Когда сегодняшние числовые преобразователи хотят сделать быстрые вычисления, они обращаются к своему смартфону, устройству, практически невообразимому два столетия назад. Но в 1820-х годах, по крайней мере, один дальновидный математик предполагал вычислительную машину, хотя и далеко не портативную. Разочарованный человеческими ошибками, которые он обнаружил в печатных числовых таблицах, английский изобретатель Чарльз Бэббидж разработал машину для выполнения математических функций и автоматической печати результатов. Его первоначальный проект, который требовал 25 000 деталей, весил бы 15 тонн и был размером с конную повозку.
Планы на бумаге выглядели хорошо, но Бэббидж так и не смог построить свою машину. Спустя более чем столетие после его смерти в 1871 году, компьютерные историки стерли пыль с его 5000 страниц заметок и рисунков и задались вопросом, могут ли его идеи сработать. В 1991 году, в двухсотлетие со дня рождения Бэббиджа, Музей науки в Лондоне представил свой Разностный двигатель № 2, полностью функциональную вычислительную машину, созданную по спецификациям чертежей изобретателя. Полномасштабный клон этой машины в настоящее время экспонируется в Маунтин-Вью, штат Калифорния, в Музее истории компьютеров до декабря 2009 года.
Бэббидж назвал свое изобретение «механизмом разностей», потому что его функция основана на математическом принципе конечных разностей, который вычисляет сложные математические функции путем многократного сложения без использования умножения или деления. Представленная в чугунной рамке машина имеет 11 футов в длину и 7 футов в высоту. С каждым поворотом рукоятки стальные и бронзовые кулачки и стержни пружинят в точном действии, мягко щелкая, как викторианские часы. Вращающиеся стальные кронштейны и колонки зубчатых колес, которые представляют числа, создают плавный механизированный спиральный танец. Конечно, сенсорных экранов нет, но после четырех поворотов машина может вычислить алгебраическое уравнение за шесть секунд.
Бэббидж родился в 1791 году в начале промышленной революции в Англии. Он учился в Кембридже, и благодаря наследству от его богатого отца, у него было свободное время, чтобы подумать о том, как все работает, и улучшить их. Бэббидж изобрел ловушку для коров, устройство на передней части поезда, которое очищает мусор, не замедляя поезд. Он также улучшил сигнализацию маяков и создал систему быстрого выпуска для железнодорожных вагонов. Живя среди всех чудесных изменений, вызванных индустриальным веком, Бэббидж, обозревая еще один забитый ошибками набор печатных числовых таблиц, однажды воскликнул: «Я желаю Богу, чтобы эти вычисления были выполнены паром!»
До 40 лет назад инженеры, навигаторы, астрономы и банкиры использовали правила скольжения и книги таблиц для выполнения расчетов. «Определяющим событием, положившим конец правилам слайдов и книг по столам, было 1972 год, когда Hewlett-Packard представила HP-35», - говорит старший доцент компьютерного музея Тим Робинсон. «Это был первый ручной полнофункциональный научный калькулятор, который заменил все обычные функции таблиц и правила скольжения».
В двухсотлетие со дня рождения Чарльза Бэббиджа Музей науки в Лондоне представил свой Разностный двигатель № 2, полностью работающую вычислительную машину. (Бетманн / Корбис) Хотя точный создатель самого первого калькулятора спорен, Бэббидж считается одним из пионеров, которые разработали машину, которая могла бы надежно вычислять уравнения. В 1830-х годах Бэббидж, стремясь построить свой двигатель различий, получил финансирование от британского правительства и поручил инженеру и производителю инструмента Джозефу Клементу изготовить 25 000 деталей. Когда Клементс закончил примерно половину частей, он и Бэббидж вступили в непримиримый спор, и проект был остановлен.
После десятилетия работы все, что Бэббидж должен был показать для своих усилий, было маленькой демонстрационной машиной, используемой, чтобы произвести впечатление на гостей салона на его субботних вечерах. И Чарльз Диккенс, и Чарльз Дарвин повернули ручку машины, которая в то время считалась техническим прорывом. Часто упоминаемый как «красивый фрагмент», это один из самых ценных артефактов в Лондонском музее науки.
После того, как он потерял своих финансовых покровителей для вычислительной машины, Бэббидж спроектировал и частично построил амбициозное устройство, которое он назвал бы «Аналитическим двигателем». В течение многих лет, работая над ним, он применял многие из тех же принципов и функций, которые есть в современных компьютерах, включая программируемые перфокарты и итерации. В основном благодаря своему аналитическому движку Бэббидж считается «дедушкой компьютера».
«Он был совершенно современным мыслителем в том, как он думал о компьютерах», - сказал бывший сотрудник Microsoft по технологиям Натан Мирволд на лекции в Музее истории компьютеров.
Используя то, чему он научился при разработке Аналитического движка, Бэббидж изменил конструкцию своей машины для вычисления разностей, но умер, прежде чем смог ее построить. К концу 20-го века несколько компьютерных фанатов разглядывали его замыслы. Дорон Суэйд, тогдашний куратор вычислительной техники в Музее науки в Лондоне, решил создать «Механизм различий № 2», не зная точно, сработает ли он. Ему потребовалось 17 лет, но когда он закончил, это сработало так, как сказал Бэббидж.
Механизм различий был почти готов к празднованию дня рождения Бэббиджа, но у проекта кончились деньги до выполнения функций набора текста и печати. Когда Билл Гейтс из Microsoft увидел работу в процессе, он предположил, что Мирволд, изобретатель, археолог и инвестор, может профинансировать ее завершение. Только если лондонский музей согласится создать рабочую копию для своей частной коллекции, Мирволд сказал, заключая сделку. После того, как колоссальный калькулятор покидает музей Силиконовой долины, он направляется в дом Мирволда в Сиэтле, возможно, присоединяясь к скелету тиранозавра в своей гостиной.
Тем временем машина демонстрируется со среды по пятницу в 14:00, а по выходным - в 13:00 и 14:00. Во время недавнего визита доцент повернул рукоятку колеса шириной в фут и посадил ее обратно в нее. Когда зацепились шестерни и кулачки, один наблюдатель заметил, что это движение было похоже на двойную спираль ДНК. Аудитория казалась зачарованной элегантной точностью калькулятора. В конце концов гений Бэббиджа получил должное.
Первый компьютер считается изобретением математика 19-го века.
