Máy tính của Charles Babbage. Tiểu sử, ý tưởng và sáng chế của Charles Babbage

Charles Babbage là một nhà toán học và nhà phát minh người Anh đã thiết kế máy tính số tự động đầu tiên. Ngoài ra, ông đã giúp tạo ra một hệ thống bưu chính tiếng Anh hiện đại và biên soạn các bảng tính toán tiên phong đáng tin cậy đầu tiên, đã phát minh ra một loạt máy đo tốc độ và bình lọc bụi cho đường ống.

Tiểu sử của Charles Babbage

Sinh ra ở London vào ngày 26 tháng 12 năm 1791, trong gia đình của một đối tác của Ngân hàng Praeds Benjamin Babbage, chủ sở hữu của Bitton Estate ở Tinmouth, và Betsy Plumley Type. Năm 1808, gia đình quyết định chuyển đến Nhà Rowden cũ ở East Tinmouth, và người cha trở thành người đứng đầu của nhà thờ St. Michael lân cận.

Cha của Charles là một người đàn ông giàu có, vì vậy ông có thể học ở một số trường ưu tú. Ở tuổi lên 8, ông phải đi học ở một trường học nông thôn để hồi phục sau một cơn bệnh nguy hiểm. Cha mẹ anh quyết định rằng não của đứa trẻ "không nên quá căng thẳng". Theo Babbage, "sự lơ là lớn này, có lẽ, đã dẫn đến một số lập luận trẻ con của mình."

Rồi anh ta đến phòng tập thể dục của vua Edward VI ở Totnes, South Devon, một trường phổ thông thịnh vượng đang phát triển kéo dài đến ngày nay, nhưng tình trạng sức khoẻ đã buộc Charles phải quay sang các giáo viên tư nhân một thời gian. Cuối cùng, ông đã bước vào một học viện đóng cửa cho 30 sinh viên, dẫn đầu bởi Rev. Stephen Freeman. Tổ chức có một thư viện rộng lớn, mà Babbage đã sử dụng để nghiên cứu độc lập về toán học và học cách yêu nó. Sau khi rời học viện, anh đã có thêm hai cố vấn cá nhân. Một trong số họ là thư ký của Cambridge, về việc giảng dạy mà Charles trả lời như sau: "Tôi sợ rằng tôi không nhận được tất cả những lợi ích mà tôi có thể có được." Người kia là giáo sư ở Oxford. Ông đã dạy Charles Babbage cho kinh điển để ông có thể được chấp nhận vào Cambridge.

Học tại trường đại học

Tháng 10 năm 1810, Babbage đến Cambridge và vào Trinity College. Ông đã có một giáo dục tuyệt vời - ông biết Lagrange, Leibniz, Lacroix, Simpson và đã rất thất vọng của các chương trình toán học có sẵn. Vì vậy, ông, cùng với John Herschel, George Peacock và những người bạn khác, đã quyết định thành lập một Analytical Society.

Khi năm 1812 Babbage chuyển đến Cambridge Peterhouse, ông là nhà toán học giỏi nhất; Nhưng ông đã không tốt nghiệp với danh dự. Ông đã nhận được bằng danh dự sau đó, thậm chí không tham dự kỳ thi, vào năm 1814.

Năm 1814, Charles Babbage kết hôn với Georgiana Whitmore. Cha anh vì một lý do nào đó không bao giờ ban phước cho anh. Gia đình sống trong hòa bình ở London, Devonshire Street, 5. Chỉ có ba trong số tám đứa con của họ sống sót tới tuổi trưởng thành.

Cha của Charles, vợ của ông và một trong những người con trai của ông chết thảm kịch vào năm 1827.

Thiết kế máy tính

Trong thời Charles Babbage, những sai lầm thường được tính toán trong các bảng toán học, vì vậy ông quyết định tìm ra một phương pháp mới có thể làm được điều này một cách máy móc, loại trừ yếu tố sai sót của con người. Ý tưởng này bắt nguồn từ anh ta rất sớm, vào năm 1812.

Ba yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến quyết định của ông:

• Anh ta không thích sự không chính xác và không chính xác;
• Các bảng ghi chép dễ dàng cho anh ta;
• Ông đã được lấy cảm hứng từ công việc hiện tại về máy tính của W. Schickard, B. Pascal và G. Leibniz.

Ông đã thảo luận các nguyên tắc cơ bản của việc tính toán thiết bị trong một bức thư cho Sir H. Davy vào đầu năm 1822.

Máy khác biệt

Babbage trình bày cái mà ông gọi là "chiếc máy khác biệt" vào Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia vào ngày 14 tháng 6 năm 1822 trong một bài báo có tựa đề "Nhận xét về việc áp dụng tính toán máy tính của các bảng thiên văn học và toán học." Ông có thể tính đa thức sử dụng một phương pháp số được gọi là phương pháp khác nhau.

Xã hội đã thông qua ý tưởng này, và năm 1823, chính phủ đã cho ông ta 1500 bảng để xây dựng nó. Babbage đã tổ chức một hội thảo tại một trong những phòng trong nhà của ông và thuê ông Joseph Clement để giám sát việc xây dựng thiết bị. Mỗi phần phải được thực hiện bằng tay với sự trợ giúp của các công cụ đặc biệt, nhiều trong số đó ông tự phát triển. Charles đã thực hiện nhiều chuyến đi đến các doanh nghiệp công nghiệp để hiểu rõ hơn về quy trình sản xuất. Dựa trên những chuyến đi này và kinh nghiệm cá nhân của ông về việc tạo ra một chiếc xe vào năm 1832, Babbage xuất bản một bài báo về Kinh tế về Máy móc và Sản xuất. Đây là ấn bản đầu tiên về cái được gọi là "tổ chức khoa học sản xuất".

Bi kịch cá nhân và đi du lịch khắp châu Âu

Cái chết của vợ ông Georgiana, cha của Charles Babbage và con trai của ông, đã làm gián đoạn việc xây dựng vào năm 1827. Công việc nặng nề cho anh, và anh đang trên bờ vực của thất bại. John Herschel và một số người bạn khác đã thuyết phục Babbage đi du lịch đến châu Âu để lấy lại sức mạnh. Ông đi qua Hà Lan, Bỉ, Đức, Ý, thăm các trường đại học và sản xuất.

Tại Italia, ông đã học được rằng ông được bổ nhiệm làm giáo sư Toán học Lucasovsky tại Đại học Cambridge. Ban đầu, ông muốn từ chối, nhưng bạn bè của ông đã thuyết phục khác. Khi trở về Anh năm 1828, ông chuyển đến đường Dorset, 1.

Tiếp tục làm việc

Trong thời gian không có Babbage, dự án của máy khác biệt đã bị cháy. Tin đồn lan truyền rằng ông đã lãng phí tiền của chính phủ, rằng máy không hoạt động và nó sẽ không có bất kỳ ý nghĩa thiết thực nếu nó đã được thực hiện. John Herschel và Hội Hoàng gia công khai bảo vệ dự án. Chính phủ tiếp tục hỗ trợ, cung cấp 1.500 pounds vào ngày 29 tháng 4 năm 1829, 3000 pounds vào ngày 3 tháng 12, và như vậy vào ngày 24 tháng 2 năm 1830. Công việc được tiếp tục, nhưng Babbage đã liên tục gặp khó khăn khi kiếm tiền từ Kho bạc.

Từ chối dự án

Các vấn đề tài chánh của Charles Babbage trùng hợp với sự trầm trọng thêm của những bất đồng với Clement. Babbage đằng sau căn nhà của ông đã xây dựng một xưởng sản xuất hai tầng dài 15 mét. Cô đã có một mái nhà kính để thắp sáng, cũng như phòng sạch sẽ không cháy để chứa xe. Clement từ chối chuyển sang một hội thảo mới và yêu cầu tiền đi khắp thành phố để theo dõi công việc. Đáp lại, Babbage gợi ý rằng anh ta sẽ nhận được một khoản phí trực tiếp từ Kho bạc. Clement từ chối và ngừng làm việc cho dự án.

Hơn nữa, ông đã từ chối chuyển các bản vẽ và các công cụ được sử dụng để tạo ra các máy khác biệt. Sau khi đầu tư 23.000 bảng Anh, bao gồm 6.000 bảng tiền của Babbage, công trình thiết bị chưa hoàn thành đã bị ngừng lại vào năm 1834. Năm 1842 chính phủ đã chính thức từ bỏ dự án này.

Charles Babbage và máy phân tích của ông

Trong khoảng cách từ máy khác biệt, người phát minh bắt đầu suy nghĩ về phiên bản cải tiến của nó. Giữa 1833 và 1842, Charles đã cố gắng xây dựng một thiết bị có thể được lập trình để tạo ra bất kỳ tính toán nào, không chỉ những công cụ liên quan đến phương trình đa thức. Bước đột phá đầu tiên xảy ra khi ông chuyển hướng đầu ra của thiết bị sang đầu vào của nó để giải các phương trình tiếp theo. Ông mô tả nó như một cái máy "ăn đuôi của chính mình". Nó không mất nhiều thời gian để xác định các yếu tố cơ bản của công cụ phân tích.

Các máy tính của Charles Babbage để nhập dữ liệu và chỉ ra thứ tự các phép tính cần thiết sử dụng thẻ đấm mượn từ miếng vải Jacquard . Thiết bị bao gồm hai phần: một xưởng và kho. Máy nghiền, tương ứng với bộ xử lý của một máy tính hiện đại, đã thực hiện các hoạt động trên dữ liệu nhận được từ bộ nhớ, có thể được coi là bộ nhớ. Đó là máy tính đa năng đầu tiên trên thế giới.

Máy tính của Charles Babbage được thiết kế năm 1835. Quy mô của tác phẩm thực sự không thể tin được. Babbage và một số trợ lý đã tạo ra 500 bản vẽ dự án lớn, 1000 tờ thiết kế cơ khí và 7000 bản mô tả. Nhà máy hoàn thành cao 4,6 m và đường kính 1,8 m. Các cửa hàng của 100 chữ số kéo dài cho 7,6 m. Đối với máy mới của mình, Babbage chỉ xây dựng các bộ phận kiểm tra nhỏ. Hoàn toàn bộ máy không bao giờ hoàn thành. Năm 1842, sau những nỗ lực không thành công liên tục để có được tài trợ của chính phủ, ông quay sang Sir Robert Peel. Anh ta từ chối và thay vào đó cho anh ta một hiệp sĩ. Babbage đã từ chối. Ông tiếp tục thay đổi và cải tiến thiết kế trong nhiều năm tới.

Countess Lovelace

Vào tháng 10 năm 1842, Federico Luigi, một tướng và nhà toán học người Ý đã công bố một bài báo về một máy phân tích. Augusta Ada King, Countess Lovelace, một người bạn lâu năm của Babbage, dịch bản dịch sang tiếng Anh. Charles đề nghị cô cung cấp bản dịch với các ghi chú. Từ năm 1842 đến năm 1843, cặp đôi này đã cùng nhau viết 7 nốt, tổng chiều dài gấp 3 lần kích thước thực của bài báo. Trong một trong số họ, Ada chuẩn bị một bảng để thực hiện chương trình mà Babbage đã tạo ra để tính số Bernoulli. Trong khác, cô đã viết về một máy đại số tổng quát có thể thực hiện các hoạt động với các ký hiệu giống như với các con số. Lovelace có lẽ là người đầu tiên hiểu được mục đích chung của thiết bị Babbage, và một số người coi cô là lập trình viên máy tính đầu tiên của thế giới. Cô bắt đầu làm một cuốn sách mô tả máy phân tích chi tiết hơn, nhưng không có thời gian để hoàn thành nó.

Phép lạ của kỹ thuật cơ khí

Từ tháng 10 năm 1846 đến tháng 3 năm 1849, Babbage bắt đầu thiết kế máy khác biệt thứ hai, sử dụng kiến thức mà ông đã đạt được trong khi tạo ra một phân tích. Nó chỉ sử dụng 8000 phần, gấp ba lần so với lần đầu tiên. Đó là một phép lạ của kỹ thuật cơ khí.

Không giống như các phân tích, mà ông liên tục debugged và sửa đổi, máy khác biệt thứ hai của Charles Babbage đã không thay đổi sau khi giai đoạn đầu của sự phát triển. Hơn nữa, nhà phát minh không có ý định xây dựng thiết bị.

24 bản vẽ vẫn còn trong kho lưu trữ của bảo tàng khoa học, cho đến khi ý tưởng của Charles Babbage đã được thực hiện trong năm 1985-1991 bằng cách tạo ra một bản sao có độ dài đầy đủ nhân dịp kỷ niệm 200 năm ngày sinh của ông. Kích thước của thiết bị dài 3,4 m, cao 2,1 m và sâu 46 cm, trọng lượng 2,6 tấn. Các giới hạn về độ chính xác được giới hạn ở các giá trị có thể đạt được vào thời điểm đó.

Thành tích

Năm 1824, Babbage nhận Huân chương Vàng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia vì phát minh ra máy tính bảng toán học và thiên văn.

Từ năm 1828 đến năm 1839, Babbage là giáo sư toán học tại Đại học Lucas ở Cambridge. Ông đã viết rất nhiều cho một số tạp chí khoa học, và cũng đóng một vai trò quan trọng trong việc thành lập Hiệp hội Thiên văn năm 1820 và Hiệp hội Thống kê năm 1834.

Vào năm 1837, khi trả lời 8 chính thức của Bridgewater, ông đã xuất bản cuốn Bridgewater Treatise thứ chín, đưa ra giả thuyết rằng Thiên Chúa, sở hữu toàn vẹn và tầm nhìn xa, đã tạo ra một nhà lập pháp thiêng liêng, tạo ra các đạo luật (luật về quyền lực, sự khôn ngoan và sự tốt lành của Thiên Chúa, xuất hiện trong sáng tạo) Hoặc các chương trình), sau đó vào những thời điểm thích hợp tạo ra các loài, do đó loại bỏ sự cần thiết để thực hiện phép lạ mỗi khi nó được yêu cầu phải tạo ra một loài mới. Cuốn sách chứa những trích đoạn từ sự tương ứng của tác giả với John Herschel về chủ đề này.

Charles Babbage cũng đạt được kết quả đáng chú ý trong mật mã học. Anh đã phá vỡ mật mã bằng khóa tự động, cũng như một mật mã yếu hơn nhiều, ngày nay được gọi là mật mã Vigenera. Phát hiện của Babbage đã được quân đội Anh sử dụng và chỉ được xuất bản vài năm sau đó. Kết quả là, quyền ưu tiên được chuyển sang Friedrich Kasiski, người đã đi đến kết quả tương tự vài năm sau đó.

Năm 1838, Babbage đã phát minh ra một máy lọc, một khung kim loại gắn liền với phía trước của đầu máy, dọn sạch đường đi từ các rào chắn. Ông cũng tiến hành một loạt các nghiên cứu về Tuyến đường Great Western của Isambard Kingdome Brunel.

Ông chỉ một lần cố gắng tham gia chính trị, khi năm 1832 ông tham gia bầu cử ở thị trấn Finsbury. Bởi kết quả bỏ phiếu Babbage đã diễn ra cuối cùng.

Nhà toán học và nhà phát minh đã chết vào ngày 18 tháng 10 năm 1871 ở tuổi 79.

Các bộ phận của các cơ chế chưa hoàn thành của các thiết bị máy tính do ông tạo ra có thể tham quan tại Bảo tàng Khoa học ở London. Năm 1991, máy khác biệt của Charles Babbage được xây dựng trên cơ sở kế hoạch ban đầu của ông, và nó hoạt động hoàn hảo.