Prvý počítač: Charles Babbage's Analytical Engine

Moderný počítač sa zrodil z naliehavej potreby po druhej svetovej vojne, aby čelil výzve nacizmus prostredníctvom inovácií. Prvá iterácia počítača, ako ju teraz chápeme, však prišla oveľa skôr, keď v 30. rokoch 20. storočia vynálezca Charles Babbage navrhol zariadenie s názvom Analytický motor.

Narodil sa v roku 1791 anglickému bankárovi a jeho manželke, Charles Babbage (1791 - 1871) sa stal matkou fascinovaný už v ranom veku, učil sa algebre a čítal široko o kontinentálnej matematike. Keď v roku 1811 odišiel študovať do Cambridge, zistil, že jeho lektori majú nedostatky v novej matematickej krajine a že v skutočnosti už vedel viac, ako oni. Výsledkom bolo, že v roku 1812 založil Analytickú spoločnosť, ktorá by pomohla zmeniť pole matematiky v Británii. V roku 1816 sa stal členom Kráľovskej spoločnosti a bol spoluzakladateľom niekoľkých ďalších spoločností. V jednej fáze pôsobil ako profesor matematiky matematiky v Cambridge, hoci rezignoval na prácu na jeho motoroch. Vynálezca, bol v popredí britskej technológie a pomohol vytvoriť modernú britskú poštovú službu, chladič vlakov a ďalšie nástroje.

Babbage bol zakladajúcim členom britskej Kráľovskej astronomickej spoločnosti a čoskoro videl príležitosti na inováciu v tejto oblasti. Astronómovia museli robiť zdĺhavé, ťažké a časovo náročné výpočty, ktoré sa mohli preliať chybami. Keď sa tieto tabuľky používali v situáciách s vysokým podielom, napríklad pri navigačných logaritmoch, chyby sa mohli ukázať ako fatálne. V reakcii na to Babbage dúfal, že vytvorí automatické zariadenie, ktoré bude vyrábať bezchybné tabuľky. V roku 1822 napísal prezidentovi spoločnosti sir Humphry Davy (1778 - 1829), vyjadriť túto nádej. Nasledoval to dokumentom „Teoretické princípy strojov na výpočet tabuliek“, ktorý získal prvú zlatú medailu spoločnosti v roku 1823. Babbage sa rozhodol vyskúšať a skonštruovať „Difference Engine“.

Keď sa Babbage blížil k financovaniu britskej vlády, dali mu to, čo bolo jedným z prvých vládnych grantov na technológiu na svete. Babbage utratil tieto peniaze, aby najal jedného z najlepších strojníkov, ktorých dokázal nájsť: Joseph Clement (1779–1844). A bolo by tu veľa častí: bolo naplánovaných 25 000.

V roku 1830 sa Babbage rozhodol presídliť a vytvoril dielňu, ktorá bola odolná voči ohňu v oblasti bez prachu na jeho vlastnom majetku. Stavba sa skončila v roku 1833, keď Clement odmietol pokračovať bez preddavku. Babbage však nebol politikom; postrádal schopnosť hladkých vzťahov s nasledujúcimi vládami a namiesto toho odcudzil ľudí svojím netrpezlivým správaním. Do tejto doby vláda utratila 17 500 GBP, už neprišla a Babbage mal dokončenú len jednu sedminu výpočtovej jednotky. Ale aj v tomto zníženom a takmer beznádejnom stave bol stroj na špici svetovej technológie.

Babbage sa tak rýchlo nevzdal. Vo svete, kde sa výpočty zvyčajne prenášali na maximálne šesť čísel, sa Babbage snažil vyrobiť viac ako 20 kusov a výsledný motor 2 by potreboval iba 8 000 dielov. Jeho Difference Engine používal desatinné čísla (0 - 9) - inak ako binárne 'bity', ktoré dostal nemecký Gottfried von Leibniz (1646 - 1716) preferoval - a boli by rozmiestnené na kolenách / kolesách, ktoré sú vzájomne prepojené, aby sa vybudovali výpočty. Ale motor bol navrhnutý tak, aby viac napodobňoval počítadlo: pomocou série by mohol pracovať na zložitých problémoch výpočtov a mohli by výsledky ukladať do seba na neskoršie použitie, ako aj výsledky opečiatkovať na kov výkon. Aj napriek tomu, že dokázal naraz spustiť iba jednu operáciu, bol ďaleko za iným počítačovým zariadením, aké kedy videl svet. Bohužiaľ pre Babbage nikdy nedokončil Difference Engine. Bez ďalších vládnych dotácií sa jeho financovanie vyčerpalo.

V roku 1854 švédska tlačiareň s názvom George Scheutz (1785 - 1873) použila Babbageove nápady na vytvorenie fungujúceho stroja, ktorý by produkoval tabuľky s vysokou presnosťou. Vynechali však bezpečnostné prvky a malo tendenciu sa zrútiť, a preto stroj nedokázal ovplyvniť. V roku 1991 vedci z londýnskeho vedeckého múzea Záznamy babbage a pokusy sa udržali, vytvoril Difference Engine 2 k pôvodnému dizajnu po šiestich rokoch práce. DE2 používala asi 4 000 dielov a vážila niečo cez tri tony. Zodpovedajúca tlačiareň bola dokončená v roku 2000 a mala opäť toľko častí, aj keď o niečo menšiu hmotnosť 2,5 tony. A čo je dôležitejšie, fungovalo to.

Počas svojho života bol Babbage obviňovaný z toho, že sa viac zaujímal o teóriu a špičkovú inováciu, než o výrobu tabuliek, ktoré mu vláda platila. Nebolo to úplne nespravodlivé, pretože v čase, keď sa finančné prostriedky na Difference Engine odparili, prišiel Babbage s novou myšlienkou: Analytical Engine. Bol to obrovský krok za hranicou diferenciálneho motora: išlo o univerzálne zariadenie, ktoré dokázalo vypočítať mnoho rôznych problémov. Malo to byť digitálne, automatické, mechanické a riadené rôznymi programami. Stručne povedané, vyriešilo by to akýkoľvek výpočet, ktorý ste si želali. Bol by to prvý počítač.

Analytický motor mal štyri časti:

• Mlyn, ktorý bol časťou, ktorá vykonávala výpočty (v podstate CPU)
• Obchod, v ktorom boli uložené informácie (v podstate pamäť)
• Čítačka, ktorá umožňuje zadávanie údajov pomocou dierovaných kariet (hlavne klávesnice)
• Tlačiareň

Dierovacie karty boli modelované na modeloch vyvinutých pre Žakárový stav a umožnilo by to stroju väčšiu flexibilitu, než akákoľvek iná vymyslená tvorba výpočtov. Babbage mal pre zariadenie veľké ambície a v obchode sa malo nachádzať 1050 číslic. V prípade potreby by mala zabudovanú schopnosť vážiť údaje a spracovávať pokyny mimo prevádzky. Bolo by poháňané parou, vyrobené z mosadze a vyžadovalo by si zaškoleného operátora / vodiča.

Babbage pomáhala Ada Lovelace (1815 - 1852), dcéra britského básnika Lord Byron a jedna z mála žien v ére so vzdelaním z matematiky. Babbage veľmi obdivoval jej uverejnený preklad francúzskeho článku o práci Babbage, ktorý obsahoval jej objemné poznámky.

Motor bol nad rámec toho, čo si Babbage mohol dovoliť a možno aj to, akú technológiu by potom mohol vyrobiť, ale vláda sa s Babbage rozhorčila a financovanie nebolo nadchádzajúce. Babbage pokračoval v práci na tomto projekte až do svojej smrti v roku 1871. Podľa mnohých účtov by mal byť roztrieštený muž, ktorý cítil viac verejných prostriedkov, zameraný na rozvoj vedy. Možno to nebolo dokončené, ale analytický motor bol prielom v predstavivosti, ak nie praktickosti. Babbageove motory boli zabudnuté a priaznivci sa museli snažiť udržať ho dobre rešpektovaného; pre niektorých členov tlače bolo ľahšie zosmiešňovať sa. Keď boli vynájdené počítače v dvadsiatom storočí, vynálezcovia Babbageho plány a nápady nevyužívali a jeho práca bola úplne pochopená až v sedemdesiatych rokoch.

Trvalo to storočie, ale moderné počítače prekročili výkon analytického motora. Teraz odborníci vytvorili program, ktorý replikuje schopnosti motora, Takže môžeš vyskúšajte si to sami.

• Bromley, A. G. "Analytický motor Charlesa Babbagea, 1838." Analy histórie práce na počítači 4.3 (1982): 196–217.
• Cook, Simon. "Myseľ, stroje a ekonomickí činitelia: Cambridge Recepcie Boole a Babbage"Štúdium dejín a filozofie vedy, časť A 36.2 (2005): 331–50.
• Crowley, Mary L. ""Rozdiel" v nástroji Babbage's Difference Engine." Učiteľ matematiky 78.5 (1985): 366–54.
• Hyman, Anthony. "Charles Babbage, priekopník počítača." Princeton: Princeton University Press, 1982.
• Lindgren, Michael. „Sláva a zlyhanie: Rozdielne motory Johanna Müllera, Charlesa Babbageho a Georga a Edvarda Scheutza.“ Trans. McKay, Craig G. Cambridge, Massachusetts: MIT Press, 1990.