Charles Babbage është një matematikan dhe shpikës anglez që krijoi kompjuterin e parë automatik dixhital. Për më tepër, ai ndihmoi në krijimin e sistemit modern postar anglez dhe përpiloi tabelat e para të besueshme aktuariale, shpiku një lloj shpejtësie dhe një pastrues hekurudhor.
Biografia e Charles Babbage
I lindur në Londër më 26 dhjetor 1791, djali i partnerit të Praeds Bank, Benjamin Babbage, pronar i Bitton Estate në Teignmouth dhe Betsy Plumley Tip. Në 1808, familja vendosi të transferohej në shtëpinë e vjetër Rowden, e vendosur në East Teignmouth, dhe babai u bë kreu i kishës së afërt të Shën Michael.
Babai i Charles ishte një burrë i pasur, kështu që ai mund të ndiqte disa shkolla elitare. Në moshën 8-vjeçare iu desh të shkonte në një shkollë rurale për t'u shëruar nga një sëmundje e rrezikshme. Prindërit e tij vendosën që truri i fëmijës "nuk duhej të ishte sforcuar shumë". Sipas Babbage, "Kjo përtaci e madhe mund të ketë çuar në disa nga spekulimet e tij të fëmijërisë".
Më pas ai u regjistrua në gjimnazin King në Totnes, Devon Jugor, një shkollë publike e lulëzuar që funksionon ende sot, por kushtet shëndetësore e detyruan Charles të kërkonte mësues privatë për një kohë. Më në fund, ai hyri në një akademi të mbyllur për 30 studentë, të udhëhequr nga Reverend Stephen Freeman. Institucioni kishte një bibliotekë të gjerë, të cilën Babbage e përdori për të studiuar vetë matematikën dhe mësoi ta donte. Pas largimit nga akademia, ai kishte edhe dy mentorë personalë. Njëri prej tyre ishte një klerik i Kembrixhit, për mësimin e të cilit Charles tha: "Kam frikë se nuk kam korrur të gjitha përfitimet që mund të kisha". Tjetri ishte një profesor i Oksfordit. Ai i mësoi Charles Babbage klasikët në mënyrë që të mund të pranohej në Kembrixh.
Studimi në Universitet
Në tetor 1810, Babbage mbërriti në Kembrixh dhe hyri në Kolegjin Trinity. Ai kishte një arsim të shkëlqyer - ai njihte Lagrange, Leibniz, Lacroix, Simpson dhe ishte seriozisht i zhgënjyer me programet matematikore të disponueshme. Kështu ai, së bashku me John Herschel, George Peacock dhe miq të tjerë, vendosën të formojnë Shoqërinë Analitike.
Kur Babbage u transferua në Kembrixh Peterhouse në 1812, ai ishte matematikani më i mirë; por nuk u diplomua me nderime. Ai mori një diplomë nderi më vonë, pa kaluar as provimet, në 1814.
Në 1814, Charles Babbage u martua me Georgiana Whitmore. Babai i tij, për disa arsye, nuk e bekoi kurrë. Familja jetonte në qetësi në 5 Devonshire Street, Londër. Vetëm tre nga tetë fëmijët e tyre mbijetuan deri në moshën madhore.
Babai i Charles, gruaja e tij dhe një nga djemtë e tij vdiqën tragjikisht në 1827.
Projekt kompjuterik
Në kohën e Charles Babbage, gjatë llogaritjes së tabelave matematikore, shpesh bëheshin gabime, ndaj vendosi të gjente një metodë të re që do ta bënte atë në mënyrë mekanike, duke eliminuar faktorin e gabimit njerëzor. Kjo ide e ka origjinën prej tij shumë herët, në vitin 1812.
Tre faktorë të ndryshëm ndikuan në vendimin e tij:
- nuk i pëlqente shkapërderdhja dhe pasaktësia;
- tabelat logaritmike ishin të lehta për të;
- ai u frymëzua nga veprat ekzistuese të W. Schickard, B. Pascal dhe G. Leibniz.
Ai diskutoi parimet bazë të llogaritjes së pajisjes në një letër drejtuar Sir H. Davy në fillim të vitit 1822.
Motori i Diferencës
Babbage prezantoi atë që ai e quajti "motori i ndryshimit" në Shoqërinë Mbretërore Astronomike më 14 qershor 1822, në një punim të titulluar "Shënime mbi Aplikimin e Llogaritjes së Makinerisë në Tabelat Astronomike dhe Matematikore". Ai mund të llogariste polinomet duke përdorur një metodë numerike të quajtur diferencë.
Shoqëria miratoi idenë dhe në 1823 qeveria i dha atij 1500 £ për ta ndërtuar atë. Babbage ngriti një punëtori në një nga dhomat e shtëpisë së tij dhe punësoi Joseph Clement për të mbikëqyrur ndërtimin e pajisjes. Çdo pjesë duhej të bëhej me dorë mjete speciale, shumë prej të cilave ai i zhvilloi vetë. Charles bëri shumë turne industriale për të fituar një kuptim më të mirë proceset e prodhimit... Bazuar në këto udhëtime dhe të miat përvojë personale krijimi i makinës në 1832, Babbage botoi veprën "Mbi Ekonominë e Makinave dhe Prodhimit". Ky ishte botimi i parë mbi atë që sot quhet "organizimi shkencor i prodhimit".
Tragjedi personale dhe udhëtim nëpër Evropë
Vdekja e gruas së Georgiana-s, babait të Charles Babbage dhe djalit të tij të vogël, ndërpreu ndërtimin në 1827. Puna e rëndoi shumë dhe ishte në prag të kolapsit. John Herschel dhe disa miq të tjerë e bindën Babbage të udhëtonte në Evropë për t'u rikuperuar. Ai udhëtoi nëpër Holandë, Belgjikë, Gjermani, Itali, duke vizituar universitete dhe industri.
Në Itali, ai mësoi se ishte emëruar Lucasov profesor i matematikës në Universitetin e Kembrixhit. Fillimisht ka dashur të refuzojë, por miqtë e kanë bindur të kundërtën. Pas kthimit të tij në Angli në 1828, ai u zhvendos në 1 Dorset Street.
Rifillimi i punës
Gjatë mungesës së Babbage, projekti Difference Engine ra nën zjarr. U përhapën thashetheme se ai shpenzoi kot paratë e qeverisë, se makina nuk funksiononte dhe se nuk do të kishte asnjë vlerë praktike nëse do të bëhej. John Herschel dhe Royal Society mbrojtën publikisht projektin. Qeveria vazhdoi mbështetjen e saj duke siguruar 1,500 £ më 29 prill 1829, 3,000 £ më 3 dhjetor dhe të njëjtën shumë më 24 shkurt 1830. Puna vazhdoi, por Babbage po përjetonte vazhdimisht vështirësi në marrjen e parave nga thesari.
Refuzimi i projektit
Problemet financiare të Charles Babbage përkoi me një mosmarrëveshje në rritje me Clement. Babbage ndërtoi një punëtori dykatëshe, 15 metra të gjatë pas shtëpisë së tij. Kishte një çati xhami për ndriçim dhe një depo të pastër kundër zjarrit për makinën. Klementi refuzoi të transferohej në një punishte të re dhe kërkoi para për të udhëtuar nëpër qytet për të mbikëqyrur punën. Si përgjigje, Babbage i ofroi atij të merrte pagesën direkt nga thesari. Clement refuzoi dhe ndaloi së punuari në projekt.
Për më tepër, ai refuzoi të dorëzonte vizatimet dhe mjetet e përdorura për të krijuar motorin e ndryshimit. Pas një investimi prej 23,000 sterlinash, duke përfshirë 6,000 paund fondet e veta të Babbage, puna në pajisjen e papërfunduar pushoi në 1834. Në 1842, qeveria e braktisi zyrtarisht projektin.
Charles Babbage dhe motori i tij analitik
Larg Motorit të Diferencës, shpikësi filloi të mendonte për një version të përmirësuar të tij. Midis 1833 dhe 1842, Charles u përpoq të ndërtonte një pajisje që mund të programohej për të bërë gjithçka, jo vetëm ekuacione polinomiale. Përparimi i parë ndodhi kur ai ridrejtoi daljen e aparatit në hyrjen e tij për të zgjidhur ekuacione të mëtejshme. Ai e përshkroi atë si një makinë që “ha bishtin e vet”. Nuk iu desh shumë kohë për të identifikuar elementët bazë të një motori analitik.
Charles Babbage përdorte letra me grushta të huazuara nga jacquard për të futur të dhëna dhe për të treguar rendin e llogaritjeve të nevojshme.Pajisja përbëhej nga dy pjesë: një mulli dhe një depo. Një mulli, që korrespondon me procesorin e një kompjuteri modern, kryente operacione mbi të dhënat e marra nga ruajtja, të cilat mund të konsiderohen memorie. Ishte kompjuteri i parë në botë Qëllimi i përgjithshëm.
Kompjuteri i Charles Babbage u krijua në 1835. Shkalla e punës ishte vërtet e pabesueshme. Babbage dhe disa asistentë prodhuan 500 vizatime të mëdha dizajni, 1000 fletë përcaktimesh mekanike dhe 7000 fletë përshkrimi. Mulliri i përfunduar ishte 4.6 metra i lartë dhe 1.8 metra në diametër. Kasaforta me 100 shifra u shtri 7.6 m. makinë e re Babbage ndërtoi vetëm pjesë të vogla provë. Aparati nuk u kompletua kurrë plotësisht. Në 1842, pas përsëritur përpjekjet e pasuksesshme për të marrë fonde nga qeveria, ai iu drejtua Sir Robert Peel. Ai refuzoi dhe në vend të kësaj i ofroi një titull kalorësi. Babbage nuk pranoi. Ai vazhdoi të modifikojë dhe përmirësojë dizajnin për shumë vite në vijim.
Kontesha Lovelace
Në tetor 1842, Federico Luigi, një gjeneral dhe matematikan italian, botoi një artikull mbi Motorin Analitik. Augusta Ada King, kontesha e Lovelace, një mike e vjetër e Babbage, e transferoi punën në anglisht... Charles e ftoi atë të shënonte përkthimin. Midis 1842 dhe 1843, çifti shkroi 7 shënime, gjatësia totale e të cilave ishte trefishi i madhësisë aktuale të artikujve. Në njërën prej tyre, Ada përgatiti një tabelë të ekzekutimit të programit që Babbage krijoi për të llogaritur numrat e Bernulit. Në një tjetër, ajo shkroi për një makinë algjebrike të përgjithësuar që mund të funksionojë me simbole në të njëjtën mënyrë si me numrat. Lovelace ishte ndoshta e para që kuptoi qëllimet më të gjera të pajisjes së Babbage dhe konsiderohet nga disa si programuesi i parë kompjuterik në botë. Ajo filloi punën për një libër që përshkruante motorin analitik në detaje, por nuk pati kohë ta përfundonte atë.
Mrekullia e inxhinierisë mekanike
Midis tetorit 1846 dhe marsit 1849, Babbage filloi të projektonte një motor të dytë të Diferencës, duke përdorur njohuritë që kishte marrë në krijimin e Motorit Analitik. Përdori vetëm 8000 pjesë, tre herë më pak se e para. Ishte një mrekulli e inxhinierisë mekanike.
Ndryshe nga motori analitik, të cilin ai e korrigjonte dhe modifikonte vazhdimisht, motori i dytë i diferencës së Charles Babbage nuk u ndryshua pas fazës fillestare të zhvillimit. Në të ardhmen, shpikësi nuk bëri asnjë përpjekje për të ndërtuar pajisjen.
24 vizatime mbetën në arkivin e Muzeut të Shkencës derisa idetë e Charles Babbage u realizuan në vitet 1985-1991 me krijimin e një kopjeje në madhësi të plotë me rastin e 200-vjetorit të tij. Dimensionet e pajisjes ishin 3.4 m në gjatësi, 2.1 m në lartësi dhe 46 cm në thellësi, dhe pesha e saj ishte 2.6 ton. Kufijtë e saktësisë ishin të kufizuara në vlerat që mund të arriheshin në atë kohë.
Arritjet
Në 1824, Babbage mori Medaljen e Artë të Shoqërisë Mbretërore Astronomike "për shpikjen e tij të një makine për llogaritjen e tabelave matematikore dhe astronomike".
Nga 1828 në 1839 Babbage ishte profesor Lucas i matematikës në Kembrixh. Ai shkroi shumë për një sërë revistash shkencore, dhe gjithashtu luajti rol i rendesishem në krijimin e Shoqërisë Astronomike në 1820 dhe Shoqërisë Statistikore në 1834.
Në 1837, në përgjigje të 8 traktateve zyrtare të Bridgewater, Mbi fuqinë, urtësinë dhe mirësinë e Perëndisë që manifestohet në krijim, ai botoi Traktatin e nëntë të Bridgewater, duke propozuar që Zoti, me plotfuqi dhe largpamësi, krijoi një ligjvënës hyjnor që bën ligje ( ose programe), të cilat më pas krijonin pamje në kohë të përshtatshme, duke eliminuar kështu nevojën për të kryer mrekulli çdo herë që një lloji i ri... Libri përmban pjesë nga letërkëmbimi i autorit me John Herschel për këtë temë.
Charles Babbage ka bërë gjithashtu përparime të dukshme në kriptografi. Ai theu shifrën automatike, si dhe shifrën shumë më të dobët, e cila sot quhet Babbage's Discovery, u përdor nga ushtria britanike dhe u botua vetëm disa vjet më vonë. Si rezultat, përparësia i kaloi Friedrich Kasiski-t, i cili arriti në të njëjtin rezultat disa vite më vonë.
Në 1838, Babbage shpiku pastruesin e pistave, një kornizë metalike e ngjitur në pjesën e përparme të lokomotivave, duke pastruar pengesat nga shinat. Ai gjithashtu kreu një sërë studimesh mbi Perëndimin e Madh hekurudhor Isambard Kingdom Brunel.
Ai vetëm një herë u përpoq të përfshihej në politikë, kur në vitin 1832 kandidoi për zgjedhje në qytetin Finsbury. Babbage përfundoi i fundit në votim.
Pjesë të pajisjeve kompjuterike të papërfunduara që ai krijoi janë në dispozicion për t'u vizituar në Muzeun e Shkencës në Londër. Në vitin 1991, motori i ndryshimit të Charles Babbage u ndërtua bazuar në planet e tij origjinale dhe funksionoi në mënyrë të përsosur.
Charles Babbage (1791-1871) - një pionier në krijimin e teknologjisë informatike, i cili zhvilloi 2 klasa kompjuterash - ndryshim dhe analitik. E para prej tyre mori emrin e saj për shkak të parimit matematikor mbi të cilin bazohet - metoda e dallimeve të fundme. Bukuria e saj qëndron në përdorimin e jashtëzakonshëm të mbledhjes aritmetike, pa pasur nevojë t'i drejtohet shumëzimit dhe pjesëtimit, të cilat janë të vështira për t'u zbatuar mekanikisht.
Më shumë se një kalkulator
Babbage's Difference Engine është një pajisje llogaritëse. Ajo vepron me numrat në mënyrën e vetme që mundet, duke i shtuar vazhdimisht ato në përputhje me metodën e diferencave të fundme. Nuk mund të përdoret për llogaritjet aritmetike të përgjithshme. Motori analitik i Babbage është shumë më tepër se një kalkulator. Ai shënon kalimin nga aritmetika e mekanizuar në llogaritjen me qëllim të përgjithshëm në shkallë të plotë. Në faza të ndryshme të evolucionit të ideve të Babbage, kishte të paktën 3 projekte. Prandaj, motorët e tij analitikë përmenden më mirë në shumës.
Komoditet dhe efikasitet inxhinierik
Pajisjet Babbage janë dhjetore në kuptimin që përdorin 10 shifra nga 0 në 9 dhe dixhitale sepse funksionojnë vetëm me numra të plotë. Vlerat përfaqësohen nga ingranazhet, dhe çdo shifër ka rrotën e vet. Nëse ndalet në një pozicion të ndërmjetëm midis vlerave të numrave të plotë, atëherë rezultati konsiderohet i papërcaktuar dhe makina bllokohet për të treguar një shkelje të integritetit të llogaritjeve. Kjo është një formë e zbulimit të gabimeve.
Babbage konsideroi gjithashtu përdorimin e sistemeve të numrave përveç dhjetorit, duke përfshirë binare dhe bazën 3, 4, 5, 12, 16 dhe 100. Ai u vendos në dhjetor për shkak të familjaritetit dhe efikasitetit të tij inxhinierik, pasi zvogëlon ndjeshëm numrin e pjesëve lëvizëse .
Diferenca e motorit numër 1
Në 1821, Babbage filloi zhvillimin me një mekanizëm për llogaritjen dhe tabelimin e funksioneve polinomiale. Autori e përshkruan atë si një pajisje për llogaritjen automatike të një sekuence vlerash me printim automatik të rezultateve në formën e një tabele. Një pjesë integrale e strukturës është një printer i lidhur mekanikisht me seksionin llogaritës. Difference Engine # 1 është dizajni i parë i plotë për ekzekutimi automatik llogaritjet.
Herë pas here Babbage ndryshonte funksionalitetin pajisje. Dizajni i vitit 1830 përshkruan një makinë me 16 shifra dhe 6 renditje të madhësisë. Modeli përbëhej nga 25 mijë pjesë, të ndara në mënyrë të barabartë midis seksionit informatik dhe printerit. Nëse pajisja do të ishte ndërtuar, ajo do të peshonte rreth 4 tonë dhe do të kishte një lartësi prej 2.4 m. Puna në motorin e ndryshimit të Babbage u ndal në 1832 pas një mosmarrëveshjeje me inxhinierin Joseph Clement. Financimi shtetëror përfundimisht përfundoi në 1842.
Motori analitik
Kur puna në motorin e diferencës ngeci, në 1834 Babbage konceptoi një pajisje më ambicioze, e cila më vonë u bë e njohur si motori kompjuterik i programueshëm analitik universal. Vetitë strukturore të makinës Babbage janë në shumë mënyra në përputhje me blloqet bazë të një kompjuteri dixhital modern. Programimi bëhet duke përdorur karta me grushta. Kjo ide u huazua nga tezgjahja jacquard, ku shërbejnë për të krijuar modele të ndërlikuara tekstili.
Struktura logjike e motorit analitik të Babbage ndjek kryesisht dizajnin dominues të kompjuterëve në epokën elektronike, që nënkupton memorie ("magazinë") të ndarë nga njësia qendrore e përpunimit ("mulli"), ekzekutimin sekuencial të operacioneve dhe mjetet për hyrje dhe dalje. të të dhënave dhe udhëzimeve. Prandaj, autori i zhvillimit mori titullin e pionierit të teknologjisë kompjuterike mjaft të merituar.
Memoria dhe njësia qendrore e përpunimit
Makina e Babbage ka një "dyqan" ku ruhen numrat dhe gjithashtu një "mulli" të veçantë ku kryhej përpunimi aritmetik. Ajo kishte një grup prej 4 funksionesh aritmetike dhe mund të kryente shumëzim dhe pjesëtim të drejtpërdrejtë. Përveç kësaj, pajisja ishte në gjendje të kryente operacione që tani quhen degëzimi i kushtëzuar, lak (përsëritje), mikroprogramim, përpunim paralel, fiksim, formësim pulsi etj. Vetë autori nuk e përdori një terminologji të tillë.
CPU-ja e motorit analitik, të cilin ai e quajti "mulli", ofron:
- ruajtja e numrave, veprimet mbi të cilat kryhen menjëherë, në regjistra;
- ka pajisje për kryerjen e veprimeve themelore aritmetike me to;
- transmetim i orientuar nga përdoruesi udhëzime të jashtme menaxhim i brendshëm i detajuar;
- një sistem sinkronizimi (orë) për ekzekutimin e udhëzimeve në një sekuencë të zgjedhur me kujdes.
Mekanizmi i kontrollit të motorit analitik i kryen veprimet automatikisht dhe përbëhet nga dy pjesë: një nivel më i ulët i kontrolluar nga bateri masive të quajtura fuçi, dhe nivel të lartë duke përdorur letra me grushta të zhvilluara nga Jacquard për tezgjah, të përdorura gjerësisht në fillim të viteve 1800.
Pajisjet dalëse
Rezultati i llogaritjes shfaqet menyra te ndryshme duke përfshirë printimin, kartat me grushta, hartimin dhe stereotipizimin automatik - tabaka me material të butë mbi të cilin bëhet një përshtypje, të aftë për të shërbyer si kallëp për derdhjen e pllakave për printim.
Dizajn i ri
Babbage kishte përfunduar kryesisht punën e tij pioniere në motorin analitik deri në 1840 dhe filloi të zhvillonte një pajisje të re. Midis 1847 dhe 1849, ai përfundoi zhvillimin e Difference Engine Nr. 2, i cili ishte një version i përmirësuar i origjinalit. Ky modifikim ishte projektuar për operacione me numra 31-bit dhe mund të tabelonte çdo polinom të rendit të 7-të. Dizajni ishte elegantisht i thjeshtë, duke kërkuar vetëm një të tretën e pjesëve të modelit origjinal, duke siguruar të njëjtën fuqi përpunuese.
Në dallim dhe makina analitike Charles Babbage, u përdor i njëjti dizajn i pajisjes dalëse, e cila jo vetëm që bëri një printim në letër, por gjithashtu krijoi automatikisht stereotipe dhe formatimin e prodhuar në mënyrë të pavarur sipas paraqitjes së faqes të specifikuar nga operatori. Në të njëjtën kohë, ishte e mundur të rregullohej lartësia e rreshtit, numri i kolonave, gjerësia e fushave, palosja automatike e rreshtave ose kolonave dhe rregullimi i vijave boshe për lehtësinë e leximit.
Trashëgimia
Përveç disa të krijuara pjesërisht montime mekanike dhe modelet e testimit të seksioneve të vogla të punës, asnjë prej modeleve nuk u zbatua plotësisht gjatë jetës së Babbage. Modeli kryesor, i montuar në 1832, ishte 1/7 e Difference Engine # 1, i cili përbëhej nga afërsisht 2000 pjesë. Ajo funksionon pa të meta deri më sot dhe është pajisja e parë e suksesshme kompjuterike automatike që zbaton llogaritjet matematikore në një mekanizëm. Babbage vdiq ndërsa një pjesë e vogël eksperimentale e motorit analitik po montohej. Shumë detaje të ndërtimit kanë mbijetuar, si dhe një arkiv i plotë vizatimesh dhe shënimesh.
Hartimet e mëdha mekanike kompjuterike të Babbage konsiderohen si një nga arritjet mahnitëse intelektuale të shekullit të 19-të. Vetëm në dekadat e fundit puna e tij është studiuar në detaje dhe shkalla e rëndësisë së asaj që ai ka arritur po bëhet më e dukshme.
Siç kam shkruar tashmë në artikull, ajo nuk është ndërtuar nga krijuesi i saj. Sidoqoftë, gjatë punës së tij, Babbage kishte idenë e krijimit të një makine kompjuterike universale që supozohej të punonte sipas një programi pa ndërhyrjen njerëzore.
Ai e quajti një makinë të tillë analitike. Më shumë se 100 vjet më vonë, kjo ide u bë baza për krijimin e kompjuterëve elektronikë.
Në 1834, Charles Babbage e përshkroi të tijën motor analitik(Motor analitik). Ishte një projekt kompjuterik për qëllime të përgjithshme duke përdorur letra me grushta dhe motorr me avull si burim energjie.
Kartelë
Kartat e shpuara ishin copa kartoni të shpuar. Ato u përdorën për herë të parë në 1804 nga francezi Jacquard për një vegjë mekanike të kontrolluar nga sekuenca letrash me grushta. Në përputhje me pozicionet e vrimave në kartë, anija bënte lëvizje të caktuara, duke i dhënë pëlhurës një strukturë të përshtatshme.
Nga rruga, në fillim të viteve 1980, të gjithë programuesit-përdoruesit e asaj kohe i mbushnin programet e tyre në karta të grushta.
Kartat e grushtimit ishin të nevojshme për të automatizuar punën e makinës analitike, e cila arrihet duke punuar në një të përpiluar paraprakisht nga një person program... Ishte Charles Babbage ai që është paraardhësi i idesë makinë mekanike të programuara.
Në të vërtetë, pa automatik kontrollin e programit Me anë të procesit llogaritës, çdo veprim i mëpasshëm i makinës duhet të nxitet nga një person duke shtypur butonat e duhur. Dhe domethënë një person në shumë rasti më i mirë mund ta bëjë këtë 1-2 herë në sekondë për shkak të inercisë së sistemit të tij nervor.
Rrjedhimisht, pa marrë parasysh sa shpejt funksionojnë blloqet e makinës, ajo, duke kryer çdo operacion në drejtimin e një personi, do të funksionojë ngadalë - me ritmin e punës së pronarit të saj. Dhe vetëm duke futur paraprakisht një program për zgjidhjen e një problemi në makinë, "duke e mësuar" atë të zgjidhë këtë apo atë problem në mënyrë të pavarur, është e mundur të arrihet që të llogaritet "pa shikuar prapa te personi", me karakteristikën e shpejtësisë. prej saj, makinës.
Sipas projektit të vitit 1834, të zhvilluar nga Babbage në letër, motori analitik përfshinte 4 blloqe:
- regjistrat e memories (në dyqanin e terminologjisë së Babbage - ruajtje, depo) është një analog i një pajisjeje moderne ruajtjeje (memorie) për ruajtjen e të dhënave dhe rezultateve fillestare;
- njësia aritmetike (në terminologjinë e Babbage, mulli është një mulli) është një analog pajisje moderne për llogaritjet;
- një daulle që kontrollon funksionimin e makinës (fuçi kontrolli) - një prototip i një pajisjeje moderne të kontrollit (CU);
- kartat me grushta - prototipi i hyrjes / daljes së informacionit.
A ju kujton diçka kjo skemë? Në fund të fundit, kjo është praktikisht arkitektura e kompjuterëve elektronikë. Mbetet vetëm për të krijuar një skemë për ruajtjen e përbashkët të programeve dhe të dhënave në kujtesën e kompjuterit. Kjo u bë 100 vjet më vonë nga një ekip shkencëtarësh të udhëhequr nga matematikani amerikan John von Neumann.
Le të kthehemi në vitin 1834. Fotografia dhe energjia elektrike ende nuk janë shpikur, nuk ka telefon apo radio. Vetëm anijet me vela lundrojnë në dete, dhe në tokë një kal është një mik i njeriut. Dhe befas - një makinë analitike, d.m.th. pajisje mekanike me ide për kontrollin automatik të programit! Njerëzimi ishte në gjendje ta kuptonte këtë pas më shumë se 100 vjetësh falë ardhjes së elektronikës.
Deri në vitin 1834, makina shtesë ishte shpikur tashmë. Motori analitik ndryshonte prej tij nga prania e regjistrave, të cilët e lejonin atë të punonte sipas një programi të hartuar më parë nga një person. Regjistrat ruanin rezultatin e ndërmjetëm të llogaritjes dhe me ndihmën e tyre u kryen veprimet e përshkruara nga "programi".
Shpikja e regjistrave siguroi fuqi llogaritëse që e mahniti Babbage kur krahasohej me motorin e tij të parë Difference: “Për gjashtë muaj kisha projektuar një makinë që ishte më e përsosur se e para. Unë vetë jam i habitur me fuqinë përpunuese që do të ketë; një vit më parë nuk mund ta besoja."
Siç u përmend tashmë, Babbage lidhi një pajisje aritmetike ("mulli"), regjistrat e kujtesës të kombinuar në një tërësi të vetme ("magazinë") dhe një pajisje të tretë, të cilës autori nuk i dha një emër, me një skemë të vetme logjike. Ai u zbatua duke përdorur tre lloje letrash me grushta:
- kartat e funksionimit ( anglisht kartela e funksionimit) shërbeu për të ndërruar makinën midis mënyrave të mbledhjes, zbritjes, pjesëtimit dhe shumëzimit;
- harta të ndryshueshme ( anglisht kartë e ndryshueshme) kontrollonte transferimin e informacionit nga "magazina" në "mulli" dhe mbrapa;
- kartat numerike punch mund të përdoren për të futur të dhëna në makinë, si dhe për të ruajtur rezultate të ndërmjetme llogaritjet, nëse hapësira në "magazinë" ishte e kufizuar.
Përveç kësaj, një bibliotekë funksionesh mund të përpilohet nga hartat operative. Siç është konceptuar nga autori, makina analitike është dashur të përmbajë një pajisje printimi dhe një pajisje për nxjerrjen e rezultateve në kartat me grushta për përdorim të mëvonshëm. Kështu, ishte Babbage ai që u bë autori i idesë së input-outputit.
Motori analitik nuk u ndërtua. Shpikësi shkroi në 1851: "Të gjitha zhvillimet në lidhje me motorin analitik u kryen me shpenzimet e mia. kam shpenzuar linjë e tërë eksperimentova dhe arrita në pikën përtej së cilës aftësitë e mia nuk mjaftojnë. Në këtë drejtim, më duhet të heq dorë nga puna e mëtejshme”.
Në fund të vitit 1791, një djalë lindi në familjen e Benjamin dhe Elizabeth Babbage. Në lindje ai u quajt Charles. Pasi mbushi moshën tetë vjeç, Benjamin Babbage dërgoi djalin e tij në një shkollë private në Alfington. Shëndeti i dobët i Charles nuk e lejoi atë të ndiqte institucionin e zakonshëm arsimor për fëmijët e moshës së tij. Si mësues, shpikësi i ardhshëm i famshëm mori një prift që nuk mund të jepte një arsim të plotë. Pra, kur Charles Babbage hyri në kolegj në 1810, ai mbeti shumë prapa bashkëmoshatarëve të tij.
Si fëmijë, Charles e humbi kohën duke ndarë lodrat mekanike. Sigurisht, shumë prej nesh duan të dinë se nga përbëhet një lodër e veçantë, por jo shumë më pas e lidhin jetën e tyre me mekanikën. Tashmë në fëmijëri, Babbage, duke ndarë lodrat, u përpoq të kuptonte se çfarë i bën ata të lëvizin. Dhe pothuajse gjithmonë ai arriti ta bëjë atë.
Para se të hynte në kolegj, Charles ndoqi Akademinë në Anfield. Falë bibliotekës së gjerë të matematikës në këtë institucion arsimor Babbage ra në dashuri me këtë shkencë dhe më pas filloi të provojë rëndësinë e saj në praktikë.
Falë trajnimit të bazuar në shtëpi, dhe kjo është mënyra se si shpikësi i ardhshëm i "Motorit Analitik" studioi në shkollën Alfington dhe Akademinë në Enfield, njohuritë e Babbage mungonin qartë. Babai i tij punësoi mësues pas akademisë. Njëri prej tyre ishte në gjendje t'i jepte Charles njohuritë e nevojshme për të hyrë në kolegj.
Në 1810 Babbage hyri në Trinity College, Kembrixh. Charles ia kushtoi të gjithë kohën e tij të lirë studimit të pavarur të matematikës. Ai studioi veprat e Lagranzhit, Leibnizit, Eulerit, Njutonit dhe "mendjeve të mëdha matematikore". Përveç kësaj, i riu kishte akses në veprat e matematikanëve të akademisë së Parisit, Berlinit dhe Shën Petersburgut.
Duke kaluar shpejt bashkëmoshatarët e tij, Babbage u zhgënjye me sistemin arsimor të Kembrixhit. Ai, së bashku me miqtë e tij të kolegjit Herschel dhe Peacock, themeluan Shoqërinë Analitike në 1812. Me ndihmën e tij, të rinjtë britanikë mundën të merrnin veprat e matematikanëve të famshëm të asaj kohe në anglisht. Përveç kësaj, në mbledhjet e shoqërisë mund të diskutohej për disa çështje, të debatohej dhe të mësohej shumë që mësuesit në kolegj nuk i kishin thënë.
Papritur, në 1812, Babbage largohet nga Trinity College, duke cituar nivel i ulët njohuritë e marra nga nxënësit. Gjuhët e liga që e njihnin Çarlsin thanë se ai u largua sepse shumica e mësuesve dhe studentëve e konsideronin Babbage si personin e tretë në kolegj pas Herschel dhe Peacock. Pa u shqetësuar për këtë, Babbage shkoi në St. Peter, ku dy vjet më vonë ai mori një diplomë bachelor.
Në 1815, Charles dhe gruaja e tij e re (në vitin kur u diplomua në Kolegjin e Shën Pjetrit, ai u martua me Georgiana Whitmoor) u transferuan në kryeqytetin e Anglisë, ku një vit më vonë Babbage u bë anëtar i Shoqërisë Mbretërore të Londrës.
Viti 1827 u bë i zi për shkencëtarin e ri. Fillimisht, ai varrosi të atin, pastaj gruan dhe dy fëmijët. Për të mos u zhytur në një depresion të pafund, Babbage shkoi në një udhëtim në Ishujt Britanikë, pas së cilës mori postin e profesorit të shkencave matematikore në Kembrixh.
Motori me diferenca të vogla.
Shpikja e parë që e bëri Babbage të famshëm ishte makina kompjuterike, të cilën Charles e quajti "motori i ndryshimit". Në 1812 Babbage ishte i zënë me studimin e tabelave logaritmike. Ai ishte aq i lodhur nga studimet e tij, saqë matematikanin e ri e zuri gjumi pikërisht në tryezën e tij. Kur një mik e zgjoi me një pyetje: "Çfarë po bën?" Charles u përgjigj se donte të krijonte një makinë që mund të bënte llogaritje komplekse matematikore.
Një matematikan iu deshën shtatë vjet për të formuar idetë dhe parimet e llogaritjes me ndihmën e një makine. Tre vjet më vonë, në 1822, Babbage filloi të krijonte "Motorin e tij të Diferencës". Ai përbëhej nga shumë ingranazhe dhe leva. Motori i diferencës funksiononte me numra 18-bitësh, të saktë deri në shifrën e tetë dhjetore. Ajo mund të numëronte vlerën e polinomeve të shkallës së 7-të. Charles Babbage mori Medaljen e Shoqërisë Astronomike për shpikjen e tij.
Motori i Diferencës së Madhe.
Në 1822, për të zvogëluar numrin e njerëzve të punësuar në llogaritjet astronomike, naviguese dhe matematikore, Babbage konceptoi krijimin e një motori me diferencë të madhe. Shoqëria Mbretërore dhe Astronomike, me kërkesë të shpikësit, ra dakord të siguronte fonde.
Nga viti 1822 deri në 1834, 17,000 paund u ndanë nga shteti për prodhimin e një makinerie me diferencë të madhe, dhe Charles shpenzoi 6,000 më shumë nga xhepi i tij. Por baza e ulët teknologjike e asaj kohe nuk lejoi krijimin e një makinerie gjatë jetës së shpikësit.
Pas tij, Charles Babbage la vizatimet e një makinerie me diferencë të madhe, e cila supozohej të përbëhej nga 25 mijë pjesë dhe peshonte 14 tonë. Shpikësi zviceran Schoitz në 1854 krijoi disa makina të ndryshme nga vizatimet e Babbage.
Engine Analytical - prototipi i kompjuterit të parë
Babbage nuk ishte shumë i mërzitur për dështimin e tij me Big Difference Engine. Edhe atëherë, ai e kuptoi se do të varet nga makinat e programueshme. Në 1834, Charles filloi të zhvillojë një motor analitik të programueshëm, prototipin e kompjuterit modern.
Motori analitik i Babbage supozohej të përbëhej nga disa pjesë:
Magazina - ruajtja e rezultateve të operacioneve dhe vlerave të variablave. Kujtesa moderne.
Mills - ishte përgjegjës për operacionet me variabla, duke ruajtur vlerat e variablave të përfshirë në llogaritjen në ky moment... Procesor modern.
Pajisja e tretë (në vizatimet e Babbage, emri i saj nuk u emërua) - kontrolli i sekuencës së operacioneve, zhvendosja dhe nxjerrja e variablave në depo, nxjerrja e rezultateve.
Motori analitik i Babbage u programua duke përdorur dy lloje kartash me grushta: kartat operacionale dhe kartat e ndryshueshme.
Charles Babbage vdiq në 1871. Ai la pas projektet për motorin analitik. Programuesja e parë është Ada Lovelace dhe shënimet e leksioneve, të cilat janë regjistruar nga mësuesi i Akademisë së Artilerisë së Torinos, Luigi Menabrea. Shënimet u përkthyen në anglisht nga shoqja dhe bashkëpunëtorja e Babbage, Ada Lovelace (vajza e Xhorxh Bajronit). Ajo i dha shënimet me komentet e saj, të cilat ishin më të mëdha se teksti kryesor.
Ada Lovelace, në komentin e saj mbi leksionet e Babbage, përpiloi gjithashtu udhëzimet e para për programimin e motorit analitik. Pas këtyre udhëzimeve, Ada Lovelace u konsiderua programuesja e parë.
Në 1888, djali i Charles, Henry Babbage, krijoi njësinë kryesore të motorit analitik sipas vizatimeve të babait të tij. Makina e Babbage u krijua plotësisht vetëm në 1906 me përpjekjet e kompanisë Monroe.
Personaliteti i Charles Babbage dhe meritat e tij.
Siç kemi shkruar më lart, baza teknologjike e asaj kohe ishte dukshëm inferiore ndaj trenit të mendimit të Charles Babbage. Për prodhimin e makinerive të tij, shpikësi krijoi një torno të kryqëzuar dhe një torno frëngji, zbuloi një metodë të re prodhimi rrota ingranazhesh dhe projektoi shumë pajisje të tjera të ndryshme.
Përveç kësaj, mendja e Babbage u përdor në shpikjen e shpejtësimatësit dhe takometrit. Shkencëtari shpiku gjithashtu një makinë laboratori të pajisur me regjistrues, një pajisje për hedhjen e objekteve nga binarët.
Heroi ynë gjithashtu mori pjesë në reformën e sistemit postar në Angli, u angazhua në çështjet e kriptimit dhe elektromagnetizmit.
Charles Babbage ishte një person shumë i gjithanshëm. Ndër miqtë e tij ishin Jean Foucault, Charles Darwin, Jung, Fourier dhe Pierre Laplace. Shpikësi dhe matematikani i talentuar la një gjurmë të madhe në histori, jo më kot Babbage quhet shpikësi i kompjuterit të parë.
Motori i Diferencës së Babbage- një kompjuter nga matematikani britanik Charles Babbage, i projektuar për të automatizuar llogaritjet duke përafruar funksionet me polinome dhe duke llogaritur diferencat e fundme. Në fillim të shekullit të 19-të, tabelat logaritmike përmbanin shumë gabime. Duke zgjidhur problemin e korrigjimit të tyre, Babbage arriti në përfundimin se ishte e nevojshme të krijohej një makinë për llogaritjet automatike.
Në 1822 Babbage botoi një artikull që përshkruante makinë kompjuterike dhe filloi ta krijonte atë. Makina bazohej në një metodë matematikore për përafrimin e funksioneve me polinome dhe llogaritjen e diferencave të fundme. Prandaj, makina e Babbage u quajt një makinë diferenciale, ajo duhej të llogariste vlerat e polinomeve deri në shkallën e gjashtë me një saktësi prej numrave dhjetorë të tetëmbëdhjetë. Në 1822, Babbage ndërtoi një model të një motori diferencial, i përbërë nga rula dhe ingranazhe të rrotulluara me dorë duke përdorur një levë. Në 1823, qeveria britanike i dha Babbage një subvencion për punë të mëtejshme... Shuma totale e subvencioneve të marra nga Babbage ishte 17 mijë paund.
Duke filluar ndërtimin e makinës, Babbage nuk përfaqësoi të gjitha vështirësitë e ardhshme dhe pas nëntë vjetësh u detyrua të pezullonte punën. Megjithatë, një pjesë e makinës mund të funksionojë dhe të kryejë llogaritjet me saktësi më të madhe se sa pritej. Dizajni i motorit të diferencës u bazua në sistemin dhjetor. Kur financimi për Difference Engine përfundoi, Babbage u përpoq të projektonte një motor analitik më të përgjithshëm dhe më pas u kthye në dizajnin origjinal. Projekt i ri për të cilën ai punoi midis 1847 dhe 1849 u quajt Motori i Diferencës Nr. 2.
Bazuar në përvojën e Babbage, shpikësi suedez Per Georg Scheutz filloi të ndërtonte motorë të ndryshëm në 1854 dhe madje arriti t'i shiste njërin prej tyre zyrës së qeverisë britanike në 1859. Në 1855, motori i diferencës Schoitz mori medalje të artë Ekspozita Botërore në Paris. Më vonë, shpikësi suedez Martin Wiberg përmirësoi dizajnin e makinës Schoitz dhe e përdori atë për të llogaritur dhe botuar tabela logaritmike të printuara.
Në 1989-1991, me rastin e dyqindvjetorit të lindjes së Charles Babbage, një kopje e punës u mblodh në bazë të punës së tij në Muzeun e Shkencave në Londër. Makinë diferenciale numri 2. Në vitin 2000, i njëjti muze montoi një printer të projektuar nga Babbage për makinën e tij. Këto eksperimente i dhanë fund debatit rreth punueshmërisë së modeleve të Charles Babbage.
Gjatë punës së tij, Babbage kishte idenë e krijimit të një makine kompjuterike universale, të cilën ai e quajti Analytical. Ajo u bë prototipi i kompjuterit. Në një qark të vetëm logjik, Babbage lidhi një pajisje aritmetike (ai e quajti "mulli"), regjistrat e memories të kombinuara në një tërësi të vetme ("magazinë") dhe një pajisje hyrëse/dalëse të zbatuar duke përdorur karta me grushta të tre llojeve. Kartat e rrahura me operacion e ndërruan makinën midis mbledhjes, zbritjes, pjesëtimit dhe shumëzimit. Kartat me grushta të ndryshueshme kontrollonin transferimin e informacionit nga "magazina" në "mulli" dhe anasjelltas. Kartat numerike me grushta mund të përdoren si për të futur të dhëna në makinë ashtu edhe për të ruajtur rezultatet e llogaritjeve nëse hapësira në "magazinë" ishte e kufizuar.