Создавая разницу

Родившись в семье преуспевающего банкира, Беббидж провел детство в Девоне на западе Англии. В 1810 году он поступил в Университет Кембриджа и позже возглавил там кафедру математики – пост, который в свое время занимал Исаак Ньютон. Однако наряду с академическими интересами, Беббидж занимался и практическим применением математики, например, для страхования производственных процессов и инженерных расчетов.

Когда был изобретен компьютер? Среди возможных ответов на этот вопрос есть и изобретение самого первого предшественника современных машин, восходящее к британскому математику и инженеру 19 века Чарльзу Беббиджу (1791–1871).

Беббидж и железная дорога

Особый интерес у Беббиджа вызывало одно из самых важных событий века  - открытие железной дороги. Он сделал несколько изобретений и присутствовал на церемонии открытия линии Ливерпуль-Манчестер в северо-восточной Англии 15 сентября 1830 года. В тот же день умер член парламента Уильям Хаскинсон, которого сбил локомотив «ракета» Джорджа Стефенсона – это было первое в мире железнодорожное происшествие со смертельным исходом. «Я боялся… что люди в своем безумии попытаются остановить своими слабыми руками начало движения нашего огромного поезда», - позже писал Беббидж..

Вероятно это происшествие подтолкнуло Беббиджа к работе над безопасностью на железной дороге, так как в 1838 году он изобрел скотосбрасыватель (также известный как «пилот»), который прикреплялся впереди паровоза, чтобы удалять с пути препятствия.

От человека к механическому счету

Тысячу лет назад первым устройством, помогающим человеку проводить сложные расчеты, были счеты. Этот нехитрый инструмент порой делался из обоженной глины и костяшки счетов, порой, бились также часто, как и керамические горшки для цветов, Много позже счеты стали делать из кости, дерева и иных материалов. А уже в 17 веке, в результате увеличения темпа развития научных наблюдений, англичанин Уильям Афтред изобрел в 1622 году логарифмическую линейку. В следующем году в Германии Вильгельм Шикард сделал первый механический калькулятор. Философ и математик Блез Паскаль сделал в 1645 году свою Паскалину (известную также как "Калькулятор Паскаля"),  чтобы помочь отцу в работе над французской налоговой системой. В 70-х годах 17 века Готфрид фон Лейбниц изобрел ступенчатый счислитель.

Требовались точные вычисления, и тому были важные причины. В мореплавании например, для определения положения корабля требовалаись точные таблицы в морских альманахах. Новые изобретения были призваны не только ускорить вычисления; они также должны были снизить риск ошибки.

Такие ошибки очень огорчали Беббиджа. В 1821 году он со своим другом Джоном Хершелем (сыном астронома Уильяма Хершеля) обнаружили большое количество ошибок в таблицах, которые они пересматривали для Королевского Астрономического Общества. Исправление этих таблиц требовало тщательной работы, и однажды Беббидж воскликнул: «Как бы я хотел, чтобы эти таблицы составлялись с помощью пара!». Он решил автоматизировать процесс, который до того времени выполнялся людьми, которые назывались «расчетчики». Поступив так, он сделал важные шаги по направлению к тому, что сейчас нам известно как компьютеры.

Разностная машина

Для того, чтобы уменьшить трудовые затраты и гарантировать точность Беббидж создал «Разностную машину», которая состояла из тысяч шестеренок, «цифровых колес». Ее названаие отражает используемый в ней атематический «метод разности», при котором результат вычислений получается путем повторяющегсоя сложения разностей  между последовательными членами рядов. При этом сложные умножения заменяются простым сложением. Зубчики на каждой шестерне отражали числа, колесо внизу колонны означало единицы, второе – десятки и так далее. Беббидж создал демонстрационную модель разностной машины и объявил о своем изобретении на заседании Королевского Астрономического Общества в 1822 году.

Революционный аспект устройства состоял в том, что она была полностью автоматической. Предыдущие калькуляторы требовали, чтобы каждая математическая операция вводилась вручную, так что для получения правильного результата нужно было знать арифметику. Напротив, на разностной машине мог работать кто угодно. Это была первая в мире машина, использующая математические правила в механизмах. «Удивительные клетки и нервы мозга были заменены латунью и железом, (Беббидж) научил зубчатый механизм мыслить», - писал его биограф Гарри Вилмот Бакстон.

К 1849 году Беббидж придумал свою более эффективную «Разностную машину номер 2».  Она состояла из восьми колонн, по 31 шестерне в каждой – что означало, что она может совершать 31-значные вычисления. Половинау машины занимало печатающее устройство, так что человеческая рука не могла внести ошибку в результаты. Машина не только печатала, но и могла выдавать на печать результаты в разных форматах  (например, сгруппировав ряд данных).

Однако кроме отдельных моделей ни одна версия Разностной машины не была завершена. В 1853 году шведский изобретатель Пер Георг Шойц завершил устройство на основе проекта Беббиджа, которое он показал на Всемирной Выставке 1855 года в Париже. Затем, в 1991 году в Музее Науки в Лондоне по чертежам Беббиджа была собрана полноразмерная Разностная машина. Работа осуществлялась под надзором куратора музея по вычислениям, Дорона Суэйда, который позже писал «мы построили первую Машину Беббиджа, завершенную и отлично работающую, за 27 дней до двухсотлетия Беббиджа».

Продвижение дальше

Одной из причин, из-за которой Беббидж не закончил Разностную машину, была в том, что он решил заниматься созданием еще более совершенной машины: программируемого компьютера общего назначения.