Čārlzs Beidžs bija angļu matemātiķis un izgudrotājs, kurš izstrādāja pirmo automātisko digitālo datoru. Turklāt viņš palīdzēja izveidot moderno angļu pasta sistēmu un sastādīja pirmās uzticamās aktuāra tabulas, izgudroja spidometra veidu un dzelzceļa sliežu ceļu skaidrāku.
Čārlza Beidža biogrāfija
Dzimis Londonā 1791. gada 26. decembrī, Praeds Bank partnera Bendžamina Babidža, Bitton Estate īpašnieka Teignmutas un Betsijas Plumlijas Tipa dēls. 1808. gadā ģimene nolēma pārcelties uz veco Rowden House, kas atrodas East Teignmouth, un tēvs kļuva par tuvējās Svētā Miķeļa baznīcas priekšnieku.
Čārlza tēvs bija turīgs cilvēks, tāpēc viņš varēja mācīties vairākās elites skolās. 8 gadu vecumā viņam bija jāiet uz lauku skolu, lai atgūtos bīstama slimība. Viņa vecāki nolēma, ka bērna smadzenēm "nav vērts pārāk daudz sasprindzināt". Pēc Bebadža teiktā, "šī lielā dīkstāve, iespējams, ir novedusi pie dažām viņa bērnības spekulācijām".
Pēc tam viņš apmeklēja King's Grammar School Totnesā, Dienviddevonas štatā, plaukstošu vidusskola, kas ir spēkā arī šodien, taču veselības stāvokļa dēļ Čārlzam uz laiku bija jāvēršas pie privātskolotājiem. Beidzot viņš nokļuva privātā akadēmijā 30 studentiem, kuru vadīja mācītājs Stīvens Frīmens. Iestādei bija plaša bibliotēka, kuru izmantoja Babage pašmācība matemātiku un iemācījās to mīlēt. Pēc akadēmijas aiziešanas viņam bija vēl divi personīgi mentori. Viens no viņiem bija Kembridžas garīdznieks, par kura mācīšanu Čārlzs teica: ”Es baidos, ka neesmu saņēmis visas priekšrocības, ko es varētu būt saņēmis.” Otrs bija pasniedzējs Oksfordā. Viņš mācīja Čārlzam Beidžam klasiku, lai viņu varētu uzņemt Kembridžā.
Studē Universitātē
1810. gada oktobrī Bebidžs ieradās Kembridžā un iestājās Trīsvienības koledžā. Viņam bija izcila izglītība – viņš pazina Lagranžu, Leibnicu, Lakruā, Simpsonu un bija nopietni vīlies pieejamajās matemātikas programmās. Tāpēc viņš kopā ar Džonu Heršelu, Džordžu Pīkoku un citiem draugiem nolēma izveidot analītisko biedrību.
Kad Beidžs 1812. gadā pārcēlās uz Kembridžas Pīterhausu, viņš bija izcils matemātiķis; bet viņš nebeidza ar izcilību. Goda rakstu viņš saņēma vēlāk, pat nenokārtojot eksāmenus, 1814. gadā.
1814. gadā Čārlzs Beidžs apprecējās ar Džordžinu Vitmoru. Viņa tēvs kaut kādu iemeslu dēļ nekad viņu nav svētījis. Ģimene mierīgi dzīvoja Londonā Devonšīras ielā 5. Tikai trīs no astoņiem bērniem nodzīvoja līdz pilngadībai.
Čārlza tēvs, viņa sieva un viens no viņa dēliem traģiski gāja bojā 1827. gadā.
Datorprojekts
Čārlza Beidža laikā, aprēķinot matemātiskās tabulas, bieži tika pieļautas kļūdas, tāpēc viņš nolēma atrast jauna metode, kas to darītu mehāniski, novēršot cilvēka kļūdas faktoru. Šī ideja viņam radās ļoti agri, tālajā 1812. gadā.
Trīs dažādi faktori ietekmēja viņa lēmumu:
- viņam nepatika paviršība un neprecizitāte;
- Logaritmiskās tabulas viņam bija viegli;
- viņu iedvesmojuši jau esošie V. Šikarda, B. Paskāla un G. Leibnica darbi.
Ierīces aprēķināšanas pamatprincipus viņš apsprieda vēstulē seram H. Deivijam 1822. gada sākumā.
Atšķirības dzinējs
Beidžs 1822. gada 14. jūnijā Karaliskajai Astronomijas biedrībai iepazīstināja ar to, ko viņš sauca par "atšķirību dzinēju", rakstā "Piezīmes par astronomisko un matemātisko tabulu mašīnskaitļošanas pielietojumu". Viņš varēja aprēķināt polinomus, izmantojot skaitlisko metodi, ko sauc par starpību.
Sabiedrība šo ideju apstiprināja, un 1823. gadā valdība viņam piešķīra 1500 mārciņu, lai to uzbūvētu. Beidžs iekārtoja darbnīcu vienā no savas mājas istabām un nolīga Džozefu Klementu, lai uzraudzītu ierīces būvniecību. Katra detaļa bija jāizgatavo ar rokām, izmantojot īpašus instrumentus, no kuriem daudzus viņš izstrādāja pats. Čārlzs veica daudzas rūpnieciskas vizītes, lai labāk izprastu ražošanas procesiem. Pamatojoties uz šiem ceļojumiem un maniem Personīgā pieredze Mašīnas izveides 1832. gadā Beibids publicēja darbu “Par mašīnu un ražošanas ekonomiku”. Šī bija pirmā publikācija par to, ko mūsdienās sauc par "zinātnisko ražošanas organizāciju".
Personiskā traģēdija un ceļojumi pa Eiropu
1827. gadā būvniecību pārtrauca sievas Džordžinas, tēva Čārlza Beidža un viņa mazgadīgā dēla nāve. Viņa darbs uz viņu radīja lielu spiedienu, un viņš bija uz sabrukuma robežas. Džons Heršels un vairāki citi draugi pārliecināja Beidžu doties uz Eiropu, lai atgūtos. Viņš ceļoja pa Nīderlandi, Beļģiju, Vāciju, Itāliju, apmeklējot universitātes un nozares.
Itālijā viņš uzzināja, ka ir iecelts par Lucasian matemātikas profesoru Kembridžas universitātē. Sākotnēji viņš gribēja atteikt, bet draugi viņu pārliecināja par pretējo. Atgriežoties Anglijā 1828. gadā, viņš pārcēlās uz 1 Dorset Street.
Darba atsākšana
Beidža prombūtnes laikā projekts Difference Engine tika kritizēts. Klīda baumas, ka viņš esot izšķērdējis valdības naudu, ka mašīna nestrādā, un, ja tā tiktu izgatavota, no tās praktiski nebūtu nekādas jēgas. Džons Heršels un Karaliskā biedrība publiski aizstāvēja projektu. Valdība turpināja savu atbalstu, nodrošinot £1500 1829.gada 29.aprīlī, £3000 3.decembrī un to pašu 1830.gada 24.februārī. Darbs turpinājās, bet Bebadžam pastāvīgi bija grūtības iegūt naudu no kases.
Projekta atteikšanās
Čārlza Beidža finansiālās problēmas sakrita ar pieaugošām atšķirībām ar Klementu. Babbage aiz savas mājas uzcēla divstāvu, 15 metrus garu darbnīcu. Tam bija stikla jumts apgaismojumam un ugunsdroša tīra telpa automašīnas uzglabāšanai. Klements atteicās pārcelties uz jaunu darbnīcu un pieprasīja naudu, lai brauktu pa pilsētu, lai uzraudzītu darbu. Atbildot uz to, Bebidžs ieteica viņam saņemt maksājumu tieši no valsts kases. Klements atteicās un pārtrauca darbu pie projekta.
Turklāt viņš atteicās nodot rasējumus un instrumentus, kas izmantoti atšķirības dzinēja izveidošanai. Pēc 23 000 mārciņu ieguldījuma, tostarp 6000 mārciņu pašu līdzekļi Babbage, darbs pie nepabeigtās ierīces tika pārtraukts 1834. gadā. 1842. gadā valdība oficiāli atteicās no projekta.
Čārlzs Beidžs un viņa analītiskais dzinējs
Atkāpjoties no atšķirības dzinēja, izgudrotājs sāka domāt par tā uzlabotu versiju. Laikā no 1833. līdz 1842. gadam Čārlzs mēģināja izveidot ierīci, kuru varētu ieprogrammēt, lai veiktu jebkādus aprēķinus, ne tikai tos, kas saistīti ar polinoma vienādojumiem. Pirmais izrāviens notika, kad viņš novirzīja iekārtas izvadi uz tās ievadi, lai atrisinātu turpmākos vienādojumus. Viņš to raksturoja kā mašīnu, kas "ēd savu asti". Viņam nebija vajadzīgs ilgs laiks, lai identificētu analītiskā dzinēja pamatelementus.
Datu ievadīšanai un nepieciešamo aprēķinu secības norādīšanai Čārlzs Beidžs izmantoja no žakarda aizgūtas perfokartes.Ierīce sastāvēja no divām daļām: dzirnavām un noliktavas. Dzirnavas, kas atbilst mūsdienu datora procesoram, veica darbības ar datiem, kas saņemti no krātuves, ko var uzskatīt par atmiņu. Tas bija pasaulē pirmais vispārējas nozīmes dators.
Čārlza Beidža dators tika izstrādāts 1835. gadā. Darba apjoms bija patiesi neticams. Babage un vairāki palīgi izstrādāja 500 lielu dizaina rasējumu, 1000 mehānisko simbolu loksnes un 7000 aprakstu loksnes. Pabeigtās dzirnavas bija 4,6 m augstas un 1,8 m diametrā. 100 ciparu veikals paplašinājās par 7,6 m. Beidžs savai jaunajai mašīnai uzbūvēja tikai nelielas testa detaļas. Ierīce nekad nebija pilnībā pabeigta. 1842. gadā pēc atkārtotiem neveiksmīgiem mēģinājumiem iegūt valsts finansējumu viņš vērsās pie sera Roberta Pīla. Viņš atteicās un tā vietā piedāvāja viņam bruņinieku titulu. Babbage atteicās. Viņš turpināja mainīt un uzlabot dizainu nākamo gadu laikā.
Grāfiene Lavleisa
1842. gada oktobrī Federiko Luidži, itāļu ģenerālis un matemātiķis, publicēja rakstu par analītisko dzinēju. Augusta Ada Kinga, Lavleisas grāfiene, Beidža ilggadējā draudzene, darbu nodeva angļu valoda. Čārlzs ieteica viņai komentēt tulkojumu. No 1842. līdz 1843. gadam pāris kopīgi uzrakstīja 7 piezīmes, kuru kopējais garums trīs reizes pārsniedza rakstu faktisko izmēru. Vienā no tiem Ada sagatavoja programmas izpildes tabulu, kuru Beidžs izveidoja Bernulli skaitļu aprēķināšanai. Citā viņa rakstīja par vispārinātu algebrisko mašīnu, kas varētu veikt darbības ar simboliem, kā arī ar cipariem. Lavleiss, iespējams, bija pirmais, kurš saprata Babbage ierīces plašākos mērķus, un daži uzskata, ka viņš ir pasaulē pirmais datorprogrammētājs. Viņa sāka strādāt pie grāmatas, kurā sīkāk aprakstīts analītiskais dzinējs, taču viņai nebija laika to pabeigt.
Mašīnbūves brīnums
Laikā no 1846. gada oktobra līdz 1849. gada martam Beidžs sāka izstrādāt otru atšķirību dzinēju, izmantojot zināšanas, ko viņš bija ieguvis, izveidojot analītisku. Tas izmantoja tikai 8000 detaļu, kas ir trīs reizes mazāk nekā pirmajā. Tas bija mašīnbūves brīnums.
Atšķirībā no analītiskā, kuru viņš pastāvīgi atkļūdoja un modificēja, Čārlza Beidža otrais atšķirību dzinējs pēc sākotnējās izstrādes posma pabeigšanas netika mainīts. Pēc tam izgudrotājs nemēģināja izveidot ierīci.
24 zīmējumi palika Zinātnes muzeja arhīvā, līdz 1985.-1991.gadā tika realizētas Čārlza Beidža idejas, izveidojot pilna izmēra repliku par godu viņa dzimšanas 200.gadadienai. Ierīces izmēri bija 3,4 m garumā, 2,1 m augstumā un 46 cm dziļumā, bet tās svars bija 2,6 tonnas. Precizitātes robežas bija ierobežotas ar vērtībām, kuras tajā laikā varēja sasniegt.
Sasniegumi
1824. gadā Babage saņēma Karaliskās Astronomijas biedrības zelta medaļu "par matemātisko un astronomisko tabulu aprēķināšanas mašīnas izgudrošanu".
No 1828. līdz 1839. gadam Beidžs bija Kembridžas matemātikas profesors Lukasian. Viņš daudz rakstīja vairākiem zinātniskiem periodiskiem izdevumiem, kā arī palīdzēja Astronomijas biedrības dibināšanā 1820. gadā un Statistikas biedrībā 1834. gadā.
1837. gadā, atbildot uz 8 oficiālajiem Bridžvotera traktātiem "Par Dieva spēku, gudrību un labestību, kas izpaužas radīšanā", viņš publicēja devīto Bridžvotera traktātu, izvirzot tēzi, ka Dievs, būdams visvarens un tālredzīgs, radīja dievišķu. likumdevējs, kas pieņem likumus (vai programmas), kas pēc tam radīja sugas atbilstošos laikos, tādējādi novēršot vajadzību darīt brīnumus ikreiz, kad bija nepieciešams radīt jaunais veids. Grāmatā ir fragmenti no autora sarakstes ar Džonu Heršelu par šo tēmu.
Sasniedza arī Čārlzs Beidžs pamanāmus rezultātus kriptogrāfijā. Viņš salauza automātiskās atslēgas šifru, kā arī daudz vājāku šifru, ko šodien sauc par Beidža atklājumu, ko izmantoja Lielbritānijas militārpersonas, un tas tika publicēts tikai dažus gadus vēlāk. Rezultātā pārākuma tiesības pārgāja Frīdriham Kasiski, kurš pēc vairākiem gadiem nonāca pie tāda paša rezultāta.
1838. gadā Bebāžs izgudroja sliežu ceļu skaidrāku, lokomotīvju priekšpusē piestiprinātu metāla rāmi, kas atbrīvo sliežu ceļus no šķēršļiem. Viņš arī veica vairākus Lielo Rietumu pētījumus dzelzceļš Isambard Kingdom Brunel.
Viņš tikai vienu reizi mēģināja iesaistīties politikā, kad 1832. gadā piedalījās Finsberijas pilsētiņas vēlēšanās. Pēc balsojuma rezultātiem Bebāžs ierindojās pēdējā vietā.
Viņa radīto nepabeigto skaitļošanas mehānismu daļas var apmeklēt Zinātnes muzejā Londonā. 1991. gadā Charles Babbage's Difference Engine tika uzbūvēts, pamatojoties uz viņa sākotnējiem plāniem, un tas darbojās lieliski.
Neskatoties uz neveiksmi ar atšķirības dzinēju, Babbage 1834. gadā domāja par programmējama izveidi dators, ko viņš sauca par analītisko (mūsdienīga datora prototipu). Atšķirībā no atšķirības dzinēja, analītiskais dzinējs ļāva atrisināt plašāku problēmu loku. Tieši šī automašīna kļuva par viņa mūža darbu un atnesa pēcnāves slavu. Viņš pieļāva, ka jaunas mašīnas izveide prasīs mazāk laika un naudas nekā atšķirīgas mašīnas pārveidošana, jo tai vajadzēja sastāvēt no vienkāršākiem mehāniskiem elementiem. 1834. gadā Bebidžs sāka konstruēt analītisko dzinēju.
Mūsdienu datora arhitektūra daudzējādā ziņā ir līdzīga analītiskā dzinēja arhitektūrai. Analītiskajā dzinējā Babbage nodrošināja šādas daļas: noliktavu (veikalu), rūpnīcu vai dzirnavu (dzirnavas), vadības elementu (vadību) un informācijas ievades-izvades ierīces.
Noliktavā bija paredzēts uzglabāt gan mainīgo lielumu vērtības, ar kurām tiek veiktas darbības, gan operāciju rezultātus. Mūsdienu terminoloģijā to sauc par atmiņu.
Dzirnavām (aritmētiski loģiskā ierīce, moderna procesora daļa) vajadzēja veikt darbības ar mainīgajiem, kā arī saglabāt reģistros to mainīgo vērtību, ar kuriem Šis brīdis veic operāciju.
Trešā ierīce, kurai Babbage nedeva nosaukumu, kontrolēja darbību secību, mainīgo lielumu izvietošanu krātuvē un ārpus tās, kā arī rezultātu izvadīšanu. Tas nolasīja darbību secības un mainīgos lielumus no perfokartēm. Bija divu veidu perfokartes: operatīvās kartes un mainīgās kartes. No operāciju kartēm varēja sastādīt funkciju bibliotēku. Turklāt saskaņā ar Beidža plānu analītiskajā dzinējā bija jāiekļauj drukas ierīce un ierīce rezultātu izvadīšanai perfokartēs turpmākai lietošanai.
Lai izveidotu datoru iekšā mūsdienu izpratne Atlika tikai izdomāt saglabāto programmu shēmu, ko 100 gadus vēlāk paveica Ekerts, Maušlijs un fon Neimans.
Bebidžs izstrādāja analītiskā dzinēja dizainu viens pats. Viņš bieži apmeklēja rūpnieciskās izstādes, kurās tika prezentētas dažādas jaunas zinātnes un tehnoloģijas. Tieši tur viņš iepazinās ar Adu Augustu Lavleisu (Džordža Bairona meitu), kura kļuva par viņa ļoti tuvu draugu, palīgu un vienīgo domubiedru. 1840. gadā Babage pēc itāļu matemātiķu uzaicinājuma devās uz Turīnu, kur lasīja lekcijas par savu mašīnu. Turīnas Artilērijas akadēmijas skolotājs Luidži Menabrea izveidoja un publicēja lekciju piezīmes par franču valoda. Vēlāk Ada Lavleisa šīs lekcijas tulkoja angļu valodā, papildinot tās ar komentāriem, kuru apjoms pārsniedz oriģināltekstu. Komentāros Ada izveidoja digitālā datora aprakstu un tā programmēšanas instrukcijas. Šīs bija pirmās programmas pasaulē. Tāpēc Adu Lavleisu pamatoti sauc par pirmo programmētāju. Tomēr analītiskais dzinējs nekad netika pabeigts. Lūk, ko Beidžs rakstīja 1851. gadā: “Visi ar analītisko dzinēju saistītie uzlabojumi ir veikti uz mana rēķina. Es veicu vairākus eksperimentus un sasniedzu punktu, kad ar manām spējām nepietiek. Šajā sakarā esmu spiests atteikties no turpmākā darba. Neskatoties uz to, ka Bebāžs sīki aprakstīja analītiskā dzinēja konstrukciju un tā darbības principus, viņa dzīves laikā tas nekad netika uzbūvēts. Tam bija daudz iemeslu. Bet galvenie bija pilnīga prombūtne finansēt projektu, lai izveidotu analītisko dzinēju un zems līmenis tā laika tehnoloģijas. Babage šoreiz nelūdza palīdzību valdībai, jo saprata, ka pēc starpības dzinēja kļūmes viņam tomēr tiks atteikts.
Tikai pēc Čārlza Beidža nāves viņa dēls Henrijs Bebidžs turpināja tēva iesākto darbu. 1888. gadā Henrijam izdevās uzbūvēt analītiskā dzinēja centrālo bloku, pamatojoties uz sava tēva zīmējumiem. Un 1906. gadā Henrijs kopā ar uzņēmumu Monro izveidoja analītiskā dzinēja darba modeli, ieskaitot aritmētisko vienību un ierīci rezultātu drukāšanai. Beidža mašīna izrādījās funkcionāla, taču Čārlzs šajās dienās neredzēja.
1864. gadā Čārlzs Beidžs rakstīja: ”Iespējams, paies pusgadsimts, līdz cilvēki būs pārliecināti, ka nevar iztikt bez līdzekļiem, ko es atstāju.” Pēc viņa pieņēmuma viņš kļūdījās par 30 gadiem. Tikai 80 gadus pēc šī paziņojuma tika uzbūvēta MARK-I mašīna, kas tika saukta par "Babbage sapņa piepildījumu". MARK-I arhitektūra bija ļoti līdzīga analītiskā dzinēja arhitektūrai. Hovards Eikens pirms savas mašīnas izveides patiešām nopietni pētīja Beidža un Adas Lavleisas publikācijas, un viņa iekārta ideoloģiski ir nedaudz attīstīta salīdzinājumā ar nepabeigto analītisko dzinēju. MARK-I produktivitāte izrādījās tikai desmit reizes lielāka par aprēķināto analītiskā dzinēja apgriezienu skaitu.
Vēsture pazīst daudzus cilvēkus, kuri nepārprotami dzimuši agrāk, nekā vajadzēja. Un attiecīgi viņi bija priekšā savam laikam. Savā ziņā viņi pārsniedza sava laikmeta zinātnes un tehnoloģiju attīstības līmeni. Deviņpadsmitajā gadsimtā viens no šiem talantiem bija Čārlzs Beidžs, angļu zinātnieks, matemātiķis, datoru izgudrotājs. Jā, tieši dators, kaut arī mehānisks.
Kā tas viss sākās
Čārlzs Beidžs dzimis 1791. gada 26. decembrī Londonā. Tieši tajā laikā, kad cilvēce knapi bija nobriedusi elektrības iekarošanai un sāka būvēt pirmos strāvas avotus.
Veiksmīga baņķiera dēls Čārlzs vispirms mācījās privātskolā un pēc tam Enfīldas akadēmijā un Kembridžā. Par aprēķinu automatizāciju jauneklis domāja jau 1812. gadā. Tomēr viņš sāka būvēt mehānismu tikai septiņus gadus vēlāk, iepriekš izpētot Blēza Paskāla aprēķina ierīci (“Pascalina”) un Gotfrīda Leibnica mehānisko kalkulatoru.
Trīs smaga darba gadi — un 1822. gadā pārsteigtā Karaliskā astronomijas biedrība noklausījās jaunā dizainera ziņojumu par jaunu aparātu, ko sauc par Difference Engine.
Kāpēc tik dīvains vārds? Patiesībā tajā nav nekā dīvaina, jo tika izmantota tā sauktā galīgās atšķirības metode.
Kopumā ruļļi ar zobratiem sāka kustēties, nedaudz griezās - pēc dažām minūtēm rezultāts bija gatavs. Gan astronomi, gan matemātiķi priecājās: vairs nav jātērējas ilgas stundas par aprēķiniem, sveču gaismā šķirstot papīriem un pēc tam noguruma dēļ pieļauto kļūdu meklēšanu.
Mašīna ar lielu atšķirību
— Oho! - iepriekšminētā Karaliskā astronomijas biedrība vienbalsīgi iesaucās. - "Vau! Saglabā zelta medaļu! Čārlzs Beidžs atbildēja apmēram šādi: “Es gribu būvēt to pašu, bet lielāku. Šis ir tikai mazs. Bet finansējums ir vajadzīgs...” Sabiedrība mierināja: „Vai vajag naudu? Dosim! Kā lai es to nedodu, tas ir progress! Un darbs sāka vārīties.
Pasaulē pirmais mehāniskais dators bija plānots milzīgs, vienstāva mājas augstums. Tam vajadzēja saturēt 25 tūkstošus elementu un svērt pusotru duci tonnu. Ar tūkstoš šūnu RAM ar piecdesmit bitu ietilpību katrā.
Tomēr “Lielās atšķirības dzinēja” būvniecība ievilkās daudzus gadus. Vai nu veselība pievīla, tad personīgajā dzīvē traģēdijas lija viena pēc otras. Nu, galvenais iemesls, protams, bija tā laikmeta tehniskās attīstības līmenis. Deviņpadsmitā gadsimta pirmajā pusē nebija tik viegli izgatavot tūkstošiem detaļu.
Redzot ko tādu, 1842. gadā pilnvaras atteicās no projekta un pārtrauca finansējumu.
Analītiskais dzinējs
Beidža kungs tik viegli nepadevās un nolēma izveidot citu datoru — “Analītisko dzinēju”. Turklāt ar arhitektūru, kas ir līdzīga mūsdienu datoru pamata blokshēmām. Ar RAM un kešatmiņu (viņš to sauca par veikalu), ar procesoru (“dzirnavām”), kontrolieriem (vadību) un pat ievades/izvades ierīcēm. Kopumā viņš aprakstīja visu, ko pēc simts gadiem fon Neimans, kuram paveicās piedzimt laikā, nodrošināja pasaulei.
Pirmās datorprogrammas cilvēces vēsturē radīja dzejnieka Džordža Bairona meita Ada Augusta Lavleisa, ar kuru Beidža kungs sadraudzējās. Tie bija norādījumi par aprēķinu veikšanu analītiskajā dzinējā. Viņa arī iepazīstināja ar jēdzienu “cikls”.
Taču 1851. gadā Beidža kungam vienkārši pietrūka naudas. Darbu pabeidza viņa dēls Henrijs Bebidžs, un tad tikai 1906. gadā, kad tika laists klajā pašreizējais eksemplārs. Pats izgudrotājs lai tev jauka diena nedzīvoja, miris 1871. gada 18. oktobrī.
Citi izgudrojumi
Kopumā neatkarīgi no tā, kā apstākļi attīstās, apdāvinātība vienmēr nes vismaz kādus augļus, pat ja jūs nevarat savām acīm redzēt savas dzīves galveno sapni. Nepilnīgu, bet diezgan vizuālu noderīgo lietu sarakstu, ko izveidojis Čārlzs Beidža, var noformatēt šādi:
- "mazo atšķirību mašīna", mehāniskais kalkulators, pievienošanas mašīnu priekštecis;
- spidometrs (izgudrots, strādājot, lai uzlabotu dzelzceļa drošību);
- šķērsēvelēšanas mašīna;
- torņa virpa;
- seismogrāfs;
- oftalmoskops lietošanai oftalmologiem.
Sekotāji
1854. gadā zviedrs Georgs Šeits pārveidoja Beidža kalkulatoru un par modifikāciju saņēma arī zelta medaļu. Bet ne Anglijā, bet izstādē Parīzē. Un, ironiski, 1859. gadā viņš vienu eksemplāru pārdeva Anglijas ierēdņiem no valdības biroja, kuri atteicās palīdzēt savam tautietim.
Cits zviedrs Martins Vibergs aplūkoja Šuca versiju un turpināja to modernizēt, lai ērtāk strādātu ar logaritmiem.
Nu tur jau nebija tālu no elektromehāniskajām iespējām. To 1890. gadā izveidoja amerikānis Hermans Holleriths. Viņa skapjus ar dziedzeriem iekšā, kas varēja skaitīt, sauca par tabulatoriem. Toreiz radās ideja par perfokartes izmantošanu. Tā radās IBM.
Secinājums
Vai Čārlzu Beidžu var uzskatīt par datora izgudrotāju? Jā tu vari. Turklāt pat pēc vissmagākajiem mūsdienu standartiem. Pirmkārt, 1822. gadā zinātnieks prezentēja darba prototipu. Otrkārt, viņš patstāvīgi izstrādāja jaudīgākas skaitļošanas ierīces dizainu, kas tika uzbūvēts pēc viņa zīmējumiem divdesmitā gadsimta sākumā.
Citu izgudrojumu priekšrocības, "blakus sīkumi", piemēram, mašīnas un instrumenti, iespējams, nerada šaubas. Nu, oriģinālais “atšķirību dzinējs”, kas tika atjaunots 1991. gadā, tika izstādīts Londonas Zinātnes muzejā, lai ikviens varētu redzēt patiesi talantīga cilvēka talanta materiālus.
Iepriekšējās publikācijas:
Čārlzs Beidžs dzimis 1791. gada 26. decembrī Londonā. Viņa tēvs Bendžamins Babidžs bija baņķieris. Mātes vārds bija Elizabete Beidža, viņas pirmslaulības uzvārds bija Teape. Bērnībā Čārlzam bija ļoti slikta veselība. 8 gadu vecumā viņš tika nosūtīts uz privātskolu Alfingtonā, lai viņu audzinātu priesteris. Tajā laikā viņa tēvs jau bija pietiekami turīgs, lai ļautu Čārlzam apmeklēt privātskolu. Bendžamins Babidžs lūdza priesteri nedot Čārlzam stipru mācību slodzes sliktas veselības dēļ.
Pēc skolas Alfingtonā Čārlzs tika nosūtīts uz Enfīldas akadēmiju, kur būtībā sākās viņa īstā apmācība. Tieši tur Beidžs sāka izrādīt interesi par matemātiku, ko veicināja liela bibliotēka akadēmijā.
Pēc studijām akadēmijā Babidžs mācījās pie diviem pasniedzējiem. Pirmais bija priesteris, kurš dzīvoja netālu no Kembridžas. Pēc Čārlza domām, priesteris viņam nebūtu devis zināšanas, ko viņš būtu varējis iegūt, mācoties pie pieredzējušāka pasniedzēja. Pēc priestera Bebadžam bija pasniedzējs no Oksfordas. Viņš spēja dot Beidžam pietiekami daudz klasisko pamatzināšanu, lai viņš varētu iestāties koledžā.
1810. gadā Beidžs iestājās Kembridžas Trīsvienības koledžā. Tomēr matemātikas pamatus viņš iemācīja no grāmatām. Viņš rūpīgi pētīja Ņūtona, Leibnica, Lagranža, Lakruā, Eilera un citu Sanktpēterburgas, Berlīnes un Parīzes akadēmiju matemātiķu darbus. Babbage ļoti ātri apsteidza savus skolotājus zināšanu ziņā un bija ļoti vīlies matemātikas mācīšanas līmenī Kembridžā. Turklāt viņš atzīmēja, ka Lielbritānija kopumā matemātikas prasmju ziņā ievērojami atpaliek no kontinentālajām valstīm.
Šajā sakarā viņš nolēma izveidot sabiedrību, kuras mērķis bija Kembridžas universitātē ienest mūsdienu Eiropas matemātiku. 1812. gadā Čārlzs Beidžs, viņa draugi Džons Heršels un Džordžs Pīkoks un vairāki citi jauni matemātiķi nodibināja Analītisko biedrību. Viņi sāka rīkot sanāksmes. Pārrunā dažādus ar matemātiku saistītus jautājumus. Mēs sākām publicēt savus darbus. Piemēram, 1816. gadā viņi izdeva franču matemātiķa Lakruā “Traktātu par diferenciālrēķinu un integrālo aprēķinu”, kas tika tulkots angļu valodā, un 1820. gadā viņi publicēja divus piemēru sējumus, kas papildināja šo traktātu. Ar savu darbību Analītiskā biedrība uzsāka matemātikas izglītības reformu, vispirms Kembridžā un pēc tam citās Lielbritānijas universitātēs.
1812. gadā Babage pārcēlās uz St Peter's College (Peterhouse). Un 1814. gadā viņš saņēma bakalaura grādu. Tajā pašā gadā Čārlzs Beidžs apprecējās ar Džordžinu Vitmoru, un 1815. gadā viņi pārcēlās no Kembridžas uz Londonu. Trīspadsmit laulības gados viņiem piedzima astoņi bērni, bet pieci no viņiem nomira bērnībā. 1816. gadā viņš kļuva par Londonas Karaliskās biedrības biedru. Līdz tam laikam viņš bija uzrakstījis vairākus lielus zinātniskus rakstus dažādās matemātikas disciplīnās. 1820. gadā viņš kļuva par Edinburgas Karaliskās biedrības un Karaliskās Astronomijas biedrības biedru. 1827. gadā viņš apglabāja savu tēvu, sievu un divus bērnus. 1827. gadā viņš kļuva par matemātikas zinātņu profesoru Kembridžā, amatā viņš ieņēma 12 gadus. Pēc tam, kad viņš atstāja šo amatu, viņš lielākā daļa savu laiku veltīja mūža darbam – datoru attīstībai.
Beidžs savas dzīves pēdējos gadus veltīja filozofijai un politekonomijai.
Bebadža izgudrojumi
Mazas atšķirības dzinējs
Pirmo reizi Babage domāja par mehānisma izveidi, kas ļautu sarežģītus aprēķinus veikt automātiski ar lielu precizitāti 1812. gadā. Šīs domas pamudināja viņa logaritmisko tabulu izpēte, kuras pārrēķinos atklājās daudzas kļūdas aprēķinos, jo cilvēciskais faktors. Pat tad viņš sāka saprast iespēju veikt sarežģītus matemātiskos aprēķinus, izmantojot mehāniskas ierīces.
Babbage lielā mērā ietekmēja arī franču zinātnieka Barona de Pronī darbs, kurš, aprēķinot lielas tabulas (logaritmiskas, trigonometriskas utt.), izvirzīja ideju par darba dalīšanu. Viņš ierosināja sadalīt aprēķinu procesu trīs līmeņos. Pirmais līmenis sastāv no vairākiem izciliem matemātiķiem, kas sagatavo matemātisko programmatūru. Otrajā līmenī ir izglītoti tehnologi, kuri organizēja skaitļošanas darba rutīnas procesu. Un trešo līmeni ieņēma paši kalkulatori, no kuriem prasīja tikai saskaitīšanas un atņemšanas spēju. Pronija idejas lika Babidžam domāt par trešā līmeņa (kalkulatoru) aizstāšanu ar mehānisku ierīci.
Tomēr Babage ne uzreiz sāka attīstīt ideju par skaitļošanas mehānisma izveidi. Tikai 1819. gadā, kad viņš sāka interesēties par astronomiju, viņš precīzāk definēja savas idejas un formulēja principus tabulu aprēķināšanai ar starpības metodi, izmantojot mašīnu, ko viņš vēlāk nosauca par atšķirību mašīnu. Šai iekārtai bija paredzēts veikt aprēķinu kompleksu, izmantojot tikai saskaitīšanas darbību. 1819. gadā Čārlzs Beidžs sāka būvēt nelielu atšķirību dzinēju, un 1822. gadā viņš pabeidza tā būvniecību un sniedza prezentāciju Karaliskajai astronomijas biedrībai par mašīnas mehānisma izmantošanu astronomisko un matemātisko tabulu aprēķināšanai. Viņš demonstrēja mašīnas darbību, aprēķinot secības nosacījumus. Atšķirību mašīnas darbība balstījās uz galīgo atšķirību metodi. Mazā mašīna bija pilnībā mehāniska un sastāvēja no daudziem pārnesumiem un svirām. Tajā tika izmantota decimālo skaitļu sistēma. Tas darbojās ar 18 bitu skaitļiem ar precizitāti līdz astotajai zīmei aiz komata un nodrošināja aprēķinu ātrumu 12 secības vienumi minūtē. Mazo atšķirību dzinējs varēja saskaitīt 7. pakāpes polinomu vērtības.
Par atšķirības dzinēja izveidi Babbage tika apbalvots ar pirmo Astronomijas biedrības zelta medaļu. Tomēr mazo atšķirību dzinējs bija eksperimentāls, jo tam bija maza atmiņa un to nevarēja izmantot lieliem aprēķiniem.
Mašīna ar lielu atšķirību
1822. gadā Bebidžs domāja par lielas atšķirības dzinēja izveidi, kas to aizstātu liela summa cilvēki, kas iesaistīti dažādu astronomisko, navigācijas un matemātisko tabulu aprēķināšanā. Tas ļautu ietaupīt darbaspēka izmaksas un arī novērst cilvēku kļūdas.
Ar savu priekšlikumu finansēt lielas atšķirības dzinēja izveidi Čārlzs Beidžs vērsās pie Karaliskās un Astronomijas biedrībām. Abi uz šo priekšlikumu atsaucās pozitīvi. 1823. gadā Babage saņēma 1500 mārciņu un sāka izstrādāt jaunu mašīnu. Viņš plānoja automašīnu uzbūvēt 3 gadu laikā. Taču Babidžs neņēma vērā dizaina sarežģītību, kā arī tā laika tehniskās iespējas. Un līdz 1827. gadam bija iztērēti 3500 sterliņu mārciņu (vairāk nekā 1000 personīgās naudas). Darba gaita pie atšķirības dzinēja izveides ir ievērojami palēninājusies.
Turklāt traģiskie notikumi Beidža dzīvē 1827. gadā ļoti ietekmēja mašīnas projektēšanas procesu. Šogad viņš apglabāja savu tēvu, sievu un divus bērnus. Pēc šiem notikumiem viņa veselība pasliktinājās, un viņš nevarēja izveidot automašīnu. Lai atjaunotu veselību, viņš devās ceļojumā pa kontinentu.
Pēc ceļošanas 1828. gadā Bebāžs turpināja attīstību, taču naudas vairs nebija. Viņš vērsās pie daudzām biedrībām un valdības, lūdzot palīdzību. Tikai 1830. gadā viņš no valdības saņēma vēl 9000 sterliņu mārciņu, pēc tam viņš turpināja izstrādāt atšķirības dzinēju.
1834. gadā darbs pie mašīnas izveides tika apturēts. Tobrīd jau bija iztērēti 17 000 mārciņu valsts naudas un 6000 personīgās naudas. No 1834. līdz 1842. gadam valdība debatēja par projekta atbalstīšanu vai neatbalstīšanu. Un 1842. gadā viņi atteicās finansēt projektu. Atšķirības dzinējs nekad netika pabeigts.
Lielās atšķirības dzinējam būtu 25 000 detaļu, tas svērtu gandrīz 14 tonnas un būtu 2,5 metrus garš. Turklāt atšķirību dzinējam bija jābūt aprīkotam ar drukas ierīci, lai parādītu rezultātus. Atmiņa bija paredzēta 1000 50 bitu numuriem.
Varbūt iemesls atšķirības dzinēja neveiksmei, kā arī traģiski notikumi 1827. gada un tā laika nepietiekamā tehnoloģiju līmeņa dēļ Babbage kļuva pārmērīgi daudzpusīgs. Viņš ar ekspedīciju uzkāpa Vezuvā, niršanas zvanā nogrima ezera dibenā un piedalījās arheoloģiskie izrakumi, pētīja rūdu rašanos, nokļūstot raktuvēs. Gandrīz gadu viņš strādāja pie dzelzceļa drošības un izgatavoja daudz speciālo iekārtu - tostarp izveidoja spidometru. Turklāt, konstruējot atšķirības mašīnu, viņš izstrādāja daudz iekārtu metāla apstrādei. 1851. gadā Čārlzs Beidžs mēģināja izveidot uzlabotu atšķirību dzinēja versiju Difference Engine 2. Taču arī šis projekts nebija veiksmīgs.
Tomēr Beidža darbs pie atšķirības dzinēja radīšanas nebija veltīgs. 1854. gadā zviedru izgudrotājs Scheutz uzbūvēja vairākus dažādus dzinējus, pamatojoties uz Bebādža darbu. Un pēc kāda laika Martins Vibergs uzlaboja Scheutz mašīnu un izmantoja to aprēķiniem un logaritmisko tabulu publicēšanai.
1891. gadā tika uzbūvēts Difference Engine 2, un tagad tas atrodas Londonas Zinātnes muzejā.
Analītiskais dzinējs
Neskatoties uz atšķirību dzinēja kļūmi, Beibžs 1834. gadā domāja par programmējama datora izveidi, ko viņš nosauca par analītisko (mūsdienu datora prototipu). Atšķirībā no atšķirības dzinēja, analītiskais dzinējs ļāva atrisināt plašāku problēmu loku. Tieši šī automašīna kļuva par viņa mūža darbu un atnesa pēcnāves slavu. Viņš pieļāva, ka jaunas mašīnas izveide prasīs mazāk laika un naudas nekā atšķirīgas mašīnas pārveidošana, jo tai vajadzēja sastāvēt no vienkāršākiem mehāniskiem elementiem. 1834. gadā Bebidžs sāka konstruēt analītisko dzinēju.
Mūsdienu datora arhitektūra daudzējādā ziņā ir līdzīga analītiskā dzinēja arhitektūrai. Analītiskajā dzinējā Babbage nodrošināja šādas daļas: noliktava (veikals), rūpnīca vai dzirnavas (dzirnavas), vadības elements (vadība) un informācijas ievades/izvades ierīces.
Noliktavā bija paredzēts uzglabāt gan mainīgo lielumu vērtības, ar kurām tiek veiktas darbības, gan operāciju rezultātus. Mūsdienu terminoloģijā to sauc par atmiņu.
Dzirnavām (aritmētiski loģiskā ierīce, moderna procesora daļa) vajadzēja veikt darbības ar mainīgajiem lielumiem, kā arī saglabāt reģistros to mainīgo vērtību, ar kuriem tā pašlaik veic darbību.
Trešā ierīce, kurai Babbage nedeva nosaukumu, kontrolēja darbību secību, mainīgo lielumu izvietošanu krātuvē un ārpus tās, kā arī rezultātu izvadīšanu. Tas nolasīja darbību secības un mainīgos lielumus no perfokartēm. Bija divu veidu perfokartes: operatīvās kartes un mainīgās kartes. No operāciju kartēm varēja sastādīt funkciju bibliotēku. Turklāt saskaņā ar Beidža plānu analītiskajā dzinējā bija jāiekļauj drukas ierīce un ierīce rezultātu izvadīšanai perfokartēs turpmākai lietošanai.
Lai izveidotu datoru mūsdienu izpratnē, atlika tikai izdomāt shēmu ar saglabātu programmu, ko 100 gadus vēlāk izdarīja Ekerts, Maušlijs un fon Neimans.
Bebidžs izstrādāja analītiskā dzinēja dizainu viens pats. Viņš bieži apmeklēja rūpnieciskās izstādes, kurās tika prezentētas dažādas jaunas zinātnes un tehnoloģijas. Tieši tur viņš iepazinās ar Adu Augustu Lavleisu (Džordža Bairona meitu), kura kļuva par viņa ļoti tuvu draugu, palīgu un vienīgo domubiedru. 1840. gadā Babage pēc itāļu matemātiķu uzaicinājuma devās uz Turīnu, kur lasīja lekcijas par savu mašīnu. Turīnas Artilērijas akadēmijas skolotājs Luidži Menabrea izveidoja un publicēja lekciju konspektus franču valodā. Vēlāk Ada Lavleisa šīs lekcijas tulkoja angļu valodā, papildinot tās ar komentāriem, kuru apjoms pārsniedz oriģināltekstu. Komentāros Ada izveidoja digitālā datora aprakstu un tā programmēšanas instrukcijas. Šīs bija pirmās programmas pasaulē. Tāpēc Adu Lavleisu pamatoti sauc par pirmo programmētāju. Tomēr analītiskais dzinējs nekad netika pabeigts. Lūk, ko Beidžs rakstīja 1851. gadā: “Visi ar analītisko dzinēju saistītie uzlabojumi ir veikti uz mana rēķina. Es veicu vairākus eksperimentus un sasniedzu punktu, kad ar manām spējām nepietiek. Šajā sakarā esmu spiests atteikties no turpmākā darba. Neskatoties uz to, ka Bebāžs sīki aprakstīja analītiskā dzinēja konstrukciju un tā darbības principus, viņa dzīves laikā tas nekad netika uzbūvēts. Tam bija daudz iemeslu. Taču galvenie bija pilnīgs finansējuma trūkums analītiskā dzinēja izveides projektam un tajā laikā zemais tehnoloģiju līmenis. Babage šoreiz nelūdza palīdzību valdībai, jo saprata, ka pēc starpības dzinēja kļūmes viņam tomēr tiks atteikts.
Tikai pēc Čārlza Beidža nāves viņa dēls Henrijs Bebidžs turpināja tēva iesākto darbu. 1888. gadā Henrijam izdevās uzbūvēt analītiskā dzinēja centrālo bloku, pamatojoties uz sava tēva zīmējumiem. Un 1906. gadā Henrijs kopā ar uzņēmumu Monro izveidoja analītiskā dzinēja darba modeli, ieskaitot aritmētisko vienību un ierīci rezultātu drukāšanai. Beidža mašīna izrādījās funkcionāla, taču Čārlzs šajās dienās neredzēja.
1864. gadā Čārlzs Beidžs rakstīja: ”Iespējams, paies pusgadsimts, līdz cilvēki būs pārliecināti, ka nevar iztikt bez līdzekļiem, ko es atstāju.” Pēc viņa pieņēmuma viņš kļūdījās par 30 gadiem. Tikai 80 gadus pēc šī paziņojuma tika uzbūvēta MARK-I mašīna, kas tika saukta par "Babbage sapņa piepildījumu". MARK-I arhitektūra bija ļoti līdzīga analītiskā dzinēja arhitektūrai. Hovards Eikens pirms savas mašīnas izveides patiešām nopietni pētīja Beidža un Adas Lavleisas publikācijas, un viņa iekārta ideoloģiski ir nedaudz attīstīta salīdzinājumā ar nepabeigto analītisko dzinēju. MARK-I produktivitāte izrādījās tikai desmit reizes lielāka par aprēķināto analītiskā dzinēja apgriezienu skaitu.
Citi Čārlza Beidža nopelni
Neskatoties uz to, ka Čārlzs Beidžs tiek uzskatīts par datoru izgudrotāju, patiesībā viņš bija ļoti daudzpusīgs cilvēks. Babāžs nodarbojās ar dzelzceļa satiksmes drošību, kam laboratorijas vagonu aprīkoja ar visādiem sensoriem, kuru rādījumus fiksēja reģistratori. Izgudroja spidometru. Piedalījies tahometra izgudrošanā. Izveidoja ierīci, kas lokomotīves priekšā izmet nejaušus priekšmetus no sliedēm.
Strādājot pie datoru radīšanas, viņš guva lielus panākumus metālapstrādē. Izstrādāja šķērsēvelēšanas un torņu virpas, izdomāja ražošanas metodes zobratu riteņi. Viņš ierosināja jaunu metodi instrumentu asināšanai un iesmidzināšanai.
Viņš palīdzēja reformēt pasta sistēmu Anglijā. Sastādīja pirmās uzticamās apdrošināšanas tabulas. Studējis teoriju funkcionālā analīze, eksperimentālie pētījumi elektromagnētisms, šifrēšanas jautājumi, optika, ģeoloģija, reliģiskie un filozofiskie jautājumi.
1834. gadā Beidžs uzrakstīja vienu no saviem svarīgākajiem darbiem "Tehnoloģiju un ražošanas ekonomika", kurā viņš ierosināja to, ko tagad sauc par operāciju izpēti.
Viņš bija viens no Londonas Statistikas biedrības dibinātājiem. Starp viņa izgudrojumiem bija spidometrs, oftalmoskops, seismogrāfs un ierīce artilērijas lielgabala mērķēšanai.
Turklāt Beidžs bija ļoti sabiedrisks cilvēks. Bieži sestdienās viņš savās mājās pulcēja viesus. Reizēm ieradās no 200 līdz 300 viesu, starp kuriem bija arī tādi slaveni cilvēki tā laika: Žans Fuko, Pjērs Laplass, Čārlzs Darvins, Čārlzs Dikenss, Aleksandrs Humbolts. Turklāt viņš uzturēja ciešas attiecības ar Jungu, Furjē, Puasonu, Beselu un Maltusu.
Babbage atstāja milzīgas pēdas 19. gadsimta vēsturē. Un viņš veica revolūciju ne tikai matemātikā un datortehnoloģijās, bet arī zinātnē kopumā.
Savulaik viņu uzskatīja par ģēniju, pēc tam gandrīz iemeta parādos.
Patiešām, 19. gadsimta sākumam iztērētās summas bija fantastiskas.
Bet solītā mašīna nekad nedarbojās. Un viņš jau sapņoja par nākamo.
Pa ceļam viņš izgudroja tahometru. Viņš uzkāpa ar ekspedīciju uz Vezuvu,
niršanas zvanā ienira ezera dibenā, piedalījās arheoloģiskajā
izrakumos, pētīja rūdu rašanos, nokļūstot raktuvēs.
Gandrīz gadu nodarbojās ar dzelzceļa satiksmes drošību un padarīja
daudz speciāla aprīkojuma. Tostarp spidometra izveidošana.
Turklāt viņš izstrādāja daudz iekārtu metāla apstrādei.
Čārlzs Beidžs dzimis 1791. gada 26. decembrī Londonā. Viņa tēvs Bendžamins Babidžs bija baņķieris. Mātes vārds bija Elizabete Beidža. Viņa pirmslaulības uzvārds Tips. Bērnībā Čārlzam bija ļoti slikta veselība. 8 gadu vecumā viņš tika nosūtīts uz privātskolu Alfingtonā, lai viņu audzinātu priesteris. Tajā laikā viņa tēvs jau bija pietiekami turīgs, lai ļautu Čārlzam apmeklēt privātskolu. Bendžamins Babidžs lūdza priesteri nedot Čārlzam smagu akadēmisko darbu viņa sliktās veselības dēļ.
Pēc skolas Alfingtonā Čārlzs tika nosūtīts uz Enfīldas akadēmiju, kur būtībā sākās viņa īstā apmācība. Tieši tur Beidžs sāka izrādīt interesi par matemātiku, ko mudināja akadēmijas lielā bibliotēka.
Pēc studijām akadēmijā Beidžs mācījās pie diviem pasniedzējiem. Pirmais bija priesteris, kurš dzīvoja netālu no Kembridžas. Pēc Čārlza domām, priesteris viņam nebūtu devis zināšanas, ko viņš būtu varējis iegūt, mācoties pie pieredzējušāka pasniedzēja. Pēc priestera Bebadžam bija pasniedzējs no Oksfordas. Viņš spēja dot Beidžam pietiekami daudz klasisko pamatzināšanu, lai viņš varētu iestāties koledžā.
1810. gadā Beidžs iestājās Kembridžas Trīsvienības koledžā. Tomēr matemātikas pamatus viņš iemācīja no grāmatām. Viņš rūpīgi pētīja Ņūtona, Leibnica, Lagranža, Lakruā, Eilera un citu Sanktpēterburgas, Berlīnes un Parīzes akadēmiju matemātiķu darbus. Babbage ļoti ātri apsteidza savus skolotājus zināšanu ziņā un bija ļoti vīlies matemātikas mācīšanas līmenī Kembridžā. Turklāt viņš pamanīja, ka Lielbritānija kopumā matemātikas sagatavotības līmeņa ziņā manāmi atpaliek no kontinentālajām valstīm.
Šajā sakarā viņš nolēma izveidot sabiedrību, kuras mērķis bija Kembridžas universitātē ienest mūsdienu Eiropas matemātiku. 1812. gadā Čārlzs Beidžs, viņa draugi Džons Heršels un Džordžs Pīkoks un vairāki citi jauni matemātiķi nodibināja Analītisko biedrību. Viņi sāka rīkot sanāksmes. Pārrunā dažādus ar matemātiku saistītus jautājumus. Mēs sākām publicēt savus darbus. Piemēram, 1816. gadā viņi izdeva franču matemātiķa Lakruā traktātu par diferenciālo un integrālo aprēķinu, kas tulkots angļu valodā, un 1820. gadā publicēja divus piemēru sējumus, kas papildināja šo traktātu. Ar savu darbību Analītiskā biedrība uzsāka matemātikas izglītības reformu, vispirms Kembridžā un pēc tam citās Lielbritānijas universitātēs.
1812. gadā Babage pārcēlās uz St Peter's College (Peterhouse). Un 1814. gadā viņš saņēma bakalaura grādu. Tajā pašā gadā Čārlzs Beidžs apprecējās ar Džordžinu Vitmoru, un 1815. gadā viņi pārcēlās no Kembridžas uz Londonu. Trīspadsmit laulības gados viņiem piedzima astoņi bērni, bet pieci no viņiem nomira bērnībā. 1816. gadā viņš kļuva par Londonas Karaliskās biedrības biedru. Līdz tam laikam viņš bija uzrakstījis vairākus lielus zinātniskus rakstus dažādās matemātikas disciplīnās. 1820. gadā viņš kļuva par Edinburgas Karaliskās biedrības un Karaliskās Astronomijas biedrības biedru. 1827. gadā viņš apglabāja savu tēvu, sievu un divus bērnus. 1827. gadā viņš kļuva par matemātikas zinātņu profesoru Kembridžā, amatā viņš ieņēma 12 gadus. Pēc tam, kad viņš atstāja šo amatu, viņš lielāko daļu sava laika veltīja savam mūža darbam - datoru izstrādei.
Atšķirības daļa Čārlza Beidža mašīna, samontēta pēc zinātnieka nāves, ko viņa dēls nomira no viņa tēva laboratorijā atrastajām daļām.
Mazas atšķirības dzinējs
Pirmo reizi Babage domāja par mehānisma izveidi, kas ļautu sarežģītus aprēķinus veikt automātiski ar lielu precizitāti 1812. gadā. Šīs domas rosināja viņa pētījums par logaritmiskajām tabulām, kuru pārrēķins atklāja daudzas kļūdas aprēķinos, ko izraisījis cilvēciskais faktors. Pat tad viņš sāka saprast iespēju veikt sarežģītus matemātiskos aprēķinus, izmantojot mehāniskās ierīces.
Tomēr Babage ne uzreiz sāka attīstīt ideju par skaitļošanas mehānisma izveidi. Tikai 1819. gadā, kad viņš sāka interesēties par astronomiju, viņš precīzāk definēja savas idejas un formulēja principus tabulu aprēķināšanai ar starpības metodi, izmantojot mašīnu, ko viņš vēlāk nosauca par atšķirību mašīnu. Šai iekārtai bija paredzēts veikt aprēķinu kompleksu, izmantojot tikai saskaitīšanas darbību. 1819. gadā Čārlzs Beidžs sāka būvēt nelielu atšķirību dzinēju, un 1822. gadā viņš pabeidza tā būvniecību un sniedza prezentāciju Karaliskajai Astronomijas biedrībai par mašīnas mehānisma izmantošanu astronomisko un matemātisko tabulu aprēķināšanai. Viņš demonstrēja mašīnas darbību, aprēķinot secības nosacījumus. Atšķirību mašīnas darbība balstījās uz galīgo atšķirību metodi. Mazā mašīna bija pilnībā mehāniska un sastāvēja no daudziem pārnesumiem un svirām. Tas izmantoja decimālo skaitļu sistēmu. Tas darbojās ar 18 bitu skaitļiem ar precizitāti līdz astotajai zīmei aiz komata un nodrošināja aprēķinu ātrumu 12 secības vienumi minūtē. Mazo atšķirību dzinējs varēja aprēķināt 7. pakāpes polinomu vērtības.
Par atšķirības dzinēja izveidi Babbage tika apbalvots ar pirmo Astronomijas biedrības zelta medaļu. Tomēr mazo atšķirību dzinējs bija eksperimentāls, jo tam bija maza atmiņa un to nevarēja izmantot lieliem aprēķiniem.
Atšķirību dzinēja darba kopija Londonas Zinātnes muzejā
IN 1823. gadā Lielbritānijas valdība viņam piešķīra subsīdiju 1500 mārciņu apmērā (kopējā valdības subsīdiju summa, ko Babage saņēma par projektu, galu galā sasniedza 17 000 mārciņu).
Izstrādājot mašīnu, Babidžs neiedomājās visas ar tās ieviešanu saistītās grūtības un ne tikai neizpildīja solītos trīs gadus, bet pēc deviņiem gadiem bija spiests darbu apturēt. Tomēr daļa mašīnas sāka darboties un veica aprēķinus ar vēl lielāku precizitāti, nekā gaidīts.
Atšķirību mašīnas konstrukcija balstījās uz decimālo skaitļu sistēmas izmantošanu. Mehānismu darbināja īpaši rokturi. Kad finansējums Difference Engine tika pārtraukts, Babbage sāka izstrādāt daudz vispārīgāku analītiskais dzinējs, bet pēc tam tomēr atgriezās pie sākotnējās izstrādes. Uzlabotais projekts, pie kura viņš strādāja no 1847. līdz 1849. gadam, tika izsaukts "Atšķirības dzinējs Nr. 2"(Angļu) Atšķirības Dzinēja Nr. 2).
Balstoties uz Bebadža darbiem un padomiem, zviedru izdevējs, izgudrotājs un tulkotājs Georgs Šutcs (zviedru val. Georgs Šeits), sākot ar 1854. gadu, izdevās uzbūvēt vairākus atšķirīgus dzinējus un 1859. gadā vienu no tiem pat izdevās pārdot Lielbritānijas valdības birojam. 1855. gadā Schutz atšķirības dzinējs gadā saņēma zelta medaļu pasaules izstādē Parīzē. Pēc kāda laika cits izgudrotājs Martins Vibergs (zviedru val. Mārtiņš Vībergs), uzlaboja Schutz mašīnas dizainu un izmantoja to, lai aprēķinātu un publicētu drukātas logaritmiskās tabulas.
Schutz starpības kalkulators
Babbage analītiskais dzinējs:
Lai gan atšķirības dzinējs tā izgudrotājs to neuzcēla turpmākai attīstībai datortehnoloģijas galvenais bija kaut kas cits: darba gaitā Bebadžam radās ideja izveidot universālu skaitļošanas mašīnu, ko viņš nosauca analītisks un kas kļuva par modernā digitālā datora prototipu. Beidžs savienoja aritmētisko ierīci (ko viņš sauca par “dzirnavām”), atmiņas reģistrus, kas apvienoti vienā veselumā (“noliktavā”), un ievades/izvades ierīci, kas tika realizēta, izmantojot perfokartes vienā loģiskā shēmā. trīs veidi. Perforētās operāciju kartes pārslēdza mašīnu starp saskaitīšanas, atņemšanas, dalīšanas un reizināšanas režīmiem. Mainīgas perfokartes kontrolēja datu pārsūtīšanu no atmiņas uz aritmētisko vienību un atpakaļ. Skaitliskās perfokartes varēja izmantot gan datu ievadīšanai iekārtā, gan aprēķinu rezultātu saglabāšanai, ja atmiņa nebija pietiekama.
Kopumā Babižu pievīla tā laika nepietiekamā metālapstrādes precizitāte un, protams, finansējuma trūkums
Pēc tam gandrīz gadsimtu neparādījās nekas līdzīgs analītiskajam dzinējam, taču ideja par perfokaršu izmantošanu datu apstrādei tika pārbaudīta diezgan drīz. 20 gadus pēc Babidža nāves amerikāņu izgudrotājs Hermans Holerits radīja elektromehānisko kalkulatoru - tabulatoru, kurā ar perfokartēm tika apstrādāti 1890. gadā ASV veiktās tautas skaitīšanas rezultāti.
Printeris! Babbage mašīnai:
Beidžs savas dzīves pēdējos gadus veltīja filozofijai un politekonomijai.
Čārlzs Beidžs nomira 79 gadu vecumā 1871. gada 18. oktobrī.
Babbage atšķirību mašīna:
PS.
Liela daļa no tā, kas ir zināms par šo automašīnu, ir nonācis pie mums, pateicoties zinātniskie darbi apdāvinātā amatieru matemātiķe Augusta Ada Bairona (grāfiene Lavleisa), dzejnieka Lorda Bairona meita. 1843. gadā viņa iztulkoja itāļu matemātiķa rakstu par analītisko dzinēju, sniedzot tai pašas detalizētus komentārus par iekārtas potenciālajām iespējām.
| Adu Lavleisu, vienu no nedaudzajiem Čārlza Beidža laikabiedriem, kas spēja novērtēt analītisko dzinēju, dažreiz sauc par pasaulē pirmo programmētāju. Viņa teorētiski izstrādāja dažus paņēmienus aprēķinu secības kontrolei, ko joprojām izmanto programmēšanā. Piemēram, viņa aprakstīja komandas, kas nodrošina, ka noteikta darbību secība tiek atkārtota, līdz tiek izpildīts norādītais nosacījums. Tagad šādu konstrukciju sauc par cilpu. Viena no programmēšanas valodām ir nosaukta Adas Lavleisas vārdā... IN Laika posmā no 1989. līdz 1991. gadam, par godu Čārlza Beidža dzimšanas divsimtgadei, Londonas Zinātnes muzejā tika samontēta darba kopija, pamatojoties uz viņa oriģinālajiem darbiem. atšķirības dzinējs Nr.2. 2000. gadā tajā pašā muzejā sāka darboties printeris, ko arī Beidžs izgudroja savai iekārtai. Pēc vecajos rasējumos konstatēto nelielas dizaina neprecizitātes novēršanas abi dizaini darbojās nevainojami. Šie eksperimenti pielika punktu ilgajām debatēm par Čārlza Beidža dizainu fundamentālo izmantojamību (daži pētnieki uzskata, ka Beidžs savos zīmējumos apzināti ieviesa neprecizitātes, tādējādi cenšoties pasargāt savus darbus no nesankcionētas kopēšanas). Avoti: 1.
Čārlza Beidža biogrāfija |
Notiek ielāde...