Esimene arvuti: Charles Babbage'i analüütiline mootor

Kaasaegne arvuti sündis pärast Teist maailmasõda pakilisest vajadusest tulla silmitsi väljakutsega Natsism läbi innovatsiooni. Kuid arvuti esimene iteratsioon, nagu me sellest nüüd aru saame, tuli palju varem, kui 1830. aastatel disainis leiutaja Charles Babbage nimega Analytical Engine nime kandva seadme.

Sündinud 1791. aastal inglise pankurile ja tema naisele, Charles Babbage (1791–1871) vaimustus matemaatikast juba varases nooruses, õpetades endale algebrat ja lugedes laialdaselt mandri matemaatikat. Kui ta 1811. aastal Cambridge'i õppima läks, avastas ta, et tema juhendajad olid uues matemaatilises maastikus puudulikud ja tegelikult teadis ta juba rohkem kui nad. Selle tulemusel asus ta iseseisvalt asutama 1812. aastal Analytical Society, mis aitaks Suurbritannias matemaatikavaldkonda muuta. Temast sai kuningliku seltsi liige 1816. aastal ja ta oli ka mitme teise seltsi kaasasutaja. Ühel etapil oli ta Lucasiani matemaatikaprofessor Cambridge'is, ehkki ta astus sellest tagasi oma mootorite nimel töötamiseks. Leiutaja, ta oli Briti tehnoloogia esirinnas ja aitas luua Suurbritannia tänapäevaseid postiteenuseid, rongide püüdjat ja muid tööriistu.

Babbage oli Suurbritannia kuningliku astronoomiaühingu asutajaliige ja peagi nägi ta võimalusi innovatsiooniks selles valdkonnas. Astronoomid pidid tegema pikki, keerukaid ja aeganõudvaid arvutusi, millest võis viga saada. Kui neid tabeleid kasutati kõrgete panustega olukordades, näiteks navigatsiooni logaritmide jaoks, võivad vead saatuslikuks saada. Vastuseks lootis Babbage luua automaatne seade, mis annaks veatuid tabeleid. Aastal 1822 kirjutas ta seltsi presidendile härrale Humphry Davy (1778–1829), seda lootust väljendada. Ta järgis seda paberiga, milles käsitleti tabelite arvutamise masinate teoreetilisi põhimõtteid, mis võitis 1823. aastal esimese seltsi kuldmedali. Babbage otsustas proovida ehitada "Erinevuse mootorit".

Kui Babbage pöördus rahastamise saamiseks Suurbritannia valitsuse poole, andsid nad talle selle, mis oli üks maakera esimesi tehnoloogiatoetusi. Babbage kulutas selle raha, et palgata üks parimaid masinaid, mida ta osi leida oskas: Joseph Clement (1779–1844). Ja osi oleks palju: plaaniti oli 25 000.

1830. aastal otsustas Babbage kolida, luues tulekahju suhtes immuunse töökoja tolmuvabasse piirkonda tema enda kinnistul. Ehitamine lõppes 1833. aastal, kui Clement keeldus ilma ettemakseta jätkamast. Babbage polnud siiski poliitik; tal puudus võime suhelda järjestikuste valitsustega ning ta võõrandus selle asemel oma kannatamatu käitumisega. Selleks ajaks oli valitsus kulutanud 17 500 naelsterlingit, enam midagi ei tulnud ja Babbage oli arvutusüksusest valmis vaid ühe seitsmenda. Kuid isegi selles vähendatud ja peaaegu lootusetu olekus oli masin maailma tehnoloogia tipptasemel.

Babbage ei kavatsenud nii kiiresti alla anda. Maailmas, kus arvutusi tehti tavaliselt kuni kuue arvuni, oli Babbage eesmärk toota üle 20 ja tulemuseks olev Mootor 2 vajaks ainult 8000 osa. Tema erinevusmootor kasutas kümnendarvu (0–9) - suurem kui saksa Gottfried von binaarsed bitid Eelistatud olid Leibniz (1646–1716) - ja need asetseksid hammasratastel / ratastel, mis on omavahel ühendatud ehitamiseks arvutused. Kuid mootor oli loodud selleks, et teha vaid aabitsa jäljendamist: see võiks seeria abil töötada keerukate probleemide korral arvutusi ja saaks tulemusi endasse salvestada hilisemaks kasutamiseks ning tulemuse metallile tembeldada väljund. Ehkki see suutis ikkagi ainult ühe operatsiooni korraga käivitada, oli see kaugelt üle ühegi teise arvutusseadme, mida maailm kunagi näinud oli. Babbage'i kahjuks ei lõpetanud ta kunagi Erinevusmootorit. Ilma täiendavate riiklike toetusteta sai tema rahastamine otsa.

1854. aastal kasutas Rootsi printer nimega George Scheutz (1785–1873) Babbage'i ideid, et luua toimiv masin, mis tootaks ülitäpseid tabeleid. Kuid nad olid turvafunktsioonid ära jätnud ja see kippus lagunema ning sellest tulenevalt ei suutnud masin lööki saada. 1991. aastal tegid teadlased Londoni teadusmuuseumi, kus Babbage'i ülestähendused ja tehtud katsed lõid pärast kuueaastast tööd diferentsiaalmootori 2 algsest disainist. DE2 kasutas umbes 4000 osa ja kaalus veidi üle kolme tonni. Vastav printer valmis 2000. aastal ja sellel oli jälle sama palju osi, ehkki pisut väiksem kaal, 2,5 tonni. Mis veelgi olulisem - see töötas.

Elu jooksul süüdistati Babbage'i selles, et ta oli rohkem huvitatud innovatsiooni teooriast ja tipptasemest kui tegelikult nende tabelite tootmisest, mida valitsus talle maksis. See polnud just ebaõiglane, sest selleks ajaks, kui erinevusmootori rahastamine oli haihtunud, oli Babbage välja pakkunud uue idee: analüütilise mootori. See oli ulatuslik samm erinevuste mootorist kaugemale: see oli üldotstarbeline seade, mis oskas arvutada palju erinevaid probleeme. See pidi olema digitaalne, automaatne, mehaaniline ja muudetavate programmide abil juhitav. Lühidalt öeldes lahendaks see kõik teie soovitud arvutused. See oleks esimene arvuti.

Analüütilisel mootoril oli neli osa:

• Veski, mis oli sektsioon, mis tegi arvutused (peamiselt CPU)
• Kauplus, kus teavet hoiti (sisuliselt mälu)
• Lugeja, mis võimaldaks sisestada andmeid perfokaartide abil (põhiliselt klaviatuuri abil)
• Printer

Perfokaardid modelleeriti neile, mis olid välja töötatud Jacquard kangasteljed ja võimaldaks masinal suuremat paindlikkust kui arvutuste tegemiseks kunagi leiutatud. Babbageil olid seadme jaoks suured ambitsioonid ja kauplus pidi pidama 1050 kohalist numbrit. Sellel oleks sisseehitatud võime kaaluda andmeid ja vajadusel töödelda juhiseid korrast ära. See oleks auruga töötav, messingist valmistatud ja vajaks koolitatud operaatorit / juhti.

Babbage'i abistati Ada Lovelace (1815–1852), Briti luuletaja tütar Lord Byron ja üks vähestest ajastu naistest, kellel on matemaatikaharidus. Babbage imetles suuresti tema avaldatud tõlget Babbage'i loomingust prantsuse keeles, mis sisaldas tema mahukaid märkmeid.

Mootor ulatus kaugemale sellest, mida Babbage võis endale lubada, ja võib-olla sellest, millist tehnoloogiat siis toota võis saada, kuid valitsus oli Babbage'i üle kohkunud ja rahastamist ei olnud oodata. Babbage jätkas projekti kallal tööd kuni surmani 1871. aastal. Paljudel andmetel peaks üks pettunud mees, kes arvas, et rohkem riiklikke vahendeid tuleks suunata teaduse edendamisse. See poleks võib-olla veel lõppenud, kuid analüütiline mootor oli läbimurre kujutlusvõime, kui mitte praktilisuse jaoks. Babbage'i mootorid unustati ja toetajad pidid pingutama, et teda hästi arvestada; mõnel ajakirjanduse liikmel oli lihtsam pilkata. Kui kahekümnendal sajandil leiutati arvutid, ei kasutanud leiutajad Babbage'i plaane ega ideid ning alles seitsmekümnendatel mõisteti tema tööd täielikult.

Läks üle sajandi, kuid tänapäevased arvutid on ületanud analüütilise mootori võimsuse. Nüüd on eksperdid loonud programmi, mis kordab programmi mootori võimeid, nii et saate proovige ise järele.

• Bromley, A. G. "Charles Babbage'i analüütiline mootor, 1838." Arvutiajaloo aastaanumad 4.3 (1982): 196–217.
• Cook, Simon. "Meeled, masinad ja majandusagendid: Cambridge'i vastuvõtud tõeväärtusest ja Babbage'ist. "Uuringud ajaloo ja teadusfilosoofia osas A, osa 36.2 (2005): 331–50.
• Crowley, Mary L. ""Erinevus" Babbage'i erinevusmootoris." Matemaatikaõpetaja 78.5 (1985): 366–54.
• Hyman, Anthony. "Charles Babbage, arvuti pioneer." Princeton: Princeton University Press, 1982.
• Lindgren, Michael. "Au ja läbikukkumine: Johann Mülleri, Charles Babbage'i ning Georgi ja Edvard Scheutzi erinevused mootorites." Trans. McKay, Craig G. Cambridge, Massachusetts: MIT Press, 1990.