Что создал чарльз бэббидж
Чарльз Бэббидж, математик и изобретатель первого в мире компьютера: 224 года со дня рождения
Чарльз Бэббидж в 1860-м году
224 года назад, 26 декабря 1791 года, по адресу 44 Кросби Роу, Уолворт Роуд в Лондоне родился мальчик, которого назвали Чарльзом. Всего в семье банкира Бенджамина Бэббиджа было четверо детей.
Чарльз в детстве много болел, и в возрасте восьми лет был даже отправлен учиться в школу в сельской местности, чтобы поправить здоровье после сильной лихорадки, чуть не прервавшей его жизнь. И после этого по состоянию здоровья ему часто приходилось учиться дома с частными преподавателями.
Во время учёбы Чарльз всерьёз заинтересовался математикой. Поступив в академию Холмвуд, он много времени проводил в тамошней библиотеке за чтением книг по математике, а по его просьбе родители наняли дополнительных к институтской программе учителей, которые помогали ему постигать эту науку дома. Один из учителей подтянул образование Чарльза до степени, пригодной для поступления в Кембридж.
Поступив в Кембридж в октябре 1810 года, и отучившись там немного, Чарльз был разочарован местным уровнем преподавания математики. Чарльз познакомился с другими одарёнными студентами – Джорджем Пикоком (в будущем – известный математик), Джоном Гершелем (в будущем – математик, астроном, химик, ботаник, изобретатель и фотограф-экспериментатор), и другими.
Совместно они организовали в стенах университета т.н. «Аналитическое общество», к заслугам которого можно, в числе прочего, отнести пропаганду символики Лейбница для работы с дифференциальными уравнениями. До этого совместными усилиями они перевели учебник «Научные основы интегрального и дифференциального счисления» французского математика Сильвестра Лакруа. Начавшись в виде шуточного студенческого проекта, к 1830-х годам «Аналитическое общество» стало уже официальным подразделением университета, и существует там и поныне.
После Кембриджа Чарльз читал лекции, занимался совместно с Гершелем научной работой, связанной с электричеством. Писал книги и пробовал заниматься политикой. Его книга «Экономика механизмов и производств», посвящённая организации промышленных производств и изданная в 1832 году, оказала основополагающее влияние на математические методы исследования операций (разработку и применение методов нахождения оптимальных решений на основе математического моделирования, статистического моделирования и различных эвристических подходов). В частности, в книге активно пропагандировался принцип разделения труда, и доказывалось, что эта методика приводит к увеличению эффективности производства. Теперь этот принцип в Британии называют «Принципом Бэббиджа».
Кроме этого, Бэббидж интересовался инженерным делом, в частности работой поездов. Он изобрёл треугольное устройство «метельник» или «путеочиститель», которое часто называли «скотобойником» (по аналогии с этим можно вспомнить «кенгурятники» внедорожников) – оно помогало оперативно очищать железнодорожные пути от посторонних предметов (и существ). Также ему принадлежит разработка специального вагона-динамометра, измеряющего различные критичные параметры железнодорожного полотна.
Участвовал в создании Астрономического сообщества и в создании единого стандарта астрономических вычислений. Именно работа над исправлением ошибок в счётных таблицах натолкнула Бэббиджа на мысль о механизации рутинного труда по подсчётам.
Цитата из исторической биографии:
В 1812 году он сидел в одной из своих комнат, и смотрел на полные ошибок логарифмические таблицы. И внезапно ему пришла идея автоматических расчётов этих чисел при помощи машин. Французское правительство разработало новый метод подсчёта таблиц. 3-4 математика решали вопросы подсчётов, ещё десяток разбивал работу на более простые части, а сама рутинная работа, состоявшая из сложения и умножения, отдавалась на откуп 80-и работникам-счётчикам, которые и не смыслили в математике ничего больше, чем эти два простых действия. Таким образом массовое производство впервые было применено для математических целей. Бэббиджа захватила идея, что работу неопытных счетоводов можно полностью заменить механизмами, которые бы работали надёжнее и быстрее.
Идея разделения труда вычислителей принадлежала Гаспару де Прони, руководившего бюро переписи Франции с 1790 по 1800 года.
В 1822 году Бэббидж опубликовал статью с описанием машины, способной заменить людей-вычислителей, а вскоре приступил к её практическому созданию. Как математику, Бэббиджу был известен метод аппроксимации функций многочленами и вычислением конечных разностей. С целью автоматизации этого процесса он начал проектировать машину, которая так и называлась — разностная. Эта машина должна была уметь вычислять значения многочленов до шестой степени с точностью до 18-го знака.
В следующем году по рекомендации Королевского общества правительство Великобритании выделило ему субсидии в размере 1500 фунтов стерлингов на создание разностной машины.
К сожалению, изобретатель не смог при своей жизни построить полностью работающую версию задуманной им машины. Вместо трёх лет он потратил на неё более 9 лет, бюджет её создания вырос в 10 раз, но он не смог предвидеть всех трудностей, связанных с реализацией своей идеи.
После того, как правительство отказалось выделять дополнительные средства на финансирование неудавшегося проекта, Бэббидж занялся более общей версией механического компьютера, «аналитической машиной», которую он назвал «Разностная машина №2».
После его смерти во второй половине 19-го века другие изобретатели по его чертежам сумели построить работающие версии разностных машин, одна из которых даже использовалась по назначению, для расчёта и публикации логарифмических таблиц.
Одна из разностных машин, построенная другим изобретателем по чертежам Бэббиджа
В период 1989 по 1991 год к двухсотлетию со дня рождения Чарльза Бэббиджа на основе его оригинальных работ в лондонском Музее науки была собрана работающая копия разностной машины № 2. В 2000 году в том же музее заработал принтер, также придуманный Бэббиджем для своей машины. После устранения обнаруженных в старых чертежах небольших конструктивных неточностей, обе конструкции заработали безупречно.
Построенная в наше время по чертежам изобретателя разностная машина, находящаяся в лондонском музее
Аналитическая машина, придуманная изобретателем, является прямым прообразом современного цифрового компьютера. В единую логическую схему Бэббидж увязал арифметическое устройство (названное им «мельницей»), регистры памяти, объединённые в единое целое («склад»), и устройство ввода-вывода, реализованное с помощью перфокарт трёх типов. Перфокарты операций переключали машину между режимами сложения, вычитания, деления и умножения. Перфокарты переменных управляли передачей данных из памяти в арифметическое устройство и обратно. Числовые перфокарты могли быть использованы как для ввода данных в машину, так и для сохранения результатов вычислений, если памяти было недостаточно.
Ещё одна современная копия машины находится в музее компьютерной истории в Маунтин Вью в Калифорнии:
Во время работы над аналитической машиной Бэббидж вёл переписку с британским математиком Адой Лавлейс. Они познакомились с Бэббиджем, когда ей было всего 17 лет. Впоследствии она не только давала ему идеи по конструкции машины, но и разработала алгоритм её работы для вычисления чисел Бернулли. В связи с этим её часто называют первым программистом в истории.
В 2011 году британские поклонники Бэббиджа разработали план постройки Аналитической машины полностью в том виде, в котором её задумал автор. Инициатива получила название «Plan 28». Пока что им не удалось найти несколько миллионов фунтов на финансирование своего проекта, но они надеются завершить его хотя бы в 2021 году, к 150-й годовщине со дня смерти изобретателя. В переводе на современные единицы, такая машина будет обладать 675 байтами памяти и работать с частотой 7 Гц.
Более 40 лет Бэббидж жил и работал в доме №1 по Дорсет Стрит квартала Мэрилебон на севере Вестминстера. Умер он там же, в возрасте 79 лет, 18 октября 1871 года. Сейчас по этому адресу можно найти круглую мемориальную табличку с его именем.
Pop Hi-Tech
Новости высоких технологий
Чарльз Бэббидж — изобретатель первого компьютера
Биография Чарльза Бэббиджа.
В конце 1791 года в семье Бенджамина и Элизабет Бэббидж родился мальчик. При рождении его назвали Чарльз. По достижению восьмилетия, Бэнджамин Бэббидж определил своего отпрыска в частную школу в Альфингтоне. Слабое здоровье Чарльза не позволило ему посещать обычное, для детей его возраста, учебное заведение. В качестве учителя, будущий знаменитый изобретатель получил священника, который не мог дать полное образование. 
Поэтому когда в 1810 году Чарльз Бэббидж поступил в колледж, он заметно отставал от своих сверстников.
В детстве, Чарльз коротал время, разбирая механические игрушки. Конечно, многие из нас любят узнать, из чего же состоит та или иная игрушка, но не многие впоследствии связывают свою жизнь с механикой. Уже в детстве Бэббидж, разбирая игрушки, пытался понять, что заставляет их двигаться. И почти всегда это ему удавалось сделать.
До поступления в колледж, Чарльз отучился в Академии в Энфилде. Благодаря обширной математической библиотеке в этом учебном заведении, Бэббидж влюбился в эту науку и впоследствии стал на практике доказывать ее важность.
Благодаря надомному обучению, а именно так учился будущий изобретатель “Аналитической машины” в школе Альфингтона и академии в Энфильде, знаний Бэббиджу явно недоставало. Его отец после академии нанял репетиторов. Один из них смог дать Чарльзу необходимые для поступления в колледж знания.
В 1810 году Бэббидж поступил в Тринити-колледж в Кембридже. Все свободное время Чарльз посвятил самостоятельному изучению математики. Он изучал труды Лагранжа, Лейбница, Эйлера, Ньютона и других “великих математических умов”. Кроме того, молодой человек имел доступ к работам математиков Парижской, Берлинской и Санкт-Петербургской академий.
Быстро обогнав своих сверстников, Бэббидж разочаровался в системе образования Кембриджа. Он, совместно со своими друзьями по колледжу Гершелем и Пикоком в 1812 основали “Аналитическое общество”. С его помощью молодые британцы смогли получить труды известных математиков того времени на английском языке. Кроме того, на собраниях общества можно было обсудить некоторые вопросы, поспорить и узнать много того, что не рассказывали преподаватели в колледже.
Неожиданно, в 1812 году Бэббидж покидает Тринити-колледж, сославшись на низкий уровень получаемых студентами знаний. Злые языки, знавшие Чарльза, говорили, что он ушел из-за того, что большинство учителей и учеников считали Бэббиджа третьим человеком в колледже после Гершеля и Пикока. Не смерившись с этим, Бэббидж отправился в колледж св. Петра, где через два года получил степень бакалавра.
В 1815 году Чарльз с молодой супругой (в год окончания колледжа св. Петра он женился на Джорджиане Витмур) перебрались в столицу Англии, где через год Бэббидж стал Членом Королевского общества Лондона.
1827 год для молодого ученого стал черным. Сначала он похоронил отца, затем жену и двоих детей. Для того, чтоб не погрязнуть в бесконечной депрессии, Бэббидж отправился в путешествие по Британским островам, после которого он занял пост профессора математических наук в Кембридже.
Малая разностная машина.
Первым изобретением, которое сделало Бэббиджа знаменитым, стала вычислительная машина, которую Чарльз назвал “разностная машина”. В 1812 году Бэббидж был занят за изучением логарифмических таблиц. Занятия его так утомили, что молодой математик заснул прямо за письменным столом. Когда его разбудил друг с вопросом: “Чем занят?”, Чарльз ответил, что хочет создать машину, которая сможет проводить сложные математические расчеты. 
Бил Гейтс позирует на фоне машины Бэббиджа
Семь лет ушло у математика для того, чтоб он смог сформировать идеи и принципы вычисления при помощи машины. Еще через три года в 1822 Бэббидж начал создавать свою “разностную машину”. Она состояла из множества шестеренок и рычагов. Разностная машина оперировала 18-ти разрядными числами, с точностью до восьмого знака после запятой. Она могла сосчитать значение многочленов 7-й степени. За свое изобретение Чарльз Бэббидж получил медаль Астрономического общества.
Большая разностная машина.
В 1822 году для уменьшения количества людей занятых в астрономических, навигационных и математических расчетах Бэббидж задумал создание большой разностной машины. Королевское и Астрономическое общество, после запроса изобретателя, согласилось выделить средства.
С 1822 по 1834 на изготовление большой разностной машины было выделены 17000 фунтов от государства, и еще 6000 Чарльз потратил из своего кармана. Но низкая технологическая база того времени не позволила создать машину при жизни изобретателя.
После себя Чарльз Бэббидж оставил чертежи большой разностной машины, которая должна была состоять из 25 тысяч деталей и весить 14 тонн. Швейцарский изобретатель Шойц в 1854 году создал по чертежам Бэббиджа несколько разностных машин. 
Разностная машина Бэббиджа
Аналитическая машина — прототип первого компьютера
Бэббидж не очень расстроился неудаче с большой разностной машиной. Уже тогда он понимал, что дело будет за программируемыми машинами. В 1834 году Чарльз начал разрабатывать программируемую аналитическую машину, прообраз современной ЭВМ.
Аналитическая машина Бэббиджа должна была состоять из нескольких частей:
• Склада – хранение результатов операций и значения переменных. Современная память.
• Мельницы – отвечала за операции с переменными, хранения значения переменных участвующих в вычислении в данный момент. Современный процессор.
• Третьего устройства (в чертежах Бэббиджа его названия не называлось) – управление последовательностью операций, перемещение и извлечение переменных в склад, вывод результатов.
Аналитическая машина Бэббиджа программировалась с помощью двух видов перфокарт: операционных карт и карт переменных.
Ада Лавлейс в своих комментариях к лекциям Бэббиджа составила и первые инструкции по программированию аналитической машины. После этих инструкций Аду Лавлейс стали считать первым программистом.
В 1888 году сын Чарльза – Генри Бэббидж, создал по чертежам отца основной узел аналитической машины. Полностью машину Бэббиджа удалось создать только в 1906 году усилиями компании Монро.
Личность Чарльза Бэббиджа и его заслуги.
Как мы уже писали выше, технологическая база того времени значительно уступала ходу мыслей Чарльза Бэббиджа. Для изготовления своих машин изобретатель сконструировал поперечно-строгальный и токарно-револьверный станок, открыл новый метод изготовления зубчатых колес и сконструировал еще множество различных устройств. 
Перфокарты для програмирования аналитической машины Бэббиджа
Кроме того, ум Бэббиджа был использован в изобретении спидометра и тахометра. Так же ученый изобрел вагон-лабораторию оборудованную самописцами, приспособление для сбрасывания предметов с рельс.
Поучаствовал наш герой и в реформировании почтовой системы Англии, занимался вопросами шифрования и электромагнетизма.
Чарльз Бэббидж был очень разносторонним человеком. Среди его друзей значились Жан Фуко, Чарльз Дарвин, Юнг, Фурье и Пьер Лаплас. В истории талантливый изобретатель и математик оставил огромный след, недаром Бэббиджа называют изобретателем первого компьютера.
Чарльз Бэббидж
Биография
Чарльз Бэббидж – британский математик, философ, изобретатель и инженер, создатель концепции цифрового программируемого компьютера. Благодаря разносторонним знаниям и работе в различных научных сферах Бэббидж входит в число наиболее выдающихся полиматов XIX столетия.
Чарльз Бэббидж
Чарльз Бэббидж родился 26 декабря 1791 года в Лондоне, в семье Бенджамина Бэббиджа и Элизабет (Бетси) Пламли Тип. В семье, помимо мальчика, было еще трое детей. В 1808 году Бэббиджи переехали в Восточный Тинмут.
Отец будущего ученого был достаточно обеспечен, чтобы, когда сыну исполнилось 8 лет, отправить его в частную школу в Альфингтоне. Священнику, занимавшемуся образованием мальчика, рекомендовали не слишком загружать ребенка: в детстве Чарльз часто болел, и родители выбрали сельскую местность, чтобы помочь сыну справиться с последствиями тяжелой лихорадки.
Чарльз Бэббидж в молодости
Позже Чарльз некоторое время посещал гимназию в городе Тотнес в Южном Девоне, но слабое здоровье вскоре вынудило его вновь вернуться к учебе у частных преподавателей. Получив школьное образование, Бэббидж поступил в академию в Энфилде. В этом учебном заведении была обширная библиотека, благодаря которой юноша увлекся математикой. Позже Чарльз вновь учился у частных педагогов, чтобы достичь уровня знаний, достаточного для поступления в Кембридж.
В 1810 году Бэббидж стал студентом Тринити-колледжа, но учебная программа вскоре разочаровала юношу – он обладал большими знаниями, чем учителя. Вместе с друзьями в 1812 году Чарльз образовал Аналитическое общество, а затем перевелся в другой кембриджский колледж, Питерхаус, учебу в котором завершил в 1814 году, без экзаменов получив степень бакалавра.
Математика и изобретения
Благодаря репутации одного из лучших выпускников Чарльз быстро добился успеха в научной области. Уже в 1815 году он читал лекции в Королевском институте, а в 1816 году стал членом Королевского общества. С карьерой, однако, не ладилось, и, претендуя на преподавательские должности, он неоднократно получал отказы. Поэтому до 1827 года мужчина финансово зависел от отца и получил деньги в собственное распоряжение только после его смерти.
Ученый Чарльз Бэббидж
Чарльз Бэббидж был ученым, внесшим вклад во многие точные науки, от астрономии до экономики. Но наиболее известным его наследием стали труды в области разработки вычислительных аппаратов, предвосхитивших ЭВМ и современные компьютеры.
Первым таким проектом в биографии мужчины стала большая разностная машина. Идея о ее создании появилась у Чарльза в 1822 году. Аппарат по задумке должен был помочь людям в вычислениях, нужных для астрономии и навигации, которые в то время занимали много времени и были сопряжены с риском ошибок, допущенных человеком.
Часть разностной машины Чарльза Бэббиджа
В 1823 году молодому ученому выделили средства на создание аппарата, поскольку и Королевское, и Астрономическое общества с энтузиазмом восприняли идею Бэббиджа. Однако Чарльзу не удалось верно рассчитать ни время, ни средства. Запланированных 3-х лет и полученных £1500 категорически не хватило.
К 1827 году траты выросли более чем в 2 раза, причем немалые средства Бэббиджу пришлось выложить из собственного кармана. Работу временно пришлось оставить, после личной трагедии Чарльз не мог продолжать научные изыскания, и вернуться к разностной машине ученый сумел только в 1828 году. Деньги к тому времени закончились, а получить дополнительное финансирование от государства Бэббидж смог только в 1830 году.
Портрет Чарльза Бэббиджа
Спустя 4 года работа вновь встала, несмотря на огромные суммы, уже затраченные на конструирование изделия. £17 тыс. выделило на создание разностной машины государство, еще £6-7 тыс. вложил сам ученый. До 1842 года власти решали, продолжить ли вкладывать деньги в проект, и в итоге отказали. При жизни Чарльза аппарат так и не был доделан. В конце 1840-х мужчина вернулся к идее разностной машины и задумал создать улучшенную версию, но и эта попытка не увенчалась успехом.
Копия разностной машины в лондонском Музее науки
В 1834 году Бэббидж приступил к созданию аналитической машины, предшественницы цифровых компьютеров, принесшей ему славу, пусть и после смерти. Конструкция аппарата подразумевала наличие памяти (склада), мельницы (аналога процессора), управления и устройства для ввода и вывода данных. Также в конструкции был еще один элемент, который регулировал последовательность операций, взаимодействовал со «складом» и считывал данные с перфокарт.
Над проектом Чарльз работал самостоятельно, и единственным человеком, увидевшим полный потенциал идеи, стала Ада Лавлейс, женщина, которую сегодня считают первым программистом. Ее труды, основанные на проекте аналитической машины, считаются первой работой в области информатики.
Портрет Ады Лавлейс
Несмотря на то, что научные круги проявили интерес к аналитической вычислительной машине, она, так же, как и разностная машина, не была доделана. В 1851 году ученый писал, что его возможностей, в первую очередь финансовых, уже недостаточно для окончания работы.
Работу Чарльза после смерти ученого продолжил его сын Генри. К 1888 году ему удалось создать центральный узел аналитической машины, а в 1906 году при содействии фирмы «Монро» Бэббиджем-младшим была сделана полноценная и работоспособная модель.
Труды Чарльза в области разностной машины также имели продолжение: по его чертежам несколько аппаратов в 1854 году было выпущено в Швеции. Затем Мартин Виберг внес в модель улучшения, после чего использовал машину для расчетов в области логарифмических таблиц.
Чарльз Бэббидж
Частично причиной неудач стала чрезмерная разносторонняя увлеченность Бэббиджа. Он много времени уделял другим научным областям, причем с успехом. Интерес к железнодорожному сообщению привел к тому, что Чарльз изобрел спидометр и стал одним из создателей тахометра. Есть за что благодарить ученого и металлообработке: Бэббиджем сконструированы инновационные станки, а также разработан метод изготовления зубчатых колес.
Важной прижизненной работой ученого стал труд «Экономика технологий и производств». Тема, поднятая в книге, сегодня носит название «исследование операций». После публикации работа отлично продавалась и в 1836 году вышло уже 4 ее переиздание. Впоследствии трудами Чарльза по экономике вдохновлялся Джон Милль, а верность подхода Бэббиджа к разделению труда подмечал Карл Маркс.
Личная жизнь
25 июля 1814 года в тинмутской церкви Святого Михаила Чарльз Бэббидж сочетался браком с Джорджианой Уитмор. Вначале пара жила в Шропшире, затем в 1815 году переехала на Девоншир-стрит в Лондон.
Джорджиана Уитмор, жена Чарльза Бэббиджа
Интересный факт: за заслуги Бэббиджу предлагали как баронский, так и рыцарский титулы, однако из-за своих политических воззрений он отказался и от того, и от другого.
Смерть
Чарльз Бэббидж скончался 18 октября 1871 года в 79 лет. Причиной смерти стала почечная недостаточность, вызванная инфекцией мочевыводящей системы. Ученый похоронен на лондонском кладбище Кенсал-Грин (оно же – Кладбище Всех Душ).
Могила Чарльза Бэббиджа
Научные достижения и изобретения Бэббиджа в области вычислительной техники признали только после смерти Чарльза. В 2011 году британские исследователи начали многомиллионный проект «План 28», призванный создать аналитическую машину Бэббиджа. Аппарат должен иметь 675 байт памяти и работать на частоте 7 Гц. Завершить работу энтузиасты планируют к 2021 году, приурочив постройку машины к 150-летию со дня смерти Чарльза Бэббиджа.
Из-за связи ученого с Тотнесом в 2007 году его портрет появился на банкноте номиналом 5 тотнисских фунтов, региональной местной валюты.