0,0
рейтинг
9 января 2010 в 22:00

Разработка → Аналитическая машина Бэббиджа. Часть первая — кто такой Бэббидж и зачем нужны счётные машины



Аналитическую машину Чарльза Бэббиджа считают первым прообразом современного компьютера. Эта машина фактически на века опередила прогресс. Но как и многие колоссы, опережавшие своё время, так и не была воплощенна в металле. Как всякое великое изобретение она не могла родиться на пустом месте, а её создатель не мог быть заурядным человеком. В последующих постах я хочу немного рассказать о биографии этого человека, что его подтолкнуло с созданию этой машины и чем закончилось главное дело его жизни.



Откуда берутся гении



Родился Чарльз Бэббидж в семье банкира Бенджамина Бэббиджа, 26 декабря 1791 года. В связи со слабым здоровьем, Чарльз не посещал школы, однако рос весьма любознательным ребёнком. Получая новую игрушку, он неизменно задавал вопрос «Мама, а что находится внутри?» и пока не получал ответ, не давал покоя ни игрушке ни окружающим. Если ответ его не устраивал, игрушка подвергалась вскрытию. Я думаю многие читатели хабра узнают в себе подобную черту — блог «старое железо» не страдает от отсутствия контента.

К одиннадцати годам родители всё таки решаются отправить Чарльза в частную школу и помещают под опеку священника, содержащего школу в городке Алфингтон в Девоншире. Бенджамин Бэббидж попросил священника не давать сыну сильных учебных нагрузок, дабы не подорвать его слабое здоровье.

По окончанию этой школы у Чарльза начинается настоящее обучение — его отправляют в академию в Энфилде, где он знакомится с учебником, определившим увлечение всей его дальнейшей жизни. Это было «Руководство Уорда для юных математиков». Он настолько увлёкся алгеброй, что поступив в Кэмбридж с удивлением обнаружил что знает о ней куда больше, чем его репетитор.

В 1811 году Чарльз становится студентом Тринити Коледжа — самого знаменитого коледжа Кембриджа. На тот момент из дверей этого учебного заведения уже вышли такие знаменитые личности как Исаак Барроу и его ученик Исаак Ньютон. Ближе к нашим дням данный колледж оканчивали такие личности как Бертран Рассел, ряд британских монархов и принцев (включая принца Чарльза).



(Тринити коледж, 1838 год)

Но вернёмся к нашему студенту. Обучаясь в Кэмбридже, Чарльз пришёл в выводу что Британия сильно отстала от континентальной Европы по уровню математической подготовки. Как результат родилось «Аналитическое общество», куда входили его друзья — Джон Гершель и Джордж Пикок. На встречах общества друзья обсуждают труды континентальных коллег, издают «Записики Аналитического общества».

Чарльз считал способности своих друзей куда выше собственных и дабы не быть третьим в Тринити коледже он переходит в колледж святого Петра, который он заканчивает на первом месте.

Перед нами вырисовывается портрет пытливого, способного, талантливого и честолюбивого молодого человека. Данное сочетания черт мало кому может позволить прожить жизнь тихо и спокойно. Наш герой не стал исключением. Естественно он интересовался актуальными и передовыми проблемами математики. Одной из таких проблем была проблема эффективного быстрого и точного составление различных таблиц — логарифмических, арифметических, таблиц процентов и т.п.

Почему именно таблицы?

Предпосылки появления вычислительных машин



Стоит вспомнить что на конец восемнадцатого — начало девятнадцатого века пришёлся пик промышленной революции, лидером которой была Британия. Переход от ручного труда к промышленным масштабам сопровождался, так сказать, бурным ростом других секторов экономики. Росло банковское и страховое дело, увеличивался объём морских перевозок, строительства — всё это требовало большого количества вычислений — расчёт сложных процентов, вычисление географических координат, инженерных расчётов и т.п. Уже в восемнадцатом веке мореходами активно использовались различные таблицы.

В 1776 году появился на свет «Морской календарь» (его автор — ученый доктор Маскелин, впоследствии королевский астроном). Календарь представлял из себя свод астрономических, навигационных и логарифмических таблиц, основанных на наблюдениях астронома Брэдли. Не смотря на невиданную доселе тщательность, данный труд имел немало ошибок и неточностей, порождённых малой точностью исходных данных, неточностью вычислений и ошибками при переписывании.

Интересный случай показывает к чему могут привести подобные ошибки. После окончания Англо-Испанской войны в средиземном море встретились Английское и Испанское суда. Свежеиспечёные друзья решили оказать друг другу знаки почтения и обменятся подарками. На счастье Английского капитана, его Испанский коллега решил преподнести ему лишь серебряный поднос. А вот Испанскому капитану повезло меньше — Англичанин преподнёс ему, без всякого злого умысла, навигационные таблицы Томаса Юнга. Издание было высочайшего качества, однако таблицы были совершенно не верными, так как не учитывали високосных годов. Испанского капитана, принявшего такой дар, больше никто никогда не видел, а вот Английский капитан прекрасно добрался до места назначения, используя французские и итальянские таблицы.



(Навигационный прибор 18го века. Источник)

«Морской календарь» выходил ежегодно, издателям приходилось держать большой штат корректоров, но даже это не спасало от ошибок.

В конце 18го века был предложен оригинальный способ организации вычислительного труда, повышающий надежность вычислений. Его автором был математик Гаспар Клэр Франсуа маркиз де Прони.

Вычисления были организованны по «конвеерной системе» состоящей из трёх групп. Первая, наиболее малочисленная, наиболее квалифицированная состояла из 5-6 математиков. Она занималось выбором формул и составлением схем расчётов. Вторая из 7-8 математиков по выбранным формулам определяла значения функций с шагом 5-6 интервалов. Третья же, наиболее многочисленная, состояла из девяноста вычислителей низкой квалификации, которые занимались уплотнением таблицы, заполняя интервалы, вычисленные на предыдущем этапе. Две группы вычислителей работали параллельно, сверяя свои результаты.

Бэббидж заинтересовался данной схемой и у него родилась идея заменить последний этап ручных вычислений, механической машиной, которая позволяла бы автоматизировать, как он писал «самые примитивные действия человеческого интеллекта».



(Калькулятор Блеза Паскаля. 17ый век. Источник)

Машины, способные производить простые операции сложения, вычитания и даже умножения к тому времени создавались уже не первый век различными математиками и механиками, хотя большого распространения на тот момент не получили. Бэббидж же задумал не просто «механические счёты». У него родилась идея специализированного вычислительного устройства, заточенного под создание таблиц, позволявшего вычислять их быстро, эффективно, требовавших невысокой квалификации персонала, а также (что немаловажно) позволявших фиксировать результаты проведённых вычислений на бумаге.

Для второго десятилетия девятнадцатого века это была весьма смелая задумка. Однако даже сам Бэббидж ещё не догадывался как далеко его заведёт, родившаяся в его голове в 1812-м году идея.

В следующей части я расскажу о создании разностной машины Чарльза Бэббиджа и рождении идеи создания Аналитической машины.

Основной источник, использованный при подготовке текста — «От абака до компьютера», Р. С. Гутер, Ю. Л. Поплунов, Москва 1981г.

Вторая часть.
Третья часть.

Александр Симилетов @elmm
карма
62,0
рейтинг 0,0
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Спецпроект

Самое читаемое Разработка

Комментарии (19)

  • 0
    Спасибо за статью!
    " на столько " подправьте.
    Интересно почитать, что же было дальше :)
    • +1
      Спасибо, исправил.
      Как говорится — на спелчекер надейся, а сам не плошай :)
      Постараюсь не затягивать с продолжением.
  • +4
    Ну вот, конец на сомом интересном месте. :)
  • 0
    А в «Человеке дождя » главного героя также звали?
    • 0
      Кажется его там звали Бэббит.
      Но руководствовались авторы сценария — я не в курсе.
    • 0
      В «Человеке дождя» с этим не проводится аналогий, а у главного героя был вполне реальный прототип — Ким Пик. Он скончался в прошлом месяце.
  • +1
    Не правах гундежа.

    «Эта машина, фактически, на века опередила прогресс.». «Века» — это как минимум два. 1800 + 2 века = 2000 год, это если он изобрел машину в 9 лет.
    • 0
      Не заметил как приукрасил немного :)
      Скорее несколько более века, если брать от задумки, до реализации машины, соответствующей задуманным возможностям. В следующем посте я про упомяну.
  • 0
    А сейчас в одной микросхемке размером в спичечную головку и копеечной цене вмещается десятки, сотни и даже тысячи машин Бэббиджа…
    Прогресс, однако.
    • 0
      Всегда с чего-то надо начинать.
  • 0
    Вот мне интересно: кто-нибудь на хабре может собрать механический калькулятор, без электроники? Если да, то вы не могли бы описать, по какому принципу?
  • 0
    По этому поводу советую почитать безумно интересную книжку написанную Брюсом Стерлингом и Уильямом Гибсоном «машина различий». ru.wikipedia.org/wiki/The_Difference_Engine
    Очень крутая. В стиле стимпанк. Альтернативная история основанная на разностной машине Бэббиджа.
    • +1
      книга то хорошая, да только о машине бебиджа там, кроме как нити сюжета чемоданчика перфокарт, особо не нечего почитать. да и после прочтения книги, меня больше интересовал вопрос о кринолине и где же именно он натирал сибил.
  • +2
    Эх, я в школе еще пользовался таблицам Брадиса!

    Жду продолжения!
  • 0
    Хорошо написано, интересно. Обязательно дам своим студентам ссылку. И… ждем продолжения

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.