Prvi računalnik

Analitični stroj Charlesa Babbagea

Mrjohncummings/Wikimedia Commons/CC ASA 2.0G

Sodobni računalnik se je rodil iz nujne potrebe po drugi svetovni vojni, da se sooči z izzivom nacizem skozi inovacije. Toda prva ponovitev računalnika, kot ga zdaj razumemo, se je pojavila veliko prej, ko je v 1830-ih izumitelj po imenu Charles Babbage zasnoval napravo, imenovano Analytical Engine.

Kdo je bil Charles Babbage?

Rojen leta 1791 angleškemu bankirju in njegovi ženi, Charles Babbage (1791–1871) se je že zgodaj navdušil nad matematiko, sam se je učil algebre in veliko bral o celinski matematiki. Ko je leta 1811 odšel študirat v Cambridge, je ugotovil, da so njegovi mentorji pomanjkljivi v novi matematični pokrajini in da pravzaprav on že ve več kot oni. Posledično se je leta 1812 lotil ustanovitve Analitičnega društva, ki je pomagalo preoblikovati področje matematike v Veliki Britaniji. Leta 1816 je postal član Kraljeve družbe in bil soustanovitelj številnih drugih društev. Na neki stopnji je bil Lucasov profesor matematike na Cambridgeu, čeprav je to odstopil zaradi dela na svojih motorjih. Kot izumitelj je bil na čelu britanske tehnologije in je pomagal ustvariti sodobno britansko poštno storitev, lovilec krav za vlake in druga orodja.

Motor razlike

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 lahko bili prepredeni z napakami. Ko so se te tabele uporabljale v situacijah z velikimi vložki, na primer za navigacijske logaritme, so se lahko napake izkazale za usodne. Kot odgovor je Babbage upal, da bo ustvaril avtomatsko napravo, ki bi proizvajala brezhibne mize. Leta 1822 je pisal predsedniku društva, sir Humphry Davy (1778–1829), da izrazi to upanje. Temu je sledil s prispevkom o 'Teoretičnih principih strojev za izračun tabel', ki je leta 1823 osvojil prvo zlato medaljo Društva. Babbage se je odločil poskusiti zgraditi 'diferenčni motor'.

Ko se je Babbage obrnil na britansko vlado za financiranje, mu je dala eno prvih vladnih nepovratnih sredstev za tehnologijo. Babbage je ta denar porabil za najem enega najboljših strojnikov, ki jih je lahko našel za izdelavo delov: Josepha Clementa (1779–1844). In delov bi bilo veliko: načrtovanih je bilo 25.000.

Leta 1830 se je Babbage odločil za selitev in ustvaril delavnico, ki je bila odporna na ogenj, na območju brez prahu na njegovem posestvu. Gradnja se je ustavila leta 1833, ko je Clement zavrnil nadaljevanje brez predplačila. Vendar pa Babbage ni bil politik; ni bil sposoben zgladiti odnosov z zaporednimi vladami in je namesto tega ljudi odtujil s svojim nepotrpežljivim vedenjem. Do takrat je vlada porabila 17.500 funtov, več ni prišlo in Babbage je dokončal samo eno sedmino računske enote. Toda tudi v tem okrnjenem in skoraj brezupnem stanju je bil stroj na samem vrhu svetovne tehnologije.

Diferencialni motor #2

Babbage ni nameraval tako hitro odnehati. V svetu, kjer so bili izračuni običajno omejeni na največ šest številk, je Babbage nameraval izdelati več kot 20, nastali Engine 2 pa bi potreboval samo 8000 delov. Njegov Difference Engine je uporabljal decimalne številke (0–9) – namesto binarnih „bitov“, ki jih je imel Nemec Gottfried von Leibniz (1646–1716) raje – in so bile postavljene na zobnike/kolesa, ki so bila medsebojno povezana za izdelavo izračunov. Toda motor je bil zasnovan za več kot posnemanje abakusa: lahko je deloval na zapletenih problemih z nizom izračunov in lahko shranil rezultate v sebi za poznejšo uporabo ter odtisnil rezultat na kovinski izpis. Čeprav je še vedno lahko izvajal samo eno operacijo naenkrat, je daleč presegel katero koli drugo računalniško napravo, kar jih je svet kdaj videl. Na žalost za Babbagea ni nikoli dokončal Difference Engine. Brez kakršnih koli dodatnih državnih dotacij je njegovo financiranje zmanjkalo.

Leta 1854 je švedski tiskar po imenu George Scheutz (1785–1873) uporabil Babbagejeve ideje za ustvarjanje delujočega stroja, ki je izdeloval zelo natančne tabele. Vendar pa so izpustili varnostne elemente in stroj se je rad pokvaril, posledično pa stroj ni imel učinka. Leta 1991 so raziskovalci londonskega muzeja znanosti, kjer Babbagejevi zapisi in ohranjenih poskusih je po šestih letih dela ustvaril Difference Engine 2 po prvotni zasnovi. DE2 je uporabil približno 4000 delov in tehtal nekaj več kot tri tone. Ustrezni tiskalnik je bil dokončan leta 2000 in je imel spet toliko delov, vendar nekoliko manjšo težo 2,5 tone. Še pomembneje je, da je delovalo.

Analitični motor

V času svojega življenja so Babbagea obtoževali, da ga bolj zanimata teorija in vrhunske inovacije kot pa dejansko izdelovanje tabel, za katere mu je vlada plačevala, da jih ustvari. To ni bilo ravno nepošteno, kajti do takrat, ko je financiranje Difference Engine izhlapelo, je Babbage prišel na novo idejo: Analytical Engine. To je bil velik korak naprej od Difference Engine: to je bila naprava za splošne namene, ki je lahko izračunala veliko različnih problemov. Bil naj bi digitalen, avtomatski, mehanski in nadzorovan s spremenljivimi programi. Skratka, rešil bi vsak izračun, ki bi ga želeli. To bi bil prvi računalnik.

Analitični stroj je imel štiri dele:

• Mlin, ki je bil del, ki je delal izračune (v bistvu CPE)
• Shramba, kjer so bile shranjene informacije (v bistvu spomin)
• Čitalnik, ki bi omogočal vnos podatkov s pomočjo luknjanih kartic (v bistvu tipkovnice)
• Tiskalnik

Luknjane kartice so bile oblikovane po vzoru tistih, razvitih za Žakard statve in bi stroju omogočil večjo prilagodljivost kot kar koli, kar je bilo kdaj izumljeno za izvajanje izračunov. Babbage je imel velike ambicije glede naprave, trgovina pa naj bi vsebovala 1050-mestne številke. Imel bi vgrajeno zmožnost tehtanja podatkov in obdelave navodil izven reda, če bi bilo potrebno. Pogon bi bil na paro, izdelan iz medenine in bi zahteval usposobljenega operaterja/voznika.

Babbageu je pomagal Tukaj je Lovelace (1815–1852), hči britanskega pesnika Lord Byron in ena redkih žensk tega obdobja z izobrazbo iz matematike. Babbage je zelo občudoval njen objavljeni prevod francoskega članka o Babbagejevem delu, ki je vključeval njene obsežne opombe.

Motor je presegel tisto, kar si je Babbage lahko privoščil, in morda tisto, kar bi tehnologija takrat lahko proizvedla, toda vlada je bila nad Babbageom ogorčena in financiranja ni bilo. Babbage je nadaljeval delo na projektu, dokler ni umrl leta 1871, po mnogih poročilih je bil zagrenjen človek, ki je menil, da bi bilo treba več javnih sredstev usmeriti v napredek znanosti. Morda še ni bil dokončan, vendar je bil analitični motor preboj v domišljiji, če že ne praktičnosti. Babbagejevi motorji so bili pozabljeni, podporniki pa so se morali truditi, da bi ga ohranili v dobrem pogledu; nekateri novinarji so se lažje posmehovali. Ko so v dvajsetem stoletju izumili računalnike, izumitelji niso uporabili Babbagejevih načrtov ali idej in šele v sedemdesetih letih so njegovo delo v celoti razumeli.

Računalniki danes

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

Viri in dodatno branje

• Bromley, A. G. ' Analitični stroj Charlesa Babbagea, 1838 .' Annals of the History of Computing 4.3 (1982): 196–217.
• Kuhar, Simon. ' Minds, Machines and Economic Agents: Cambridge Receptions of Boole and Babbage .' Študije zgodovine in filozofije znanosti, del A 36.2 (2005): 331–50.
• Crowley, Mary L. ' 'Razlika' v Babbage's Difference Engine .' Učiteljica matematike 78.5 (1985): 366–54.
• Hyman, Anthony. 'Charles Babbage, pionir računalnika.' Princeton: Princeton University Press, 1982.
• Lindgren, Michael. 'Slava in neuspeh: Motorji razlike Johanna Müllerja, Charlesa Babbagea ter Georga in Edvarda Scheutza.' Trans. McKay, Craig G. Cambridge, Massachusetts: MIT Press, 1990.