Що створив чарльз беббідж. Зручність та інженерна ефективність

Житомирський державний педагогічний університет імені Івана Франка

"Чарльз Беббідж - людина, яка випередила свою епоху"

студентки 52 групи

фізико-математичного факультету

Куліш О.І.

План

1. Розвиток обчислювальної техніки до Ч. Беббіджа. 3

2. Юнацькі роки Беббіджа. 5

3. Різнисна машина Беббіджа. 9

4. Доля різницевої машини.

5. Аналітична машина Беббіджа. 15

6. Теоретичні можливості машини.

7. Дослідження Беббіджа у різних галузях знання. 26

8. Висновок. 33

9. Література. 36

Розвиток обчислювальної техніки до Ч. Беббіджа

З розвитком суспільства рахунок став ще необхідніший, у побуті з'явилися великі числа, викладки з якими все ускладнювалися. Природно виникла потреба у приладах, які б полегшили рахунок. Найпростіший із таких «приладів» був завжди з людиною – це 10 пальців його рук. Крім того, вважали за допомогою зарубок на ціпках, кістках та каменях, вузлів на мотузках та інших примітивних пристосувань. Але вже в давнину широкого поширення набули лічильні прилади, які поєднуються однією загальною назвою - абак. Під абаком розуміється будь-який лічильний прилад, у якому відзначені місця розташування окремих розрядів, а числа представляються кількістю різних дрібних предметів (камінців, кісточок тощо. п.).

Греки, слов'яни та інші народи використовували для запису чисел букви алфавіту. Проте в алфавітній нумерації арифметичні дії не проводилися, вона використовувалася в основному для запису дат та результатів обчислень. Самі обчислення виконувалися на рахунковій дошці. Арифметика була втілена в абак, точніше, лічильна дошка з її можливостями і представляла арифметику; так тривало до поширення зручних для обчислення цифр та позиційної системи числення.

У Х-ХІІ ст. у Європі з'явилося багато робіт, присвячених обчисленню на абаку. Але через поширення десяткової позиційної системи числення почалося поступове витіснення обчислень на абаку письмовими обчисленнями. Цей процес йшов у гострій боротьбі, як тоді вважали, двох наук: математики на абаку та математики без абака, на папері.

З розвитком математики та зростання обсягу обчислень виникає прагнення спростити та полегшити обчислювальну роботу. З цією метою створюються як обчислювальні прилади, а й таблиці.

На початку XVII ст. Шотландський математик Д. Непер (1550-1617), використовуючи один з поширених на той час способів множення (множення решіткою), запропонував лічильний прилад, що є записаною таблицею множення, який він назвав лічильними паличками. Дії множення та розподілу проводилися за допомогою викладання паличок за певними правилами та зчитування результату.

Творцем першої механічної обчислювальної машини був професор університету Тюбінгена В. Шикард (1592-1635).

Машина Шикарда складалася з трьох частин: підсумовуючого пристрою, розмножувального пристрою та механізму для запису проміжних результатів. Підсумовуючий пристрій (шестирозрядна машина) був сукупністю зубчастих передач. На кожній осі знаходилося по одній шестірні з десятьма зубцями і по однозубому допоміжному колесу-пальцю. Палець служив для дискретної передачі десятка до наступного розряду після накопичення в попередньому десяти одиниць.

Додавання в машині виконувалося поворотом на потрібну величину набірних коліс кожного розряду, віднімання - обертанням шестерень у зворотний бік. У віконцях машини (віконцях зчитування) було видно набране число, а також всі наступні результати. Обчислення суми та різниці полягало тільки в наборі чисел та зчитуванні результату. Поділ замінювалося послідовним відніманням дільника з діленого. Множинний пристрій машини складався із записаних на папері таблиць множення, які намотувалися на шість паралельних валиків. При множенні необхідно було повернути відповідним чином валики та прочитати за певними правилами результат.

Третій пристрій машини складався з шести осей з нанесеними на них цифрами та панелі з шістьма віконцями. Поворотом осей у віконцях можна було поставити число, яке необхідно запам'ятати, наприклад, якийсь проміжний результат. Таким чином у машині Шикарда тільки підсумовує частина була механічною, а решта являла собою рухливі таблиці.

Велику популярність набула підсумовує машина Б. Паскаля (1623-1662). Принципово вона не відрізнялася від підсумовуючої частини машини Шікарда. Перший зразок машини, збудований у 1641 р. мав багато недоліків, і Паскаль після її закінчення почав будувати нову машину, яку закінчив через три роки. Ця, друга модель стала базовою: всі наступні машини, які будував Паскаль, дуже мало відрізнялися від неї, хоча до кожної з них вносилися деякі зміни. Паскаль збудував близько 50 машин. Деякі з них дійшли до наших днів.

Вперше придатну для обчислень машину, де можна було виконувати чотири арифметичні дії, створив уродженець Ельзаса Карл Томас де Кольмар. Він налагодив уперше масове виробництво своїх машин. У 1818 р. Томас сконструював, а 1820 р. побудував лічильну машину, яку назвав арифмометром. 1821 р. Томас представив свою машину на розгляд Паризької академії.

Таким чином, до середини XIX ст. був лише один досить задовільний для практики арифмометр - арифмометр Томаса. Всі інші обчислювальні машини були пристосовані або лише для складання та віднімання, або значно поступалися арифмометру Томаса. Тільки Беббідж у тому XIX в. зміг абсолютно по-новому підійти до проектування обчислювальних машин, розробити основні принципи їх функціонування, особливо, в головному своєму творінні - аналітичній машині, і започаткувати вирішення основних проблем сучасної обчислювальної техніки, що дозволило через сто років назвати його «батьком обчислювальних машин» .

Юнацькі роки Беббіджа

Чарльз Беббідж народився 26 грудня 1791 р. на південному заході Англії у маленькому містечку Тотнес, у графстві Девоншир. Батько його Бенджамін Беббідж, банкір фірми "Пред, Макворт і Беббідж" згодом залишив синові досить великий стан. Чарльз був слабкою дитиною і батьки не поспішали віддавати її до школи. До 11 років його навчала мати (уроджена Єлизавета Тип), про яку Чарльз завжди говорив із великою повагою. Будучи вже відомим вченим, він часто радився з нею з різних питань.

З 11 років Беббідж навчався у приватних школах, спочатку в Альфінгоні - невеликому містечку в Девонширі, а потім неподалік Лондона в місті Енфілді. У школі Чарльз захопився математикою, займався нею багато і з особливим задоволенням, у результаті отримав ґрунтовну математичну підготовку. У цей час він детально вивчив книгу Уорда «Керівництво для юних математиків», а також низку фундаментальніших робіт з математики: «Принципи аналітичних обчислень» Вадхауза, «Флюксії» Дітона і навіть «Теорію функцій» Лагранжа.

Беббідж з дитячого віку виявляв інтерес до різних механічних автоматів, які були поширені в XVIII і на початку XIX ст. При отриманні кожної нової іграшки він незмінно питав: «А що всередині її?». Чарльз і сам дуже рано почав намагатися будувати механічні іграшки, що, до речі, йому не завжди добре вдавалося.

У 1810 р. дев'ятнадцятирічний Беббідж вступив до Трініті-коледжу Кембриджського університету. У коледжі, на свій подив, Ч. Беббідж виявив, що він знає математику краще за своїх однолітків. Іноді своїми питаннями він ставив у глухий кут навіть викладачів.

Чарльз був товариською людиною і мав велике коло знайомих, серед яких були молоді люди з досить різносторонніми інтересами: любителі і математики, і шахів, і верхової їзди тощо. астронома В. Гершеля, та Джордж Пікок (1791-1858). Друзі уклали угоду «докласти всіх зусиль, щоб залишити світ мудрішим, ніж вони знайшли його».

У 1812 р. троє друзів (Беббідж, Гершель і Пікок) разом з іншими молодими кембриджськими математиками заснували «Аналітичне суспільство», організація якого стала поворотним пунктом для всієї британської математики.

«Аналітичне суспільство» стало проводити регулярні засідання, на яких його члени виступали з науковими доповідями, обговорювали роботи, що з'являються в пресі. «Аналітичне суспільство» розвило досить велику видавничу діяльність, зокрема стало публікувати свої праці. Беббідж, Гершель і Пікок в 1816 р. переклали з французької «Трактат з диференційного та інтегрального обчислення» професора Політехнічної школи в Парижі С.Ф. Лакруа (1765 – 1843), доповнивши їх у 1820 р. двома томами прикладів. Усі три друга в цей час багато займалися математикою.

Беббідж був здібним студентом і добре вчився, однак він вважав, що його друзі Гершель і Пікок досягли в математиці більших успіхів, ніж він. Не бажаючи по закінченні бути третім серед найкращих студентів у Трініті-коледжі, він у 1813 р. переходить до коледжу Св. Петра. Справді, він там став першим студентом і, закінчивши коледж, отримав у 1814 р. ступінь бакалавра.

У 1815 р. у віці 24 років Беббідж одружується з 23-річною Джорджією Вітмур і переїжджає до Лондона.

Чарльз Беббідж (1791-1871) - піонер створення обчислювальної техніки, який розробив 2 класи обчислювальних машин - різницеві та аналітичні. Перший їх свою назву отримав завдяки математичному принципу, на якому заснований - методу кінцевих різниць. Його краса полягає у винятковому використанні арифметичного складання без необхідності вдаватися до множення та поділу, які складно реалізувати механічно.

Більше ніж калькулятор

Різнисна машина Беббіджа є рахунковим пристроєм. Вона оперує числами єдиним способом, яким здатна, постійно складаючи їх відповідно до методом кінцевих різниць. Її не можна використовуватиме загальних арифметичних розрахунків. Аналітична машина Беббіджа набагато більше, ніж просто калькулятор. Вона знаменує перехід від механізованої арифметики до повномасштабних обчислень загального призначення. На різних етапах еволюції ідей Беббіджа налічувалося щонайменше 3 проекти. Тому на його аналітичні машини краще посилатися у множині.

Зручність та інженерна ефективність

Бэббиджа є десятковими пристроями тому, що вони використовують 10 цифр від 0 до 9, і цифровими оскільки оперують лише з цілими числами. Значення представлені шестернями, кожному розряду відведено своє колесо. Якщо воно зупиняється в проміжному положенні між цілими значеннями, результат вважається невизначеним, а робота машини блокується, щоб показати порушення цілісності розрахунків. Це своєрідною формою виявлення помилок.

Беббідж також розглядав використання систем числення, відмінних від десяткової, в т. ч. двійкової і з основою 3, 4, 5, 12, 16 і 100. Він зупинився на десятковій через її звичність та інженерну ефективність, оскільки завдяки їй значно зменшується кількість рухомих частин.

Різнисна машина №1

У 1821 р. Беббідж розпочав розробки з механізму, призначеного для розрахунку та табуляції поліноміальних функцій. Автор описує його як пристрій для автоматичного обчислення послідовності значень з автоматичним друком результатів у вигляді таблиці. Інтегральною частиною конструкції є принтер, механічно пов'язаний із розрахунковою секцією. Різнисна машина №1 є першою повноцінною конструкцією для автоматичного виконання розрахунків.

Іноді Беббідж змінював функціональні можливості пристрою. Дизайн 1830 зображує машину, розраховану на 16 цифр і 6 порядків різниці. Модель складалася з 25 тис. частин, розділених порівну між обчислювальною секцією та принтером. Якби пристрій було збудовано, то важило б, за оцінками, 4 т і мало б висоту 2,4 м. Робота зі створення різницевої машини Беббіджа була зупинена в 1832 р., після суперечки з інженером Джозефом Клементом. Державне фінансування остаточно припинилося 1842 р.

Аналітична машина

Коли робота над різницевим апаратом зупинилася, в 1834 році Беббідж задумав більш амбітний пристрій, який пізніше отримав назву аналітичного універсального програмованого обчислювального механізму. Структурні властивості машини Беббіджа багато в чому відповідають основним блокам сучасного цифрового комп'ютера. Програмування провадиться за допомогою перфокарт. Ця ідея була запозичена у жаккардового верстата, де вони служать для створення складних текстильних візерунків.

Логічна структура аналітичної машини Беббіджа в основному відповідає домінуючому дизайну комп'ютерів електронної ери, який має на увазі наявність пам'яті («магазину»), відокремленої від центрального процесора («млина»), послідовне виконання операцій та засоби для введення та виведення даних та інструкцій. Тому звання піонера обчислювальної техніки автор розробки отримав цілком заслужено.

Пам'ять та центральний процесор

У машини Беббіджа є «магазин», де зберігаються числа та окремий «млин», де виконувалася арифметична обробка. Вона мала набір із 4 арифметичних функцій і могла виконувати пряме множення та поділ. Крім того, пристрій був здатний проводити операції, які тепер отримали назви умовного розгалуження, циклу (ітерації), мікропрограмування, паралельної обробки, фіксації, формування імпульсів тощо. Сам автор такої термінології не використовував.

ЦПУ аналітичної машини, яке він називав «млином», забезпечує:

• зберігання чисел, операції з яких проводяться негайно, в регістрах;
• має апаратні засоби для проведення з ними основних арифметичних операцій;
• передачу орієнтованих користувача зовнішніх інструкцій в детальне внутрішнє управління;
• систему синхронізації (такт) для виконання інструкцій ретельно підібраної послідовності.

Механізм управління аналітичної машини виконує операції автоматично і складається з двох частин: нижнього рівня, що контролюється масивними барабанами, званими бочками, і високого рівня, що використовує перфокарти, розробленими Жаккардом для ткацьких верстатів, що широко застосовувалися на початку 1800-х років.

Пристрої виведення

Результат обчислень виводиться різними способами, включаючи друк, перфокарти, побудова графіків та автоматичне виробництво стереотипів - лотків з м'якого матеріалу, на яких виробляється відбиток результату, здатних служити формою для виливки пластин для друку.

Нова конструкція

Новаторську роботу над аналітичною машиною Беббідж в основному завершив до 1840 і почав розробляти новий пристрій. У період з 1847 по 1849 рік він закінчив розробку різницевої машини №2, що являла собою покращену версію оригіналу. Ця модифікація була розрахована на операції з 31-розрядними числами і могла привести до табличної форми будь-який поліном 7-го порядку. Дизайн був витончено простим і вимагав лише третину від кількості деталей початкової моделі, забезпечуючи рівну з нею обчислювальну потужність.

У різницевій та аналітичній машинах Чарльза Беббіджа використовувалася одна і та ж конструкція пристрою виведення, який не тільки робив роздрук на папері, але й автоматично створював стереотипи та самостійно проводив форматування згідно з заданим оператором макетом сторінки. При цьому передбачалася можливість налаштування висоти рядка, числа стовпців, ширини полів, забезпечувалися автоматичне згортання рядків або стовпців та розміщення порожніх рядків для зручності читання.

Спадщина

Окрім кількох частково створених механічних складання та тестових моделей невеликих робочих секцій, жодна з конструкцій не була реалізована повністю протягом життя Беббіджа. Основна зібрана 1832 р. модель була 1/7 частиною різницевої машини №1, що складалася приблизно з 2 тис. деталей. Вона бездоганно працює до сьогодні і є першим успішним автоматичним обчислювальним пристроєм, який реалізує математичні розрахунки в механізмі. Беббідж помер, коли збиралася невелика експериментальна частина аналітичної машини. Багато деталей конструкції збереглися, як і повний архів креслень та записок.

Проекти величезних механічних обчислювальних машин Беббіджа вважаються одним із приголомшливих інтелектуальних досягнень XIX століття. Тільки в останні десятиліття його робота була детально вивчена, і ступінь важливості того, що він зробив, стає дедалі очевиднішим.

У свій час його вважали генієм, потім мало не посадили в боргову яму.
Та й справді витрачені суми були фантастичні для початку 19 століття.
А обіцяна машина так і не запрацювала. А він мріяв уже про наступну.
Принагідно він винайшов тахометр. Він піднімався з експедицією на Везувій,
занурювався на дно озера у водолазному дзвоні, брав участь у археологічних
розкопках, вивчав залягання руд, спускаючись у шахти.

Майже рік він займався безпекою залізничного руху та зробив
дуже багато спеціального обладнання. У тому числі створив спідометр.
Крім того, він розробив чимало обладнання для обробки металу.

Чарльз Беббідж народився 26 грудня 1791 року у Лондоні. Його батько Бенджамін Беббідж був банкіром. Мати звали Елізабет Беббідж. Її дівоче прізвище Тип (Teape). У дитинстві Чарльз мав дуже слабке здоров'я. У 8 років його відправили до приватної школи в Альфінгоні на виховання священика. На той момент його батько вже був достатньо забезпечений, щоб дозволити навчання Чарльза у приватній школі. Бенджамін Бебідж попросив священика не давати Чарльзу сильних навчальних навантажень через слабке здоров'я.
Після школи в Альфінґтоні Чарльз був відправлений до академії в Енфілді, де по суті почалося його справжнє навчання. Саме там Беббідж почав виявляти інтерес до математики, чому сприяла велика бібліотека в академії.

Після навчання в академії Беббідж навчався у двох репетиторів. Перший був священиком, який жив біля Кембриджу. За словами Чарльза, священик не дав йому тих знань, які він міг отримати, навчаючись у досвідченішого репетитора. Після священика у Беббіджа був репетитор з Оксфорда. Він зміг дати Беббіджу основні класичні знання, достатні для вступу до коледжу.

У 1810 році Беббідж вступив до Трініті-коледжу в Кембриджі. Проте, основ математики він навчався самостійно за книжками. Він ретельно вивчав праці Ньютона, Лейбніца, Лагранжа, Лакруа, Ейлера та інших математиків академій Санкт-Петербурга, Берліна та Парижа. Беббідж дуже швидко випередив своїх викладачів знань і був сильно розчарований рівнем викладання математики в Кембриджі. Більше того, він зауважив, що Британія в цілому помітно відстала від континентальних країн за рівнем математичної підготовки.

У зв'язку з цим він вирішив створити суспільство, метою якого було внесення сучасної європейської математики до Кембриджського університету. У 1812 році Чарльз Беббідж, його друзі, Джон Гершель (John Herschel) і Джордж Пікок (George Peacock) та ще кілька молодих математиків заснували «Аналітичне суспільство». Вони почали проводити збори. Обговорювати різні питання, пов'язані з математикою. Почали публікувати свою працю. Наприклад, в 1816 році вони опублікували перекладений ними англійською мовою «Трактат з диференційного та інтегрального обчислення» французького математика Лакруа, а в 1820 опублікували два томи прикладів, що доповнюють цей трактат. Аналітичне суспільство своєю активністю ініціювало реформу математичної освіти спочатку у Кембриджі, та був та інших університетах Британії.

У 1812 році Беббідж перейшов до коледжу Св. Петра (Peterhouse). А 1814 року він отримав ступінь бакалавра. У тому ж році Чарльз Беббідж одружився з Джорджією Вітмур (Georgiana Whitmore), і в 1815 вони переїхали з Кембриджу до Лондона. За тринадцять років шлюбу мали вісім дітей, але п'ятеро з них померли в дитинстві. У 1816 він став членом Королівського Товариства Лондона. На той час він написав кілька великих наукових статей у різних математичних дисциплінах. У 1820 він став членом Королівського Товариства Единбурга і Королівського Астрономічного Товариства. У 1827 році він поховав батька, дружину та двох дітей. У 1827 році він став професором математичних наук в Кембриджі, і обіймав цю посаду протягом 12 років. Після того, як він залишив цей пост, він більшу частину свого часу присвятив справі його життя – розробці обчислювальних машин.

Частина різниць ой машини Чарльза Беббіджа, зібранапісля смерті вченого його сином із деталей, знайдених у лабораторії батька.

Мала різницева машина

Вперше Беббідж задумався про створення механізму, який дозволив би робити автоматично складні обчислення з великою точністю 1812 року. На ці думки його наштовхнуло вивчення логарифмічних таблиць, при перерахунку яких виявлено численні помилки у обчисленнях, зумовлені людським фактором. Ще тоді почав осмислювати можливість проведення складних математичних розрахунків з допомогою механічних апаратів.

Однак, Беббідж не одразу почав займатися розвитком ідеї побудови обчислювального механізму. Лише у 1819 році, коли він зацікавився астрономією, він більш точно визначив свої ідеї та сформулював принципи обчислення таблиць різницевим методом за допомогою машини, яку він згодом назвав різницею. Ця машина мала виробляти комплекс обчислень, використовуючи лише операцію складання. У 1819 році Чарльз Беббідж приступив до створення малої різницевої машини, а в 1822 він закінчив її будівництво і виступив перед Королівським Астрономічним товариством з доповіддю про застосування машинного механізму для обчислення астрономічних і математичних таблиць. Він продемонстрував роботу машини з прикладу обчислення членів послідовності. Робота різницевої машини була заснована на методі кінцевих різниць. Мала машина була повністю механічною і складалася з безлічі шестерень і важелів. У ній використовувалася десяткова система числення. Вона оперувала 18-розрядними числами з точністю до восьмого знака після коми і забезпечувала швидкість обчислень 12 членів послідовності в 1 хвилину. Мала різницева машина могла вважати значення многочленів 7-го ступеня.

За створення різницевої машини Бебідж був нагороджений першою золотою медаллю Астрономічного товариства. Однак, мала різницева машина була експериментальною, оскільки мала невелику пам'ять і не могла бути використана для великих обчислень.

Розробляючи машину, Бэббидж і представляв всіх труднощів, що з її реалізацією, і не тільки не вклався в обіцяні три роки, а й через дев'ять років змушений був призупинити свою роботу. Однак частина машини все ж таки почала функціонувати і проводила обчислення навіть з більшою точністю, ніж очікувалося.

Конструкція різницевої машини ґрунтувалася на використанні десяткової системи числення. Механізм наводився на дію спеціальними рукоятками. Коли фінансування створення різницевої машини припинилося, Беббідж зайнявся проектуванням набагато загальнішою. аналітичної машиниАле потім все-таки повернувся до початкової розробки. Поліпшений проект, над яким він працював між 1847 та 1849 роками, носив назву «Розносна машина № 2»(англ. Difference Engine No. 2).

Грунтуючись на роботах та порадах Беббіджа, шведський видавець, винахідник та перекладач Георг Шутц (швед. Georg Scheutz) Починаючи з 1854 року зумів побудувати кілька різницевих машин і навіть зумів продати одну з них канцелярії англійського уряду у 1859 році. У 1855 році різницева машина Жартуздобула золоту медаль Всесвітньої виставки в Парижі. Через деякий час інший винахідник, Мартін Віберг (швед. Martin Wiberg), покращив конструкцію машини Шутца і використав її для розрахунку та публікації друкованих логарифмічних таблиць.

Різностний калькулятор Жарту

Аналітична машина Беббіджа:

Незважаючи на те що різницева машинабула побудована її винахідником, для майбутнього розвитку обчислювальної техніки головним стало інше: під час роботи в Беббиджа виникла ідея створення універсальної обчислювальної машини, що він назвав аналітичноїта яка стала прообразом сучасного цифрового комп'ютера. У єдину логічну схему Беббідж ув'язав арифметичний пристрій (названий ним «млином»), регістри пам'яті, об'єднані в єдине ціле («склад»), та пристрій введення/виводу, реалізований за допомогою перфокарт трьох типів. Перфокарти операцій перемикали машину між режимами складання, віднімання, поділу та множення. Перфокарти змінних керували передачею даних з пам'яті арифметичне пристрій і назад. Числові перфокарти могли бути використані як для введення даних у машину, так і для збереження результатів обчислень, якщо пам'яті було недостатньо.

Надалі протягом майже століття нічого схожого на аналітичну машину не з'явилося, проте ідея використання перфокарт для обробки даних була випробувана незабаром. Через 20 років після смерті Беббіджа американський винахідник Герман Холлеріт створив електромеханічну лічильну машину - табулятор, в якій перфокарти використовувалися для обробки результатів перепису населення, що проводився в США 1890 року.

Принтер! для машини Беббіджа:

Останні роки життя Беббідж присвятив філософії та політичній економії.
Чарльз Бебідж помер у віці 79 років 18 жовтня 1871 року.

Машина відмінностей Беббіджа:

PS.

Багато чого з того, що відомо про цю машину, дійшло до нас завдяки науковим працям обдарованого математика-аматора Огасти Ади Байрон (графіні Лавлейс), дочки поета лорда Байрона. У 1843 р. вона переклала статтю про Аналітичну машину, написану одним італійським математиком, забезпечивши її власними докладними коментарями, які стосувалися потенційних можливостей машини.

Чарльз Беббідж, математик та винахідник першого у світі комп'ютера: 224 роки з дня народження

Чарльз Беббідж у 1860-му році

224 роки тому, 26 грудня 1791 року, за адресою 44 Кросбі Роу, Уолворт Роуд у Лондоні народився хлопчик, якого назвали Чарльзом. Загалом у родині банкіра Бенджаміна Беббіджа було четверо дітей.

Чарльз у дитинстві багато хворів, і у віці восьми років був навіть відправлений вчитися до школи в сільській місцевості, щоб поправити здоров'я після сильної лихоманки, яка мало не перервала його життя. І після цього станом здоров'я йому часто доводилося вчитися вдома з приватними викладачами.

Під час навчання Чарльз всерйоз зацікавився математикою. Вступивши в академію Холмвуд, він багато часу проводив у тамтешній бібліотеці за читанням книг з математики, а на його прохання батьки найняли додаткових до інститутської програми вчителів, які допомагали йому осягати цю науку вдома. Один із вчителів підтягнув освіту Чарльза до ступеня, придатного для вступу до Кембриджу.

Вступивши до Кембриджу у жовтні 1810 року, і відучившись там трохи, Чарльз був розчарований місцевим рівнем викладання математики. Чарльз познайомився з іншими обдарованими студентами – Джорджем Пікоком (у майбутньому – відомий математик), Джоном Гершелем (у майбутньому – математик, астроном, хімік, ботанік, винахідник та фотограф-експериментатор) та іншими.

Спільно вони організували у стінах університету т.зв. «Аналітичне суспільство», до заслуг якого можна, серед іншого, віднести пропаганду символіки Лейбніца до роботи з диференціальними рівняннями. До цього спільними зусиллями вони переклали підручник "Наукові основи інтегрального та диференціального числення" французького математика Сільвестра Лакруа. Почавшись у вигляді жартівливого студентського проекту, до 1830-х років «Аналітичне суспільство» стало вже офіційним підрозділом університету і існує там і досі.

Після Кембриджу Чарльз читав лекції, займався разом із Гершелем науковою роботою, пов'язаною з електрикою. Писав книжки та намагався займатися політикою. Його книга «Економіка механізмів та виробництв», присвячена організації промислових виробництв і видана в 1832 році, зробила основний вплив на математичні методи дослідження операцій (розробку та застосування методів знаходження оптимальних рішень на основі математичного моделювання, статистичного моделювання та різних евристичних підходів). Зокрема, у книзі активно пропагувався принцип поділу праці, і доводилося, що ця методика призводить до підвищення ефективності виробництва. Тепер цей принцип у Британії називають "Принципом Беббіджа".

Крім цього, Бебідж цікавився інженерною справою, зокрема роботою поїздів. Він винайшов трикутний пристрій «метельник» або «путеочисник», який часто називали «скотобійником» (за аналогією з цим можна згадати «кенгурятники» позашляховиків) – він допомагав оперативно очищати залізничні колії від сторонніх предметів (і істот). Також йому належить розробка спеціального вагона-динамометра, який вимірює різні критичні параметри залізничного полотна.

Брав участь у створенні Астрономічної спільноти та у створенні єдиного стандарту астрономічних обчислень. Саме робота над виправленням помилок у рахункових таблицях наштовхнула Беббіджа на думку про механізацію рутинної праці за підрахунками.

Цитата з історичної біографії:

У 1812 році він сидів в одній зі своїх кімнат і дивився на повні помилки логарифмічні таблиці. І раптово прийшла ідея автоматичних розрахунків цих чисел за допомогою машин. Французький уряд розробив новий метод підрахунку таблиць. 3-4 математики вирішували питання підрахунків, ще десяток розбивав роботу на простіші частини, а сама рутинна робота, що складалася зі складання та множення, віддавалася на відкуп 80-ти працівникам-лічильникам, які і не розуміли в математиці нічого більше, ніж ці два найпростіших дії. Таким чином, масове виробництво вперше було застосовано для математичних цілей. Беббіджа захопила ідея, що роботу недосвідчених рахівників можна повністю замінити механізмами, які працювали б надійніше і швидше.

Ідея поділу праці обчислювачів належала Гаспару де Проні, який керував бюро перепису Франції з 1790 до 1800 року.

У 1822 році Беббідж опублікував статтю з описом машини, здатної замінити людей-обчислювачів, а незабаром приступив до її практичного створення. Як математику, Беббіджу був відомий метод апроксимації функцій багаточленами та обчисленням кінцевих різниць. З метою автоматизації цього процесу він почав проектувати машину, яка так і називалася – різницева. Ця машина мала вміти обчислювати значення багаточленів до шостого ступеня з точністю до 18-го знака.

На жаль, винахідник не зміг за свого життя побудувати версію задуманої ним машини, що повністю працює. Замість трьох років він витратив на неї більше 9 років, бюджет її створення зріс у 10 разів, але він не зміг передбачити всі труднощі, пов'язані з реалізацією своєї ідеї.

Після того, як уряд відмовився виділяти додаткові кошти на фінансування проекту, Беббідж зайнявся більш загальною версією механічного комп'ютера, «аналітичною машиною», яку він назвав «Розносна машина №2».

Після його смерті в другій половині 19-го століття інші винахідники з його креслень зуміли побудувати працюючі версії різницевих машин, одна з яких навіть використовувалася за призначенням, для розрахунку та публікації логарифмічних таблиць.

Одна з різницевих машин, побудована іншим винахідником за кресленнями Беббіджа

У період 1989 по 1991 рік до двохсотріччя від дня народження Чарльза Беббіджа на основі його оригінальних робіт у лондонському Музеї науки було зібрано діючу копію різницевої машини № 2. У 2000 році в тому ж музеї запрацював принтер, також придуманий Беббіджем для своєї машини. Після усунення виявлених у старих кресленнях невеликих конструктивних неточностей обидві конструкції запрацювали бездоганно.

Побудована в наш час за кресленнями винахідника різнизна машина, що знаходиться в лондонському музеї

Аналітична машина, вигадана винахідником, є прямим прообразом сучасного цифрового комп'ютера. У єдину логічну схему Беббідж ув'язав арифметичний пристрій (названий ним «млином»), регістри пам'яті, об'єднані в єдине ціле («склад»), та пристрій введення-виводу, реалізований за допомогою перфокарт трьох типів. Перфокарти операцій перемикали машину між режимами складання, віднімання, поділу та множення. Перфокарти змінних керували передачею даних з пам'яті арифметичне пристрій і назад. Числові перфокарти могли бути використані як для введення даних у машину, так і для збереження результатів обчислень, якщо пам'яті було недостатньо.

Ще одна сучасна копія машини знаходиться в музеї комп'ютерної історії в Маунтін Вью в Каліфорнії:

Під час роботи над аналітичною машиною Беббідж вів листування з британським математиком Адою Лавлейс. Вони познайомилися з Беббіджем, коли їй було лише 17 років. Згодом вона не лише давала йому ідеї щодо конструкції машини, а й розробила алгоритм її роботи для обчислення чисел Бернуллі. У зв'язку з цим її часто називають першим програмістом історія.

У 2011 році британські шанувальники Беббіджа розробили план будівництва Аналітичної машини повністю у тому вигляді, в якому її задумав автор. Ініціатива отримала назву "Plan 28". Поки що їм не вдалося знайти кілька мільйонів фунтів на фінансування свого проекту, але вони сподіваються завершити його хоча б у 2021 році, до 150-х роковин від дня смерті винахідника. У перекладі на сучасні одиниці, така машина матиме 675 байт пам'яті і працюватиме з частотою 7 Гц.

Понад 40 років Беббідж жив і працював у будинку №1 по Дорсет Стріт кварталу Мерілебон на півночі Вестмінстера. Помер він там, у віці 79 років, 18 жовтня 1871 року. Зараз на цю адресу можна знайти круглу меморіальну табличку з його ім'ям.

Теги: Додати теги

У Лондоні народився хлопчик, якого назвали Чарльз. Загалом у родині банкіра Бенджаміна Беббіджа було четверо дітей.

Чарльз у дитинстві багато хворів, і у віці восьми років був навіть відправлений вчитися до школи в сільській місцевості, щоб поправити здоров'я після сильної лихоманки, яка мало не перервала його життя. І після цього станом здоров'я йому часто доводилося вчитися вдома з приватними викладачами.

Під час навчання Чарльз всерйоз зацікавився математикою. Вступивши в академію Холмвуд, він багато часу проводив у тамтешній бібліотеці за читанням книг з математики, а на його прохання батьки найняли додаткових до інститутської програми вчителів, які допомагали йому осягати цю науку вдома. Один із вчителів підтягнув освіту Чарльза до ступеня, придатного для вступу до Кембриджу.

Вступивши до Кембриджу у жовтні 1810 року, і відучившись там трохи, Чарльз був розчарований місцевим рівнем викладання математики. Чарльз познайомився з іншими обдарованими студентами – Джорджем Пікоком (у майбутньому – відомий математик), Джоном Гершелем (у майбутньому – математик, астроном, хімік, ботанік, винахідник та фотограф-експериментатор) та іншими.

Спільно вони організували у стінах університету т.зв. «Аналітичне суспільство», до заслуг якого можна, серед іншого, віднести пропаганду символіки Лейбніца до роботи з диференціальними рівняннями. До цього спільними зусиллями вони переклали підручник "Наукові основи інтегрального та диференціального числення" французького математика Сільвестра Лакруа. Почавшись у вигляді жартівливого студентського проекту, до 1830-х років «Аналітичне суспільство» стало вже офіційним підрозділом університету і існує там і досі.

Після Кембриджу Чарльз читав лекції, займався разом із Гершелем науковою роботою, пов'язаною з електрикою. Писав книжки та намагався займатися політикою. Його книга «Економіка механізмів та виробництв», присвячена організації промислових виробництв і видана в 1832 році, зробила основний вплив на математичні методи дослідження операцій (розробку та застосування методів знаходження оптимальних рішень на основі математичного моделювання, статистичного моделювання та різних евристичних підходів). Зокрема, у книзі активно пропагувався принцип поділу праці, і доводилося, що ця методика призводить до підвищення ефективності виробництва. Тепер цей принцип у Британії називають "Принципом Беббіджа".

Крім цього, Бебідж цікавився інженерною справою, зокрема роботою поїздів. Він винайшов трикутний пристрій «метельник» або «путеочисник», який часто називали «скотобійником» (за аналогією з цим можна згадати «кенгурятники» позашляховиків) – він допомагав оперативно очищати залізничні колії від сторонніх предметів (і істот). Також йому належить розробка спеціального вагона-динамометра, який вимірює різні критичні параметри залізничного полотна.

Брав участь у створенні Астрономічної спільноти та у створенні єдиного стандарту астрономічних обчислень. Саме робота над виправленням помилок у рахункових таблицях наштовхнула Беббіджа на думку про механізацію рутинної праці за підрахунками.

Цитата з історичної біографії:

У 1812 році він сидів в одній зі своїх кімнат і дивився на повні помилки логарифмічні таблиці. І раптово прийшла ідея автоматичних розрахунків цих чисел за допомогою машин. Французький уряд розробив новий метод підрахунку таблиць. 3-4 математики вирішували питання підрахунків, ще десяток розбивав роботу на простіші частини, а сама рутинна робота, що складалася зі складання та множення, віддавалася на відкуп 80-ти працівникам-лічильникам, які і не розуміли в математиці нічого більше, ніж ці два найпростіших дії. Таким чином, масове виробництво вперше було застосовано для математичних цілей. Беббіджа захопила ідея, що роботу недосвідчених рахівників можна повністю замінити механізмами, які працювали б надійніше і швидше.

Ідея поділу праці обчислювачів належала Гаспару де Проні, який керував бюро перепису Франції з 1790 до 1800 року.

У 1822 році Беббідж опублікував статтю з описом машини, здатної замінити людей-обчислювачів, а незабаром приступив до її практичного створення. Як математику, Беббіджу був відомий метод апроксимації функцій багаточленами та обчисленням кінцевих різниць. З метою автоматизації цього процесу він почав проектувати машину, яка так і називалася – різницева. Ця машина мала вміти обчислювати значення багаточленів до шостого ступеня з точністю до 18-го знака.

На жаль, винахідник не зміг за свого життя побудувати версію задуманої ним машини, що повністю працює. Замість трьох років він витратив на неї більше 9 років, бюджет її створення зріс у 10 разів, але він не зміг передбачити всі труднощі, пов'язані з реалізацією своєї ідеї.

Після того, як уряд відмовився виділяти додаткові кошти на фінансування проекту, Беббідж зайнявся більш загальною версією механічного комп'ютера, «аналітичною машиною», яку він назвав «Розносна машина №2».

Після його смерті, у другій половині 18-го століття інші винахідники за його кресленнями зуміли побудувати працюючі версії різницевих машин, одна з яких навіть використовувалася за призначенням для розрахунку та публікації логарифмічних таблиць.

Одна з різницевих машин, побудована іншим винахідником за кресленнями Беббіджа

У період 1989 по 1991 рік до двохсотріччя від дня народження Чарльза Беббіджа на основі його оригінальних робіт у лондонському Музеї науки було зібрано діючу копію різницевої машини № 2. У 2000 році в тому ж музеї запрацював принтер, також придуманий Беббіджем для своєї машини. Після усунення виявлених у старих кресленнях невеликих конструктивних неточностей обидві конструкції запрацювали бездоганно.

Побудована в наш час за кресленнями винахідника різнизна машина, що знаходиться в лондонському музеї

Аналітична машина, вигадана винахідником, є прямим прообразом сучасного цифрового комп'ютера. У єдину логічну схему Беббідж ув'язав арифметичний пристрій (названий ним «млином»), регістри пам'яті, об'єднані в єдине ціле («склад»), та пристрій введення-виводу, реалізований за допомогою перфокарт трьох типів. Перфокарти операцій перемикали машину між режимами складання, віднімання, поділу та множення. Перфокарти змінних керували передачею даних з пам'яті арифметичне пристрій і назад. Числові перфокарти могли бути використані як для введення даних у машину, так і для збереження результатів обчислень, якщо пам'яті було недостатньо.

Ще одна сучасна копія машини знаходиться в музеї комп'ютерної історії в Маунтін Вью в Каліфорнії:

Під час роботи над аналітичною машиною Беббідж вів листування з британським математиком Адою Лавлейс. Вони познайомилися з Беббіджем, коли їй було лише 17 років. Згодом вона не лише давала йому ідеї щодо конструкції машини, а й розробила алгоритм її роботи для обчислення чисел Бернуллі. У зв'язку з цим її часто називають першим програмістом історія.

У 2011 році британські шанувальники Беббіджа розробили план будівництва Аналітичної машини повністю у тому вигляді, в якому її задумав автор. Ініціатива отримала назву "Plan 28". Поки що їм не вдалося знайти кілька мільйонів фунтів на фінансування свого проекту, але вони сподіваються завершити його хоча б у 2021 році, до 150-х роковин від дня смерті винахідника. У перекладі на сучасні одиниці, така машина матиме 675 байт пам'яті і працюватиме з частотою 7 Гц.

Понад 40 років Беббідж жив і працював у будинку №1 по Дорсет Стріт кварталу Мерілебон на півночі Вестмінстера. Помер він там, у віці 79 років, 18 жовтня 1871 року. Зараз на цю адресу можна знайти круглу меморіальну табличку з його ім'ям.