Ο πρώτος υπολογιστής: Αναλυτικός κινητήρας του Charles Babbage

Ο σύγχρονος υπολογιστής γεννήθηκε από την επείγουσα ανάγκη μετά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο για να αντιμετωπίσει την πρόκληση του Ναζισμός μέσω της καινοτομίας. Αλλά η πρώτη επανάληψη του υπολογιστή όπως καταλαβαίνουμε τώρα ήρθε πολύ νωρίτερα όταν, στη δεκαετία του 1830, ένας εφευρέτης με το όνομα Charles Babbage σχεδίασε μια συσκευή που ονομάζεται Analytical Engine.

Γεννήθηκε το 1791 σε έναν αγγλικό τραπεζίτη και τη σύζυγό του, Charles Babbage (1791-1871) έγινε γοητευμένος από τα μαθηματικά σε νεαρή ηλικία, διδάσκοντας τον εαυτό του την άλγεβρα και διαβάζοντας ευρέως στα ηπειρωτικά μαθηματικά. Όταν το 1811 πήγε στο Κέμπριτζ για να σπουδάσει, ανακάλυψε ότι οι καθηγητές του ήταν ανεπαρκείς στο νέο μαθηματικό τοπίο και ότι στην πραγματικότητα γνώριζε ήδη περισσότερο από ό, τι έκαναν. Ως αποτέλεσμα, ξεκίνησε με δική του πρωτοβουλία να ιδρύσει την Αναλυτική Εταιρεία το 1812, η ​​οποία θα βοηθούσε στη μετατροπή του πεδίου μαθηματικών στη Βρετανία. Έγινε μέλος της Βασιλικής Εταιρείας το 1816 και συνιδρυτής πολλών άλλων κοινωνιών. Σε ένα στάδιο ήταν Lucasian Καθηγητής Μαθηματικών στο Cambridge, αν και παραιτήθηκε αυτό για να εργαστεί στις μηχανές του. Ένας εφευρέτης, βρισκόταν στην πρώτη γραμμή της βρετανικής τεχνολογίας και βοήθησε στη δημιουργία της σύγχρονης ταχυδρομικής υπηρεσίας της Βρετανίας, ενός cowcatcher για τρένα και άλλων εργαλείων.

Ο Babbage ήταν ιδρυτικό μέλος της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας της Βρετανίας και σύντομα είδε ευκαιρίες για καινοτομία στον τομέα αυτό. Οι αστρονόμοι έπρεπε να κάνουν μακρούς, δύσκολους και χρονοβόρους υπολογισμούς που θα μπορούσαν να γεμίσουν με σφάλματα. Όταν τα τραπέζια αυτά χρησιμοποιούνται σε καταστάσεις υψηλού στοιχήματος, όπως για τους λογαρίθμους πλοήγησης, τα σφάλματα θα μπορούσαν να αποβούν θανατηφόρα. Σε απάντηση, Babbage ελπίζει να δημιουργήσει μια αυτόματη συσκευή που θα παράγει άψογο τραπέζια. Το 1822, έγραψε στον Πρόεδρο της Εταιρείας, Κύριε Χάμφρυ Ντάι (1778-1829), για να εκφράσει αυτή την ελπίδα. Ακολούθησε αυτό με ένα χαρτί, σχετικά με τις "Θεωρητικές αρχές των μηχανημάτων για τον υπολογισμό των πινάκων", το οποίο κέρδισε το πρώτο χρυσό μετάλλιο της κοινωνίας το 1823. Ο Babbage είχε αποφασίσει να δοκιμάσει και να κατασκευάσει μια "μηχανή διαφορών".

Όταν ο Babbage πλησίασε τη βρετανική κυβέρνηση για χρηματοδότηση, του έδωσαν ό, τι ήταν μια από τις πρώτες κυβερνητικές επιχορηγήσεις της τεχνολογίας στον κόσμο. Ο Babbage πέρασε αυτά τα χρήματα για να προσλάβει έναν από τους καλύτερους μηχανικούς που θα μπορούσε να βρει για να φτιάξει τα μέρη: ο Joseph Clement (1779-1844). Και θα υπήρχαν πολλά μέρη: 25.000 σχεδιάστηκαν.

Το 1830, ο Babbage αποφάσισε να μετεγκατασταθεί, δημιουργώντας ένα εργαστήριο που ήταν ανοσοποιητικό στη φωτιά σε μια περιοχή που ήταν απαλλαγμένη από σκόνη στην ιδιοκτησία του. Η κατασκευή σταμάτησε το 1833, όταν ο Κλήμης αρνήθηκε να συνεχίσει χωρίς προκαταβολή. Ωστόσο, ο Babbage δεν ήταν πολιτικός. δεν είχε την ικανότητα να εξομαλύνει τις σχέσεις με τις διαδοχικές κυβερνήσεις και, αντίθετα, απομάκρυνε τους ανθρώπους με την ανυπόμονη συμπεριφορά του. Μέχρι αυτή την περίοδο η κυβέρνηση είχε δαπανήσει £ 17.500, δεν έφταναν πλέον, και η Babbage είχε τελειώσει μόνο το ένα έβδομο της μονάδας υπολογισμού. Αλλά ακόμα και σε αυτή τη μειωμένη και σχεδόν απελπιστική κατάσταση, η μηχανή βρισκόταν στην αιχμή της παγκόσμιας τεχνολογίας.

Ο Babbage δεν επρόκειτο να εγκαταλείψει τόσο γρήγορα. Σε έναν κόσμο όπου οι υπολογισμοί μεταφέρθηκαν συνήθως σε όχι περισσότερους από έξι αριθμούς, η Babbage σκόπευε να παράγει πάνω από 20 και η προκύπτουσα μηχανή 2 θα χρειαζόταν μόνο 8.000 μέρη. Ο μηχανισμός διαφορών του χρησιμοποίησε δεκαδικά ψηφία (0-9) - περισσότερα από τα δυαδικά 'bits' που ο Γερμανός Gottfried von Ο Leibniz (1646-1716) προτιμούσε - και θα εκτίθενται σε γρανάζια / τροχούς που συνδέονται μεταξύ τους για τη δημιουργία υπολογισμούς. Αλλά η μηχανή σχεδιάστηκε για να κάνει περισσότερο από το να μιμείται ένα άτακτο: θα μπορούσε να λειτουργήσει σε περίπλοκα προβλήματα χρησιμοποιώντας μια σειρά των υπολογισμών και θα μπορούσε να αποθηκεύσει τα αποτελέσματα μέσα του για μελλοντική χρήση, καθώς και να σφραγίσει το αποτέλεσμα σε ένα μέταλλο παραγωγή. Παρόλο που θα μπορούσε να εκτελέσει μόνο μία λειτουργία ταυτόχρονα, ήταν πολύ πιο πέρα ​​από οποιαδήποτε άλλη υπολογιστική συσκευή που ο κόσμος είχε δει ποτέ. Δυστυχώς για το Babbage, δεν τελείωσε ποτέ τη μηχανή διαφορών. Χωρίς περαιτέρω κυβερνητικές επιχορηγήσεις, η χρηματοδότησή του έληξε.

Το 1854, ένας σουηδικός εκτυπωτής που ονομάζεται George Scheutz (1785-1873) χρησιμοποίησε τις ιδέες του Babbage για να δημιουργήσει ένα λειτουργικό μηχάνημα που παράγει πίνακες μεγάλης ακρίβειας. Εντούτοις, είχαν παραλείψει χαρακτηριστικά ασφαλείας και τείνουν να σπάσουν και, κατά συνέπεια, το μηχάνημα απέτυχε να επηρεάσει. Το 1991, ερευνητές στο Μουσείο Επιστημών του Λονδίνου, όπου Τα αρχεία του Babbage και οι δοκιμές διατηρούνται, δημιούργησαν ένα Difference Engine 2 στην αρχική σχεδίαση μετά από έξι χρόνια εργασίας. Η DE2 χρησιμοποίησε περίπου 4.000 μέρη και ζύγισε μόλις πάνω από τρεις τόνους. Ο ταιριαστός εκτυπωτής ολοκληρώθηκε το 2000 και είχε και πάλι πολλά στοιχεία, αν και ελαφρώς μικρότερο βάρος 2,5 τόνων. Το πιο σημαντικό, λειτούργησε.

Κατά τη διάρκεια της ζωής του, ο Babbage κατηγορήθηκε ότι ενδιαφέρεται περισσότερο για τη θεωρία και την αιχμή της καινοτομίας από ό, τι πραγματικά παράγει τα τραπέζια που η κυβέρνηση του πλήρωνε για να δημιουργήσει. Αυτό δεν ήταν απολύτως άδικο, διότι κατά τη διάρκεια της εξάτμισης της χρηματοδότησης για το Difference Engine, ο Babbage είχε καταλήξει σε μια νέα ιδέα: την Analytical Engine. Αυτό ήταν ένα τεράστιο βήμα πέρα ​​από το Difference Engine: ήταν μια συσκευή γενικής χρήσης που θα μπορούσε να υπολογίσει πολλά διαφορετικά προβλήματα. Ήταν ψηφιακό, αυτόματο, μηχανικό και ελεγχόμενο από μεταβλητά προγράμματα. Εν ολίγοις, θα λύσει οποιοδήποτε υπολογισμό επιθυμείτε. Θα ήταν ο πρώτος υπολογιστής.

Ο αναλυτικός κινητήρας είχε τέσσερα μέρη:

• Ένα μύλο, το οποίο ήταν το τμήμα που έκανε τους υπολογισμούς (ουσιαστικά το CPU)
• Το κατάστημα, όπου φυλάσσονται οι πληροφορίες (κυρίως η μνήμη)
• Ο αναγνώστης, που θα επέτρεπε την εισαγωγή δεδομένων με τη χρήση τρυπημένων καρτών (ουσιαστικά το πληκτρολόγιο)
• Ο εκτυπωτής

Οι κάρτες γροθιάς διαμορφώθηκαν σε εκείνες που αναπτύχθηκαν για το Jacomard αργαλειό και θα επέτρεπε στο μηχάνημα μεγαλύτερη ευελιξία από ό, τι ποτέ εφευρέθηκε για να κάνει υπολογισμούς. Ο Babbage είχε μεγάλες φιλοδοξίες για τη συσκευή και το κατάστημα έπρεπε να κρατήσει 1.050 ψηφία. Θα είχε ενσωματωμένη ικανότητα να ζυγίζει δεδομένα και να επεξεργάζεται τις οδηγίες εκτός λειτουργίας εάν είναι απαραίτητο. Θα ήταν ατμοκίνητο, κατασκευασμένο από ορείχαλκο, και θα απαιτούσε έναν εκπαιδευμένο χειριστή / οδηγό.

Το Babbage βοήθησε Άντα Λάουλας (1815-1852), κόρη του βρετανικού ποιητή Λόρδο Βύρωνα και μια από τις λίγες γυναίκες της εποχής με μια εκπαίδευση στα μαθηματικά. Η Babbage θαυμάζει πολύ την δημοσιευμένη μετάφραση ενός γαλλικού άρθρου σχετικά με το έργο της Babbage, το οποίο περιείχε τις ογκώδεις σημειώσεις της.

Ο Κινητήρας ήταν πέρα ​​από το τι μπορούσε να αντέξει η Babbage και ίσως ποια τεχνολογία θα μπορούσε να παράγει στη συνέχεια, αλλά η κυβέρνηση είχε εξαντληθεί με Babbage και η χρηματοδότηση δεν ήταν κοντά. Ο Babbage συνέχισε να εργάζεται για το έργο έως ότου πέθανε το 1871, με πολλούς λογαριασμούς ένας πονηρός άνθρωπος που αισθάνθηκε ότι περισσότεροι δημόσιοι πόροι πρέπει να κατευθύνονται προς την πρόοδο της επιστήμης. Ίσως να μην έχει τελειώσει, αλλά ο Αναλυτικός Κινητήρας ήταν μια καινοτομία στη φαντασία, αν όχι στην πρακτικότητα. Οι κινητήρες του Babbage ξεχάστηκαν και οι υποστηρικτές έπρεπε να αγωνιστούν για να τον κρατήσουν καλούς. μερικά μέλη του Τύπου το βρήκαν πιο εύκολο να αποστασιοποιηθούν. Όταν οι εφευρέτες εφευρέθηκαν τον 20ό αιώνα, οι εφευρέτες δεν χρησιμοποίησαν τα σχέδια ή τις ιδέες του Babbage και μόνο κατά τη δεκαετία του εβδομήντα το έργο του ήταν πλήρως κατανοητό.

Χρειάστηκε πάνω από έναν αιώνα, αλλά οι σύγχρονοι υπολογιστές ξεπέρασαν τη δύναμη του Analytical Engine. Τώρα εμπειρογνώμονες έχουν δημιουργήσει ένα πρόγραμμα που αναπαράγει το ικανότητες του κινητήρα, ώστε να μπορείτε να δοκιμάστε τον εαυτό σας.

• Bromley, Α. ΣΟΛ. "Analytical Engine του Charles Babbage, 1838." Χρονικά της ιστορίας της πληροφορικής 4.3 (1982): 196–217.
• Cook, Simon. "Minds, Μηχανήματα και Οικονομικοί Πράκτορες: Υποδοχές Cambridge της Boole και Babbage. "Μελέτες στην Ιστορία και τη Φιλοσοφία της Επιστήμης Μέρος Α 36.2 (2005): 331-50.
• Crowley, Mary L. "Η "Διαφορά" στη μηχανή διαφορών του Babbage." Ο Δάσκαλος των Μαθηματικών 78.5 (1985): 366–54.
• Hyman, Αντώνη. "Charles Babbage, πρωτοπόρος του υπολογιστή." Princeton: Princeton University Press, 1982.
• Lindgren, Michael. "Η δόξα και η αποτυχία: οι κινητήρες διαφορών του Johann Müller, του Charles Babbage, του Georg και του Edvard Scheutz." Trans. McKay, Craig G. Cambridge, Μασαχουσέτη: MIT Press, 1990.