Charles Babbage oli inglise matemaatik ja leiutaja, kes kavandas esimese automaatse digitaalse arvuti. Lisaks aitas ta luua kaasaegset Inglise postisüsteemi ja koostas esimesed usaldusväärsed aktuaaritabelid, leiutas spidomeetri tüübi ja leiutas raudtee selgemaks.
Charles Babbage'i elulugu
Sündis Londonis 26. detsembril 1791 Praeds Banki partneri, Teignmouthis asuva Bitton Estate'i omaniku Benjamin Babbage'i ja Betsy Plumley Tipi peres. Aastal 1808 otsustas perekond kolida vanasse Rowdeni majja East Teignmouthis ja isast sai lähedalasuva St Michaeli korrapidaja.
Charlesi isa oli rikas mees, mistõttu võis ta õppida mitmes eliitkoolis. 8-aastaselt pidi ta minema maakooli, et toibuda ohtlikust haigusest. Tema vanemad otsustasid, et lapse aju "ei tohtinud olla liiga kõva". Babbage'i sõnul võis see suur jõudeolemine viia tema lapseliku mõttekäiguni.
Siis astus ta Lõuna-Devoni Totnesi kuningas Edward VI gümnaasiumisse,õitsev riigikool, mis töötab tänaseni, kuid tervislikud tingimused sundisid Charlesi mõneks ajaks eraõpetajate poole pöörduma. Lõpuks pääses ta kinnisesse 30 üliõpilasega akadeemiasse, mida juhtis austatud Stephen Freeman. Asutusel oli ulatuslik raamatukogu, mida Babbage kasutas iseseisvaks matemaatika õppimiseks ja õppis seda armastama. Pärast akadeemiast lahkumist oli tal veel kaks isiklikku mentorit. Üks neist oli Cambridge'i vaimulik, kelle õpetamise kohta Charles kommenteeris: "Ma kardan, et ma ei ole kasutanud kõiki eeliseid, mis mul oleks olnud." Teine oli Oxfordi professor. Ta õpetas klassikat Charles Babbage'ile, et ta saaks Cambridge'i vastu võtta.
Ülikooliõpe
Oktoobris 1810 saabus Babbage Cambridge'i ja astus Trinity College'i. Tal oli hiilgav haridus – ta tundis Lagrange’i, Leibnizi, Lacroix’d, Simpsoni ja oli saadaolevates matemaatikaprogrammides tõsiselt pettunud. Nii otsustas ta koos John Herscheli, George Peacocki ja teiste sõpradega asutada analüüsiühingu.
Kui Babbage 1812. aastal Cambridge'i Peterhouse'i üle läks, oli ta parim matemaatik; kuid ta ei lõpetanud kiitusega. Aukirja sai ta hiljem, isegi eksameid sooritamata, aastal 1814.
Aastal 1814 abiellus Charles Babbage Georgiana Whitmore'iga. Tema isa ei õnnistanud teda mingil põhjusel kunagi. Perekond elas rahus Londonis Devonshire Street 5. Nende kaheksast lapsest jäi ellu vaid kolm.kuni täiskasvanueani.
Charlesi isa, tema naine ja üks poegadest surid traagiliselt aastal 1827.
Arvutiprojekt
Charles Babbage'i ajal esines matemaatiliste tabelite arvutamisel sageli vigu, mistõttu otsustas ta leida uue meetodi, mis teeks seda mehaaniliselt, välistades inimliku vea teguri. See idee tuli tal väga varakult, aastal 1812.
Tema otsust mõjutasid kolm erinevat tegurit:
- talle ei meeldinud lohakus ja ebatäpsus;
- logaritmtabelid olid tema jaoks lihtsad;
- ta inspireeris W. Schickardi, B. Pascali ja G. Leibnizi olemasolevad tööd arvutusmasinate alal.
Ta arutas seadme arvutamise aluspõhimõtteid kirjas Sir H. Davyle 1822. aasta alguses.
Erinevusmootor
Babbage esitles 14. juunil 1822 Kuninglikule Astronoomiaühingule seda, mida ta nimetas "erinevusmootoriks", artiklis "Märkused astronoomiliste ja matemaatikatabelite masinarvutamise rakendamise kohta". Ta oskas polünoome arvutada numbrilise meetodi abil, mida nimetatakse erinevuseks.
Ühing kiitis idee heaks ja 1823. aastal andis valitsus talle selle ehitamiseks 1500 naela. Babbage tegi oma maja ühes ruumis töökoja ja palkas Joseph Clementi seadme ehitamist jälgima. Iga tükk tuli valmistada käsitsi, kasutades selleks spetsiaalseid tööriistu, millest paljud kujundas ta ise. Charles tegi palju reise tööstusettevõtetesse, et paremaks saadamõista tootmisprotsesse. Nende reiside ja masinaehituse isikliku kogemuse põhjal avaldas Babbage 1832. aastal teose On the Economics of Machinery and Production. See oli esimene väljaanne sellest, mida tänapäeval nimetatakse "teaduslikuks tootmise korralduseks".
Isiklik tragöödia ja reisimine läbi Euroopa
Naine Georgiana, Charles Babbage'i ja tema väikese poja isa, surm katkestas ehituse 1827. aastal. Töö koormas teda suuresti ja ta oli kokkuvarisemise äärel. John Herschel ja mitmed teised sõbrad veensid Babbage'i taastuma Euroopasse reisima. Ta reisis läbi Hollandi, Belgia, Saksamaa, Itaalia, külastades ülikoole ja tehaseid.
Itaalias sai ta teada, et ta on määratud Lucasian matemaatikaprofessoriks Cambridge'i ülikoolis. Algselt tahtis ta keelduda, kuid sõbrad veensid teda vastupidises. 1828. aastal Inglismaale naastes kolis ta aadressile 1 Dorset Street.
Töö jätkamine
Babbage'i äraoleku ajal sattus Difference Engine projekt kriitika alla. Levisid kuulujutud, et ta on raisanud valitsuse raha, masin ei tööta ja selle valmistamisel poleks sellel mingit praktilist väärtust. John Herschel ja Royal Society kaitsesid projekti avalikult. Valitsus jätkas toetust, andes 29. aprillil 1829 1500 naela, 3. detsembril 3000 naela ja 24. veebruaril 1830 sama palju. Töö käis edasi, aga Babbage pidev alttal oli raskusi riigikassast raha hankimisega.
Projektist loobumine
Charles Babbage'i rahaprobleemid langesid kokku kasvavate lahkarvamustega Clementiga. Babbage ehitas oma maja taha kahekorruselise 15 meetri pikkuse töökoja. Tal oli valgustuseks klaaskatus ja tulekindel puhas ruum auto hoidmiseks. Clement keeldus uude töökotta kolimast ja nõudis raha, et linnas ringi sõita, et tööd jälgida. Vastuseks tegi Babbage ettepaneku maksta talle otse riigikassast. Clement keeldus ja lõpetas projekti kallal töötamise.
Lisaks keeldus ta üle andmast Difference Engine'i ehitamiseks kasutatud plaane ja tööriistu. Pärast 23 000 naela investeerimist, sealhulgas 6000 naela Babbage'i omavahenditest, lõpetati lõpetamata seadmega töötamine 1834. aastal. 1842. aastal loobus valitsus projektist ametlikult.
Charles Babbage ja tema analüütiline mootor
Eemal erinevuse mootorist hakkas leiutaja mõtlema selle täiustatud versioonile. Aastatel 1833–1842 püüdis Charles ehitada seadet, mida saaks programmeerida tegema mis tahes arvutusi, mitte ainult neid, mis on seotud polünoomvõrranditega. Esimene läbimurre saabus siis, kui ta suunas edasiste võrrandite lahendamiseks masina väljundi selle sisendisse. Ta kirjeldas seda kui masinat, mis "sööb oma saba". Ei läinud kaua, kui ta analüütilise mootori põhielemendid selgeks sai.
Charles Babbage'i arvuti kasutas andmete sisestamiseks ja vajalike arvutuste järjekorra näitamiseks žakaarmasin alt laenatud perfokaarte. Seade koosnes kahest osast: veskist ja hoidlast. Kaasaegse arvuti protsessorile vastav veski tegi operatsioone salvestuselt saadud andmetega, mida võib pidada mäluks. See oli maailma esimene üldotstarbeline arvuti.
Charles Babbage'i arvuti disainiti 1835. aastal. Töö ulatus oli tõesti uskumatu. Babbage ja mitmed assistendid koostasid 500 suurt kujundusjoonist, 1000 mehaanilist tähistuslehte ja 7000 kirjelduslehte. Valminud veski kõrgus oli 4,6 m ja läbimõõt 1,8 m. 100-kohaline salvestusruum ulatus 7,6 m. Oma uue masina jaoks ehitas Babbage ainult väikesed katseosad. Seadet ei saanud kunagi täielikult valmis. 1842. aastal, pärast korduvaid ebaõnnestunud katseid saada valitsuse raha, pöördus ta Sir Robert Peeli poole. Ta keeldus ja pakkus talle hoopis rüütliametit. Babbage keeldus. Ta jätkas aastate jooksul disaini muutmist ja täiustamist.
Krahvinna Lovelace
Oktoobris 1842 avaldas Itaalia kindral ja matemaatik Federico Luigi artikli analüütilisest mootorist. Augusta Ada King, Lovelace'i krahvinna, Babbage'i vana sõber, tõlkis teose inglise keelde. Charles soovitas tal lisada tõlkele märkused. Aastatel 1842–1843 kirjutas paar koos 7 sedelit,mille kogupikkus ületas artiklite tegelikku suurust kolm korda. Ühes neist koostas Ada programmi täitmistabeli, mille Babbage koostas Bernoulli arvude arvutamiseks. Teises kirjutas ta üldistatud algebralisest masinast, mis suudab teha toiminguid nii sümbolite kui ka numbritega. Lovelace oli võib-olla esimene, kes mõistis Babbage'i seadme üldisemaid eesmärke ja mõned peavad teda maailma esimeseks arvutiprogrammeerijaks. Ta alustas tööd analüütilist mootorit üksikasjalikum alt kirjeldava raamatu kallal, kuid tal ei olnud aega seda lõpetada.
Insenerikunsti ime
Ajavahemikus 1846. aasta oktoobrist kuni 1849. aasta märtsini hakkas Babbage kavandama teist erinevusmootorit, kasutades analüütilise mootori ehitamisel saadud teadmisi. See kasutas ainult 8000 osa, kolm korda vähem kui esimene. See oli inseneritöö ime.
Erinev alt analüütilisest mootorist, mida ta pidev alt silus ja muutis, ei muudetud Charles Babbage'i teist erinevuste mootorit pärast esialgse arendusetapi lõppu. Tulevikus ei teinud leiutaja ühtegi katset seadet ehitada.
24 joonist jäi teadusmuuseumi arhiivi, kuni Charles Babbage’i ideed aastatel 1985–1991 realiseeriti tema 200. sünniaastapäeva puhul täissuuruses koopia loomisega. Seadme mõõtmed olid 3,4 m pikk, 2,1 m kõrgus ja 46 cm sügavus ning kaal 2,6 tonni. Täpsuspiirid piirdusid sel ajal saavutatavaga.
Saavutused
Aastal 1824 sai Babbage Kuningliku Astronoomiaühingu kuldmedali "matemaatika- ja astronoomiliste tabelite arvutamise masina leiutamise eest".
Aastatel 1828–1839 oli Babbage Lucasia matemaatikaprofessor Cambridge'is. Ta kirjutas laialdaselt mitmetele teaduslikele perioodilistele väljaannetele ja aitas kaasa astronoomiaühingu asutamisel 1820. aastal ja Statistikaühingu asutamisel 1834. aastal.
1837. aastal avaldas ta vastusena 8 ametlikule Bridgewateri traktaadile "Jumala jõud, tarkus ja headus, mis avaldub loomingus" üheksanda Bridgewateri traktaadi, esitades teesi, et Jumal, kellel on kõikvõimsus ja ettenägelikkus, lõi. jumalik on seadusandja, kes koostab seadusi (või programme), mis seejärel lõid liigid sobivatel aegadel, kõrvaldades sellega vajaduse teha imesid iga kord, kui vajati uut liiki. Raamat sisaldab katkendeid autori kirjavahetusest sel teemal John Herscheliga.
Charles Babbage saavutas märkimisväärseid tulemusi ka krüptograafias. Ta murdis nii automaatse võtme šifri kui ka palju nõrgema šifri, mida tänapäeval nimetatakse Vigenère'i šifriks. Babbage'i avastust kasutasid Briti sõjaväelased ja see avaldati alles paar aastat hiljem. Selle tulemusena läks ülimusõigus Friedrich Kasiskile, kes jõudis paar aastat hiljem sama tulemuseni.
Aastal 1838 leiutas Babbage rööbastee puhastaja, metallraami, mis kinnitati vedurite esiosale rööbaste eemaldamiseks.tõkked. Ta viis läbi ka mitmeid uuringuid Isambard Kingdom Bruneli Great Western Railway kohta.
Ta proovis poliitikasse pääseda vaid korra, kui osales 1832. aastal Finsbury linna valimistel. Hääletustulemuste järgi jäi Babbage viimasele kohale.
Matemaatik ja leiutaja suri 18. oktoobril 1871 79-aastaselt.
Osa tema loodud arvutusseadmete lõpetamata mehhanismidest on võimalik külastada Londoni teadusmuuseumis. 1991. aastal ehitati Charles Babbage'i erinevusmootor tema esialgsete plaanide alusel ja see töötas ideaalselt.
