Biografi om Charles Babbage, matematiker og datapioner
Databehandlingens far
Professor Charles Babbage (1792 - 1871), matematiker og oppfinner av den uferdige Babbage Difference Engine, en mekanisk programmerbar datamaskin, rundt 1860.
Corbis / Getty Images
Charles Babbage (26. desember 1791–18. oktober 1871) var en engelsk matematiker og oppfinner som er kreditert for å ha konseptualisert den første digitale programmerbare datamaskinen. Designet i 1821, Babbage’s Difference Engine No. 1 var den første vellykkede, feilfrie automatiske regnemaskinen og regnes for å være inspirasjonen for moderne programmerbare datamaskiner. Ofte kalt datamaskinens far, var Babbage også en produktiv forfatter, med et stort antall interesser inkludert matematikk, ingeniørfag, økonomi, politikk og teknologi.
Raske fakta: Charles Babbage
- Babbage, Charles. 'Passasjer fra en filosofs liv.' Verkene til Charles Babbage. Ed. Campbell-Kelly, Martin. Vol. 11. London: William Pickering, 1864. Trykk.
- Bromley, A.G. '.' Charles Babbages analytiske motor, 1838 Annals of the History of Computing 4.3 (1982): 196–217. Skrive ut.
- Cook, Simon. '.' Minds, Machines and Economic Agents: Cambridge Receptions of Boole and Babbage Studier i historie og vitenskapsfilosofi del A 36.2 (2005): 331–50. Skrive ut.
- Crowley, Mary L. ' 'Forskjellen' i Babbage's Difference Engine .' Matematikklæreren 78,5 (1985): 366–54. Skrive ut.
- Franksen, Ole Immanuel. ' Babbage og kryptografi. Eller, mysteriet om admiral Beauforts chiffer .' Matematikk og datamaskiner i simulering 35.4 (1993): 327–67.
- Hollings, Christopher, Ursula Martin og Adrian Rice. ' Den tidlige matematiske utdanningen til Ada Lovelace .' BSHM Bulletin: Journal of the British Society for the History of Mathematics 32.3 (2017): 221–34. Skrive ut.
- Hyman, Anthony. 'Charles Babbage, pioner innen datamaskinen.' Princeton: Princeton University Press, 1982. Trykk.
- Kuskey, Jessica. ' Math and the Mechanical Mind: Charles Babbage, Charles Dickens, and Mental Labor i 'Little Dorrit .'' Dickens Studies Annual 45 (2014): 247–74. Skrive ut.
- Lindgren, Michael. 'Glory and Failure: The Difference Engines of Johann Müller, Charles Babbage, and Georg and Edvard Scheutz.' Trans. McKay, Craig G. Cambridge, Massachusetts: MIT Press, 1990. Trykk.
Tidlig liv og utdanning
Charles Babbage ble født 26. desember 1791 i London, England, den eldste av fire barn født av London-bankmannen Benjamin Babbage og Elizabeth Pumleigh Teape. Bare Charles og søsteren Mary Ann overlevde tidlig barndom. Babbage-familien var ganske velstående, og som den eneste gjenlevende sønnen hadde Charles private lærere og ble sendt til de beste skolene, inkludert Exeter, Enfield, Totnes og Oxford før han til slutt begynte på Trinity College i Cambridge i 1810.
På Trinity leste Babbage matematikk, og i 1812 begynte han i Peterhouse ved Cambridge University, hvor han var den beste matematikeren. Mens han var i Peterhouse, var han med på å grunnlegge Analytical Society, et mer eller mindre falskt vitenskapelig samfunn bestående av noen av de mest kjente unge forskerne i England. Han meldte seg også inn i mindre vitenskapelig orienterte studentsamfunn som The Ghost Club, opptatt av etterforskning av overnaturlige fenomener, og Extractors Club, dedikert til å frigjøre medlemmene fra mentale institusjoner de omtalte som galehus, dersom noen skulle være forpliktet til en.
Charles Babbage (1791-1871) engelsk matematiker og pioner innen databehandling, 1871. Print Collector / Getty Images
Selv om han hadde vært den beste matematikeren, ble ikke Babbage uteksaminert fra Peterhouse i Cambridge med utmerkelser. På grunn av en tvist om egnetheten til hans endelige avhandling for offentlig gjennomgang, fikk han i stedet en grad uten eksamen i 1814.
Etter endt utdanning ble Babbage foreleser i astronomi ved Royal Institution of Great Britain, en organisasjon viet til vitenskapelig utdanning og forskning, basert i London. Han ble deretter valgt til et stipendiat av Royal Society of London for Improving Natural Knowledge i 1816.
Babbages vei til kalkulasjonsmaskiner
Ideen om en maskin som er i stand til å beregne og skrive ut feilfrie matematiske tabeller kom først til Babbage i 1812 eller 1813. På begynnelsen av 1800-tallet var navigasjon, astronomiske og aktuarielle tabeller viktige deler av den spirende utviklingen. Industrielle revolusjon . I navigasjon ble de brukt til å beregne tid, tidevann, strømmer, vind, posisjoner til solen og månen, kystlinjer og breddegrader. Unøyaktige tabeller ble møysommelig konstruert for hånd på den tiden, og førte til katastrofale forsinkelser og til og med tap av skip.
Drift av Jacquard-vevstolen, brukt i produksjon av billedvev og møbeltrekk. Udatert fotografi. Corbis / Getty Images
Babbage hentet inspirasjon til sine regnemaskiner fra 1801 Jacquardvevstol , en automatisert vevemaskin, som ble sveivet for hånd og programmert etter instruksjoner levert av hullkort. Etter å ha sett de intrikate portrettene automatisk vevd inn i silke av Jacquard-vevstolen, satte Babbage seg for å bygge en ufeilbarlig dampdrevet eller håndsveivet regnemaskin som på samme måte ville beregne og skrive ut matematiske tabeller.
Forskjellsmotorene
Babbage begynte å lage en maskin for å produsere matematiske tabeller mekanisk i 1819. I juni 1822 kunngjorde han sin oppfinnelse til Royal Astronomical Society i en artikkel med tittelen Note on the application of machinery til beregning av astronomiske og matematiske tabeller. Han kalte den Difference Engine No. 1, etter prinsippet om endelige forskjeller, prinsippet bak den matematiske prosessen med å løse polynomiske uttrykk ved tillegg, og dermed løses med enkle maskineri. Babbages design krevde en håndsveivet maskin som var i stand til å tabulere beregninger for opptil 20 desimaler.
Illustrasjon av Difference Engine. Bettmann / Bidragsyter / Getty Images
I 1823 fattet den britiske regjeringen interesse og ga Babbage £1.700 for å starte arbeidet med prosjektet, i håp om at maskinen hans ville gjøre oppgaven med å produsere kritiske matematiske tabeller mindre tidkrevende og kostbare. Selv om Babbages design var gjennomførbart, gjorde tidens metallbearbeidingstilstand det for dyrt å produsere de tusenvis av nøyaktig maskinerte deler som trengs. Som et resultat oversteg de faktiske kostnadene ved å bygge Difference Engine nr. 1 langt regjeringens opprinnelige anslag. I 1832 lyktes Babbage med å produsere en arbeidsmodell av en nedskalert maskin som var i stand til å tabulere beregninger opp til bare seks desimaler, i stedet for de 20 desimalene som det opprinnelige designet forutså.
Da den britiske regjeringen forlot Difference Engine No. 1-prosjektet i 1842, jobbet Babbage allerede med designet for sin Analytical Engine, en langt mer kompleks og programmerbar regnemaskin. Mellom 1846 og 1849 produserte Babbage et design for en forbedret Difference Engine nr. 2 som var i stand til å beregne opptil 31 desimaler raskere og med færre bevegelige deler.
I 1834 konstruerte den svenske skriveren Per Georg Scheutz med suksess en salgbar maskin basert på Babbages Difference Engine kjent som Scheutzian-beregningsmotoren. Mens den var ufullkommen, veide et halvt tonn og var på størrelse med et flygel, ble Scheutzian-motoren demonstrert i Paris i 1855, og versjoner ble solgt til amerikanske og britiske myndigheter.
Charles Babbage's Difference Engine No 1, prototypeberegningsmaskin, 1824–1832, satt sammen i 1832 av Joseph Clement, en dyktig verktøymaker og tegner. Ann Ronan Pictures / Print Collector / Getty Images
Den analytiske motoren, en ekte datamaskin
I 1834 hadde Babbage sluttet å jobbe med Difference Engine og begynte å planlegge for en større og mer omfattende maskin han kalte Analytical Engine. Babbages nye maskin var et enormt skritt fremover. I stand til å beregne mer enn én matematisk oppgave, skulle den virkelig være det vi kaller programmerbar i dag.
På samme måte som moderne datamaskiner, inkluderte Babbage's Analytical Engine en aritmetisk logikkenhet, kontrollflyt i form av betinget forgrening og løkker, og integrert minne. I likhet med Jacquard-vevstolen, som hadde inspirert Babbage år tidligere, skulle hans analytiske motor programmeres til å utføre beregninger via hullkort. Resultater – utdata – vil bli gitt på en skriver, en kurveplotter og en bjelle.
Kalt butikken, den analytiske motorens minne skulle være i stand til å inneholde 1000 tall med 40 desimalsiffer hver. Motorens mølle, som den aritmetiske logiske enheten (ALU) i moderne datamaskiner, skulle være i stand til å utføre alle fire grunnleggende aritmetiske operasjoner, pluss sammenligninger og eventuelt kvadratrøtter. I likhet med en moderne datamaskins sentrale prosesseringsenhet (CPU), skulle fabrikken stole på sine egne interne prosedyrer for å utføre programmets instruksjoner. Babbage laget til og med et programmeringsspråk som skal brukes sammen med den analytiske motoren. Ligner på moderne programmerings språk , tillot det instruksjonssløyfe og betinget forgrening .
Stort sett på grunn av mangel på finansiering, var Babbage aldri i stand til å konstruere fulle fungerende versjoner av noen av regnemaskinene hans. Ikke før i 1941, over et århundre etter at Babbage hadde foreslått sin analytiske motor, ville en tysk maskiningeniør Konrad Zuse demonstrere sitt Z3 , verdens første fungerende programmerbare datamaskin.
I 1878, selv etter å ha erklært Babbage's Analytical Engine for å være 'et vidunder av mekanisk oppfinnsomhet, anbefalte eksekutivkomiteen til British Association for the Advancement of Science at den ikke ble konstruert. Mens den erkjente nytten og verdien av maskinen, avviste komiteen de estimerte kostnadene ved å bygge den uten noen garanti for at den ville fungere riktig.
Babbage og Ada Lovelace, den første programmereren
Den 5. juni 1883 møtte Babbage den 17 år gamle datteren til den kjente poeten Lord Byron , Augusta Ada Byron, grevinne av Lovelace—bedre kjent som Det er Lovelace . Ada og moren hennes hadde deltatt på en av Babbages forelesninger, og etter litt korrespondanse inviterte Babbage dem til å se en liten versjon av Difference Engine. Ada ble fascinert, og hun ba om og mottok kopier av tegningene til Difference Engine. Hun og moren besøkte fabrikker for å se andre maskiner i arbeid.
Betraktet som en begavet matematiker i seg selv, hadde Ada Lovelace studert med to av de beste matematikerne på sin tid: Augustus De Morgan og Mary Somerville. Da Ada ble bedt om å oversette den italienske ingeniøren Luigi Federico Menabreas artikkel om Babbage's Analytical Engine, oversatte Ada ikke bare den originale franske teksten til engelsk, men la også til sine egne tanker og ideer om maskinen. I sine tilføyde notater beskrev hun hvordan den analytiske motoren kunne gjøres for å behandle bokstaver og symboler i tillegg til tall. Hun teoretiserte også prosessen med repetisjon av instruksjoner, eller looping, en viktig funksjon som brukes i dataprogrammer i dag.
Publisert i 1843, beskrev Adas oversettelse og notater hvordan man programmerer Babbages analytiske motor, noe som i hovedsak gjorde Ada Byron Lovelace til verdens første dataprogrammerer.
Ekteskap og personlig liv
Mot farens ønske giftet Babbage seg med Georgiana Whitmore 2. juli 1814. Faren hadde ikke ønsket at sønnen hans skulle gifte seg før han hadde nok penger til å forsørge seg selv, men lovet likevel å gi ham 300 pund (36 175 pund i 2019) per år for liv. Paret fikk etter hvert åtte barn sammen, bare tre av dem levde til voksen alder.
I løpet av bare ett år, fra 1827 og 1828, rammet en tragedie Babbage da hans far, hans andre sønn (Charles), hans kone Georgiana og en nyfødt sønn alle døde. Nesten utrøstelig dro han på en lang reise gjennom Europa. Da hans elskede datter Georgiana døde rundt 1834, bestemte den ødelagte Babbage seg for å fordype seg i arbeidet sitt og giftet seg aldri på nytt.
Da faren døde i 1827, arvet Babbage £100 000 (over $13,2 millioner amerikanske dollar i 2019). I stor grad gjorde den betydelige arven det mulig for Babbage å vie livet til sin lidenskap for å utvikle regnemaskiner.
Siden vitenskap ennå ikke var anerkjent som et yrke, ble Babbage av sine samtidige sett på som en gentleman vitenskapsmann, - et medlem av en stor gruppe aristokratiske amatører, som i kraft av å være uavhengig velstående, var i stand til å forfølge sine interesser uten eksterne midler av støtte. Babbages interesser var på ingen måte begrenset til matematikk. Mellom 1813 og 1868 forfatter han flere bøker og artikler om produksjon, industrielle produksjonsprosesser og internasjonal økonomisk politikk.
Dr. Ken Arnold, utstillingssjef ved Wellcome Trust, poserer for et fotografi ved siden av hjernen til Charles Babbage 14. mars 2002 på utstillingen 'Head On, Art with the Brain in Mind' på Science Museum i London. Sion Touhig / Getty Images
Selv om de aldri ble så godt publisert som regnemaskinene hans, inkluderte Babbages andre oppfinnelser et oftalmoskop, en black box-opptaker for jernbanekatastrofer, en seismograf, en høydemåler og kufangeren for å forhindre skade på frontenden av jernbanelokomotiver. I tillegg foreslo han å utnytte tidevannsbevegelsene i havene for å produsere kraft, en prosess som utvikles som en kilde til fornybar energi i dag.
Selv om Babbage ofte ble sett på som en eksentriker, var han en superstjerne i Londons sosiale og intellektuelle kretser på 1830-tallet. Hans vanlige lørdagsfester i hjemmet hans på Dorset Street ble ansett som ikke gå glipp av saker. Tro mot sitt rykte som en sjarmerende raconteur, ville Babbage fengsle gjestene sine med den siste London-sladderen og forelesninger om vitenskap, kunst, litteratur, filosofi, religion, politikk og kunst. Alle var ivrige etter å gå til hans strålende soaréer, skrev filosof Harriet Martineau av Babbages fester.
Til tross for sin sosiale popularitet ble Babbage aldri forvekslet med en diplomat. Han satte ofte i gang heftige offentlige verbale angrep mot medlemmer av det han anså som det vitenskapelige etablissementet for dets manglende visjon. Dessverre angrep han noen ganger til og med de personene han lette etter økonomisk eller teknisk støtte til. Faktisk har den første biografien om hans liv, skrevet av Maboth Moseley i 1964, tittelen 'Irascible Genius: A Life of Charles Babbage, Inventor.
Død og arv
Babbage døde i en alder av 79 den 18. oktober 1871 i sitt hjem og i laboratoriet på 1 Dorset Street i Londons Marylebone-nabolag, og ble gravlagt på Londons Kensal Green Cemetery. I dag er halvparten av Babbages hjerne bevart på Hunterian Museum i Royal College of Surgeons i London og den andre halvparten er utstilt i Science Museum, London.
Vitenskapsmuseets Difference Engine nr. 2, bygget etter Charles Babbages design. Geni / Wikimedia Commons / Public Domain
Etter Babbages død fortsatte sønnen Henry farens arbeid, men klarte heller ikke å bygge en fullstendig fungerende maskin. En annen av sønnene hans, Benjamin, emigrerte til Sør-Australia, hvor mange av Babbages papirer og deler av prototypene hans ble oppdaget i 2015.
I 1991, en fullt funksjonell versjon av Babbage's Difference Engine nr. 2 ble med suksess bygget av Doron Swade, kurator ved Londons Science Museum. Nøyaktig til 31 sifre, med over 4000 deler, og veier over tre metriske tonn, fungerer den nøyaktig slik Babbage hadde sett for seg 142 år tidligere. Skriveren, ferdigstilt i 2000, hadde ytterligere 4000 deler og veide 2,5 tonn. I dag er Swade et sentralt teammedlem i Plan 28 prosjektet, London Science Museums forsøk på å bygge en fullskala fungerende Babbage Analytical Engine.
Da han nærmet seg slutten av livet, kom Babbage til å forstå at han aldri ville fullføre en fungerende versjon av maskinen sin. I sin bok fra 1864, Passasjer fra en filosofs liv , bekreftet han profetisk sin overbevisning om at hans år med arbeid ikke hadde gått forgjeves.
Hvis, uten advarsel av mitt eksempel, noen skal påta seg og lykkes i å virkelig konstruere en motor som i seg selv legemliggjør hele den utøvende avdelingen for matematisk analyse på forskjellige prinsipper eller med enklere mekaniske midler, er jeg ikke redd for å la mitt rykte ligge i hans lade, for han alene vil fullt ut kunne sette pris på arten av min innsats og verdien av resultatene deres.
Charles Babbage var en av de mest innflytelsesrike skikkelsene i utviklingen av teknologi. Maskinene hans fungerte som den intellektuelle forgjengeren til et bredt spekter av produksjonskontroll og databehandlingsteknikker. I tillegg regnes han som en betydelig skikkelse i det engelske samfunnet på 1800-tallet. Han publiserte seks monografier og minst 86 artikler, og han holdt foredrag om emner som spenner fra kryptografi og statistikk til samspillet mellom vitenskapelig teori og industriell praksis. Han hadde stor innflytelse på kjente politiske og sosiale filosofer, inkludert John Stuart Mill og Karl Marx .
Kilder og videre referanse
Oppdatert avRobert Longley