Charles Babbage var en engelsk matematiker og opfinder, der designede den første automatiske digitale computer. Derudover var han med til at skabe det moderne engelske postsystem og kompilerede de første pålidelige aktuartabeller, opfandt en type speedometer og opfandt jernbanerydderen.
Biography of Charles Babbage
Født i London den 26. december 1791 i familien til Benjamin Babbage, en partner i Praeds Bank, ejer af Bitton Estate i Teignmouth og Betsy Plumley Tip. I 1808 besluttede familien at flytte til det gamle Rowden House i East Teignmouth, og faderen blev forstander for det nærliggende St Michael's.
Charles' far var en rig mand, så han kunne studere på flere eliteskoler. Som 8-årig måtte han gå på en landskole for at komme sig over en farlig sygdom. Hans forældre besluttede, at barnets hjerne "ikke skulle have været for hård." Ifølge Babbage: "Denne store lediggang kan have ført til nogle af hans barnlige ræsonnementer."
Så gik han ind på King Edward VI Grammar School i Totnes, South Devon,en blomstrende folkeskole, der stadig fungerer i dag, men helbredsforholdene tvang Charles til at henvende sig til private lærere i et stykke tid. Til sidst kom han ind på et lukket akademi for 30 studerende, ledet af pastor Stephen Freeman. Institutionen havde et omfattende bibliotek, som Babbage brugte til at studere matematik på egen hånd og lærte at elske det. Efter at have forladt akademiet havde han yderligere to personlige mentorer. En af dem var en præst fra Cambridge, hvis undervisning Charles kommenterede: "Jeg er bange for, at jeg ikke har udnyttet al den fordel, jeg kunne have." Den anden var en Oxford-professor. Han lærte Charles Babbage klassikerne, så han kunne blive optaget på Cambridge.
Universitetsstudier
I oktober 1810 ankom Babbage til Cambridge og gik ind på Trinity College. Han havde en strålende uddannelse - han kendte Lagrange, Leibniz, Lacroix, Simpson og var alvorligt skuffet over de tilgængelige matematiske programmer. Så han besluttede at danne Analytical Society med John Herschel, George Peacock og andre venner.
Da Babbage flyttede til Cambridge Peterhouse i 1812, var han den bedste matematiker; men han dimitterede ikke med udmærkelse. Han modtog en æresgrad senere, uden selv at tage eksamen, i 1814.
I 1814 giftede Charles Babbage sig med Georgiana Whitmore. Hans far velsignede ham af en eller anden grund aldrig. Familien boede i fred på Devonshire Street 5 i London. Kun tre af deres otte børn overlevede.indtil voksenalderen.
Charles' far, hans kone og en af hans sønner døde tragisk i 1827.
Computerprojekt
I Charles Babbages tid var der ofte fejl i beregningen af matematiske tabeller, så han besluttede at finde en ny metode, der ville gøre det mekanisk, og eliminere faktoren menneskelige fejl. Denne idé kom til ham meget tidligt, tilbage i 1812.
Tre forskellige faktorer påvirkede hans beslutning:
- han kunne ikke lide sjusk og unøjagtighed;
- logaritmiske tabeller var nemme for ham;
- han var inspireret af eksisterende arbejde med regnemaskiner af W. Schickard, B. Pascal og G. Leibniz.
Han diskuterede de grundlæggende principper for beregning af enheden i et brev til Sir H. Davy i begyndelsen af 1822.
Difference Engine
Babbage præsenterede, hvad han kaldte "forskelmotoren" for Royal Astronomical Society den 14. juni 1822, i et papir med titlen "Remarks on the Application of the Machine Calculation of Astronomical and Mathematical Tables". Han kunne beregne polynomier ved hjælp af en numerisk metode kaldet difference.
Samfundet godkendte ideen, og i 1823 gav regeringen ham £1.500 til at bygge den. Babbage lavede et værksted i et af rummene i sit hus og hyrede Joseph Clement til at overvåge konstruktionen af enheden. Hvert stykke skulle laves i hånden ved hjælp af specialværktøj, hvoraf mange han selv designede. Charles foretog mange ture til industrielle virksomheder for at blive bedreforstå fremstillingsprocesser. På baggrund af disse rejser og hans personlige erfaring med at bygge en maskine udgav Babbage i 1832 On the Economics of Machinery and Production. Det var den første udgivelse af det, der i dag kaldes "videnskabelig organisation af produktionen".
Personlig tragedie og rejse gennem Europa
Dødsfaldet af konen Georgiana, far til Charles Babbage og hans spæde søn, afbrød byggeriet i 1827. Arbejdet belastede ham meget, og han var på randen af et sammenbrud. John Herschel og flere andre venner overt alte Babbage til at tage en tur til Europa for at komme sig. Han rejste gennem Holland, Belgien, Tyskland, Italien og besøgte universiteter og fabrikker.
I Italien erfarede han, at han var blevet udnævnt til Lucasian professor i matematik ved University of Cambridge. Til at begynde med ville han nægte, men venner overbeviste ham om andet. Da han vendte tilbage til England i 1828 flyttede han til 1 Dorset Street.
Genoptager arbejdet
Under Babbages fravær kom Difference Engine-projektet under beskydning. Rygter spredte sig om, at han havde spildt statslige penge, at maskinen ikke virkede, og at den ikke ville have nogen praktisk værdi, hvis den blev lavet. John Herschel og Royal Society forsvarede offentligt projektet. Regeringen fortsatte sin støtte ved at yde £1.500 den 29. april 1829, £3.000 den 3. december og det samme beløb den 24. februar 1830. Arbejdet fortsatte, men Babbage konstanthavde svært ved at få penge fra statskassen.
Opgivelse af projektet
Charles Babbages økonomiske problemer faldt sammen med voksende uenigheder med Clement. Babbage byggede et to-etagers, 15 meter langt værksted bag sit hus. Hun havde et glastag til belysning, samt et brandsikkert rent rum til at opbevare sin bil. Clement nægtede at flytte til et nyt værksted og krævede penge til at rejse rundt i byen for at føre tilsyn med arbejdet. Som svar foreslog Babbage, at han blev bet alt direkte fra statskassen. Clement nægtede og holdt op med at arbejde på projektet.
Nægtede desuden at udlevere de tegninger og værktøjer, der blev brugt til at bygge Difference Engine. Efter at have investeret £23.000, inklusive £6.000 af Babbages egne midler, ophørte arbejdet med den ufærdige enhed i 1834. I 1842 opgav regeringen officielt projektet.
Charles Babbage og hans analytiske motor
Væk fra forskelsmotoren begyndte opfinderen at tænke på dens forbedrede version. Mellem 1833 og 1842 forsøgte Charles at bygge en enhed, der kunne programmeres til at udføre enhver beregning, ikke kun dem, der var relateret til polynomieligninger. Det første gennembrud kom, da han omdirigerede maskinens output til dens input for at løse yderligere ligninger. Han beskrev det som en maskine, der "æder sin egen hale". Det tog ikke lang tid for ham at finde ud af de grundlæggende elementer i den analytiske motor.
Charles Babbages computer brugte hulkort lånt fra en jacquardvæv til at indtaste data og angive rækkefølgen af de nødvendige beregninger. Enheden bestod af to dele: en mølle og lager. Møllen, svarende til processoren på en moderne computer, udførte operationer på data modtaget fra lager, som kan betragtes som hukommelse. Det var verdens første almene computer.
Charles Babbages computer blev designet i 1835. Omfanget af arbejdet var virkelig utroligt. Babbage og flere assistenter producerede 500 store designtegninger, 1.000 mekaniske betegnelsesark og 7.000 beskrivelsesark. Den færdige mølle var 4,6 m høj og 1,8 m i diameter. Lageret til 100 cifre udvidede sig med 7,6 m. Til sin nye maskine byggede Babbage kun små testdele. Enheden blev aldrig færdiggjort helt. I 1842, efter gentagne mislykkede forsøg på at skaffe statsstøtte, henvendte han sig til Sir Robert Peel. Han nægtede og tilbød ham i stedet et ridderskab. Babbage nægtede. Han fortsatte med at ændre og forbedre designet gennem årene.
grevinde Lovelace
I oktober 1842 udgav Federico Luigi, en italiensk general og matematiker, en artikel om den analytiske motor. Augusta Ada King, grevinde af Lovelace, en gammel ven af Babbage, oversatte værket til engelsk. Charles foreslog, at hun kommenterede oversættelsen. Mellem 1842 og 1843 skrev parret 7 sedler sammen,hvis samlede længde var tre gange artiklernes faktiske størrelse. I en af dem udarbejdede Ada en programudførelsestabel, som Babbage lavede til at beregne Bernoulli-tal. I en anden skrev hun om en generaliseret algebraisk maskine, der kunne udføre operationer på symboler såvel som på tal. Lovelace var måske den første til at forstå de mere generelle mål med Babbages enhed og anses af nogle for at være verdens første computerprogrammør. Hun begyndte at arbejde på en bog, der beskrev den analytiske motor mere detaljeret, men havde ikke tid til at afslutte den.
Miracle of Engineering
Mellem oktober 1846 og marts 1849 begyndte Babbage at designe en anden differensmotor ved at bruge den viden, han havde fået ved at bygge den analytiske. Den brugte kun 8.000 dele, tre gange mindre end den første. Det var et vidunder af ingeniørkunst.
I modsætning til den analytiske, som han konstant fejlrettede og modificerede, blev Charles Babbages anden differensmotor ikke ændret efter afslutningen af den indledende udviklingsfase. I fremtiden gjorde opfinderen ikke nogen forsøg på at bygge enheden.
24 tegninger forblev i Videnskabsmuseets arkiver, indtil Charles Babbages ideer blev realiseret i 1985-1991 ved oprettelsen af en replika i fuld størrelse i anledning af 200-året for hans fødsel. Enhedens dimensioner var 3,4 m i længden, 2,1 m i højden og 46 cm i dybden, og dens vægt var 2,6 tons. Grænserne for nøjagtighed var begrænset til, hvad der kunne opnås på det tidspunkt.
præstationer
I 1824 modtog Babbage guldmedaljen fra Royal Astronomical Society "for sin opfindelse af en maskine til beregning af matematiske og astronomiske tabeller."
Fra 1828 til 1839 var Babbage den lucasiske professor i matematik ved Cambridge. Han skrev meget for en række videnskabelige tidsskrifter og var medvirkende til at grundlægge Astronomical Society i 1820 og Statistical Society i 1834.
I 1837 udgav han som svar på 8 officielle Bridgewater-afhandlinger "Om Guds kraft, visdom og godhed manifesteret i skabelsen", den niende Bridgewater-afhandling, der fremsatte tesen om, at Gud, som besad almagt og fremsynethed, skabte den guddommelige en lovgiver, der producerer love (eller programmer), som derefter skabte arter på passende tidspunkter, og derved eliminerer behovet for at udføre mirakler, hver gang en ny art var påkrævet. Bogen indeholder uddrag fra forfatterens korrespondance med John Herschel om dette emne.
Charles Babbage opnåede også bemærkelsesværdige resultater inden for kryptografi. Han brød autonøgle-cifferet såvel som det meget svagere ciffer, der i dag kaldes Vigenère-cifferet. Babbages opdagelse blev brugt af det britiske militær og blev kun offentliggjort få år senere. Som følge heraf overgik forrangsretten til Friedrich Kasiski, som kom til samme resultat et par år senere.
I 1838 opfandt Babbage sporrydderen, en metalramme fastgjort foran på lokomotiver for at rydde sporene afbarrierer. Han udførte også en række undersøgelser af Isambard Kingdom Brunels Great Western Railway.
Han forsøgte kun én gang at gå ind i politik, da han i 1832 deltog i valget i byen Finsbury. Ifølge afstemningsresultaterne indtog Babbage den sidste plads.
Matematikeren og opfinderen døde den 18. oktober 1871 i en alder af 79.
Dele af de ufærdige mekanismer af computerenheder, han har skabt, er tilgængelige for besøg på Science Museum i London. I 1991 blev Charles Babbages Difference Engine bygget baseret på hans oprindelige planer, og det fungerede perfekt.
