История программирования в лицах (Часть 2)

Чарльз Бэббидж (Charles Babbage) 26 декабря 1791 г. - 18 октября 1871 г.

До недавнего времени не было уверенности в дате и месте рождения Бэббиджа, но недавно было установлено, что он родился 26 декабря 1791 в Teignmouth (я так понял, что это один из районов Лондона). В 1975 году Hyman раскопал документы, подтверждающие, что рождение Бэббиджа было зарегистрировано в Лондоне в St Mary's Newington 6 января 1792. Отцом был Бенджамин Бэббидж (Benjamin Babbage), банкир, а матерью Elizabeth Plumleigh Babbage (девичья фамилия Teape). Учитывая где было зарегестрировано рождение, можно почти уверенно сказать, что Бэббидж родился в фамильном доме Бэббиджей 44 Crosby Row, Walworth Road, Лондон.

Бэббидж в детстве был довольно таки болезненным ребенком. В возрасте пяти лет он перенес сильную лихорадку, которая повторилась в десять лет, его вылечили с трудом (еще бы, медицина была далека от совершенства, впрочем, как и сейчас ;-) ). Бэббидж был послан в Девоншир и отдан на попечение священнослужителя (который содержал школу в Alphington вблизи Exeter), с наставлением внимательно следить за здоровьем Чарльза, но не слишком нажимать на учебу.

Так как отец Бэббиджа был довольно таки богат (банкир все-таки), он мог позволить себе обучать сына в частных школах. После школы в Alphington его послали в академию Forty Hill, Enfield, Middlesex, где началось его нормальное обучение. Там проявилась его увлеченность математикой, определившая всю его дальнейшую жизнь (никого не напоминает, я имею ввиду Аду Кинг, ставшую в дальнейшем его помошницей). После того, как он оставил академию, он продолжил учиться дома, для этого отец нанял ему оксфордского наставника, который долдолжен был довести Чарльза до университетского уровня. В списках литературы, которую изучал Бэббидж в тот момент, было довольно таки много книг по математике. Среди них были: "Производные" Humphry Ditton'а, в которой он не разобрался (интересно, что ему было непонятно); "Аналитические Инструкции" Мадам Agnesi; "Принципы Аналитического Вычисления" Woodhouse'а, благодаря кторой он познакомился с некоторыми работами Лейбница; и "Теория функций" Лагранжа (интересно, а ТФКП там было :-)).

В октябре 1810 Бэббидж поступил в колледж Тринити в Кембридже. Однако знания, полученные им из книг, не позволили ему хорошо учиться в колледже (еще бы, даже в производных не разобрался). Так как он очень мало знал по математике, то обучение по стандартной программе давалось ему с трудом и он начинал питать отвращение к ней. Но Чарльз стализучать труды Эйлера и других математиков, раскиданных по неисчислимым изданиям в библиотеках академий Санкт-Петербурга, Берлина, и Парижа (да трудно ему пришлось, Internet'a не было, не было даже DHL, чтобы доставить заказанные книги). В результате он "влюбился" в работы Лейбница, да и стал хорошо разбираться в математике.

Бэббидж не мог понять одного, книга Woodhouse'а "Принципы Аналитического Вычисления" была превосходной для изучения методов Лейбница, и в то же время Woodhouse преподавал ньютоновские методы исчисления без каких либо ссылок на методы Лейбница. Woodhouse был одним из преподавателей Бэббиджа в Кембридже. Бэббидж пытался купить книгу Lacroix'а по дифференциальному и интегральному исчислению, но это было не так легко, т.к. в это время шла война с Наполеоном. Когда он наконец то нашел копию работы, то ему пришлось заплатить семь гиней (бешенные бабки по тем временам).

В 1812 году Бэббидж и его друг Эдвард Бромхеад основали Аналитическое общество для перевода работы Lacroix'а "Дифференциальное и интегральное исчисление", все его члены были новичками в Кембридже. В общество вошли девять математиков, наиболее выдающиеся из них, помимо Бэббиджа, были Джон Herschel и Джордж Peacock. Во время встреч общества, обсуждалась работа Lacroix, и после окончательного перевода практически все сошлись во мнении, что эта работа настолько точна, что любой комментарий к работе будет избыточен (интересно было бы почитать эту работу, редко встречаются книги не требующие никаких комментариев и дополнительных пояснений). Перевод работы Lacroix'а был опубликован в 1816 году, а в 1820 году была опубликована книга с примерами к работе Lacroix.

В 1814 году Бэббидж получил степень бакалавра гуманитарных наук, в том же году он женился, и в 1815 году покинул Кембридж и переехал жить в Лондон. В 1815 и 1816 годах он написал две большие работы по функциональным уравнениям. Также в 1816 в возрасте 24 лет он стал членом Лондонского Королевского Общества (рановато для его возраста, обычно в это общество попадали намного позже, примерно как в генсеки в нашей стране ;-) ). В течение нескольких последующих лет он написал еще работы на различные математические темы, но ни одна не была особенно важной.

Через некоторое время после избрания в Лондонское Королевское Общество, он разочаровался в нем, так как по его словам это было собрание людей, которые выбирали друг друга на различные "руководящие" посты, обедали за счет общества, и награждали друг друга (ну прям как наша академия наук).

В 1820 он был избран членом Эдинбургского Королевского Общества, и в том же самом году под его большим влиянием было основано Королевское Астрономическое Общество, где он был секретарем в течение первых четырех лет его существования, а позже стал вице-президентом Общества.

В 1825 году Бэббидж вместе с Herschel'ем экспериментировали с магнетизмом, развивая методы предложенные Араго. В 1827 году Бэббидж стал профессором математики в Кембридже, эту должность занимал в течение 12 лет, хотя он никогда не преподавал. Причина, по которой он пребывал на этом посту, очень проста, к этому времени он был полностью поглощен главной страстью своей жизни, а именно разработка механических компьютеров.

Бэббидж заложил основы некоторых концепций современного компьютера. Началось все с того, что он решил примерно в 1812 году решить проблему с неточностью вычисления человеком логарифмов. Конечно, тогда он не сильно озадачился данной проблемой, ему это было интересно в принципе, но сами логарифмы ему тогда не были нужны (не надо и не делаем, нормальный подход :-) ), но в 1819 году, когда его интересы сосредоточились на астрономии, у него появились некоторые идеи по этому поводу, и он придумал способ создания таблиц "механическим методом", основанный на дифференциальном исчислении. Машина должна была способна выполнить весь комплекс операций, используюя только механизм для сложения. Бэббидж начал создавать малую Дифференциальную Машину в 1819 году и закончил ее 1822 году. Он написал о своем изобретении в работе "Замечания о применении машинного вычисления астрономических, и математические таблиц", которую он прочитал Королевскому Астрономическому Обществу 14 июня 1822 года.

Хотя Бэббидж и предусмотрел механизм для печати результатов, он не сделал его к моменту написания своей работы (принтером служил помощник, который должен был записывать результаты). Бэббидж продемонстрировал возможность машины выполнить вычисления членов последовательности n2 + n + 41 (прежде чем заниматься логарифмами, решил попрактиковаться на полиномах).

Члены этой последовательности - 41, 43, 47, 53, 61, ..., разница членов (производная) - 2, 4, 6, 8, .., и вторая производная - 2, 2, 2, ... . Дифференциальной машине в качестве исходных данных даются числа 2, 0, 41; и машина строит следующий столбец 2, (2 + 0), [(2 + 0) + 41(, т.е. 2, 2, 43; тогда следующий столбец 2, (2 + 2), [(2 + 2) + 43(, т.е. 2, 4, 47; 2, 6, 53; 2, 8, 61; ... (для тех кому лень думать - задавались начальные данные a[0( = 2, b[0( = 0, c[0( = 41 и правило вычисления a[n( = a[n-1(, b[n( = a[n-1( + b[n-1(, c[n( = b[n( + c[n-1().
Машина была способна к вычислению членов последовательности n2 + n + 41 со скоростью приблизительно равной 12 членов в минуту (хорошо звучит ;-), т.е. производительность была примерно 24 сложения в минуту, шустрый калькулятор :-) ).

Бэббидж находился под влиянием работы Прони, который вместе с бригадой вычислителей (была такая профессия) сделали для французского правительства большую по объему работу, создали логарифмические и тригонометрические таблицы. Бэббидж утверждал, что большая Дифференциальная машина могла сделать туже работу точнее и дешевле.

13 июля 1823 года Бэббидж получил золотую медаль от Астрономического Общества за Дифференциальную машину. Потом он встретился с казначеем, чтобы получить финансирование на создание большой Дифференциальной машины. Королевское Общество к тому времени уже дало положительный отзыв правительству.

Начальное финансирование составило 1500 фунтов, и Бэббидж начал работу над большой Дифференциальной машиной, которую он предполагал закончить через три года. Машина должна была облегчить вычисления, произведенные Прони, она также должна была иметь принтер для автоматической печати результатов, однако создание машины шло медленнее чем ожидалось, и в 1827 году деньги кончились.1827 год был трагичным для Бэббиджа, в этот год умер его отец, жена и двое его детей :-((. Его собственное здоровье тоже оставляло желать лучшего, и ему посоветовали поехать на континент, вернулся он в конце 1828 года. Он попытался получить поддержку правительства, и его посетили казначей (герцог Веллингтон) и другие члены правительства для ознакомления с его работой. К февралю 1830 года правительство заплатило, или обещало заплатить дополнительно 9000 фунтов.

В 1830 Бэббидж издал "Отражение упадка науки в Англии", довольно таки спорная работа. В 1834 Бэббидж издал свою наиболее влиятельную работу "Экономика машин и производства", в которой он предложил, раннюю форму того, что сейчас называется эксплуатационное исследование.

В 1834 году были прекращены работы по Дифференциальной машине. К тому времени правительство потратило 17000 фунтов на проект, а собственные вложения Бэббиджа составили 6000 фунтов. В течение восьми лет с 1834 года по 1842 год правительство не принимало никаких решений относительно продолжения финансирования работ. В 1842 году правительством Роберта Пила было принято решение закрыть проект из-за превышения планируемых затрат и неприемлемой длительности разработки. Dubbey по этому поводу написал: -

Бэббидж имел все основания чувствовать себя огорченным отношением правительств. Они не сумели понять огромные возможности его работы, и игнорировал мнение наиболее уважаемых ученых и инженеров, отложили на восемь лет решение относительно Дифференциальной машины, неправильно истолковал его мотивы и жертвы, и ... не сумели защитить его от общественной клеветы и насмешек.

В 1834 году Бэббидж закончил первые наброски Аналитической машины, предшественницы современной электронно-вычислительной машины. Его работа над Дифференциальной машиной привела его к намного больше сложной идее. Хотя Аналитическая машина не ушла дальше детальных чертежей, в логических элементах она удивительно похожа на современные компьютеры. Бэббидж описывает пять логических компонентов, склад, мельница, управление, ввод и вывод. Склад содержит: -

... Все используемые переменные, а также все те числа, которые явились результатом других операций.
(память короче, о чем можно догадаться из названия :-) )

Мельница - аналог процессора в современном компьютере. Управление последовательностью операций, которые должны быть выполнены, было возложено на устройство на основе ткацкого станка Жаккарда. Оно управлялось перфокартами, перфокарты содержали программу для конкретной задачи: -

Каждый набор карт, сделанных для любой формулы будет повторно вычислять формулу с любыми константами, которые могут потребоваться. Таким образом Аналитическая машина будет обладать собственной библиотекой. Каждый набор карт, сделанный однажды может в любое время воспроизвести вычисления, для которых он был изначально создан
(вообщем обычные перфокарты, на которых записаны программы).

Склад должен был содержать тысячу пятидесятизначных чисел, Бэббидж также разрабатывал Аналитическую машину, которая смогла бы хранить намного больше чисел. Бэббидж решил не искать финансовой поддержки у правительства.


В 1840 году Бэббидж посетил Турин, где он читал лекции по Аналитической машине, а также обсуждал свои идеи с математиками, в числе слушателей был Менабреа. За время посещения Бэббиджем Турина, Менабреа собрал весь материал, необходимый для описания Аналитической машины, и издал в октябре 1842 года конспект Элементы аналитической машины Чарльза Бэббиджа. Ада Лавлейс перевела статью Менабреа наанглийский и добавила примечания, которые превышают по своей ценности оригинал. Перевод с примечаниями был изданв 1843 годуи включал в себя: -
... разработки вопросов,затронутых Менабреа, вместе с несколькими ее собственнымипрограммами, наиболее комплексной из которых являетсявычисление чисел Бернулли.

Хотя Бэббидж никогда и не построил работающий механический компьютер, егопроект был жизнеспособен,ив 1985 году сотрудники Музея науки в Лондоне началиделатьмашину Бэббиджа. После нескольких лет работы она была построенаив ноябре 1991 года, незадолго до двухсотлетия со дня рождения знаменитого изобретателя,машина заработала, и на ней удалосьпроизвестивычисления.

Несмотря на то, что Бэббиджу не хватало денег на Аналитическую машину его не оставляла надежда, что машина когда-нибудь будет построена, в 1864 году он написал: -
... если я проживу еще несколько лет, то Аналитическая машина будет существовать...

После смерти Бэббиджа Британской Ассоциацией был назначен комитет, который включал Кэли и Клиффорда, длявыяснения выполнимости проекта. В докладе говорилось, чтоуспешная реализация проектамогла быоткрыть новыйпериод в истории вычислений, так же как в свое время введение логарифмов. Но ... проект так и не был реализован :-(((, хотя проект действительно мог изменить всю математику, идажебез преувеличениямогизменитьвесь мир.

На этом я прервусь :-), отдохну малость, а то материала много и весь мне его сейчас не переварить, ждите продолжения.


Автор: Nikolay