První počítač: Analytický motor Charlese Babbage

Moderní počítač se zrodil z naléhavé potřeby po druhé světové válce, aby čelil výzvě nacismus prostřednictvím inovací. Ale první iterace počítače, jak ji nyní chápeme, přišla mnohem dříve, když ve 30. letech 20. století vynálezce jménem Charles Babbage navrhl zařízení zvané Analytický motor.

Narodil se v roce 1791 anglickému bankéři a jeho manželce, Charles Babbage (1791–1871) byl matkou fascinován v raném věku, učil se algebře a četl na kontinentální matematice. Když v roce 1811 odešel studovat do Cambridge, zjistil, že jeho lektoři mají nedostatky v nové matematické krajině a že ve skutečnosti už věděl víc, než oni. Jako výsledek, on vzlétl sám založit Analytical společnost v 1812, který by pomohl transformovat pole matematiky v Británii. V roce 1816 se stal členem Královské společnosti a byl spoluzakladatelem několika dalších společností. V jedné fázi byl profesorem matematiky matematiky v Cambridge, i když to rezignoval, aby pracoval na jeho motorech. Vynálezce, byl v popředí britské technologie a pomohl vytvořit moderní britskou poštovní službu, cowcatcher pro vlaky a další nástroje.

Babbage byl zakládajícím členem britské Královské astronomické společnosti a brzy viděl příležitosti pro inovace v této oblasti. Astronomové museli provádět zdlouhavé, obtížné a časově náročné výpočty, které by mohly být prošity chybami. Když byly tyto tabulky používány v situacích s vysokým podílem, jako například pro navigační logaritmy, mohou být chyby fatální. V reakci na to Babbage doufal, že vytvoří automatické zařízení, které bude produkovat bezchybné tabulky. V roce 1822 napsal prezidentovi společnosti, pane Humphry Davy (1778–1829), vyjádřit tuto naději. On následoval toto s papírem, “teoretické principy strojního zařízení pro počítání tabulek”, který vyhrál první společnost zlatou medaili v 1823. Babbage se rozhodl vyzkoušet a vyrobit „Rozdílný motor“.

Když se Babbage obrátil na britskou vládu za účelem financování, dali mu to, co bylo jedním z prvních státních dotací na technologii na světě. Babbage utratil tyto peníze najmout jednoho z nejlepších strojníků, které on našel dělat části: Joseph Clement (1779–1844). A bylo by jich mnoho: bylo naplánováno 25 000.

V roce 1830 se Babbage rozhodl přestěhovat a vytvořil dílnu, která byla imunní vůči ohni v oblasti, která byla na jeho vlastním pozemku bez prachu. Stavba skončila v roce 1833, kdy Clement odmítl pokračovat bez záloh. Babbage však nebyl politikem; postrádal schopnost vyhladit vztahy s následnými vládami a místo toho odcizil lidi svým netrpělivým vystupováním. Do této doby vláda utratila 17 500 liber, už nepřicházelo a Babbage měl dokončenou pouze jednu sedminu výpočetní jednotky. Ale i v tomto redukovaném a téměř beznadějném stavu byl stroj na špici světové technologie.

Babbage se tak rychle nevzdal. Ve světě, kde byly výpočty obvykle prováděny na ne více než šest čísel, se Babbage snažil vyrobit více než 20 a výsledný motor 2 by potřeboval pouze 8 000 dílů. Jeho Difference Engine používal desetinná čísla (0–9) - jinak než binární „bity“, které německý Gottfried von Leibniz (1646–1716) upřednostňoval - a oni by se vydali na kolečka / kola, která se propojila, aby se vybudovala výpočty. Ale motor byl navržen tak, aby dokázal více než napodobit počitadlo: pomocí řady mohl pracovat na složitých problémech výpočtů a mohly by ukládat výsledky v sobě pro pozdější použití, jakož i výsledek vyrazit na kov výstup. Ačkoliv mohla stále provádět pouze jednu operaci najednou, byla daleko za jakýmkoli jiným výpočetním zařízením, jaké kdy svět viděl. Bohužel pro Babbage nikdy nedokončil Difference Engine. Bez dalších vládních dotací mu došly finanční prostředky.

V 1854, švédská tiskárna volala George Scheutz (1785 - 1873) používal Babbage nápady k vytvoření funkční stroj, který produkoval tabulky s velkou přesností. Vynechali však bezpečnostní prvky a mělo tendenci se zhroutit, a proto stroj nedokázal ovlivnit. V roce 1991 vědci v londýnském Science Museum, kde Babbageovy záznamy a pokusy udržovány, vytvořily Difference Engine 2 k původnímu designu po šesti letech práce. DE2 používala asi 4 000 dílů a vážila něco přes tři tuny. Odpovídající tiskárna byla dokončena v roce 2000 a měla opět tolik dílů, i když o něco menší hmotnost 2,5 tuny. Ještě důležitější je, že to fungovalo.

Během jeho celého života byl Babbage obviněn z toho, že se více zajímal o teorii a špičkové inovace, než aby skutečně vyráběl tabulky, které mu vláda platila za vytvoření. Nebylo to úplně nespravedlivé, protože v době, kdy se financování Difference Engine vypařilo, přišel Babbage s novou myšlenkou: Analytický motor. Byl to obrovský krok za diferenciálním motorem: bylo to univerzální zařízení, které dokázalo spočítat mnoho různých problémů. Mělo to být digitální, automatické, mechanické a řízené proměnnými programy. Stručně řečeno, vyřešilo by to jakýkoli výpočet, který byste si přáli. Byl by to první počítač.

Analytický motor měl čtyři části:

• Mlýn, což byla část, která prováděla výpočty (v podstatě CPU)
• Obchod, kde byly informace uloženy (v podstatě paměť)
• Čtečka, která by umožňovala zadávání dat pomocí děrných karet (v podstatě klávesnice)
• Tiskárna

Děrovací karty byly modelovány podle modelů vyvinutých pro Žakárový stav a umožnilo stroji provádět větší flexibilitu, než cokoli, co kdy bylo vynalezeno, provádět výpočty. Babbage měl velké ambice pro zařízení a obchod měl držet 1050 číslic. To by mělo vestavěnou schopnost vážit data a zpracovávat instrukce mimo provoz v případě potřeby. Bylo by poháněno parou, vyrobené z mosazi a vyžadovalo by vyškoleného operátora / řidiče.

Babbageovi pomáhal Ada Lovelace (1815–1852), dcera britského básníka Lord Byron a jedna z mála žen v éře s matematickým vzděláním. Babbage velmi obdivoval její publikovaný překlad francouzského článku o Babbageově práci, který obsahoval její objemné poznámky.

Motor byl nad rámec toho, co si Babbage mohl dovolit, a možná jakou technologii by pak mohl vyrobit, ale vláda se s Babbage rozhořčila a financování nebylo nadcházející. Babbage pokračoval v práci na projektu dokud ne on zemřel v 1871, podle mnoha účtů rozhořčený muž, který cítil více veřejných prostředků by měl být směřován k povýšení vědy. Možná to nebylo dokončeno, ale analytický motor byl průlom ve fantazii, ne-li praktičnost. Babbageovy motory byly zapomenuté a příznivci se museli snažit, aby ho dobře respektovali; někteří členové tisku shledali, že je snazší se vysmívat. Když byly počítače vynalezeny ve dvacátém století, vynálezci nevyužili Babbageovy plány nebo nápady a jeho práce byla plně pochopena teprve v sedmdesátých letech.

Trvalo to století, ale moderní počítače překročily výkon analytického motoru. Nyní odborníci vytvořili program, který replikuje schopnosti motoru, takže můžeš Zkus to sám.

• Bromley, A. G. "Analytický motor Charlese Babbagea, 1838." Anály dějin výpočetní techniky 4.3 (1982): 196–217.
• Kuchaři, Simone. "Mysl, stroje a ekonomičtí agenti: Cambridge Recepty Boole a Babbage"Studie v dějinách a filozofii vědy část A 36.2 (2005): 331–50.
• Crowley, Mary L. ""Rozdíl" v Babbage's Difference Engine." Učitel matematiky 78.5 (1985): 366–54.
• Hyman, Anthony. "Charles Babbage, průkopník počítače." Princeton: Princeton University Press, 1982.
• Lindgren, Michael. "Sláva a neúspěch: Rozdílné motory Johanna Müllera, Charlese Babbageho a Georga a Edvarda Scheutze." Trans. McKay, Craig G. Cambridge, Massachusetts: MIT Press, 1990.