Prvi računalnik: Analitični motor Charlesa Babbagea

Sodobni računalnik se je po drugi svetovni vojni rodil iz nujnosti, da bi se soočil z izzivom leta 2000 Nacizem z inovacijami. Toda prva iteracija računalnika, kot ga sedaj razumemo, je prišla veliko prej, ko je v 1830-ih izumitelj Charles Babbage zasnoval napravo, imenovano Analitični motor.

Rojen leta 1791 angleškemu bankirju in njegovi ženi, Charles Babbage (1791–1871) je že zgodaj očaral matematiko, pri čemer se je učil algebre in široko bral na celinski matematiki. Ko je leta 1811 odšel na študij v Cambridge, je ugotovil, da njegovi učitelji primanjkuje nove matematične pokrajine in da v resnici že ve več kot oni. Zato se je leta 1812 sam odločil, da je ustanovil Analitično družbo, ki bi pomagala preoblikovati področje matematike v Britaniji. Član kraljevega društva je postal leta 1816 in bil soustanovitelj več drugih društev. V neki fazi je bil lucasovski profesor matematike na Cambridgeu, čeprav je to odstopil, da bi delal na svojih motorjih. Izumitelj je bil v ospredju britanske tehnologije in je pomagal ustvariti britansko sodobno poštno službo, kavbojko za vlake in drugo orodje.

Babbage je bil ustanovni član britanskega kraljevega astronomskega društva in kmalu je videl priložnosti za inovacije na tem področju. Astronomi so morali narediti dolgotrajne, težke in zamudne izračune, ki so jih lahko prepustili napakam. Če so bile tabele uporabljene v situacijah z velikimi vložki, na primer za navigacijske logaritme, bi se napake lahko izkazale za usodne. Kot odgovor je Babbage upal, da bo ustvaril avtomatsko napravo, ki bi proizvajala brezhibne tabele. Leta 1822 je pisal predsedniku društva, gospod Humphry Davy (1778–1829), da izrazi to upanje. Temu je sledil z naslovom "Teoretična načela strojev za računanje tabel", ki je leta 1823 osvojil prvo zlato medaljo družbe. Babbage se je odločil, da bo poskusil zgraditi "Difference Engine".

Ko se je Babbage obrnil na britansko vlado za financiranje, so mu dali tisto, kar je bila ena od prvih vladnih podpor za tehnologijo. Babbage je ta denar porabil za najem enega najboljših strojnikov, ki so ga našli pri izdelavi delov: Josepha Clementa (1779–1844). In del bi bilo veliko: načrtovanih je bilo 25.000.

Leta 1830 se je Babbage odločil, da se preseli in ustvaril delavnico, ki je bila imuna na ogenj, na območju, ki ni imelo prahu na svojem posestvu. Gradnja je prenehala leta 1833, ko je Klement zavrnil nadaljevanje brez predplačila. Vendar Babbage ni bil politik; primanjkovalo mu je sposobnosti, da bi zgladil odnose z zaporednimi vladami in namesto tega odtujil ljudi s svojim nestrpnim vedenjem. Do takrat je vlada porabila 17.500 funtov, nič več ni prišlo, Babbage pa je končal le eno sedmo obračunske enote. Toda tudi v tem zmanjšanem in skoraj brezupnem stanju je bil stroj na samem vrhu svetovne tehnologije.

Babbage se ne bo tako hitro odrekel. V svetu, v katerem so izračuni običajno znašali največ šest številk, je Babbage želel izdelati več kot 20, za nastali Motor 2 pa bi potrebovali le 8000 delov. Njegov mehanizem za razliko je uporabil decimalne številke (0–9) - drugačne od binarnih „bitov“, ki jih ima nemški Gottfried von Prednostno je imel Leibniz (1646–1716) - in postavili bi jih na zobnike / kolesa, ki so med seboj povezana za nastanek izračuni. Toda Motor je bil zasnovan tako, da naredi več kot posnema abasus: z uporabo serije lahko deluje na zapletene težave izračunov in bi lahko shranili rezultate v sebi za kasnejšo uporabo, pa tudi rezultat odtisnili na kovino izhod. Čeprav je lahko naenkrat izvajal le eno operacijo, je bil daleč nad katero koli drugo računalniško napravo, ki jo je svet kdajkoli videl. Na žalost Babbagea ni nikoli dokončal Difference Engine. Brez dodatnih donacij vlade mu je zmanjkalo sredstev.

Leta 1854 je švedski tiskar z imenom George Scheutz (1785–1873) Babbagejeve ideje uporabil za ustvarjanje delujočega stroja, ki je izdelal tabele z veliko natančnostjo. Vendar so varnostne značilnosti izpustili in so se navadno pokvarili, zato stroj ni uspel. Leta 1991 so raziskovalci v londonskem Znanstvenem muzeju, kjer Babbageovi zapisi in poskusi, ki so jih ohranili, so po šestih letih dela ustvarili različico Engine 2 za prvotno zasnovo. DE2 je uporabljal okoli 4.000 delov in tehtal nekaj več kot tri tone. Ujemajoči tiskalnik je bil dokončan leta 2000 in je imel spet toliko delov, čeprav nekoliko manjšo težo 2,5 tone. Še pomembneje je, da je delovalo.

Babbage je bil v času njegovega obtoževanja obtožen, da ga bolj zanima teorija in vrhunska inovacija, kot pa dejansko proizvaja mize, ki jim jih je vlada plačevala pri ustvarjanju. To ni bilo povsem nepošteno, saj je Babbage do takrat, ko je izhlapelo financiranje mehanizma za razliko, ustvaril novo idejo: Analitični motor. To je bil velik korak nad mehanizmom za razliko: to je bila naprava splošnega pomena, ki je lahko izračunala številne različne težave. Bili naj bodo digitalni, avtomatski, mehanski in nadzorovani s spremenljivimi programi. Skratka, rešil bi vsak izračun, ki si ga želite. To bi bil prvi računalnik.

Analitični motor je imel štiri dele:

• Mlin, ki je bil odsek, ki je opravil izračune (v bistvu CPU)
• Trgovina, v kateri so bile shranjene informacije (v bistvu pomnilnik)
• Bralnik, ki bi omogočal vnos podatkov s pomočjo luknjanih kartic (v bistvu tipkovnice)
• Tiskalnik

Kartice za luknjanje so bile modelirane na podlagi razvitih za Žakardov statve in bi omogočil večjo prilagodljivost stroja kot vse, kar je bilo kdajkoli izumljeno, za izračun. Babbage je imel velike ambicije do naprave, trgovina pa naj bi imela 1.050 mestnih številk. Vgrajena bi bila lahko za tehtanje podatkov in obdelavo navodil iz vrstnega reda, če bi bilo to potrebno. Parni pogon, izdelan iz medenine in bi potreboval usposobljenega upravljavca / voznika.

Babbage je pomagal pri Ada Lovelace (1815–1852), hči britanskega pesnika Lord Byron in ena redkih žensk v dobi z izobrazbo iz matematike. Babbage je zelo občudovala njen objavljeni prevod francoskega članka o Babbageovem delu, ki je vseboval njene obsežne opombe.

Motor je presegel tisto, kar si je Babbage lahko privoščil, in morda tisto, kar bi potem lahko proizvedla tehnologija, a vlada je z Babbagejem izredno ogorčena, financiranja pa ni bilo. Babbage je še naprej delal na projektu, dokler ni leta 1871 umrl, razburjen človek, ki meni, da bi bilo treba več javnih sredstev usmeriti v napredek znanosti. Morda še ne bi bil končan, toda Analitični motor je bil preboj domišljije, če že ne praktičnosti. Babbageovi motorji so bili pozabljeni in podporniki so se morali boriti, da so ga dobro upoštevali; nekateri člani tiska so se lažje posmehovali. Ko so bili računalniki izumljeni v dvajsetem stoletju, izumitelji niso uporabljali Babbageevih načrtov ali idej in šele v sedemdesetih letih je bilo njegovo delo popolnoma razumljeno.

Trajalo je več kot stoletje, vendar so sodobni računalniki presegli moč Analitičnega motorja. Zdaj so strokovnjaki ustvarili program, ki ponavlja sposobnosti motorja, torej lahko poskusite sami.

• Bromley, A G. "Charles Babbageov analitični motor, 1838." Anali zgodovine računalništva 4.3 (1982): 196–217.
• Kuhar, Simon. "Misli, stroji in gospodarski zastopniki: Cambridge sprejemi bula in babbage"Študije zgodovine in filozofije znanosti, del A 36.2 (2005): 331–50.
• Crowley, Mary L. ""Razlika" v Babbageovem motorju za razliko." Učitelj matematike 78.5 (1985): 366–54.
• Hyman, Anthony. "Charles Babbage, pionir računalnika." Princeton: Princeton University Press, 1982.
• Lindgren, Michael. "Slava in odpoved: motorji za razliko Johanna Müllerja, Charlesa Babbagea ter Georga in Edvarda Scheutza." Trans McKay, Craig G. Cambridge, Massachusetts: MIT Press, 1990.