Почему не заработал паровой компьютер Чарльза Бэббиджа?

Почему не заработал паровой компьютер Чарльза Бэббиджа?

Компьютер по праву считается детищем электронной эры — эры реле, ламп, транзисторов и микросхем. Словосочетание «паровой компьютер» звучит на современный слух почти такой же бессмыслицей, как «самолет на дровах» или «автомобиль на конной тяге». И все же настоящий предшественник современных электронно-вычислительных машин мог быть создан в середине XIX века, в те времена, когда об автомобилях или самолетах никто и не слышал, а промышленность и транспорт двигала сила пара.

В 1791 году в Лондоне, в семье финансиста Бенджамина Бэббиджа родился мальчик, которого назвали Чарльзом. Подрастая, этот худощавый болезненный ребенок вдруг стал проявлять удивительные наклонности. Казалось, мальчишке было тесно в границах окружающего мира. В Чарльзе совмещалось неуемное любопытство и постоянное желание придумывать что-то необычное. Если ему в руки попадала игрушка, он немедленно разбирал ее на части, чтобы узнать, что там внутри. Не удовольствовавшись возможностью ходить исключительно по суше, Чарльз пытается изобрести нечто вроде лыж для прогулок по воде.

Унаследовав от отца-банкира интерес к математике, Чарльз в то же время стал проявлять влечение к сверхъестественному и оккультным наукам. Однажды он проколол себе иголкой палец и, выдавив каплю крови, стал читать молитву «Отче наш» в обратную сторону, думая, что так ему удастся вызвать дьявола. К великому разочарованию будущего изобретателя дьявол так и не появился. В другой раз Чарльз заключил с приятелем договор о том, что первый из них, кто умрет, тотчас же явится оставшемуся в живых и расскажет, как обстоят дела «по ту сторону Добра и Зла». В возрасте 18 лет приятель умер, и Чарльз провел бессонную ночь, ожидая, что друг выполнит обещание и явится к нему с того света. Даже поступив в колледж, Чарльз не преминул присоединиться к клубу любителей общения с духами умерших.

Обучение в Тринити-колледже Кембриджского университета, куда Чарльз поступил в 1810 году, не принесло удовлетворения математически одаренному юноше. В английской математике того времени все еще царили идеи Исаака Ньютона, которого уже почти два века как не было в живых. Ньютон был великим ученым своего времени, но к началу XIX столетия математическая теория в континентальной Европе ушла далеко вперед. Поэтому несколько студентов колледжа, включая Чарльза Бэббиджа, решили объединиться в Аналитическое Общество, которое поставило своей задачей развивать математическую науку в Англии, приближая ее к высоким стандартам остальной Европы.

Чарльз Бэббидж

По окончании учебы, Бэббидж не сразу решил на какой сфере деятельности ему остановиться, и даже подумывал посвятить себя Церкви. Но, уяснив, что служение Господу не слишком выгодно с материальной точки зрения, все же пошел по математической стезе и занялся исследованиями теории функций.

Впрочем, Бэббидж все равно оставался неугомонным новатором и изобретателем, которого интересовали практически все отрасли тогдашней науки и промышленности, и почти в каждой из них он стремился оставить какой-нибудь заметный след.

Он опускался в морские глубины в водолазном колоколе, чтобы исследовать перспективы подводного плавания. Он заходил в разогретую печь, чтобы узнать, как высокие температуры воздействуют на человеческий организм. Он изобрел офтальмоскоп, который до сих пор применяется в медицине. Он создал приспособление для измерения нагрузки на железнодорожные пути во время прохождения поезда. Он был одним из лучших криптологов своего времени и разработал эффективные методы декодирования шифров.

Перу этого истинного ученого-универсала принадлежат более 80 книг и статей по теологии, математике, астрономии и теории управления. Но настоящее признание Чарльз Бэббидж заслужил как разработчик проектов вычислительных машин, в которых задолго до наступления эры электроники были воплощены идеи, лежащие в основе современных компьютеров. Правда, это признание пришло лишь десятилетия спустя после смерти Бэббиджа.

Вполне вероятно, что интерес к усовершенствованию счетных машин был для Чарльза Бэббиджа в каком-то смысле столь же случайным, как и обращение к медицинской технике или криптографии. Не случайной была лишь неуемная жажда ученого улучшать жизнь там, где это только возможно. А область механических вычислений, пожалуй, как никакая другая требовала новаторских технических решений.

Калькуляторы начала позапрошлого столетия были примитивными устройствами. Точность расчетов на них во многом зависела от человека, работавшего на машине, его аккуратности и внимательности. Поэтому большое количество ошибок было практически неизбежным. Эти ошибки накапливались в навигационных таблицах и астрономических картах, которые применялись в мореплавании. Несовершенство вычислительных механизмов оборачивалось трагическими катастрофами на море и человеческими жертвами.

Первый проект автоматического устройства для вычислений математических таблиц был представлен Бэббиджем на заседании Аналитического Общества 14 июня 1822 года. В своем докладе «Наблюдения о применении машин в расчетах математических таблиц» ученый описал действие «Разностной машины», которая должна была избавить человека от «утомительной монотонности» расчетов. Теперь машине предстояло автоматически выполнять последовательность вычислений, а человек должен был лишь наблюдать за ходом работы. Согласно проекту, вычислительное устройство приводилось в действие специальным механизмом, в котором была задействована паровая машина.

«Разностная машина»

«Разностная машина»

К июлю 1823 года Чарльзу Бэббиджу удалось получить от британского казначейства 1500 фунтов стерлингов на создание «Разностной машины». Правительству показалось заманчивым заполучить чудо-машину для расчетов навигационных таблиц и таблиц артиллерийской стрельбы. Впрочем, казенных денег все равно не хватало, и Бэббиджу пришлось выкладывать солидные суммы из собственного кармана в надежде когда-нибудь возместить свои расходы.

Для создания «Разностной машины» Бэббидж пригласил одного из лучших английских механиков Джозефа Клемента. Через два-три года первый в мире компьютер должен был удивить мир автоматическими вычислениями.

Почему не заработал паровой компьютер Чарльза Бэббиджа?Однако все пошло совсем не так быстро, как хотел Бэббидж, и, быть может, главной причиной тому был он сам. «Разностная машина» представляла собой сложную систему узлов, состоящих из зубчатых колес и рычагов. Пока в мастерской Дж. Клемента изготавливали в металле какой-нибудь узел будущей машины, Бэббидж уже успевал «усовершенствовать» его на бумаге, и механикам приходилось все начинать сначала. Так могло продолжаться до бесконечности. Стремление к абсолютному совершенству устройства сыграло с ученым злую шутку.

За время работы над проектом Бэббидж потратил огромные деньги из стотысячного наследства, доставшегося от покойного отца.

В 1827 году у него умирает младший сын, а вскоре и жена. Не имея ни сил, ни времени заниматься оставшимися детьми, Бэббидж передоверяет их воспитание собственной матери. Все эти жертвы оказались напрасными. Окончательно рассорившись с Джозефом Клементом, в 1833 году конструктор останавливает работы по созданию «Разностной машины».

Впрочем, к этому времени Бэббидж уже был одержим новым проектом. На смену «Разностной машине», предназначенной специально для расчетов навигационных таблиц, должна была прийти «Аналитическая машина» — настоящее универсальное счетное устройство для выполнения любых арифметических и логических операций. На этот раз изобретатель как никогда близко подошел к строению современного компьютера.

Во-первых, в новой машине было предусмотрено хранилище чисел — аналог компьютерной памяти. Правда, в отличие от современных электронных компьютеров, хранилище чисел было выполнено в виде системы зубчатых колес, каждое из которых могло занимать одно из десяти положений, соответствовавших цифрам от 0 до 9.

Во-вторых, появлялся механический прообраз центрального процессора — «центральная мельница». Именно туда при помощи системы рычагов должны были передаваться сохраняемые в памяти числа. После окончания операции, «центральная мельница» помещала полученный результат обратно в память. Примерно по такому же принципу действуют современные ЭВМ.

В-третьих, операциями должна была управлять программа, вводимая в машину при помощи перфокарт. Перфокарты — карты с отверстиями — были позаимствованы Бэббиджем у Жозефа-Мари Жаккара, изобретателя ткацкого станка нового поколения, в котором перфокартами задавалась сложная последовательность операций. Также при помощи перфокарт в память машины должны были вводиться исходные цифровые данные для вычислений.

Перфокарты — это пожалуй единственное нововведение Бэббиджа, которое почти в неизменном виде дожило до эпохи электронных компьютеров.

В-четвертых, в новой машине предусматривалось устройство вывода полученных в результате вычислений данных на печать.

Таким образом «Аналитическая машина» включала в себя все элементы, которые составляют компьютер: хранилище чисел, арифметическое устройство, механизм, управляющий последовательностью операций, устройства ввода и вывода данных.

Ада Лавлэйс

Ада Лавлэйс

К моменту, когда Бэббидж задумал свой новый проект, у конструктора появилась влиятельная покровительница. То была Ада Августа, дочь великого английского поэта Джорджа Байрона. Ада совсем не помнила отца, ибо родилась за месяц до его смерти, но лорд Байрон все-таки успел посвятить своей крошечной дочурке небольшое стихотворение.

Девочку воспитывала мать, которая сама увлекалась математикой и сумела передать вкус к точным наукам дочери. Когда Аде было 18, на одном из балов она познакомилась с 43-летним профессором Чарльзом Бэббиджем. Эта встреча перевернула всю жизнь юной аристократки — Ада всерьез и надолго увлеклась проектом «Аналитической машины». В следующем году Ада выходит замуж за Уильяма Кинга, который вскоре унаследовал титул графа Лавлэйс, но семья отнюдь не становится для новоиспеченной графини препятствием в деле почти фанатичного служения идеям Чарльза Бэббиджа. Напротив, и свое положение в обществе, и финансовые средства семьи она щедро использует ради воплощения в жизнь вычислительного проекта.

Подавляющему большинству соотечественников Бэббиджа смысл и значение его работ были практически неизвестны. Правда, интерес к разработкам Бэббиджа стали проявлять за границей.

Почему не заработал паровой компьютер Чарльза Бэббиджа?

В 1841 году итальянский военный инженер Луиджи Менабреа опубликовал на французском языке небольшую статью, в которой описал принцип действия «Аналитической машины». О статье вряд ли когда-нибудь бы узнали в Англии, если бы не Ада Лавлэйс. Она не только перевела статью на английский язык, но и снабдила ее подробным комментарием, который по объему был даже больше, чем сама статья. В комментарии Ада привела примеры программ для решения с помощью «Аналитической машине» некоторых задач, что позволило будущим историкам вычислительной техники назвать графиню первым в мире программистом.

Пока Бэббидж работал над «Аналитической машиной», Ада продолжала упорные поиски денег для продолжения проекта. На сей счет в голове у нее созревало множество планов, реальных и не очень. Рассказывают даже, что совместно с Бэббиджем графиня разработала математическую систему игры на бегах. Правда, английские лошади, судя по всему, не захотели подчиняться математическим законам, и компаньоны в пух проигрались.

В 1851 году Ада Августа, графиня Лавлэйс, скоропостижно умерла, вновь оставив Чарльза Бэббиджа один на один со своей мечтой, которой так и не суждено было сбыться при жизни изобретателя.

«Аналитическая машина» будь она построена в XIX веке, продемонстрировала бы невиданную для тех времен скорость вычислений. И все же это было бы чисто механическое устройство, которое в принципе не могло бы и близко подойти к скоростям даже самых первых электронных компьютеров. Железный монстр, приводимый в действие шестью паровыми машинами, проиграл бы по всем статьям своему собрату, в котором данные передаются не зубчатыми колесами, а электрическими сигналами.

В 1991 году в память о научных заслугах британского профессора действующая модель «Аналитической машины» наконец была создана. На одну операцию по умножению или делению у машины уходит 2-3 минуты, в то время как современные ЭВМ делают миллионы операций в секунду. Идеи, заложенные в проектах Бэббиджа, на долгие десятилетия опередили появление возможностей для их эффективного воплощения.

Наверное, именно поэтому Чарльз Бэббидж провел остаток своих дней в полном забвении. Он умер 18 октября 1871 года, не дожив двух месяцев до своего восьмидесятилетия. Проститься с пророком компьютерной эры пришли лишь несколько человек.

©При частичном или полном использовании данной статьи — активная гиперссылка ссылка на alfaed.ru ОБЯЗАТЕЛЬНА

Вас это заинтересует:

Тэги: Изобретения, Технологии

Еще нет комментариев

Добавить комментарий