Задолго до того, как компьютеры стали удобными и электронными, они сначала были очень механическими, состоящими из больших шестеренок, длинных стержней, колонн дисков, рычагов, пружин и металлических рам, и приводились в действие поворотом ручки. Широко известный как “отец компьютеров”, Чарльз Бэббидж, английский математический гений и философ, изобрел то, что сегодня известно как двигатель Бэббиджа, также известный как разностный двигатель. Чарльз Бэббидж, созданный для устранения ошибок, автоматизации и ускорения математических вычислений полиномиальных функций, разработал три версии движка Бэббиджа, каждая из которых является усовершенствованной и усовершенствованной версией своего предшественника. Бэббидж использовал математический метод , известный как метод конечных разностей, как для питания, так и для названия вычислительной машины.
Рождение Difference Engine
В 1820 году Королевское астрономическое общество поручило Бэббиджу и его другу Джону Гершелю усовершенствовать числовые таблицы в навигационной книге “морской альманах” после формулировки уравнений Бэббидж и Гершель назначили клерков для выполнения вычислений. Чтобы уменьшить количество ошибок, они поручили другому набору клерков выполнять арифметику. Несмотря на это, они все же обнаружили много расхождений в результатах. Это подтолкнуло Бэббиджа к разработке машины, которая могла бы производить безошибочные результаты за более короткий период. Он начал строить небольшой двигатель, называемый Difference Engine 0, и он был завершен в 1822 году. машина состояла из 18 колес и 3 осей и давала точные результаты со скоростью 33 цифры в минуту. Бэббидж представил прототип Королевскому астрономическому обществу и предложил крупномасштабную модель, которая могла бы использоваться правительством для морских и астрономических расчетов. Впечатленное точностью работы двигателя, правительство согласилось финансировать его проект, который уступил место строительству Difference Engine 1.
Babbage’s Difference Engine No 1, 1824-1832.
Неудачи Difference Engine 1
В 1823 году канцлер казначейства согласился финансировать проект Разностного двигателя Бэббиджа и предоставил ему 1700 фунтов стерлингов Для начала работы. Двигатель имеет две секции, расчетную секцию и секцию печати, в общей сложности 25 000 деталей и размеры 260 см в высоту, 230 см в ширину и 100 см в глубину. В 1824 году Бэббидж начал строить машину в двух комнатах своего дома, но позже понял, что ему нужно больше места и несколько компетентных рабочих, чтобы закончить проект. Он нанял инженера Джозефа Клемента, чтобы тот руководил механическими работами. Клемент нанял больше рабочих и использовал свою мастерскую для этого проекта.
Однако строительство заняло гораздо больше времени, чем предполагали Бэббидж и правительство. В 1830 году рабочие Клемента изготовили все детали, но большая часть секций еще не была собрана. Поскольку работа над проектом затянулась, Бэббидж и правительство решили забрать его из мастерской Клемента. К тому времени у Бэббиджа уже было здание в его собственности, выделенное для строительства разностной машины. Однако сопротивление Клемента осложняло положение Бэббиджа. Теперь Клемент настаивал на том, что двигатель принадлежит ему, исходя из тогдашней торговой практики. В 1832 году Клемент собрал часть вычислительного механизма, и Бэббидж представил его правительству для демонстрации. Это была всего лишь седьмая часть всего расчетного раздела, но это была рабочая модель. Строительство двигателя продолжалось, и расчетный участок был близок к завершению, но печатный участок остался нетронутым. Работы над проектом прекратились в 1833 году, но только в 1834 году Клемент согласился передать двигатель в мастерскую Бэббиджа, когда оба пути разошлись. Это побудило правительство прекратить финансирование проекта, учитывая, что потребуется больше средств для реорганизации двигателя в мастерской Бэббиджа. К этому времени правительство уже потратило 17 000 фунтов стерлингов.
Из-за этих печальных событий Бэббидж потерял мотивацию продолжать работу над проектом. Вместо этого он переключил свое внимание на более амбициозный механизм, аналитический механизм, который, как он полагал, мог делать все то, что мог делать механизм различий, и многое другое.
Покинутый но не забытый
Бэббидж провел большую часть своих лет, проектируя аналитическую машину после сбоя разностной машины, но именно развитие аналитической машины спровоцировало Бэббиджа вернуться к разностной машине. В 1947 году, используя арифметические механизмы аналитической машины, он переработал разностную машину, уточнив оригинальную конструкцию с более простыми механизмами и меньшим количеством деталей. Новая версия, которую он назвал Difference Engine 2, имела только треть частей оригинала и мог вычислить быстрее, чем предыдущий. Он завершил проект в 1849 году и представил его британскому правительству. Из-за предыдущего сбоя Difference Engine 1 правительство отказалось поддержать проект. Бэббидж передал конструкцию и сохранившиеся секции Разностного двигателя 1 своему сыну, генерал-майору Генри Прево Бэббиджу, который проявил большой интерес к работе своего отца. После смерти своего отца в 1871 году Генри Бэббидж продолжал работать и публиковать работы своего отца. Однако Difference Engine 2 так и не был построен до конца.
Difference Engine 2
Difference Engine, в наше время
В 1980-х годах, более чем через 100 лет после смерти Бэббиджа, Аллан Брумли, адъюнкт-профессор Сиднейского университета, заинтересовался оригинальными чертежами двигателя Бэббиджа в библиотеке научного музея в Лондоне. Его исследования привлекли внимание тогдашнего куратора вычислительной техники Музея Дорона Суэйда, который руководил строительством вычислительной секции Difference Engine 2 в 1985-1991 годах. Натан Мирвольд, бывший главный технический директор Microsoft, затем поручил строительство печатной секции двигателя. Первая полная версия Difference Engine 2 была окончательно завершена в 2002 году, и она работает точно так же, как спроектировал Бэббидж. После успешного завершения первого Difference Engine 2, Натан Пол Мирвольд также профинансировал строительство своего клона, которое было завершено в 2008 году.
Сегодня оригинальный Difference Engine 2 выставлен в Музее науки в Лондоне, а его клон находится в Intellectual Ventures в Сиэтле. Новаторская работа Бэббиджа в области автоматических вычислений стала основой последующих компьютерных технологий, которые развивались с течением времени. Возможно, он никогда не видел свой шедевр во всей его красе, но двигатель Бэббиджа, несомненно, является одним из самых блестящих и фундаментальных изобретений в истории компьютерных технологий.