Charles Babbage bio je engleski matematičar i izumitelj koji je dizajnirao prvo automatsko digitalno računalo. Osim toga, pomogao je u stvaranju modernog engleskog poštanskog sustava i sastavio prve pouzdane aktuarske tablice, izumio vrstu brzinomjera i izmislio željeznički čišćivač.
Biografija Charlesa Babbagea
Rođen u Londonu 26. prosinca 1791. u obitelji Benjamina Babbagea, partnera u Praeds banci, vlasnika Bitton Estatea u Teignmouthu i Betsy Plumley Tip. Godine 1808. obitelj se odlučila preseliti u staru Rowden House u East Teignmouthu, a otac je postao upravitelj obližnjeg St. Michaela.
Charlesov otac bio je bogat čovjek, pa je mogao studirati u nekoliko elitnih škola. S 8 godina morao je ići u seosku školu kako bi se oporavio od opasne bolesti. Njegovi roditelji odlučili su da djetetov mozak "nije trebao biti previše tvrd". Prema Babbageu, "ova velika besposlica možda je dovela do nekih njegovih djetinjastih razmišljanja."
Zatim je upisao gimnaziju kralja Edwarda VI u Totnesu, South Devon,uspješna javna škola koja i danas radi, ali zdravstveni uvjeti natjerali su Charlesa da se neko vrijeme obrati privatnim učiteljima. Konačno je ušao u zatvorenu akademiju za 30 studenata, koju je vodio velečasni Stephen Freeman. Institucija je imala opsežnu knjižnicu koju je Babbage koristio za samostalno proučavanje matematike i naučio je voljeti. Nakon odlaska s akademije imao je još dva osobna mentora. Jedan od njih bio je svećenik iz Cambridgea, čije je učenje Charles komentirao: "Bojim se da nisam iskoristio svu prednost koju sam mogao imati." Drugi je bio profesor na Oxfordu. Učio je klasike Charlesa Babbagea kako bi mogao biti primljen u Cambridge.
Sveučilišni studij
U listopadu 1810. Babbage je stigao u Cambridge i upisao Trinity College. Imao je briljantno obrazovanje - poznavao je Lagrangea, Leibniza, Lacroixa, Simpsona i bio je ozbiljno razočaran dostupnim matematičkim programima. Stoga je odlučio osnovati Analitičko društvo s Johnom Herschelom, Georgeom Peacockom i ostalim prijateljima.
Kada je Babbage 1812. prešao u Cambridge Peterhouse, bio je najbolji matematičar; ali nije diplomirao s odličnim uspjehom. Počasni stupanj dobio je kasnije, čak i bez polaganja ispita, 1814.
Godine 1814. Charles Babbage oženio se Georgianom Whitmore. Otac ga iz nekog razloga nikada nije blagoslovio. Obitelj je živjela u miru u ulici Devonshire 5 u Londonu. Samo troje od osmero djece preživjelo je.do punoljetnosti.
Charlesov otac, njegova žena i jedan od njegovih sinova umrli su tragično 1827.
Računalni projekt
U vrijeme Charlesa Babbagea često je bilo pogrešaka u izračunavanju matematičkih tablica, pa je odlučio pronaći novu metodu koja bi to radila mehanički, eliminirajući faktor ljudske pogreške. Ova ideja mu je pala na pamet vrlo rano, davne 1812.
Tri različita čimbenika utjecala su na njegovu odluku:
- on nije volio aljkavost i nepreciznost;
- logaritamske tablice bile su mu lake;
- inspiriran je postojećim radom na računskim strojevima W. Schickarda, B. Pascala i G. Leibniza.
Raspravljao je o osnovnim principima izračunavanja uređaja u pismu Sir H. Davyju početkom 1822.
Difference Engine
Babbage je predstavio ono što je nazvao "motor razlike" Kraljevskom astronomskom društvu 14. lipnja 1822. u radu pod naslovom "Napomene o primjeni strojnog izračunavanja astronomskih i matematičkih tablica". Mogao je izračunati polinome pomoću numeričke metode zvane razlika.
Društvo je odobrilo ideju, a 1823. vlada mu je dala 1500 funti da je izgradi. Babbage je napravio radionicu u jednoj od prostorija svoje kuće i unajmio Josepha Clementa da nadgleda izradu uređaja. Svaki je komad morao biti izrađen ručno pomoću posebnih alata, od kojih je mnoge sam dizajnirao. Charles je mnogo putovao u industrijska poduzeća kako bi bio boljirazumjeti proizvodne procese. Na temelju tih putovanja i svog osobnog iskustva izgradnje stroja, Babbage je 1832. objavio O ekonomiji strojeva i proizvodnje. Bila je to prva publikacija onoga što se danas naziva "znanstvena organizacija proizvodnje".
Osobna tragedija i putovanje Europom
Smrt supruge Georgiane, oca Charlesa Babbagea i njegovog malog sina prekinula je gradnju 1827. Posao ga je jako opterećivao, a bio je na rubu sloma. John Herschel i nekoliko drugih prijatelja nagovorili su Babbagea da otputuje u Europu kako bi se oporavio. Putovao je kroz Nizozemsku, Belgiju, Njemačku, Italiju, posjećujući sveučilišta i tvornice.
U Italiji je saznao da je imenovan za Lucasian profesora matematike na Sveučilištu Cambridge. U početku je htio odbiti, ali prijatelji su ga uvjerili u suprotno. Po povratku u Englesku 1828. preselio se u Dorset Street 1.
Nastavak rada
Tijekom Babbageove odsutnosti, projekt Difference Engine našao se na udaru kritike. Proširile su se glasine da je protraćio državni novac, da stroj ne radi i da ne bi imao praktične vrijednosti ako bi se napravio. John Herschel i Kraljevsko društvo javno su branili projekt. Vlada je nastavila svoju potporu davanjem 1500 £ 29. travnja 1829., 3 000 £ 3. prosinca i isto toliko 24. veljače 1830. godine. Posao se nastavio, ali Babbage neprestanoimao poteškoća s dobivanjem novca iz riznice.
Napuštanje projekta
Financijske nevolje Charlesa Babbagea poklopile su se s rastućim nesuglasicama s Clementom. Babbage je iza svoje kuće sagradio radionicu na dva kata, dugu 15 metara. Imala je stakleni krov za rasvjetu, kao i vatrostalnu čistu prostoriju za spremanje automobila. Clement je odbio preseliti se u novu radionicu i tražio je novac da putuje po gradu kako bi nadgledao radove. Kao odgovor, Babbage je predložio da mu se plati izravno iz riznice. Clement je odbio i prestao raditi na projektu.
Štoviše, odbio je predati nacrte i alate korištene za izgradnju Difference Enginea. Nakon ulaganja 23 000 £, uključujući 6 000 £ Babbageovih vlastitih sredstava, radovi na nedovršenom uređaju prestali su 1834. 1842. vlada je službeno napustila projekt.
Charles Babbage i njegova analitička mašina
Daleko od motora razlike, izumitelj je počeo razmišljati o svojoj poboljšanoj verziji. Između 1833. i 1842. Charles je pokušao izgraditi uređaj koji bi se mogao programirati za izvođenje bilo kojeg izračuna, ne samo onih vezanih uz polinomske jednadžbe. Prvi napredak dogodio se kada je preusmjerio izlaz stroja na njegov ulaz kako bi riješio daljnje jednadžbe. Opisao ga je kao stroj koji "jede vlastiti rep". Nije mu trebalo dugo da shvati osnovne elemente analitičkog stroja.
Računalo Charlesa Babbagea koristilo je bušene kartice posuđene iz jacquard tkalačkog stana za unos podataka i označavanje redoslijeda potrebnih izračuna. Uređaj se sastojao od dva dijela: mlina i spremišta. Mlin, koji odgovara procesoru modernog računala, obavljao je operacije nad podacima primljenim iz skladišta, što se može smatrati memorijom. Bilo je to prvo računalo opće namjene na svijetu.
Računalo Charlesa Babbagea dizajnirano je 1835. godine. Razmjeri posla bili su doista nevjerojatni. Babbage i nekoliko asistenata izradili su 500 velikih crteža dizajna, 1000 listova mehaničkih oznaka i 7000 listova opisa. Dovršeni mlin bio je visok 4,6 m i promjer 1,8 m. Skladište za 100 znamenki proširilo se 7,6 m. Za svoj novi stroj Babbage je napravio samo male testne dijelove. Uređaj nikada nije bio dovršen u potpunosti. Godine 1842., nakon uzastopnih neuspješnih pokušaja da dobije državna sredstva, obratio se Sir Robertu Peelu. On je to odbio i umjesto toga ponudio mu titulu viteza. Babbage je odbio. Nastavio je modificirati i poboljšavati dizajn tijekom godina.
grofica Lovelace
U listopadu 1842., Federico Luigi, talijanski general i matematičar, objavio je članak o analitičkom stroju. Augusta Ada King, grofica od Lovelacea, Babbageova stara prijateljica, prevela je djelo na engleski. Charles joj je predložio da napomene prijevod. Između 1842. i 1843. par je zajedno napisao 7 bilješki,čija je ukupna duljina bila tri puta veća od stvarne veličine članaka. U jednom od njih Ada je pripremila tablicu izvršavanja programa koju je Babbage izradio za izračunavanje Bernoullijevih brojeva. U drugom je pisala o generaliziranom algebarskom stroju koji bi mogao izvoditi operacije nad simbolima kao i nad brojevima. Lovelace je možda bio prvi koji je razumio općenitije ciljeve Babbageovog uređaja, a neki ga smatraju prvim svjetskim računalnim programerom. Počela je raditi na knjizi koja detaljnije opisuje analitičku mašinu, ali nije je imala vremena dovršiti.
Čudo inženjerstva
Između listopada 1846. i ožujka 1849. Babbage je počeo projektirati drugi motor razlike, koristeći znanje koje je stekao izgradnjom analitičkog. Koristio je samo 8000 dijelova, tri puta manje od prvog. Bilo je to čudo inženjerstva.
Za razliku od analitičkog, koji je stalno ispravljao i modificirao, drugi mehanizam razlike Charlesa Babbagea nije promijenjen nakon završetka početne faze razvoja. U budućnosti, izumitelj nije pokušao napraviti uređaj.
24 crteža su ostali u arhivi Muzeja znanosti sve dok ideje Charlesa Babbagea nisu ostvarene 1985.-1991. stvaranjem replike u punoj veličini povodom 200. obljetnice njegova rođenja. Dimenzije uređaja bile su 3,4 m dužine, 2,1 m visine i 46 cm dubine, a težina 2,6 tona. Granice točnosti bile su ograničene na ono što se moglo postići u to vrijeme.
Postignuća
Godine 1824. Babbage je dobio zlatnu medalju Kraljevskog astronomskog društva "za svoj izum stroja za izračunavanje matematičkih i astronomskih tablica."
Od 1828. do 1839. Babbage je bio Lucasian profesor matematike na Cambridgeu. Pisao je opsežno za niz znanstvenih časopisa i bio je ključan u osnivanju Astronomskog društva 1820. i Statističkog društva 1834.
Godine 1837., kao odgovor na 8 službenih Bridgewaterovih rasprava "O moći, mudrosti i dobroti Boga koji se očituju u stvaranju", objavio je devetu Bridgewaterovu raspravu, izlažući tezu da je Bog, posjedujući svemoć i predviđanje, stvorio božanski zakonodavac koji proizvodi zakone (ili programe) koji potom stvaraju vrste u odgovarajuće vrijeme, eliminirajući na taj način potrebu da se čine čuda svaki put kada je potrebna nova vrsta. Knjiga sadrži ulomke iz autorove korespondencije s Johnom Herschelom na ovu temu.
Charles Babbage također je postigao zapažene rezultate u kriptografiji. On je razbio šifru autoključa kao i mnogo slabiju šifru koja se danas zove Vigenèreova šifra. Babbageovo otkriće koristila je britanska vojska i objavljeno je tek nekoliko godina kasnije. Kao rezultat toga, pravo prvenstva je prešlo na Friedricha Kasiskog, koji je nekoliko godina kasnije došao do istog rezultata.
Godine 1838. Babbage je izumio čistač kolosijeka, metalni okvir pričvršćen na prednji dio lokomotiva kako bi očistio kolosijekebarijere. Također je proveo niz studija Velike zapadne željeznice Isambard Kraljevine Brunel.
Samo je jednom pokušao ući u politiku, kada je 1832. sudjelovao na izborima u gradu Finsburyju. Prema rezultatima glasovanja, Babbage je zauzeo posljednje mjesto.
Matematičar i izumitelj umro je 18. listopada 1871. u dobi od 79 godina.
Dijelovi nedovršenih mehanizama računalnih uređaja koje je stvorio dostupni su za posjet u Muzeju znanosti u Londonu. Godine 1991. Difference Engine Charlesa Babbagea izgrađen je na temelju njegovih originalnih planova i savršeno je radio.
