Babbage Charles

Matematycy Odsłon: 1126

Charles Babbage urodzony 26 grudnia 1791 r. w Teignmouth angielski matematyk, astronom i mechanik, autor tablic logarytmicznych.

Babbage zajmował się też organizacją fabryk. Poświęcił 35 lat życia na konstruowanie maszyn liczących. Można mówić o dwóch zasadniczych projektach, nad którymi pracował i których idee w poźniejszym okresie miały wpływ na informatykę.

Był przekonany, że zastosowanie nauk ścisłych do procesów pracy jednocześnie zwiększyło by ich wydajność i obniżyło koszty. Uważał, że każda operacja przemysłowa powinna być analizowana dla wyodrębnienia różnych zaangażowanych w niej umiejętności. Następnie należałoby wyszkolić robotnika w określonej czynności i powierzyć mu odpowiedzialność tylko za tą czynność całej operacji, ale nie za całość zadania. W ten sposób można by ograniczyć kosztowne szkolenie, a ciągłe powtarzanie czynności zwiększałoby wprawę i wydajność robotników.

Budował od 1821 r. maszynę różnicową do obliczania określonych funkcji, np. logarytmicznych. Z powodów finansowych dzieła nie dokończył; jego projekt zrealizowali inni, a od 1991 r. w Muzeum Nauki w Londynie funkcjonuje współczesna rekonstrukcja. Od 1834 r. Babbage pracował nad maszyną analityczną, która miała być urządzeniem liczącym, programowalnym i uniwersalnym; do wczytywania danych i zapisywania wyników miały służyć karty perforowane, według idei Jacquarda.

Maszyna analityczna była antycypacją uniwersalnego komputera, do której praktycznie nawiązał Aiken, a inspirację teoretyczną czerpał z niej Turing; stąd tytuł ojciec komputerów niektórzy odnoszą przede wszystkim do Babbage'a.

Szczególnie ważnym pomysłem Babagge'a była maszyna analityczna, która okazała się koncepcją rewolucyjną. Co prawda, nie doczekała się ona realizacji praktycznej, jednak jej konstrukcja posłużyła poźniejszym twórcom (głównie Johnowi von Neumannowi) do opracowania dzisiejszych komputerów. Niepowodzenia przy budowie silnika różnicowego spowodowały, że Babbage całkowicie zajął się nową koncepcją silnika analitycznego. Silnik ten miał składać się z czterech części: 1.) pamięci (kolumny kół, potem zastąpionej bębnem), 2.) arytmometru - młyna (arytmetyczne obliczenia miały byc wykonywane dzięki obrotom kół i przekładni), 3.) przekładni powodującej przenoszenie liczb z pamięci do arytmometru (jednostka centralna) i odwrotnie, 4.) urządzenia wejściowo-wyjściowego typu kart dziurkowanych. Prace nad tym silnikiem prowadził osamotniony, jedynie krótko pomagała mu Lady Lovelace, która będąc matematyczką, dopracowywała opisy koncepcyjne silnika, m.in. opisała system binarny (jako druga po Leibnizu), ale Babbage nie podchwycił jej idei. Ich współpraca zakończyła się w 1852 r. Warto dodać, że Rząd USA był zainteresowany zakupem tego silnika, ale otrzymał odpowiedź, że silnik nie jest na sprzedaż. Po śmierci Babbage`a prace nad silnikiem kontynuował jego syn Henryk, który zrealizował arytmometr i drukarkę, którą ukończył w 1906 r.  

Maszyna różnicowa Babbage`z to rodzaj ulepszonego (jak na tamte czasy) "kalkulatora", który wykorzystywał pewne fakty z matematyki, zasada opierała się o metodę różnicową. Prace nad silnikami wynikały w owym czasie z potrzeby, a raczej zainteresowania możliwością zautomatyzowania opracowania tablic matematycznych, a w szczególności tablic logarytmicznych. Babbage skompletował w tym celu 3 grupy współpracowników - pierwsza 5-osobowa grupa miała za zadanie formułowanie problemów obliczeniowych i określanie metod ich rozwiązania, druga grupa miała przeliczać próbkowo te problemy, natomiast trzecie grupa już bardzo liczna, bo 100-osobowa miała dokladnie je przeliczyć, wyniki podając w postaci tablic. Otóż tę trzecią grupę Babbage chciał wyeliminować swoją maszyną. Zauważył, że x², gdzie x=1, x=2,..., itd. daje odpowiednio 1, 4, 9, 16, 25, a różnice między kolejnymi wynikami wynoszą 3, 5, 7, 9, tzn. między nimi występuje stała 2. Wysunął tezę, że wynik potęgowania do kwadratu dowolnej liczby można obliczyć na odpowiednio zbudowanej maszynie do dodawania. Maszynę ową nazwał silnikiem różnicowym. Maszyna dodawała szeregowo, co powodowało że operacje na długich liczbach trwały bardzo długo (około 60 dodawań na minutę). Z tego względu, konstruktor zastosował po raz pierwszy pamięć pośrednią dla przeniesień oraz zastosował tzw. "antycypowane przeniesienie", które powodowało zrównoleglenie obliczeń. Prawdopodobnie ten kierunek ulepszeń naprowadził go na myśl utworzenia samodzielnej jednostki arytmetycznej - "młyna", które to rozwiązanie zastosowane zostało w komputerach. Silnik był wykonany z metalu, a głównie oparty na systemie kół zębatych i przekładni. Prace z zakresu mechaniki precyzyjnej były kierowane przez inżyniera J. Clementa, z którym Babbage zerwał współprace w 1833 r. ze względu na zaleganie w płaceniu wynagrodzenia. Nigdy już więcej prace nad tym silnikiem nie zostały wznowione. Zmontowaną część maszyny (podobno nadal sprawną) można oglądać w Muzeum Nauk w Londynie. Należy dodać, że w odróżnieniu od maszyn Leibniza i Pascala, po ręcznym ustawieniu początkowego stanu, dalsze działania maszyny różnicowej nie wymagają już żadnej ingerencji użytkownika poza kręceniem korbą.