Pirmais dators: Kārļa Babbaga analītiskais dzinējs

Mūsdienu dators radās steidzamas nepieciešamības dēļ pēc Otrā pasaules kara, lai stātos pretī izaicinājumam Nacisms caur inovācijām. Bet pirmā datora iterācija, kā mēs to tagad saprotam, nāca daudz agrāk, kad 1830. gados izgudrotājs ar nosaukumu Čārlzs Babbabs projektēja ierīci ar nosaukumu Analytical Engine.

Dzimis 1791. gadā angļu baņķierim un viņa sievai, Kārlis Babbage (1791–1871) agrā bērnībā aizrāvās ar matemātiku, mācot sevi algebru un plaši lasot kontinentālo matemātiku. Kad 1811. gadā viņš devās uz Kembridžu mācīties, viņš atklāja, ka viņa pasniedzējiem trūkst jauno matemātisko ainavu un ka patiesībā viņš jau zināja vairāk nekā viņi. Tā rezultātā viņš pats sāka darbu, lai 1812. gadā nodibinātu Analītisko biedrību, kas palīdzētu pārveidot matemātikas jomu Lielbritānijā. Viņš 1816. gadā kļuva par Karaliskās biedrības biedru un bija vairāku citu biedrību līdzdibinātājs. Vienā posmā viņš bija Lukasijas profesors matemātikā Kembridžā, lai gan viņš atkāpās no tā, lai strādātu pie saviem dzinējiem. Izgudrotājs viņš bija britu tehnoloģiju priekšgalā un palīdzēja izveidot Lielbritānijas moderno pasta pakalpojumu, vilcienu piesaistītāju un citus instrumentus.

Babbags bija Lielbritānijas Karaliskās astronomiskās biedrības dibinātājs, un drīz viņš saskatīja jauninājumu iespējas šajā jomā. Astronomiem bija jāveic ilgstoši, sarežģīti un laikietilpīgi aprēķini, kurus varēja piepildīt ar kļūdām. Kad šīs tabulas tika izmantotas situācijās ar lielu likmi, piemēram, navigācijas logaritmos, kļūdas var izrādīties liktenīgas. Atbildot uz to, Babbage cerēja izveidot automātisku ierīci, kas ražos nevainojamas tabulas. 1822. gadā viņš rakstīja biedrības prezidentam kungam Humfrijs Deivijs (1778–1829), lai paustu šo cerību. Viņš sekoja tam ar rakstu par "Galdu aprēķināšanas tehnikas teorētiskajiem principiem", kas 1823. gadā ieguva pirmo biedrības zelta medaļu. Babbage bija nolēmis izmēģināt un izveidot "Difference Engine".

Kad Babbage vērsās pie Lielbritānijas valdības ar lūgumu saņemt finansējumu, viņi iedeva viņam to, kas bija viens no zemeslodes pirmajiem valdības piešķīrumiem tehnoloģijai. Babbage iztērēja šo naudu, lai nolīgtu vienu no labākajiem mehāniķiem, ko viņš varēja atrast detaļu izgatavošanai: Džozefs Klements (1779–1844). Un to būtu ļoti daudz: tika plānoti 25 000.

1830. gadā Babbage nolēma pārcelties, izveidojot darbnīcu, kas bija izturīga pret ugunsgrēku apgabalā, kas bija brīvs no putekļiem uz viņa paša īpašuma. Būvniecība beidzās 1833. gadā, kad Klements atteicās turpināt darbu bez avansa maksājuma. Tomēr Babbage nebija politiķis; viņam trūka iespējas sakārtot attiecības ar secīgām valdībām, un tā vietā viņa ar nepacietīgo uzvedību atsvešināja cilvēkus. Līdz tam laikam valdība bija iztērējusi 17 500 sterliņu mārciņu, vairāk nekā nebija, un Babbage bija pabeigusi tikai vienu septīto daļu no aprēķināšanas vienības. Bet pat šajā samazinātajā un gandrīz bezcerīgajā stāvoklī mašīna atradās pasaules tehnoloģiju līderos.

Babbage negrasījās tik ātri padoties. Pasaulē, kur aprēķinus parasti veica ne vairāk kā sešos ciparos, Babbage mērķis bija saražot vairāk nekā 20, un rezultātā iegūtajam 2. dzinējam vajadzēs tikai 8000 daļas. Viņa atšķirības dzinējs izmantoja decimāldaļas (0–9) - vairāk nekā binārie “biti”, ko vācietis Gotfrīds fon Priekšroka dodama Leibnica (1646–1716) - un tie būtu izvietoti uz zobiem / riteņiem, kas savstarpēji saistīti, lai izveidotu aprēķini. Bet dzinējs bija paredzēts vairāk nekā atdarināt atgriezenisko saiti: tas varētu darboties sarežģītās problēmās, izmantojot virkni un varētu uzglabāt rezultātus sevī turpmākai izmantošanai, kā arī apzīmogot rezultātu uz metāla izlaide. Lai gan tas joprojām varēja izpildīt tikai vienu darbību vienlaikus, tas pārsniedza jebkuru citu skaitļošanas ierīci, ko pasaule jebkad bija redzējusi. Diemžēl Babbage viņš nekad nebija pabeidzis Difference Engine. Bez turpmākām valsts dotācijām viņa finansējums beidzās.

1854. gadā zviedru printeris ar nosaukumu Džordžs Scheutzs (1785–1873) izmantoja Babbage idejas, lai izveidotu funkcionējošu mašīnu, kas ļoti precīzi veidoja tabulas. Tomēr viņi bija izlaiduši drošības elementus, un tam bija tendence sabojāties, un līdz ar to mašīnai neizdevās radīt triecienu. 1991. gadā pētnieki Londonas Zinātnes muzejā, kur Babbage pieraksti un veiktie izmēģinājumi pēc sešu gadu darba izveidoja atšķirību motoru 2 oriģinālajam dizainam. DE2 izmantoja apmēram 4000 detaļu un svēra nedaudz vairāk par trim tonnām. Atbilstošais printeris tika pabeigts 2000. gadā, un tam atkal bija tikpat daudz detaļu, lai arī tas bija nedaudz mazāks - 2,5 tonnas. Vēl svarīgāk, ka tas darbojās.

Dzīves laikā Babbaugem tika pārmests, ka viņš vairāk interesējas par inovāciju teoriju un visprogresīvākajiem, nevis par faktiski tabulas ražošanu, ko valdība viņam maksā. Tas nebija gluži netaisnīgi, jo līdz brīdim, kad bija izzudis diferenciālo dzinēju finansējums, Babbage bija izvirzījusi jaunu ideju: Analytical Engine. Tas bija milzīgs solis ārpus diferenciāldzinēja: tā bija universāla ierīce, kas varēja aprēķināt daudzas dažādas problēmas. Tam bija jābūt digitālam, automātiskam, mehāniskam un kontrolējamam ar mainīgām programmām. Īsāk sakot, tas atrisinās jebkuru jūsu vēlamo aprēķinu. Tas būtu pirmais dators.

Analītiskajam dzinējam bija četras daļas:

• Dzirnavas, kas bija sadaļa, kas veica aprēķinus (galvenokārt CPU)
• Veikals, kurā informācija tika glabāta (būtībā atmiņa)
• Lasītājs, kas ļautu datus ievadīt, izmantojot caurumotās kartes (galvenokārt tastatūru)
• Printeris

Perfokartes tika veidotas pēc tām, kas izstrādātas Žakarda stelles un tas ļautu mašīnai lielāku elastību nekā kaut kas jebkad izgudrots, lai veiktu aprēķinus. Babbage bija lielas ambīcijas attiecībā uz ierīci, un veikalā vajadzēja turēt 1050 ciparu numurus. Tam būtu iebūvēta spēja nosvērt datus un, ja nepieciešams, apstrādāt instrukcijas. Tas būtu darbināms ar tvaiku, izgatavots no misiņa un tam būtu nepieciešams apmācīts operators / vadītājs.

Babbage palīdzēja Ada Lovelace (1815–1852), britu dzejnieka meita Lords Bīrons un viena no retajām laikmeta sievietēm ar matemātikas izglītību. Babbed ļoti apbrīnoja viņas publicēto franču raksta par Babbage darbu tulkojumu, kurā bija iekļautas viņas apjomīgās piezīmes.

Dzinējs pārsniedza to, ko Babbage varēja atļauties, un varbūt to, kādu tehnoloģiju pēc tam varēja ražot, taču valdība bija sašutusi par Babbage un finansējums nebija paredzēts. Babbags turpināja darbu pie projekta, līdz viņš nomira 1871. gadā. Daudzos gadījumos kāds apkaunots cilvēks, kurš uzskatīja, ka vairāk valsts līdzekļu ir jānovirza zinātnes attīstībai. Varbūt tas nav pabeigts, bet Analītiskais dzinējs bija izdomas izrāviens, ja ne praktiskums. Babbage dzinēji tika aizmirsti, un atbalstītājiem bija jāpūlas, lai viņu labi novērtētu; dažiem preses pārstāvjiem bija vieglāk izsmiet. Kad divdesmitajā gadsimtā tika izgudroti datori, izgudrotāji neizmantoja Babbages plānus vai idejas, un tikai septiņdesmitajos gados viņa darbs tika pilnībā izprasts.

Pagāja vairāk nekā gadsimts, bet mūsdienu datori ir pārsnieguši Analītiskā dzinēja jaudu. Tagad eksperti ir izveidojuši programmu, kas atkārto Dzinēja spējas, tad tu vari izmēģini pats.

• Bromlijs, Ā. G. "Kārļa Babbaga analītiskais dzinējs, 1838. gads." Datoru vēstures žurnāli 4.3 (1982): 196–217.
• Pavārs, Saimons. "Prāti, mašīnas un ekonomiskie aģenti: Kembridžas uztvere par Būlu un Babbaudu. "Pētījumi vēstures un zinātnes filozofijas A daļā 36.2 (2005): 331–50.
• Crowley, Mary L. ""Atšķirība" Babbaga atšķirību motorā." Matemātikas skolotājs 78.5 (1985): 366–54.
• Himans, Entonijs. "Čārlzs Babbaugs, datora pionieris." Prinstona: Princeton University Press, 1982.
• Lindgrēna, Maikls. "Slava un neveiksmes: Johanna Millera, Čārlza Babbauga, kā arī Georga un Edvarda Scheutzu atšķirīgie motori." Trans. Makkejs, Kreigs G. Kembridža, Masačūsetsa: MIT Press, 1990. gads.