Această idee i-a venit foarte devreme, în 1812.
Trei factori diferiți i-au influențat decizia:
- nu-i plăcea neglijența și inexactitatea;
- tabelele logaritmice au fost ușoare pentru el;
- el a fost inspirat de lucrările existente despre mașinile de calcul ale lui W. Schickard, B. Pascal și G. Leibniz.
El a discutat despre principiile de bază ale calculului dispozitivului într-o scrisoare către Sir H. Davy la începutul anului 1822.
Motor de diferență
Babbage a prezentat ceea ce el a numit „motorul diferențelor” Societății Regale de Astronomie la 14 iunie 1822, într-o lucrare intitulată „Observații privind aplicarea calculului automat al tabelelor astronomice și matematice”. El putea calcula polinoame folosind o metodă numerică numită diferență.
Societatea a aprobat ideea, iar în 1823 guvernul ia dat 1.500 de lire sterline pentru a o construi. Babbage a făcut un atelier într-una dintre camerele casei sale și l-a angajat pe Joseph Clement să supravegheze construcția dispozitivului. Fiecare piesă trebuia realizată manual, folosind unelte speciale, multe dintre ele proiectate el însuși. Charles a făcut multe călătorii la întreprinderile industriale pentru a se îmbunătățiînțelegerea proceselor de producție. Pe baza acestor călătorii și a experienței sale personale de a construi o mașină, în 1832 Babbage a publicat On the Economics of Machinery and Production. A fost prima publicație a ceea ce astăzi se numește „organizația științifică a producției”.
Tragedie personală și călătorie prin Europa
Moartea soției Georgiana, tatăl lui Charles Babbage și al fiului său, a întrerupt construcția în 1827. Munca l-a împovărat foarte mult și era în pragul unei căderi. John Herschel și alți câțiva prieteni l-au convins pe Babbage să facă o călătorie în Europa pentru a se recupera. A călătorit prin Țările de Jos, Belgia, Germania, Italia, vizitând universități și fabrici.
În Italia, a aflat că a fost numit profesor Lucasian de matematică la Universitatea din Cambridge. Inițial, a vrut să refuze, dar prietenii l-au convins de contrariu. La întoarcerea sa în Anglia, în 1828, s-a mutat pe strada Dorset nr. 1.
Reluarea muncii
În timpul absenței lui Babbage, proiectul Difference Engine a fost criticat. S-au răspândit zvonuri că a irosit bani guvernamentali, că mașina nu a funcționat și că nu ar avea nicio valoare practică dacă ar fi făcută. John Herschel și Royal Society au apărat public proiectul. Guvernul și-a continuat sprijinul furnizând 1.500 de lire sterline pe 29 aprilie 1829, 3.000 de lire sterline pe 3 decembrie și aceeași sumă la 24 februarie 1830. Munca a continuat, dar Babbage în mod constanta avut dificultăți să obțină bani de la trezorerie.
Abandonarea proiectului
Necazurile financiare ale lui Charles Babbage au coincis cu dezacordurile tot mai mari cu Clement. Babbage a construit un atelier cu două etaje și 15 metri lungime în spatele casei sale. Avea un acoperiș de sticlă pentru iluminat, precum și o cameră curată ignifugă pentru a-și depozita mașina. Clement a refuzat să se mute într-un nou atelier și a cerut bani pentru a călători prin oraș pentru a supraveghea lucrările. Ca răspuns, Babbage a sugerat să fie plătit direct de la trezorerie. Clement a refuzat și a încetat să lucreze la proiect.
În plus, a refuzat să predea planurile și instrumentele folosite pentru a construi motorul de diferențe. După ce au investit 23.000 lire sterline, inclusiv 6.000 lire sterline din fondurile proprii ale lui Babbage, lucrările la dispozitivul neterminat au încetat în 1834. În 1842, guvernul a abandonat oficial proiectul.
Charles Babbage și motorul său analitic
Departe de motorul diferențelor, inventatorul a început să se gândească la versiunea sa îmbunătățită. Între 1833 și 1842, Charles a încercat să construiască un dispozitiv care ar putea fi programat să efectueze orice calcul, nu doar cele legate de ecuații polinomiale. Prima descoperire a venit atunci când a redirecționat ieșirea mașinii către intrarea sa pentru a rezolva ecuații ulterioare. El a descris-o ca pe o mașină care „își mănâncă propria coadă”. Nu a durat mult până să-și dea seama de elementele de bază ale motorului analitic.
Computerul lui Charles Babbage folosea cărți perforate împrumutate de la un războaie jacquard pentru a introduce date și a indica ordinea calculelor necesare. Dispozitivul era format din două părți: o moară și depozitare. Moara, corespunzatoare procesorului unui calculator modern, efectua operatii asupra datelor primite din stocare, care pot fi considerate memorie. A fost primul computer de uz general din lume.
Computerul lui Charles Babbage a fost proiectat în 1835. Amploarea lucrării a fost cu adevărat incredibilă. Babbage și mai mulți asistenți au produs 500 de desene mari de proiectare, 1.000 de foi de desemnare mecanică și 7.000 de fișe de descriere. Moara finalizată avea 4,6 m înălțime și 1,8 m în diametru. Spațiul de stocare pentru 100 de cifre s-a extins cu 7,6 m. Pentru noua sa mașină, Babbage a construit doar piese de testare mici. Dispozitivul nu a fost niciodată completat complet. În 1842, după încercări repetate nereușite de a obține finanțare guvernamentală, l-a abordat pe Sir Robert Peel. A refuzat și în schimb i-a oferit titlul de cavaler. Babbage a refuzat. El a continuat să modifice și să îmbunătățească designul de-a lungul anilor.
Contesa Lovelace
În octombrie 1842, Federico Luigi, un general și matematician italian, a publicat un articol despre Motorul analitic. Augusta Ada King, contesa de Lovelace, o veche prietenă a lui Babbage, a tradus lucrarea în engleză. Charles ia sugerat să adnoteze traducerea. Între 1842 și 1843, cuplul a scris împreună 7 note,a cărui lungime totală era de trei ori dimensiunea reală a articolelor. Într-una dintre ele, Ada a pregătit un tabel de execuție a programului pe care Babbage l-a creat pentru a calcula numerele Bernoulli. Într-o alta, ea a scris despre o mașină algebrică generalizată care ar putea efectua operații atât pe simboluri, cât și pe numere. Lovelace a fost probabil primul care a înțeles obiectivele mai generale ale dispozitivului lui Babbage și este considerat de unii ca fiind primul programator de computere din lume. Ea a început să lucreze la o carte care descrie motorul analitic mai detaliat, dar nu a avut timp să o termine.
Miracolul ingineriei
Între octombrie 1846 și martie 1849, Babbage a început să proiecteze un al doilea motor de diferență, folosind cunoștințele pe care le dobândise în urma construirii celui analitic. A folosit doar 8.000 de piese, de trei ori mai puține decât prima. A fost o minune a ingineriei.
Spre deosebire de cel analitic, pe care l-a depanat și modificat constant, cel de-al doilea motor de diferență al lui Charles Babbage nu a fost schimbat după finalizarea etapei inițiale de dezvoltare. În viitor, inventatorul nu a făcut nicio încercare de a construi dispozitivul.
24 desene au rămas în arhivele Muzeului de Știință până când ideile lui Charles Babbage au fost realizate în 1985-1991 prin crearea unei replici la dimensiunea normală cu ocazia împlinirii a 200 de ani de la nașterea sa. Dimensiunile aparatului au fost de 3,4 m lungime, 2,1 m înălțime și 46 cm adâncime, iar greutatea acestuia a fost de 2,6 tone. Limitele de precizie au fost limitate la ceea ce se putea realiza la momentul respectiv.
Realizări
În 1824, Babbage a primit Medalia de Aur a Societății Regale de Astronomie „pentru inventarea sa a unei mașini pentru calculul tabelelor matematice și astronomice.”
Din 1828 până în 1839, Babbage a fost profesor lucasian de matematică la Cambridge. A scris mult pentru o serie de periodice științifice și a contribuit la înființarea Societății Astronomice în 1820 și a Societății de Statistică în 1834.
În 1837, ca răspuns la 8 tratate oficiale Bridgewater „Despre puterea, înțelepciunea și bunătatea lui Dumnezeu manifestate în creație”, el a publicat cel de-al nouălea tratat Bridgewater, propunând teza că Dumnezeu, posedând atotputernță și previziune, a creat divinul un legiuitor care produce legi (sau programe) care apoi au creat specii la momente adecvate, eliminând astfel nevoia de a face miracole de fiecare dată când era necesară o nouă specie. Cartea conține fragmente din corespondența autorului cu John Herschel pe acest subiect.
Charles Babbage a obținut și rezultate notabile în criptografie. El a spart cifrul cu cheie automată, precum și cifrul mult mai slab, care se numește astăzi cifrul Vigenère. Descoperirea lui Babbage a fost folosită de armata britanică și a fost publicată doar câțiva ani mai târziu. Drept urmare, dreptul de primat a trecut lui Friedrich Kasiski, care a ajuns la același rezultat câțiva ani mai târziu.
În 1838, Babbage a inventat curățătorul de șenile, un cadru metalic atașat pe partea din față a locomotivelor pentru a curăța șinele debariere. De asemenea, a efectuat o serie de studii despre Great Western Railway a lui Isambard Kingdom Brunel.
A încercat o singură dată să intre în politică, când în 1832 a participat la alegerile din orașul Finsbury. Conform rezultatelor votării, Babbage a ocupat ultimul loc.
Matematicianul și inventatorul a murit la 18 octombrie 1871, la vârsta de 79 de ani.
Părți din mecanismele neterminate ale dispozitivelor de calcul create de el sunt disponibile pentru vizitare la Muzeul de Știință din Londra. În 1991, motorul de diferențe al lui Charles Babbage a fost construit pe baza planurilor sale originale și a funcționat perfect.
