Чарльз Бэббидж KH FRS ( / ˈ b æ b ɪ dʒ / ; 26 декабря 1791 – 18 октября 1871) был английским энциклопедистом . [1] Математик, философ, изобретатель и инженер-механик, Бэббидж создал концепцию цифрового программируемого компьютера. [2]
Некоторые считают Бэббиджа «отцом компьютера ». [2] [3] [4] [5] Ему приписывают изобретение первого механического компьютера , разностной машины , которая в конечном итоге привела к более сложным электронным конструкциям, хотя все основные идеи современных компьютеров можно найти в его аналитической машине , запрограммированной с использованием принципа, открыто заимствованного из ткацкого станка Жаккарда . [2] [6] У Бэббиджа был широкий круг интересов в дополнение к его работе над компьютерами, описанной в его книге 1832 года « Экономика производств и машин» . [7] Он был важной фигурой в общественной жизни Лондона, и ему приписывают импорт «научных вечеров» из Франции с его хорошо посещаемыми субботними вечерами . [8] [9] Его разнообразная работа в других областях привела к тому, что его называли «выдающимся» среди многих эрудитов его века. [1]
Бэббидж, который умер до завершения успешного проектирования многих своих проектов, включая его Difference Engine и Analytical Engine, остался выдающейся фигурой в идее вычислений. Части его незавершенных механизмов выставлены в Музее науки в Лондоне. В 1991 году по первоначальным чертежам была построена функционирующая разностная машина. Успех готовой машины, построенной с допусками , достижимыми в 19 веке, показал, что машина Бэббиджа могла бы работать.
Место рождения Бэббиджа оспаривается, но, согласно Оксфордскому национальному биографическому словарю, он, скорее всего, родился по адресу: 44 Crosby Row, Walworth Road , London, England. [10] Голубая мемориальная доска на перекрестке Larcom Street и Walworth Road увековечивает это событие. [11]
В некрологе в The Times была указана дата его рождения — 26 декабря 1792 года; но затем племянник написал, что Бэббидж родился на год раньше, в 1791 году. В приходской книге церкви Св. Марии в Ньюингтоне , Лондон, указано, что Бэббидж был крещен 6 января 1792 года, что подтверждает год его рождения — 1791. [12] [13] [14]
Бэббидж был одним из четырех детей Бенджамина Бэббиджа и Бетси Пламли Тип. Его отец был банковским партнером Уильяма Прейда в основании Praed's & Co. на Флит-стрит , Лондон, в 1801 году. [15] В 1808 году семья Бэббидж переехала в старый дом Роуденов в Ист-Тейнмуте . Примерно в возрасте восьми лет Бэббиджа отправили в сельскую школу в Альфингтоне недалеко от Эксетера, чтобы он выздоровел от опасной для жизни лихорадки. Некоторое время он посещал гимназию короля Эдуарда VI в Тотнесе , Южный Девон, но его здоровье заставило его на некоторое время вернуться к частным репетиторам. [16]
Затем Бэббидж присоединился к Академии Холмвуда, где обучалось 30 студентов, на Бейкер-стрит, в Энфилде , Миддлсекс , под руководством преподобного Стивена Фримена. [17] В академии была библиотека, которая пробудила в Бэббидже любовь к математике. После ухода из академии он учился у еще двух частных репетиторов. Первым был священник недалеко от Кембриджа ; через него Бэббидж познакомился с Чарльзом Симеоном и его последователями-евангелистами, но плата за обучение была не той, что ему была нужна. [18] Его привезли домой, чтобы он учился в школе Тотнеса: это было в возрасте 16 или 17 лет. [19] Вторым был репетитор из Оксфорда , под руководством которого Бэббидж достиг уровня в классических науках, достаточного для поступления в Кембриджский университет.
Бэббидж прибыл в Тринити-колледж в Кембридже в октябре 1810 года. [20] Он уже был самоучкой в некоторых разделах современной математики; [21] он читал Роберта Вудхауса , Жозефа Луи Лагранжа и Мари Аньези . В результате он был разочарован стандартным математическим обучением, доступным в университете. [10]
Бэббидж, Джон Гершель , Джордж Пикок и несколько других друзей основали Аналитическое общество в 1812 году; они также были близки с Эдвардом Райаном . [22] Будучи студентом, Бэббидж также был членом других обществ, таких как «Клуб привидений» , занимавшийся исследованием сверхъестественных явлений, и «Клуб извлекателей», посвятивший себя освобождению своих членов из сумасшедшего дома, если кто-либо из них попадал в один из них. [23] [24]
В 1812 году Бэббидж перевелся в Питерхаус, Кембридж . [20] Он был там ведущим математиком, но не окончил его с отличием. Вместо этого он получил степень без экзамена в 1814 году. Он защитил диссертацию, которая была признана богохульной на предварительном публичном диспуте, но неизвестно, связан ли этот факт с тем, что он не сдал экзамен. [10]
Учитывая его репутацию, Бэббидж быстро добился прогресса. Он читал лекции по астрономии в Королевском институте в 1815 году и был избран членом Королевского общества в 1816 году. [25] С другой стороны, после окончания университета он безуспешно подавал заявки на должности и не имел большого успеха в карьере. В 1816 году он был кандидатом на преподавательскую работу в колледже Хейлибери ; у него были рекомендации от Джеймса Айвори и Джона Плейфера , но он проиграл Генри Уолтеру . [26] В 1819 году Бэббидж и Гершель посетили Париж и Общество Аркёй , встретившись с ведущими французскими математиками и физиками. [27] В том же году Бэббидж подал заявку на должность профессора в Эдинбургском университете по рекомендации Пьера Симона Лапласа ; должность досталась Уильяму Уоллесу . [28] [29] [30]
С Гершелем Бэббидж работал над электродинамикой вращений Араго , опубликовав ее в 1825 году. Их объяснения были лишь переходными, их подхватил и расширил Майкл Фарадей . Эти явления теперь являются частью теории вихревых токов , а Бэббидж и Гершель упустили некоторые ключи к объединению электромагнитной теории , оставаясь близко к закону силы Ампера . [31]
Бэббидж приобрел актуарные таблицы Джорджа Барретта , который умер в 1821 году, оставив неопубликованную работу, и исследовал эту область в 1826 году в «Сравнительном обзоре различных учреждений по страхованию жизни» . [32] Этот интерес последовал за проектом по созданию страховой компании, предложенным Фрэнсисом Бейли и обсуждавшимся в 1824 году, но не реализованным. [33] Бэббидж действительно рассчитал актуарные таблицы для этой схемы, используя данные Equitable Society о смертности с 1762 года. [34]
В течение всего этого периода Бэббидж неловко зависел от поддержки своего отца, учитывая отношение его отца к его раннему браку в 1814 году: он и Эдвард Райан женились на сестрах Уитмор. Он обосновался в Мэрилебоне в Лондоне и создал большую семью. [35] После смерти отца в 1827 году Бэббидж унаследовал большое поместье (стоимостью около 100 000 фунтов стерлингов, что эквивалентно 10,9 миллионам фунтов стерлингов или 15 миллионам долларов США сегодня), что сделало его независимо богатым. [10] После смерти жены в том же году он провел время в путешествиях. В Италии он встретил Леопольда II, великого герцога Тосканского , что предвещало его последующий визит в Пьемонт . [25] В апреле 1828 года он был в Риме и рассчитывал, что Гершель возглавит проект по созданию разностной машины, когда услышал, что тот стал профессором в Кембридже, должность, которую он трижды не мог получить (в 1820, 1823 и 1826 годах). [36]
Бэббидж сыграл важную роль в основании Королевского астрономического общества в 1820 году, изначально известного как Астрономическое общество Лондона. [37] Его первоначальными целями были приведение астрономических вычислений к более стандартной форме и распространение данных. [38] Эти направления были тесно связаны с идеями Бэббиджа о вычислениях, и в 1824 году он выиграл его Золотую медаль , присуждённую «за изобретение машины для вычисления математических и астрономических таблиц ». [39]
Мотивация Бэббиджа преодолеть ошибки в таблицах с помощью механизации была обычным явлением с тех пор, как Дионисий Ларднер написал об этом в 1834 году в Edinburgh Review (под руководством Бэббиджа). [40] [41] Контекст этих разработок до сих пор обсуждается. Собственный рассказ Бэббиджа о происхождении разностной машины начинается с желания Астрономического общества улучшить Морской альманах . Бэббиджа и Гершеля попросили контролировать пробный проект, чтобы пересчитать некоторую часть этих таблиц. Имея результаты, были обнаружены расхождения. Это было в 1821 или 1822 году, и это был случай, когда Бэббидж сформулировал свою идею механических вычислений. [42] Выпуск Морского альманаха теперь описывается как наследие поляризации в британской науке, вызванной отношением к сэру Джозефу Бэнксу , который умер в 1820 году . [43]
Бэббидж изучал требования к созданию современной почтовой системы вместе со своим другом Томасом Фредериком Колби , придя к выводу, что должна быть единая ставка, которая была введена в действие с введением единой четырехпенсовой почты , замененной единой пенни почтой [44] в 1839 и 1840 годах. Колби был еще одним из основателей Общества. [45] Он также отвечал за обследование Ирландии . Гершель и Бэббидж присутствовали на знаменитой операции этого обследования, повторном измерении исходной линии озера Лох-Фойл . [46]
Аналитическое общество изначально было не более чем студенческой провокацией. В этот период оно добилось некоторых более существенных достижений. В 1816 году Бэббидж, Гершель и Пикок опубликовали перевод с французского лекций Сильвестра Лакруа , который тогда был самым современным учебником по исчислению. [47]
Ссылка на Лагранжа в терминах исчисления отмечает применение того, что сейчас называется формальными степенными рядами . Британские математики использовали их примерно с 1730 по 1760 год. После повторного введения они не просто применялись в качестве обозначений в дифференциальном исчислении . Они открыли области функциональных уравнений (включая разностные уравнения, фундаментальные для разностной машины) и операторные ( D-модульные ) методы для дифференциальных уравнений . Аналогия разностных и дифференциальных уравнений заключалась в нотации изменения Δ на D, поскольку «конечная» разность становится «бесконечно малой». Эти символические направления стали популярными, как операционное исчисление , и доведены до точки убывающей доходности. Концепция предела Коши была под контролем. [48] Вудхаус уже основал эту вторую «Британскую лагранжеву школу» с ее трактовкой рядов Тейлора как формальных. [49]
В этом контексте сложно выразить композицию функций , потому что правило цепочки не просто применяется ко вторым и более высоким производным. Этот вопрос был известен Вудхаусу к 1803 году, который взял у Луи Франсуа Антуана Арбогаста то, что сейчас называется формулой Фаа ди Бруно . По сути, это было известно Аврааму Де Муавуру (1697). Гершель нашел этот метод впечатляющим, Бэббидж знал о нем, и позже Ада Лавлейс отметила, что он совместим с аналитической машиной. [50] В период до 1820 года Бэббидж интенсивно работал над функциональными уравнениями в целом и сопротивлялся как обычным конечным разностям , так и подходу Арбогаста (в котором Δ и D были связаны простым аддитивным случаем экспоненциального отображения ). Но через Гершеля он попал под влияние идей Арбогаста в вопросе итерации , т. е. составления функции с самой собой, возможно, много раз. [49] В своей важной статье о функциональных уравнениях в Philosophical Transactions (1815/6) Бэббидж сказал, что его отправной точкой была работа Гаспара Монжа . [51]
С 1828 по 1839 год Бэббидж был профессором математики в Кембридже. Не будучи обычным резидентом -доном и невнимательным к своим преподавательским обязанностям, он написал три актуальные книги в этот период своей жизни. В 1832 году он был избран иностранным почетным членом Американской академии искусств и наук . [52] Бэббидж не симпатизировал коллегам: Джордж Бидделл Эйри , его предшественник на посту профессора математики в Тринити-колледже в Кембридже, [53] считал, что следует поднять вопрос об отсутствии у него интереса к чтению лекций. Бэббидж планировал прочитать лекцию в 1831 году по политической экономии . Реформаторское направление Бэббиджа было направлено на то, чтобы университетское образование стало более инклюзивным, университеты больше занимались исследованиями, имели более широкую программу и больше интереса к приложениям; но Уильям Уэвелл счел программу неприемлемой. Спор Бэббиджа с Ричардом Джонсом продолжался шесть лет. [54] Он так и не прочитал ни одной лекции. [55]
Именно в этот период Бэббидж попытался заняться политикой. Саймон Шаффер пишет, что его взгляды на 1830-е годы включали в себя отмену англиканской церкви , более широкое политическое представительство и включение производителей в качестве заинтересованных сторон. [56] Он дважды баллотировался в парламент в качестве кандидата от округа Финсбери . В 1832 году он занял третье место среди пяти кандидатов, проиграв около 500 голосов в избирательном округе из двух человек, когда два других кандидата-реформатора, Томас Уэйкли и Кристофер Темпл, разделили голоса. [57] [58] В своих мемуарах Бэббидж рассказал, как эти выборы принесли ему дружбу с Сэмюэлем Роджерсом : его брат Генри Роджерс хотел снова поддержать Бэббиджа, но умер через несколько дней. [59] В 1834 году Бэббидж занял последнее место среди четырех. [60] [61] [62] В 1832 году Бэббидж, Гершель и Айвори были назначены рыцарями Королевского Гвельфийского ордена , однако впоследствии они не были произведены в рыцари-бакалавры, что давало бы им право на приставку «сэр» , которая часто сопровождала назначения в этот иностранный орден (хотя Гершель позже был произведен в баронеты ). [63]
Бэббидж теперь проявил себя как полемист . Один из его биографов отмечает, что все его книги содержат «элемент кампании». Его «Размышления об упадке науки и некоторых его причинах » (1830) выделяются, однако, своими резкими нападками. Они были направлены на улучшение британской науки, и в частности на то, чтобы вытеснить Дэвиса Гилберта с поста президента Королевского общества, которое Бэббидж хотел реформировать. [64] Они были написаны из досады, когда Бэббидж надеялся стать младшим секретарем Королевского общества, поскольку Гершель был старшим, но потерпел неудачу из-за своей враждебности к Гемфри Дэви . [65] Майкл Фарадей получил ответ, написанный Герритом Моллом , под названием «О предполагаемом упадке науки в Англии» (1831). [66] На фронте Королевского общества Бэббидж не оказал никакого влияния, с безвкусными выборами герцога Сассекского на место Гилберта в том же году. С другой стороны, его «Упадок» как широкий манифест быстро привел к образованию в 1831 году Британской ассоциации содействия развитию науки (BAAS). [66]
В 1831 году журнал Mechanics' Magazine назвал последователей Бэббиджа деклинарианцами. В нелицеприятном тоне он указал на Дэвида Брюстера, пишущего в Quarterly Review , как на еще одного лидера; с колкостью, что и Бэббидж, и Брюстер получали государственные деньги. [67]
В дебатах того периода по статистике ( как сбору данных) и тому, что сейчас является статистическим выводом , BAAS в своей Статистической секции (которая также была обязана кое-чем Уэвеллу ) выбрала сбор данных. Эта секция была шестой, созданной в 1833 году с Бэббиджем в качестве председателя и Джоном Эллиотом Дринкуотером в качестве секретаря. Затем последовало основание Статистического общества . [68] [69] [70] Бэббидж был его публичным лицом, поддержанным Ричардом Джонсом и Робертом Мальтусом . [71]
Бэббидж опубликовал работу «Об экономике машин и производств» (1832 г.) об организации промышленного производства . Это была влиятельная ранняя работа по исследованию операций . [73] Джон Ренни-младший, выступая перед Институтом инженеров-строителей по вопросам производства в 1846 г., в основном упоминал обзоры в энциклопедиях, а книга Бэббиджа была первой статьей в Encyclopaedia Metropolitana , в форме, в которой Ренни отметил ее, в компании связанных работ Джона Фэри-младшего , Питера Барлоу и Эндрю Юра . [74] Из статьи «Общие принципы, регулирующие применение машин в производстве и механических искусствах» (1827 г.), которая стала статьей в Encyclopaedia Metropolitana 1829 г., Бэббидж разработал схематическую классификацию машин, которая в сочетании с обсуждением фабрик составила первую часть книги. Вторая часть рассматривала «внутреннюю и политическую экономию» производств. [75]
Книга хорошо продавалась и быстро вышла в четвертом издании (1836). [76] Бэббидж представлял свою работу в значительной степени как результат фактических наблюдений на фабриках, британских и за рубежом. В своем первом издании она не была предназначена для рассмотрения более глубоких вопросов политической экономии; второе (конец 1832 года) было сделано, с тремя дополнительными главами, включая одну о сдельной оплате . [77] Книга также содержала идеи о рациональном проектировании на фабриках и распределении прибыли . [78]
В «Экономии машин» было описано то, что сейчас называется «принципом Бэббиджа». Он указывал на коммерческие преимущества, доступные при более тщательном разделении труда . Как заметил сам Бэббидж, он уже появился в работе Мелькиорре Джойи в 1815 году. [79] Термин был введен в 1974 году Гарри Браверманом . [80] Связанные формулировки — «принцип кратностей» Филипа Сарганта Флоренса и «баланс процессов». [81] [82]
Бэббидж заметил, что квалифицированные рабочие обычно тратят часть своего времени на выполнение задач, которые ниже их уровня квалификации. Если трудовой процесс можно разделить между несколькими рабочими, затраты на рабочую силу можно сократить, поручив только высококвалифицированные задачи высокооплачиваемым рабочим, ограничив другие задачи низкооплачиваемыми рабочими. [83] Он также указал, что обучение или ученичество можно рассматривать как фиксированные издержки; но что отдача от масштаба доступна благодаря его подходу стандартизации задач, поэтому снова отдавая предпочтение фабричной системе . [84] Его взгляд на человеческий капитал был ограничен минимизацией периода времени для возмещения затрат на обучение. [85]
Другим аспектом работы была подробная разбивка структуры затрат на издание книг. Бэббидж занял непопулярную с точки зрения издателей позицию, разоблачая прибыльность торговли. [86] Он зашел так далеко, что назвал организаторов ограничительной практики торговли. [87] Двадцать лет спустя он посетил собрание, организованное Джоном Чепменом, чтобы провести кампанию против Ассоциации книготорговцев, которая все еще была картелем . [88]
Было написано, что «чем Артур Янг был для сельского хозяйства, тем Чарльз Бэббидж был для посещения фабрик и машин». [89] Говорят, что теории Бэббиджа повлияли на план Всемирной выставки 1851 года , [90] а его взгляды оказали сильное влияние на его современника Джорджа Джулиуса Пулетта Скроупа . [91] Карл Маркс утверждал, что источником производительности фабричной системы было именно сочетание разделения труда с машинами, опираясь на Адама Смита , Бэббиджа и Юра. [92] Где Маркс подхватил Бэббиджа и не согласился со Смитом, так это в мотивации разделения труда производителем: как и Бэббидж, он писал, что это было ради прибыльности , а не производительности, и определил влияние на концепцию торговли . [ 93]
Джон Раскин пошел дальше, полностью выступив против того, что олицетворяло производство в понимании Бэббиджа. [94] Бэббидж также повлиял на экономическое мышление Джона Стюарта Милля . [95] Джордж Холиоук считал подробное обсуждение Бэббиджем распределения прибыли существенным, в традициях Роберта Оуэна и Шарля Фурье , хотя и требующим внимания благожелательного капитана промышленности , и в то время игнорировался. [96]
Вечерние вечера Чарльза Бэббиджа , проводившиеся с 1828 по 1840 годы, были важными местами встреч выдающихся ученых, авторов и аристократии. Бэббиджу приписывают импорт «научного вечера» из Франции с его многолюдными вечерними вечерними вечерами . [8] [9]
Работы Бэббиджа и Юра были опубликованы на французском языке в 1830 году; [97] «Об экономике машин» была переведена в 1833 году на французский язык Эдуардом Био , а на немецкий в том же году Готфридом Фриденбергом. [98] Французский инженер и писатель по промышленной организации Леон Лаланн находился под влиянием Бэббиджа, но также и экономиста Клода Люсьена Бержери , сводя вопросы к «технологии». [99] Уильям Джевонс связал «экономику труда» Бэббиджа со своими собственными трудовыми экспериментами 1870 года. [100] Принцип Бэббиджа является неотъемлемым предположением в научном менеджменте Фредерика Уинслоу Тейлора . [ 101]
Мэри Эверест Буль утверждала, что на Бэббиджа и ее мужа Джорджа Буля , а также на Августа де Моргана оказало глубокое влияние — через ее дядю Джорджа Эвереста — индийская мысль в целом и индийская логика в частности :
Подумайте, каково должно было быть влияние интенсивной индуизации трех таких людей, как Бэббидж, Де Морган и Джордж Буль, на математическую атмосферу 1830–1865 годов. Какую роль она сыграла в создании векторного анализа и математики, с помощью которой сейчас проводятся исследования в области физической науки? [102]
В 1837 году, отвечая на серию из восьми Бриджуотерских трактатов , Бэббидж опубликовал свой Девятый Бриджуотерский трактат под названием «О силе, мудрости и благости Бога, проявленных в творении» . В этой работе Бэббидж встал на сторону униформизма в текущих дебатах. [103] Он предпочел концепцию творения, в которой доминировал данный Богом естественный закон , устраняя необходимость в непрерывной «изобретательности». [104]
Книга является работой по естественной теологии и включает в себя выдержки из связанной переписки Гершеля с Чарльзом Лайеллем . [105] Бэббидж выдвинул тезис о том, что Бог обладал всемогуществом и предвидением, чтобы творить как божественный законодатель. В этой книге Бэббидж рассматривал взаимосвязь интерпретаций между наукой и религией; с одной стороны, он настаивал на том, что «не существует фатального столкновения между словами Писания и фактами природы»; с другой стороны, он писал, что Книга Бытия не должна читаться буквально в отношении научных терминов. Против тех, кто утверждал, что они находятся в противоречии, он писал, «что противоречие, которое они вообразили, не может иметь реального существования, и что пока свидетельство Моисея остается безупречным, нам также может быть разрешено доверять свидетельству наших чувств». [106]
Девятый Бриджуотерский трактат широко цитировался в «Следах естественной истории творения» . [107] Параллель с вычислительными машинами Бэббиджа проводится явно, как допускающая правдоподобие теории о том, что трансмутация видов может быть запрограммирована заранее. [108]
Джонатар Ганери, автор «Индийской логики» , считает, что на Бэббиджа могла повлиять индийская мысль; один из возможных путей — через Генри Томаса Кольбрука . [109] Мэри Эверест Буль утверждает, что Бэббидж познакомился с индийской мыслью в 1820-х годах благодаря своему дяде Джорджу Эвересту:
Где-то около 1825 года [Эверест] приехал в Англию на два или три года и завязал крепкую и пожизненную дружбу с Гершелем и Бэббиджем, который тогда был совсем молод. Я бы попросил любого беспристрастного математика прочитать Девятый Бриджуотерский трактат Бэббиджа и сравнить его с работами его современников в Англии; а затем спросить себя, откуда взялась своеобразная концепция природы чуда, которая лежит в основе идей Бэббиджа об особых точках на кривых (глава, viii) — из европейской теологии или индуистской метафизики? О! как английское духовенство того времени ненавидело книгу Бэббиджа! [102]
Бэббидж был воспитан в протестантской форме христианской веры, его семья привила ему ортодоксальную форму поклонения. [110] Он объяснил:
Моя превосходная мать научила меня обычным формам моей ежедневной и ночной молитвы; и ни у отца, ни у матери не было никакой примеси фанатизма и нетерпимости, с одной стороны, ни того неподобающего и фамильярного способа обращения к Всевышнему, который впоследствии так сильно отвращал меня в мои юные годы. [111]
Отвергнув Афанасьевский символ веры как «прямое противоречие в терминах», в юности он обратился к трудам Сэмюэля Кларка по религии, из которых «Бытие и атрибуты Бога» (1704) оказали на него особенно сильное влияние. Позже в жизни Бэббидж пришел к выводу, что «истинная ценность христианской религии покоится не на спекулятивной [теологии] ... но ... на тех доктринах доброты и благожелательности, которые эта религия провозглашает и навязывает не только в пользу самого человека, но и каждого существа, восприимчивого к боли или счастью». [112]
В своей автобиографии «Отрывки из жизни философа» (1864) Бэббидж посвятил целую главу теме религии, где выделил три источника божественного знания: [113]
На основе аргумента о замысле он утверждал , что изучение творений природы было более убедительным доказательством, которое побудило его активно исповедовать существование Бога . [114] [115] Отстаивая естественную теологию, он писал:
В работах Создателя, всегда открытых для нашего изучения, мы обладаем прочной основой, на которой можно возвести надстройку просвещенного вероучения. Чем больше человек исследует законы, которые регулируют материальную вселенную, тем больше он убеждается, что все ее разнообразные формы возникают из действия нескольких простых принципов... Работы Создателя, всегда присутствующие в наших чувствах, дают живое и вечное свидетельство его силы и благости, намного превосходящее любые доказательства, переданные через человеческое свидетельство. Свидетельство человека становится слабее на каждой стадии передачи, в то время как каждое новое исследование дел Всемогущего дает нам более возвышенные взгляды на его мудрость, его благость и его силу. [116]
Как и Сэмюэл Винс , Бэббидж также писал в защиту веры в божественные чудеса . [117] Вопреки возражениям, ранее выдвинутым Дэвидом Юмом , Бэббидж отстаивал веру в божественное вмешательство, заявляя, что «мы не должны измерять достоверность или невероятность события узкой сферой нашего собственного опыта, и не забывать, что существует Божественная энергия, которая перекрывает то, что мы привычно называем законами природы». [118] Он намекал на пределы человеческого опыта, выражая: «все, что мы видим в чуде, — это эффект, который является новым для нашего наблюдения, и причина которого скрыта. Причина может находиться за пределами сферы нашего наблюдения и, таким образом, будет за пределами привычной сферы природы; но это не делает событие нарушением какого-либо закона природы. Пределы человеческого наблюдения лежат в очень узких границах, и было бы высокомерием предполагать, что досягаемость человеческой силы заключается в формировании границ естественного мира». [119]
Британская ассоциация была сознательно смоделирована по образцу Deutsche Naturforscher-Versammlung, основанной в 1822 году. [121] Она отвергла романтическую науку, а также метафизику , и начала укреплять разделение науки от литературы, а профессионалов от любителей. [122] Принадлежа к фракции «Ваттитов» в BAAS, представленной, в частности, Джеймсом Уаттом-младшим , Бэббидж тесно отождествлял себя с промышленниками. Он хотел двигаться быстрее в тех же направлениях и не имел времени на более джентльменский компонент ее членства. Действительно, он подписался под версией предположительной истории , которая ставила индустриальное общество как кульминацию человеческого развития (и разделял эту точку зрения с Гершелем). Столкновение с Родериком Мурчисоном привело в 1838 году к его отказу от дальнейшего участия. [123] [124] В конце того же года он подал в отставку с должности профессора Лукаса, отойдя также от борьбы с Уэвеллом в Кембридже. Его интересы стали более сосредоточенными на вычислениях и метрологии , а также на международных контактах. [125]
Проект, объявленный Бэббиджем, состоял в том, чтобы табулировать все физические константы (называемые «константами природы», фраза сама по себе неологизм), а затем составить энциклопедический труд числовой информации. Он был пионером в области «абсолютного измерения». [126] Его идеи развивались из идей Иоганна Христиана Поггендорфа и были упомянуты Брюстеру в 1832 году. Должно было быть 19 категорий констант, и Ян Хакинг видит в них частичное отражение «эксцентричного энтузиазма» Бэббиджа. [127] Статья Бэббиджа « О таблицах констант природы и искусства» была перепечатана Смитсоновским институтом в 1856 году с добавленным примечанием о том, что физические таблицы Арнольда Генри Гийо «станут частью важной работы, предложенной в этой статье». [128]
Точное измерение также было ключом к развитию станков. Здесь Бэббидж снова считается пионером, вместе с Генри Модсли , Уильямом Селлерсом и Джозефом Уитвортом . [129]
Благодаря Королевскому обществу Бэббидж приобрел дружбу с инженером Марком Брюнелем . Именно через Брюнеля Бэббидж узнал о Джозефе Клементе и таким образом познакомился с ремесленниками, которых он наблюдал в своей работе над мануфактурами. [130] Бэббидж предоставил представление Изамбарду Кингдому Брюнелю в 1830 году для контакта с предполагаемой железной дорогой Бристоль и Бирмингем . [131] Он провел исследования около 1838 года, чтобы показать превосходство широкой колеи для железных дорог, используемой Большой Западной железной дорогой Брюнеля . [132] [133]
В 1838 году Бэббидж изобрел пилот (также называемый коровосбрасывателем), металлическую раму, прикрепленную к передней части локомотива, которая очищает пути от препятствий; [134] он также построил динамометрическую машину . [132] Его старший сын, Бенджамин Гершель Бэббидж , работал инженером у Брюнеля на железной дороге, прежде чем эмигрировать в Австралию в 1850-х годах. [135]
Бэббидж также изобрел офтальмоскоп , который он дал Томасу Уортону Джонсу для тестирования. Джонс, однако, проигнорировал его. Устройство вошло в употребление только после того, как его независимо изобрел Герман фон Гельмгольц . [136] [137]
Бэббидж достиг заметных результатов в криптографии , хотя это все еще не было известно спустя столетие после его смерти. Частота букв была категорией 18 проекта табуляции Бэббиджа. Джозеф Генри позже защищал интерес к ней, при отсутствии фактов, как относящийся к управлению подвижным шрифтом . [127]
Еще в 1845 году Бэббидж раскрыл шифр, который был поставлен в качестве задачи его племянником Генри Холлиером, и в процессе он сделал открытие о шифрах, основанных на таблицах Виженера. В частности, он понял, что шифрование открытого текста с помощью ключевого слова делает зашифрованный текст предметом модульной арифметики . [138] Во время Крымской войны 1850-х годов Бэббидж взломал автоключевой шифр Виженера , а также гораздо более слабый шифр, который сегодня называется шифром Виженера . [139] Его открытие держалось в военной тайне и не было опубликовано. Вместо этого заслуга за результат была отдана Фридриху Касиски , прусскому пехотному офицеру, который сделал то же самое открытие несколько лет спустя. [140] Однако в 1854 году Бэббидж опубликовал решение шифра Виженера, которое было опубликовано ранее в журнале Journal of the Society of Arts . [138] [141] В 1855 году Бэббидж также опубликовал короткое письмо «Cypher Writing» в том же журнале. [142] Тем не менее, его приоритет не был установлен до 1985 года. [138] [143]
Бэббидж участвовал в широко разрекламированных, но непопулярных кампаниях против общественного беспокойства. Однажды он подсчитал все разбитые оконные стекла на фабрике, опубликовав в 1857 году «Таблицу относительной частоты причин поломки стеклянных окон»: из 464 разбитых окон, 14 были вызваны «пьяными мужчинами, женщинами или мальчиками». [144] [145] [146]
Неприязнь Бэббиджа к простолюдинам (Мани) проявилась в написании "Наблюдений за уличными неприятностями" в 1864 году, а также в подсчете 165 "неприятностей" за период в 80 дней. Он особенно ненавидел уличную музыку , и в частности музыку шарманщиков , против которых он выступал в различных местах. Следующая цитата является типичной:
Трудно оценить страдания, причиненные тысячам людей, и абсолютный материальный ущерб, налагаемый на множество работников умственного труда из-за потери их времени, уничтоженного шарманщиками и другими подобными неприятностями. [147]
Бэббидж был не одинок в своей кампании. К делу присоединился депутат Майкл Томас Басс . [148]
В 1860-х годах Бэббидж также занялся кампанией против катания обручей . Он обвинил катающих обручи мальчишек в том, что они загоняют свои железные обручи под ноги лошадей, в результате чего наездник падает, а лошадь очень часто ломает ногу. [149] Бэббидж добился определенной известности в этом вопросе, будучи осужденным в дебатах в Палате общин в 1864 году за то, что «начал крестовый поход против популярной игры в цыпочки и катания обручей». [150]
Машины Бэббиджа были одними из первых механических компьютеров. То, что они не были фактически завершены, во многом было связано с проблемами финансирования и столкновениями личностей, особенно с Джорджем Бидделлом Эйри, Королевским астрономом. [151]
Бэббидж руководил созданием некоторых паровых машин, которые достигли некоторого скромного успеха, предполагая, что вычисления могут быть механизированы. Более десяти лет он получал государственное финансирование своего проекта, которое составило 17 000 фунтов стерлингов, но в конечном итоге Казначейство потеряло к нему доверие. [152]
Хотя машины Бэббиджа были механическими и громоздкими, их базовая архитектура была похожа на архитектуру современного компьютера. Память данных и программ была разделена, работа была основана на инструкциях, блок управления мог делать условные переходы, и машина имела отдельный блок ввода-вывода . [152]
Во времена Бэббиджа печатные математические таблицы рассчитывались с помощью человеческих компьютеров ; другими словами, вручную. Они были центральными для навигации, науки и техники, а также математики. Известно, что ошибки случались как при транскрипции, так и при расчетах. [55]
В Кембридже Бэббидж увидел ошибочность этого процесса и возможность добавления механизации в его управление. Его собственный рассказ о своем пути к механическим вычислениям ссылается на конкретный случай:
В 1812 году он сидел в своих комнатах в Аналитическом обществе, рассматривая таблицу логарифмов, которая, как он знал, была полна ошибок, когда ему пришла в голову идея вычислить все табличные функции с помощью машин. Французское правительство создало несколько таблиц новым методом. Три или четыре их математика решили, как вычислять таблицы, еще полдюжины разбили операции на простые этапы, а сама работа, которая была ограничена сложением и вычитанием, была выполнена восемьюдесятью компьютерами, которые знали только эти два арифметических процесса. Здесь впервые массовое производство было применено к арифметике, и Бэббидж был захвачен идеей, что труд неквалифицированных компьютеров [людей] может быть полностью передан машинам, которые будут работать быстрее и надежнее. [153]
Был еще один период, семь лет спустя, когда его интерес пробудили проблемы, связанные с вычислением математических таблиц. Французская официальная инициатива Гаспара де Прони и проблемы ее реализации были ему знакомы. После окончания Наполеоновских войн научные контакты возобновились на уровне личных контактов: в 1819 году Чарльз Благден был в Париже, рассматривая вопрос о печати замороженного проекта де Прони и лоббируя поддержку Королевского общества. В работах 1820-х и 1830-х годов Бэббидж подробно ссылался на проект де Прони. [154] [155]
Бэббидж начал в 1822 году с того, что он назвал разностной машиной, созданной для вычисления значений полиномиальных функций . Она была создана для автоматического вычисления ряда значений. Используя метод конечных разностей, можно было избежать необходимости умножения и деления. [156]
Для прототипа разностной машины Бэббидж пригласил Джозефа Клемента для реализации проекта в 1823 году. Клемент работал по высоким стандартам, но его станки были особенно сложными. Согласно стандартным условиям ведения бизнеса того времени, он мог взимать плату за их строительство, а также владеть ими. Он и Бэббидж поссорились из-за расходов около 1831 года. [157]
Некоторые части прототипа сохранились в Музее истории науки в Оксфорде . [158] Этот прототип превратился в «первую разностную машину». Она осталась незавершённой, а готовая часть находится в Музее науки в Лондоне. Эта первая разностная машина состояла бы примерно из 25 000 деталей, весила бы пятнадцать коротких тонн (13 600 кг) и была бы 8 футов (2,4 м) в высоту. Хотя Бэббидж получил достаточное финансирование для проекта, он так и не был завершён. Позже (1847–1849) он создал подробные чертежи для улучшенной версии, «Разностной машины № 2», но не получил финансирования от британского правительства. Его конструкция была окончательно построена в 1989–1991 годах с использованием его планов и производственных допусков 19-го века. Он выполнил свои первые расчёты в Музее науки в Лондоне, вернув результаты в 31 цифру. [ необходима цитата ]
Девять лет спустя, в 2000 году, Музей науки завершил работу над принтером, который Бэббидж спроектировал для разностной машины. [159]
Музей науки построил две машины разности по планам Бэббиджа для машины разности № 2. Одна принадлежит музею. Другая, принадлежащая мультимиллионеру от технологий Натану Мирволду , была выставлена в Музее истории компьютеров [160] в Маунтин-Вью, Калифорния, 10 мая 2008 года. [161] Две построенные модели не являются копиями.
После того, как попытка создания первой разностной машины провалилась, Бэббидж работал над проектированием более сложной машины под названием «Аналитическая машина». Он нанял К. Г. Джарвиса, который ранее работал у Клемента чертежником. [162] Аналитическая машина знаменует собой переход от механизированной арифметики к полноценным вычислениям общего назначения. Во многом именно на ней покоится положение Бэббиджа как пионера компьютеров. [163]
Главным нововведением было то, что Аналитическую машину нужно было программировать с помощью перфокарт : Машина должна была использовать циклы перфокарт Жаккара для управления механическим калькулятором, который мог использовать в качестве входных данных результаты предыдущих вычислений. [164] [165] Машина также должна была использовать несколько функций, впоследствии используемых в современных компьютерах, включая последовательное управление, ветвление и циклирование. Это было бы первое механическое устройство, которое было бы, в принципе, полным по Тьюрингу . Чарльз Бэббидж написал серию программ для Аналитической машины с 1837 по 1840 год. [166] Первая программа была закончена в 1837 году. [167] Машина была не одной физической машиной, а скорее последовательностью проектов, с которыми Бэббидж возился до своей смерти в 1871 году. [ необходима цитата ]
Аде Лавлейс, которая переписывалась с Бэббиджем во время его разработки Аналитической машины, приписывают разработку алгоритма, который позволил бы Машине вычислять последовательность чисел Бернулли . [168] Несмотря на документальные свидетельства в виде почерка самой Лавлейс, [168] некоторые ученые оспаривают, в какой степени идеи принадлежали ей. [169] [170] [171] За это достижение ее часто называют первым программистом ; [172] [ проверка не прошла ] хотя язык программирования еще не был изобретен. [168] [173]
Лавлейс также переводила и писала литературу в поддержку проекта. Описывая программирование двигателя с помощью перфокарт, она писала: «Мы можем сказать, что Аналитическая Машина ткет алгебраические узоры так же, как Жаккардовый ткацкий станок ткет цветы и листья». [165]
Бэббидж посетил Турин в 1840 году по приглашению Джованни Планы , который в 1831 году разработал аналоговую вычислительную машину, которая служила вечным календарем . Здесь, в 1840 году в Турине, Бэббидж дал единственное публичное объяснение и прочитал лекции об аналитической машине. [174] [175] В 1842 году Чарльз Уитстон обратился к Лавлейс с просьбой перевести статью Луиджи Менабреа , который делал записи туринских выступлений Бэббиджа; и Бэббидж попросил ее добавить что-то от себя. Фортунато Пранди, который выступал в качестве переводчика в Турине, был итальянским изгнанником и последователем Джузеппе Мадзини . [176]
Пер Георг Шойц написал о разностной машине в 1830 году и экспериментировал в области автоматизированных вычислений. После 1834 года и статьи Ларднера в Edinburgh Review он запустил свой собственный проект, сомневаясь, можно ли осуществить первоначальный план Бэббиджа. Он протолкнул его вместе со своим сыном Эдвардом Шойцем. [177] Другой шведской машиной был двигатель Мартина Виберга (1860). [178]
В 2011 году исследователи в Великобритании предложили многомиллионный проект «План 28» [179] по созданию аналитической машины Бэббиджа. Поскольку планы Бэббиджа постоянно совершенствовались и так и не были завершены, они намеревались привлечь общественность к проекту и провести краудсорсинговый анализ того, что должно быть построено. [180] Он будет иметь эквивалент 675 байт памяти и работать на тактовой частоте около 7 Гц. Они надеялись завершить его к 150-й годовщине смерти Бэббиджа в 2021 году. [181]
Достижения в области MEMS и нанотехнологий привели к недавним высокотехнологичным экспериментам в области механических вычислений. Предлагаемые преимущества включают работу в условиях высокой радиации или высоких температур. [182] Эти современные версии механических вычислений были освещены в The Economist в его специальном выпуске с черной обложкой «конца тысячелетия» в статье под названием «Последний смех Бэббиджа». [183]
Из-за своей связи с городом Бэббидж был выбран в 2007 году для размещения на купюре в 5 фунтов стерлингов . [184] Изображение Бэббиджа представлено в разделе «Культурные символы Великобритании» нового британского паспорта 2015 года. [185]
25 июля 1814 года Бэббидж женился на Джорджиане Уитмор, сестре британского парламентария Уильяма Вулрича-Уитмора , в церкви Святого Михаила в Тейнмуте , Девон. [22] Пара жила в Дадмастон-холле , [186] Шропшир (где Бэббидж спроектировал систему центрального отопления), прежде чем в 1815 году переехала на Девоншир-стрит, 5, в Лондон. [187]
У Чарльза и Джорджианы было восемь детей, [188] но только четверо – Бенджамин Гершель , Джорджиана Уитмор, Дугалд Бромхед и Генри Превост – пережили детство. Жена Чарльза Джорджиана умерла в Вустере 1 сентября 1827 года, в том же году, что и его отец, их второй сын (также названный Чарльзом) и их новорожденный сын Александр.
Его младший выживший сын, Генри Прево Бэббидж (1824–1918), создал шесть небольших демонстрационных образцов для разностной машины № 1 на основе проектов своего отца [190] , один из которых был отправлен в Гарвардский университет , где его позже обнаружил Говард Х. Эйкен , пионер гарвардской машины Mark I. Аналитическая машина-мельница Генри Превоста 1910 года, ранее экспонировавшаяся в Дадмастон-холле, теперь экспонируется в Музее науки [191] .
Бэббидж жил и работал более 40 лет по адресу 1 Dorset Street, Marylebone, где он умер в возрасте 79 лет 18 октября 1871 года; он был похоронен на кладбище Kensal Green в Лондоне . По словам Хорсли, Бэббидж умер «от почечной недостаточности, вызванной циститом ». [192] Он отказался как от рыцарства [ не удалось подтвердить ], так и от баронета. Он также выступал против наследственного пэрства , отдавая предпочтение пожизненному пэрству . [193]
В 1983 году отчет о вскрытии Чарльза Бэббиджа был обнаружен и позже опубликован его праправнуком. [194] [195] Копия оригинала также доступна. [196] Половина мозга Бэббиджа хранится в Хантеровском музее в Королевском колледже хирургов в Лондоне. [197] Другая половина мозга Бэббиджа выставлена в Музее науки в Лондоне. [198]
В честь 40 лет, проведенных Бэббиджем, установлена черная мемориальная доска на Дорсет-стрит, 1, Лондон. [199] Места, учреждения и другие объекты, названные в честь Бэббиджа, включают:
Бэббидж часто появляется в стимпанк -произведениях; его называют знаковой фигурой жанра. [210] Другие произведения, в которых появляется Бэббидж, включают:
Чарльз Бэббидж.
Чарльз Бэббидж.
Чарльз Бэббидж.(Переиздано издательством Кембриджского университета в 2009 г., ISBN 978-1-108-00000-0 .)
Чарльз Бэббидж.(На сайте LOCOMAT имеется реконструкция этой таблицы.)
Чарльз Бэббидж.
{{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )[217]