Чарльз Бэббидж -Charles Babbage

Чарльз Бэббидж

Чарльз Бэббидж - 1860.jpg
Чарльз Бэббидж
Родился ( 1791-12-26 )26 декабря 1791 г.
Лондон (вероятно, Саутварк )
Умер 18 октября 1871 г. (1871-10-18)(79 лет)
Мэрилебон , Лондон, Великобритания
Национальность Английский
Гражданство британский
Альма-матер Питерхаус, Кембридж
Известен Разностный двигатель
Научная карьера
Поля Математика, инженерия, политическая экономия, информатика
Учреждения Тринити-колледж, Кембридж
Влияния Роберт Вудхаус , Гаспар Монж , Джон Гершель
Под влиянием Карл Маркс , Джон Стюарт Милль , Ада Лавлейс
Подпись
Подпись Чарльза Бэббиджа.svg

Чарльз Бэббидж KH FRS ( / ˈ b æ b ɪ / ; 26 декабря 1791 - 18 октября 1871) был английским эрудитом . Математик, философ, изобретатель и инженер-механик Бэббидж разработал концепцию цифрового программируемого компьютера.

Некоторые считают Бэббиджа « отцом компьютера ». Бэббиджу 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 аналитической машине Бэббиджа , запрограммированной с использованием принципа, открыто заимствованного у жаккардового ткацкого станка . . У Бэббиджа был широкий круг интересов в дополнение к его работе над компьютерами, описанной в его книге « Экономика мануфактур и машин» . Его разнообразная работа в других областях привела к тому, что его назвали «выдающимся» среди многих эрудитов своего века.

Бэббидж, который умер до полного успешного проектирования многих своих разработок, в том числе его Разностной машины и Аналитической машины, оставался видной фигурой в разработке компьютерных идей. Части незавершенных механизмов Бэббиджа выставлены в Музее науки в Лондоне. В 1991 году по первоначальным планам Бэббиджа была построена работающая разностная машина . Успех готового двигателя, построенного с допусками , достижимыми в 19 веке, показал, что машина Бэббиджа сработает.

Ранние годы

Портрет Чарльза Бэббиджа (ок. 1820 г.)

Место рождения Бэббиджа оспаривается, но, согласно Оксфордскому национальному биографическому словарю, он, скорее всего, родился по адресу Кросби-Роу, 44, Уолворт-роуд , Лондон, Англия. Голубая мемориальная доска на пересечении улиц Ларком-стрит и Уолворт-роуд отмечает это событие.

Дата его рождения была указана в его некрологе в «Таймс» 26 декабря 1792 года; но затем племянник написал, что Бэббидж родился на год раньше, в 1791 году. Приходская книга церкви Святой Марии в Ньюингтоне , Лондон, показывает, что Бэббидж был крещен 6 января 1792 года, что подтверждает 1791 год рождения.

Бэббидж с. 1850 г.

Бэббидж был одним из четырех детей Бенджамина Бэббиджа и Бетси Пламли Тип. Его отец был банковским партнером Уильяма Прейда при основании Praed's & Co. на Флит-стрит в Лондоне в 1801 году. В 1808 году семья Бэббиджей переехала в старый дом Роуденсов в Восточном Тейнмуте . Примерно в возрасте восьми лет Бэббиджа отправили в сельскую школу в Альфингтоне недалеко от Эксетера, чтобы вылечиться от опасной для жизни лихорадки. Некоторое время он посещал гимназию короля Эдуарда VI в Тотнесе , Южный Девон, но его здоровье вынудило его на время вернуться к частным репетиторам.

Затем Бэббидж поступил в Холмвудскую академию с 30 студентами на Бейкер-стрит, Энфилд , Миддлсекс , под руководством преподобного Стивена Фримена. В академии была библиотека, которая пробудила любовь Бэббиджа к математике. После окончания академии он учился еще у двух частных репетиторов. Первый был священником недалеко от Кембриджа ; через него Бэббидж познакомился с Чарльзом Симеоном и его последователями-евангелистами, но плата за обучение была ему не нужна. Его привезли домой, чтобы учиться в школе Тотнеса: это было в возрасте 16 или 17 лет. Вторым был наставник из Оксфорда , под руководством которого Бэббидж достиг уровня по классике, достаточного для поступления в Кембриджский университет.

В Кембриджском университете

Бэббидж прибыл в Тринити-колледж в Кембридже в октябре 1810 года. Он уже был самоучкой в ​​некоторых разделах современной математики; он читал Роберта Вудхауза , Жозефа Луи Лагранжа и Мари Аньези . В результате он был разочарован стандартным математическим обучением, доступным в университете.

Бэббидж, Джон Гершель , Джордж Пикок и несколько других друзей основали Аналитическое общество в 1812 году; они также были близки к Эдварду Райану . Будучи студентом, Бэббидж также был членом других обществ, таких как Клуб Призраков , занимающийся исследованием сверхъестественных явлений, и Клуб Экстракторов, посвященный освобождению своих членов из сумасшедшего дома, если кто-либо из них будет предан одному из них.

В 1812 году Бэббидж переводится в Питерхаус, Кембридж . Там он был лучшим математиком, но не окончил его с отличием. Вместо этого он получил степень без экзамена в 1814 году. Он защитил диссертацию, которую в предварительном публичном диспуте сочли кощунственной, но неизвестно, связан ли этот факт с тем, что он не сдал экзамен.

После Кембриджа

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. С другой стороны, после окончания учебы он безуспешно претендовал на должности, и у него было мало шансов на карьеру. 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 . В 1819 году Бэббидж и Гершель посетили Париж и Общество Аркейля , встретившись с ведущими французскими математиками и физиками. В том же году Бэббидж подал заявку на должность профессора Эдинбургского университета по рекомендации Пьера Симона Лапласа ; пост достался Уильяму Уоллесу .

Вместе с Гершелем Бэббидж работал над электродинамикой вращений Араго , опубликовав их в 1825 году. Их объяснения были лишь переходными, их подхватил и расширил Майкл Фарадей . Явления теперь являются частью теории вихревых токов , и Бэббидж и Гершель упустили некоторые ключи к объединению электромагнитной теории , оставаясь близкими к закону силы Ампера .

Бэббидж купил актуарные таблицы Джорджа Барретта , который умер в 1821 году, оставив неопубликованную работу, и изучил ситуацию в 1826 году в «Сравнительном обзоре различных учреждений по страхованию жизни» . Этот интерес последовал за проектом по созданию страховой компании, предложенным Фрэнсисом Бейли и обсужденным в 1824 году, но не реализованным. Бэббидж действительно рассчитал актуарные таблицы для этой схемы, используя данные о смертности Общества справедливости с 1762 года.

В течение всего этого периода Бэббидж неловко зависел от поддержки своего отца, учитывая отношение отца к его раннему браку в 1814 году: он и Эдвард Райан женились на сестрах Уитмор. Он построил дом в Мэрилебоне в Лондоне и создал большую семью. После смерти отца в 1827 году Бэббидж унаследовал большое поместье (стоимостью около 100 000 фунтов стерлингов, что эквивалентно 9,21 миллиона фунтов стерлингов или 11,8 миллиона долларов на сегодняшний день), что сделало его независимо богатым. После смерти жены в том же году он путешествовал. В Италии он встретил Леопольда II, великого герцога Тосканы , что предвещало более поздний визит в Пьемонт . В апреле 1828 года он был в Риме и полагался на Гершеля в управлении проектом разностного двигателя, когда услышал, что стал профессором в Кембридже, должность, которую ему трижды не удавалось получить (в 1820, 1823 и 1826 годах).

Королевское астрономическое общество

Бэббидж сыграл важную роль в основании Королевского астрономического общества в 1820 году, первоначально известного как Лондонское астрономическое общество. Его первоначальные цели заключались в том, чтобы привести астрономические расчеты к более стандартной форме и распространить данные. Эти направления были тесно связаны с идеями Бэббиджа о вычислениях, и в 1824 году он получил за нее Золотую медаль , названную «за изобретение машины для вычисления математических и астрономических таблиц ».

Мотивация Бэббиджа устранить 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). Контекст этих событий до сих пор обсуждается. Собственный отчет Бэббиджа о происхождении разностной машины начинается с желания Астрономического общества улучшить «Морской альманах» . Бэббиджа и Гершеля попросили проконтролировать пробный проект, пересчитать часть этих таблиц. При наличии результатов были обнаружены несоответствия. Это было в 1821 или 1822 году, когда Бэббидж сформулировал свою идею механических вычислений. Выпуск Морского альманаха теперь описывается как наследие поляризации в британской науке, вызванной отношением к сэру Джозефу Бэнксу , умершему в 1820 году.

Бэббидж вместе со своим другом Томасом Фредериком Колби изучил требования по созданию современной почтовой системы и пришел к выводу, что должен быть единый тариф, который был введен в действие с введением Единой четырехпенсовой почты , вытесненной Единой почтовой почтой в 1839 и 1840 годах. Колби был еще одним из основателей Общества. Он также отвечал за Обзор Ирландии . Гершель и Бэббидж присутствовали на знаменитой операции этого исследования — повторном измерении базовой линии Лох-Фойла .

Британская лагранжева школа

Первоначально Аналитическое общество было не более чем студенческой провокацией. В этот период у него было еще несколько существенных достижений. В 1816 году Бэббидж, Гершель и Пикок опубликовали перевод с французского лекций Сильвестра Лакруа , который в то время был самым современным учебником по математическому анализу.

Ссылка на Лагранжа в терминах исчисления отмечает применение того, что теперь называется формальным степенным рядом . 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, лежащие в основе разностной машины) и операторных ( D-модульных ) методов для дифференциальных уравнений . Аналогия разностных и дифференциальных уравнений условным образом заменяла Δ на D, поскольку «конечная» разность становится «бесконечно малой». Эти символические направления стали популярными, как операционное исчисление , и доведены до точки убывающей отдачи. Концепция предела Коши оставалась в безвыходном положении. Вудхаус уже основал эту вторую «британскую лагранжевую школу», рассматривая ряды Тейлора как формальные.

В этом контексте функциональную композицию сложно выразить, потому что цепное правило не просто применяется ко вторым и более высоким производным. Этот вопрос был известен Вудхаусу к 1803 году, который взял от Луи Франсуа Антуана Арбогаста то, что сейчас называется формулой Фаа ди Бруно . В основном это было известно Аврааму де Муавру (1697). Гершель нашел этот метод впечатляющим, Бэббидж знал о нем, а позже Ада Лавлейс отметила, что он совместим с аналитической машиной. 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 на него повлияли идеи Арбогаста в отношении итерации , т.е. составления функции из самой себя, возможно много раз. В большой статье о функциональных уравнениях в Philosophical Transactions (1815/6) Бэббидж сказал, что его отправной точкой была работа Гаспара Монжа .

Академический

С 1828 по 1839 год Бэббидж был Лукасовским профессором математики в Кембридже. Не обычный резидент - дон и невнимательный к своим преподавательским обязанностям, он написал три актуальные книги в этот период своей жизни. Он был избран иностранным почетным членом Американской академии искусств и наук в 1832 году. Бэббидж не симпатизировал коллегам: Джордж Бидделл Эйри , его предшественник на посту лукасовского профессора математики в Тринити-колледже в Кембридже, считал, его отсутствие интереса к чтению лекций. Бэббидж планировал прочитать в 1831 году лекцию по политической экономии . Направление реформ Бэббиджа заключалось в том, чтобы университетское образование стало более инклюзивным, университеты больше занимались исследованиями, расширили учебную программу и повысили интерес к приложениям; но Уильям Уэвелл счел программу неприемлемой. Полемика Бэббиджа с Ричардом Джонсом длилась шесть лет. Он никогда не читал лекции.

Именно в этот период Бэббидж попытался заняться политикой. Саймон Шаффер пишет, что его взгляды на 1830-е годы включали отказ от англиканской церкви , более широкую политическую избирательную свободу и включение производителей в качестве заинтересованных сторон. Он дважды баллотировался в парламент в качестве кандидата от округа Финсбери . В 1832 году он занял третье место среди пяти кандидатов, пропустив около 500 голосов в округе с двумя членами, когда два других кандидата-реформатора, Томас Уэкли и Кристофер Темпл, разделили голоса. 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. В 1834 году Бэббидж занял последнее место среди четырех. В 1832 году Бэббидж, Гершель и Айвори были назначены рыцарями Королевского Гвельфийского ордена , однако впоследствии они не стали рыцарями-холостяками , чтобы дать им право на префикс сэр , который часто сопровождался назначениями в этот иностранный орден (хотя Гершель позже был назначен баронетом ). ).

«Деклинарии», научные общества и BAAS

Письмо сэру Хамфри Дэви , 1822 г.

Теперь Бэббидж проявил себя как полемист . Один из его биографов отмечает, что все его книги содержат «агитационный элемент». Однако его «Размышления об упадке науки и некоторых его причинах» (1830 г.) выделяются резкими нападками. Он был направлен на улучшение британской науки и, в частности, на изгнание Дэвиса Гилберта с поста президента Королевского общества, которое Бэббидж хотел реформировать. Она была написана из досады, когда Бэббидж надеялся стать младшим секретарем Королевского общества, поскольку Гершель был старшим, но потерпел неудачу из-за своего антагонизма с Гемфри Дэви . У Майкла Фарадея был ответ, написанный Герритом Моллом , как «О предполагаемом упадке науки в Англии» (1831 г.). На фронте Королевского общества Бэббидж не имел никакого влияния, поскольку в том же году герцог Сассекский был избран преемником Гилберта. С другой стороны, как широкий манифест, его упадок быстро привел к созданию в 1831 году Британской ассоциации развития науки (BAAS).

Журнал « Механика» в 1831 году определил как деклинариев последователей Бэббиджа. Несимпатичным тоном он указал на Дэвида Брюстера , пишущего в Quarterly Review , как на еще одного лидера; с замечанием, что и Бэббидж, и Брюстер получали государственные деньги.

В дебатах того периода о статистике ( qua сбор данных) и о том, что сейчас является статистическим выводом , BAAS в своем статистическом отделе (который также чем-то обязан Уэвеллу ) выбрал 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 . Бэббидж был его публичным лицом при поддержке Ричарда Джонса и Роберта Мальтуса .

Об экономике машин и мануфактур

Об экономике машин и мануфактур , 1835 г.
Обозначение Бэббиджа для деталей машин, объяснение из книги «О способе выражения знаками действия машин » (1827 г.) его «Механической записи», изобретенной им для собственного использования в понимании работы разностной машины, и влияние на концепцию аналитическая машина

Бэббидж опубликовал книгу «Экономика машин и мануфактур» (1832 г.), посвященную организации промышленного производства . Это была влиятельная ранняя работа по операционным исследованиям . Джон Ренни Младший, обращаясь к Институту инженеров-строителей по производству в 1846 году, упомянул в основном обзоры в энциклопедиях, а книга Бэббиджа была первой статьей в Encyclopdia Metropolitana , в той форме, в которой Ренни ее отметил, в компании связанных работ Джона Фэри . младший , Питер Барлоу и Эндрю Юр . Из «Эссе об общих принципах, регулирующих применение машин в мануфактурах и механических искусствах » (1827 г.), которое стало статьей Encyclopdia Metropolitana 1829 г., Бэббидж разработал схематическую классификацию машин, которая в сочетании с обсуждением фабрик составила первая часть книги. Во второй части рассматривалась «бытовая и политическая экономия» мануфактур.

Книга хорошо продавалась и быстро вышла в четвертое издание (1836 г.). Бэббидж представлял свою работу в основном как результат реальных наблюдений на фабриках, в Великобритании и за границей. В своем первом издании он не предназначался для решения более глубоких вопросов политической экономии; второй (конец 1832 г.) сделал, с тремя дополнительными главами, включая одну по сдельной оплате . Книга также содержала идеи по рациональному проектированию на фабриках и распределению прибыли .

«Принцип Бэббиджа»

В «Экономике машин » было описано то, что сейчас называют «принципом Бэббиджа». Он указывал на коммерческие преимущества, открывающиеся при более тщательном разделении труда . Как отмечал сам Бэббидж, оно уже появлялось в работе Мельхиорре Джойя в 1815 году. Термин был введен в 1974 году Гарри Браверманом . Родственными формулировками являются «принцип кратности» Филипа Сарганта Флоренса и «баланс процессов».

Бэббидж заметил, что квалифицированные работники обычно тратят часть своего времени на выполнение задач, которые ниже их уровня квалификации. Если трудовой процесс можно разделить между несколькими работниками, затраты на рабочую силу можно сократить, поручая только высококвалифицированные задачи высокозатратным работникам, а другие задачи — менее оплачиваемым. Он также указал, что обучение или ученичество можно рассматривать как фиксированные затраты; но эта отдача от масштаба доступна благодаря его подходу к стандартизации задач, поэтому он снова отдает предпочтение заводской системе . Его взгляд на человеческий капитал сводился к минимизации периода времени для возмещения затрат на обучение.

Издательский

Еще одним аспектом работы была детальная разбивка структуры затрат на книгоиздание. Бэббидж занял непопулярную с точки зрения издателей линию разоблачения прибыльности сделки. Он дошел до того, что назвал организаторов ограничительной практики торговли. Двадцать лет спустя он присутствовал на собрании, организованном Джоном Чепменом для кампании против Ассоциации книготорговцев, все еще картеля .

Влияние

Было написано, что «чем Артур Янг был для сельского хозяйства, тем Чарльз Бэббидж был для посещения фабрики и машин». Говорят, что теории Бэббиджа повлияли на план Великой выставки 1851 года , а его взгляды оказали сильное влияние на его современника Джорджа Джулиуса Пулетта Скроупа . Карл Маркс утверждал, что источником производительности фабричной системы было именно сочетание разделения труда с машинами, опираясь на Адама Смита , Бэббиджа и Юра. В чем Маркс подхватил Бэббиджа и не согласился со Смитом, так это в мотивации разделения труда производителями: как и Бэббидж, он писал, что это делается ради прибыльности , а не производительности, и определил влияние на концепцию разделения труда. торговля .

Джон Раскин пошел еще дальше, полностью выступив против того, что означало производство в понимании Бэббиджа. Бэббидж также повлиял на экономическое мышление Джона Стюарта Милля . Джордж Холиок считал подробное обсуждение Бэббиджем распределения прибыли существенным, в традициях Роберта Оуэна и Чарльза Фурье , требующим внимания доброжелательного промышленника , и в то время игнорировавшимся.

Произведения Бэббиджа и Юра были опубликованы во французском переводе в 1830 г.; «Экономика машин » была переведена в 1833 году на французский язык Эдуардом Био и в том же году на немецкий язык Готфридом Фриденбергом. Французский инженер и писатель по промышленной организации Леон Лаланн находился под влиянием Бэббиджа, а также экономиста Клода Люсьена Бержери в сведении вопросов к «технологии». Уильям Джевонс связал «экономию труда» Бэббиджа со своими собственными трудовыми экспериментами 1870 года. Принцип Бэббиджа является неотъемлемым допущением научного менеджмента Фредерика Уинслоу Тейлора .

Мэри Эверест Буль утверждала, что было глубокое влияние — через ее дядю Джорджа Эвереста — индийской мысли в целом и индийской логики , в частности, на Бэббиджа и ее мужа Джорджа Буля , а также на Августа Де Моргана :

Подумайте, каким должно было быть влияние интенсивного индуизма трех таких людей, как Бэббидж, Де Морган и Джордж Буль, на математическую атмосферу 1830–1865 годов. Какую долю он сыграл в создании векторного анализа и математики, с помощью которых теперь проводятся исследования в области физических наук?

Естественное богословие

В 1837 году, отвечая на серию из восьми Бриджуотерских трактатов , Бэббидж опубликовал свой Девятый Бриджуотерский трактат под названием «О силе, мудрости и благости Бога, проявленной в творении» . В этой работе Бэббидж высказался на стороне униформизма в текущих дебатах. Он предпочитал концепцию творения, в которой господствовал данный Богом закон природы , устраняя необходимость в постоянном «изобретении».

Книга представляет собой работу по естественному богословию и включает выдержки из соответствующей переписки Гершеля с Чарльзом Лайелем . Бэббидж выдвинул тезис о том, что Бог обладал всемогуществом и предвидением, чтобы творить как божественный законодатель. В этой книге Бэббидж имел дело с родственными интерпретациями между наукой и религией; с одной стороны, он настаивал на том, что «не существует рокового столкновения между словами Писания и фактами природы»; с одной стороны, он писал, что Книгу Бытия не следует читать буквально с научной точки зрения. Против тех, кто сказал, что они противоречат друг другу, он написал, «что противоречие, которое они вообразили, не может иметь реального существования, и что, хотя свидетельство Моисея остается безупречным, нам также может быть разрешено доверять свидетельству наших чувств».

Девятый Бриджуотерский трактат широко цитируется в «Остатках естественной истории творения» . Проведена явная параллель с вычислительными машинами Бэббиджа, что делает правдоподобной теорию о том, что трансмутация видов может быть запрограммирована заранее.

Табличка из Девятого трактата о Бриджуотере , показывающая параметрическое семейство алгебраических кривых, приобретающих изолированные вещественные точки .

Джонар Ганери, автор книги « Индийская логика », считает, что на Бэббиджа могла повлиять индийская мысль; один из возможных маршрутов — через Генри Томаса Коулбрука . 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 быстро и на всю жизнь подружился с Гершелем и Бэббиджем, который был тогда совсем молод. Я бы попросил любого здравомыслящего математика прочитать «Девятый трактат Бриджуотера» Бэббиджа и сравнить его с работами его современников в Англии; а затем спросите себя, откуда взялась специфическая концепция природы чуда, которая лежит в основе идеи Бэббиджа об особых точках на кривых (гл. VIII) — из европейской теологии или индуистской метафизики? Ой! как ненавидело тогдашнее английское духовенство книгу Бэббиджа!

Религиозные взгляды

Бэббидж вырос в протестантской форме христианской веры, его семья привила ему ортодоксальную форму поклонения. Он объяснил:

Моя превосходная мать научила меня обычным формам моей ежедневной и ночной молитвы; и ни в отце, ни в матери не было смеси ханжества и нетерпимости, с одной стороны, а с другой — той неприличной и фамильярной манеры обращения ко Всевышнему, которая потом так противила меня в юношеские годы.

Отвергая Афанасьевский символ веры как «прямое противоречие в терминах», в юности он обращался к трудам Сэмюэля Кларка о религии, из которых « Бытие и атрибуты Бога» (1704 г.) оказали на него особенно сильное влияние. Позже Бэббидж пришел к выводу, что «истинная ценность христианской религии основывается не на спекулятивной [теологии]… но… на тех доктринах доброты и благожелательности, которые эта религия утверждает и навязывает не только в пользу самого человека, но и каждого». существо, восприимчивое к боли или счастью».

В своей автобиографии «Отрывки из жизни философа» (1864 г.) Бэббидж написал целую главу на тему религии, где выделил три источника божественного знания:

  1. Априорный или мистический опыт
  2. Из Откровения
  3. Из рассмотрения произведений Творца

Он заявил, основываясь на аргументе замысла , что изучение произведений природы было более привлекательным доказательством и тем, что привело его к активному исповеданию существования Бога . Выступая за естественное богословие, он писал:

В работах Творца, всегда открытых для нашего исследования, у нас есть прочная основа, на которой можно воздвигнуть надстройку просветленного вероучения. Чем больше человек исследует законы, управляющие материальной вселенной, тем больше он убеждается в том, что все ее разнообразные формы возникают в результате действия нескольких простых принципов... Дела Творца, всегда присутствующие в наших чувствах, дают живую жизнь. и постоянное свидетельство его силы и доброты, намного превосходящее любое свидетельство, передаваемое через человеческие свидетельства. Свидетельство человека становится все слабее на каждой стадии передачи, в то время как каждое новое исследование дел Всемогущего дает нам все более возвышенные представления о его мудрости, его благости и его силе.

Подобно Сэмюэлю Винсу , Бэббидж также защищал веру в божественные чудеса . Вопреки возражениям, ранее выдвинутым Дэвидом Юмом , Бэббидж отстаивал веру в божественное действие, заявляя, что «мы не должны измерять правдоподобие или невероятность события узкой сферой нашего собственного опыта, а также забывать, что существует Божественная энергия, которая превосходит то, что мы обычно называем законами природы». Он намекал на пределы человеческого опыта, говоря: «Все, что мы видим в чуде, есть следствие, новое для нашего наблюдения, причина которого скрыта. вне 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 состоит в том, чтобы сформировать границы природного мира».

Более поздняя жизнь

The Illustrated London News (4 ноября 1871 г.).

Британская ассоциация была сознательно создана по образцу Deutsche Naturforscher-Versammlung, основанной в 1822 году. Она отвергла как романтическую науку , так и метафизику , и начала укреплять разделение науки и литературы, а профессионалов и любителей. Принадлежа к фракции «Ваттитов» в БААС, представленной, в частности, Джеймсом Ваттом-младшим , Бэббидж тесно отождествлял себя с промышленниками. Он хотел двигаться быстрее в том же направлении, и у него было мало времени на более джентльменскую составляющую своего членства. В самом деле, он придерживался версии гипотетической истории , согласно которой индустриальное общество являлось кульминацией человеческого развития (и разделял эту точку зрения с Гершелем). Столкновение с Родериком Мерчисоном привело в 1838 году к его отказу от дальнейшего участия. В конце того же года он подал в отставку с поста профессора Лукаса, отказавшись также от кембриджской борьбы с Уэвеллом. Его интересы стали более сосредоточенными на вычислениях и метрологии , а также на международных контактах.

Программа метрологии

Проект, объявленный Бэббиджем, заключался в том, чтобы свести в таблицу все физические константы (называемые «константами природы», что само по себе является неологизмом), а затем составить энциклопедический труд с числовой информацией. Он был пионером в области «абсолютных измерений». Его идеи последовали за идеями Иоганна Кристиана Поггендорфа и были упомянуты Брюстеру в 1832 году. Должно было быть 19 категорий констант, и Ян Хакинг считает, что они частично отражают «эксцентричный энтузиазм» Бэббиджа. Статья Бэббиджа « О таблицах констант природы и искусства » была переиздана Смитсоновским институтом в 1856 году с добавлением примечания о том, что физические таблицы Арнольда Генри Гайота «станут частью важной работы, предложенной в этой статье».

Точное измерение также было ключом к разработке станков. Здесь снова Бэббидж считается пионером вместе с Генри Модслеем , Уильямом Селлерсом и Джозефом Уитвортом .

Инженер и изобретатель

Благодаря Королевскому обществу Бэббидж подружился с инженером Марком Брюнелем . Именно через Брюнеля Бэббидж узнал о Джозефе Клементе и так познакомился с ремесленниками, которых он наблюдал в своей работе над мануфактурами. Бэббидж представил Isambard Kingdom Brunel в 1830 году для контакта с предложенной Бристольско-Бирмингемской железной дорогой . Примерно в 1838 году он провел исследования, чтобы показать превосходство широкой колеи для железных дорог, использовавшейся Великой Западной железной дорогой Брюнеля .

В 1838 году Бэббидж изобрел пилот (также называемый ловцом коров), металлическую раму, прикрепленную к передней части локомотивов, которая расчищает пути от препятствий; он также построил динамометрический автомобиль . Его старший сын, Бенджамин Гершель Бэббидж , работал инженером у Брюнеля на железных дорогах, прежде чем эмигрировать в Австралию в 1850-х годах.

Бэббидж также изобрел офтальмоскоп , который передал для испытаний Томасу Уортону Джонсу . Джонс, однако, проигнорировал это. Устройство вошло в обиход только после того, как было независимо изобретено Германом фон Гельмгольцем .

Криптография

Бэббидж добился заметных результатов в криптографии , хотя об этом еще не было известно спустя столетие после его смерти. Частота букв соответствовала 18-й категории проекта составления таблиц Бэббиджа. Позже Джозеф Генри защитил интерес к нему, за отсутствием фактов, как относящийся к управлению движимым шрифтом .

Еще в 1845 году Бэббидж разгадал шифр, который поставил перед ним его племянник Генри Холлиер, и в процессе он сделал открытие о шифрах, основанных на таблицах Виженера. В частности, он понял, что шифрование простого текста с помощью ключевого слова приводит к тому, что зашифрованный текст подвергается модульной арифметике . Во время Крымской войны 1850-х годов Бэббидж взломал шифр с автоключом Виженера , а также гораздо более слабый шифр, который сегодня называется шифром Виженера . Его открытие держалось в военной тайне и не публиковалось. Вместо этого заслуга в результате была отдана Фридриху Касискому , прусскому пехотному офицеру, который сделал такое же открытие несколько лет спустя. Однако в 1854 году Бэббидж опубликовал решение шифра Виженера, которое ранее было опубликовано в Журнале Общества искусств . В 1855 году Бэббидж также опубликовал в том же журнале короткое письмо «Шифрование». Тем не менее, его приоритет не был установлен до 1985 года.

Общественные неприятности

Бэббидж участвовал в широко разрекламированных, но непопулярных кампаниях против общественных беспорядков. Однажды он подсчитал все разбитые стекла фабрики, опубликовав в 1857 году «Таблицу относительной частоты причин разбития витринных окон»: из 464 разбитых окон 14 были вызваны «пьяными мужчинами, женщинами или мальчиками». ".

Отвращение Бэббиджа к простолюдинам (Мафии) включало в себя написание «Наблюдений за уличными неприятностями» в 1864 году, а также подсчет 165 «неприятностей» за период в 80 дней. Особенно он ненавидел уличную музыку , и в особенности музыку шарманщиков , против которых выступал на разных площадках. Типична следующая цитата:

Трудно оценить бедствия, причиненные тысячам людей, и абсолютное денежное наказание, налагаемое на множество интеллектуальных работников потерей своего времени, уничтоженного шарманщиками и другими подобными неприятностями.

Бэббидж был не одинок в своей кампании. Новообращенным к делу был член парламента Майкл Томас Басс .

В 1860-х годах Бэббидж также начал кампанию против катания обруча . Он упрекнул мальчишек, катающих обручи, в том, что они загоняют свои железные обручи под ноги лошадям, в результате чего всадника сбрасывает и очень часто лошадь ломает ногу. Бэббидж добился определенной известности в этом вопросе, будучи осужденным в ходе дебатов в Commons в 1864 году за «начало крестового похода против популярной игры в кошачьи лапки и катание обручей».

Пионер вычислительной техники

Часть разностной машины Чарльза Бэббиджа ( № 1), собранная после его смерти его сыном Генри Прево Бэббиджем (1824–1918) с использованием деталей, найденных в лаборатории Чарльза. Музей истории науки Уиппла , Кембридж, Англия.

Машины Бэббиджа были одними из первых механических компьютеров. На самом деле они не были завершены во многом из-за проблем с финансированием и личных разногласий, в первую очередь с Джорджем Бидделлом Эйри , королевским астрономом.

Бэббидж руководил созданием нескольких паровых машин, которые добились скромного успеха, предполагая, что вычисления можно механизировать. Более десяти лет он получал государственное финансирование своего проекта, которое составило 17 000 фунтов стерлингов, но со временем Казначейство утратило к нему доверие.

Хотя машины Бэббиджа были механическими и громоздкими, их базовая архитектура была похожа на современный компьютер. Память данных и программ были разделены, работа основывалась на инструкциях, блок управления мог делать условные переходы, а машина имела отдельный блок ввода-вывода .

Справочная информация о математических таблицах

Во времена Бэббиджа печатные математические таблицы рассчитывались людьми-компьютерами ; другими словами, вручную. Они занимали центральное место в навигации, науке и технике, а также в математике. Известно, что ошибки могут возникать как в транскрипции, так и в вычислениях.

В Кембридже Бэббидж увидел ошибочность этого процесса и возможность добавить механизации в его управление. Его собственный отчет о своем пути к механическим вычислениям ссылается на конкретный случай:

В 1812 году он сидел в своей комнате в Аналитическом обществе и рассматривал таблицу логарифмов, которая, как он знал, была полна ошибок, когда ему пришла в голову идея вычислить все табличные функции с помощью машин. Французское правительство произвело несколько таблиц новым методом. Трое или четверо их математиков решали, как вычислять таблицы, еще полдюжины разбивали операции на простые этапы, а сама работа, сводившаяся к сложению и вычитанию, выполнялась восемьюдесятью компьютерами, которые знали только эти два арифметических процесса. . Здесь впервые массовое производство было применено к арифметике, и Бэббидж был охвачен идеей, что труд неквалифицированных компьютеров [людей] может быть полностью заменен машиной, которая будет быстрее и надежнее.

Был еще период, семь лет спустя, когда его интерес вызвали вопросы вычисления 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 Шарль Благден находился в Париже, занимаясь печатью застопорившегося проекта де Прони и лоббируя поддержку Королевского общества. В работах 1820-х и 1830-х годов Бэббидж подробно упоминал проект де Прони.

Разностный двигатель

Разностная машина № 2 Музея науки, построенная по проекту Бэббиджа.
Часть разностной машины Бэббиджа.

Бэббидж начал в 1822 году с того, что он назвал разностной машиной, предназначенной для вычисления значений полиномиальных функций . Он был создан для автоматического расчета ряда значений. Используя метод конечных разностей, можно было избежать необходимости умножения и деления.

Для создания прототипа разностного двигателя Бэббидж пригласил Джозефа Клемента для реализации проекта в 1823 году. Клемент работал в соответствии с высокими стандартами, но его станки были особенно сложными. Согласно стандартным условиям бизнеса того времени, он мог взимать плату за их строительство, а также владеть ими. Он и Бэббидж поссорились из-за затрат примерно в 1831 году.

Некоторые части прототипа сохранились в Музее истории науки в Оксфорде . Этот прототип превратился в «двигатель первого отличия». Он остался незавершенным, а готовая часть находится в Музее науки в Лондоне. Этот двигатель первого отличия должен был состоять примерно из 25 000 деталей, весить пятнадцать коротких тонн (13 600 кг) и иметь высоту 8 футов (2,4 м). Хотя Бэббидж получил достаточно финансирования для проекта, он так и не был завершен. Позже (1847–1849) он подготовил подробные чертежи 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 XIX века. Он выполнил свой первый расчет в Музее науки в Лондоне, вернув результаты до 31 цифры.

Девять лет спустя, в 2000 году, Музей науки завершил работу над принтером , который Бэббидж разработал для разностной машины.

Готовые модели

Музей науки построил две разностные машины в соответствии с планами Бэббиджа относительно разностной машины № 2. Одна принадлежит музею. Другой, принадлежащий технологическому мультимиллионеру Натану Мирволду , был выставлен на выставке в Музее компьютерной истории в Маунтин-Вью, Калифорния, 10 мая 2008 года. Две построенные модели не являются точными копиями.

Аналитическая машина

Часть мельницы с печатающим механизмом аналитической машины, построенной Чарльзом Бэббиджем, выставленная в Музее науки (Лондон)

После того, как попытка создания машины первого различия провалилась, Бэббидж работал над созданием более сложной машины, называемой аналитической машиной. Он нанял К. Г. Джарвиса, который ранее работал у Клемента рисовальщиком. Аналитическая машина знаменует собой переход от механизированной арифметики к полноценным вычислениям общего назначения. Во многом именно на этом держится статус Бэббиджа как пионера компьютерных технологий.

Главное новшество заключалось в том, что аналитическая машина должна была быть запрограммирована с использованием перфокарт : машина должна была использовать циклы перфокарт Жаккара для управления механическим калькулятором, который мог использовать в качестве входных данных результаты предыдущих вычислений. Машина также предназначалась для использования нескольких функций, которые впоследствии использовались в современных компьютерах, включая последовательное управление, ветвление и цикл. Это было бы первое механическое устройство, которое в принципе было бы полным по Тьюрингу . Двигатель был не отдельной физической машиной, а скорее последовательностью конструкций, над которыми Бэббидж возился до своей смерти в 1871 году.

Часть аналитической машины, выставленная в 1843 году, слева от центра на этой гравюре в Музее короля Георга III в Королевском колледже в Лондоне .

Ада Лавлейс и итальянские последователи

Аде Лавлейс, которая переписывалась с Бэббиджем во время его разработки аналитической машины, приписывают разработку алгоритма, который позволил бы машине вычислить последовательность чисел Бернулли . Несмотря на документальные свидетельства, написанные собственным почерком Лавлейс, некоторые ученые спорят, в какой степени эти идеи принадлежали Лавлейсу. За это достижение ее часто называют первым программистом ; хотя язык программирования еще не был изобретен.

Лавлейс также переводила и писала литературу в поддержку проекта. Описывая программирование машины с помощью перфокарт, она написала: «Мы можем наиболее точно сказать, что аналитическая машина плетет алгебраические узоры так же, как жаккардовый ткацкий станок плетет цветы и листья».

Бэббидж посетил Турин в 1840 году по приглашению Джованни Плана , который в 1831 году разработал аналоговую вычислительную машину, служившую вечным календарем . Здесь в 1840 году в Турине Бэббидж дал единственное публичное объяснение и лекции об аналитической машине. В 1842 году Чарльз Уитстон обратился к Лавлейсу с просьбой перевести статью Луиджи Менабреа , который делал записи туринских переговоров Бэббиджа; и Бэббидж попросил ее добавить что-то свое. Фортунато Пранди, выступавший переводчиком в Турине, был итальянским эмигрантом и последователем Джузеппе Мадзини .

Шведские последователи

Пер Георг Шойц написал о разностной машине в 1830 году и экспериментировал с автоматизированными вычислениями. После 1834 года и статьи Ларднера в Edinburgh Review он разработал собственный проект, сомневаясь, что первоначальный план Бэббиджа может быть реализован. Это он протолкнул со своим сыном Эдвардом Шойцем. Еще одним шведским двигателем был двигатель Мартина Виберга (1860 г.).

Наследие

В 2011 году исследователи из Великобритании предложили многомиллионный проект «План 28» по созданию аналитической машины Бэббиджа. Поскольку планы Бэббиджа постоянно уточнялись и так и не были завершены, они намеревались привлечь к проекту общественность и провести анализ того, что должно быть построено с помощью краудсорсинга. Он будет иметь эквивалент 675 байт памяти и работать с тактовой частотой около 7 Гц. Они надеялись завершить его к 150-летию со дня смерти Бэббиджа в 2021 году.

Достижения в области МЭМС и нанотехнологий привели к недавним высокотехнологичным экспериментам в области механических вычислений. Предлагаемые преимущества включают работу в условиях высокой радиации или высокой температуры. Эти современные версии механических вычислений были освещены в The Economist в его специальном выпуске с черной обложкой «конец тысячелетия» в статье, озаглавленной «Последний смех Бэббиджа».

Из-за его связи с городом Бэббидж был выбран в 2007 году для изображения на банкноте в 5 фунтов стерлингов . Изображение Бэббиджа фигурирует в разделе британских культурных символов недавно разработанного британского паспорта в 2015 году.

Семья

Гранитное горизонтальное надгробие сложной геометрической формы в окружении других надгробий.
Могила Бэббиджа на кладбище Кенсал-Грин в Лондоне, фото 2014 г.

25 июля 1814 года Бэббидж женился на Джорджиане Уитмор в церкви Святого Михаила в Тейнмуте , Девон. Пара жила в Дадмастон-холле , Шропшир (где Бэббидж спроектировал систему центрального отопления), до переезда на Девоншир-стрит, 5, Лондон в 1815 году.

У Чарльза и Джорджианы было восемь детей, но только четверо — Бенджамин Гершель , Джорджиана Уитмор, Дугалд Бромхед и Генри Прево — 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.

  • Бенджамин Гершель Бэббидж (1815–1878)
  • Чарльз Уитмор Бэббидж (1817–1827)
  • Джорджиана Уитмор Бэббидж (1818 - 26 сентября 1834)
  • Эдвард Стюарт Бэббидж (1819–1821)
  • Фрэнсис Мур Бэббидж (1821–????)
  • Дугалд Бромхед (Бромхальд?) Бэббидж (1823–1901)
  • (генерал-майор) Генри Прево Бэббидж (1824–1918)
  • Александр Форбс Бэббидж (1827–1827)

Его младший выживший сын, Генри Прево Бэббидж (1824–1918), создал шесть небольших демонстрационных деталей для разностной машины № 1 на основе проектов своего отца, одна из которых была отправлена ​​​​в Гарвардский университет , где она позже была обнаружена Говардом Х. Айкен , пионер Гарвардского Марка I. Аналитическая машинная мельница Генри Прево 1910 года, ранее выставленная в Дадмастон-холле, теперь выставлена ​​​​в Музее науки.

Смерть

Мозг Чарльза Бэббиджа выставлен в Музее науки

Бэббидж жил и работал более 40 лет на Дорсет-стрит, 1, Мэрилебон, где и умер в возрасте 79 лет 18 октября 1871 года; он был похоронен на кладбище Кенсал-Грин в Лондоне . По словам Хорсли, Бэббидж умер «от почечной недостаточности, вызванной циститом ». Он отказался и от рыцарства, и от баронета. Он также выступал против наследственных пэров , отдавая предпочтение пожизненным пэрам .

Отчет о вскрытии

В 1983 году отчет о вскрытии Чарльза Бэббиджа был обнаружен и позже опубликован его праправнуком. Также доступна копия оригинала. Половина мозга Бэббиджа хранится в Хантерианском музее Королевского колледжа хирургов в Лондоне. Другая половина мозга Бэббиджа выставлена ​​в Музее науки в Лондоне.

Мемориалы

Зеленая табличка в Лондоне

На Дорсет-стрит, 1 в Лондоне установлена ​​черная мемориальная доска, посвященная 40-летию Бэббиджа. Места, учреждения и другие вещи, названные в честь Бэббиджа, включают:

В художественной литературе и кино

Бэббидж часто появляется в произведениях в стиле стимпанк ; его называют культовой фигурой жанра. Другие работы, в которых появляется Бэббидж, включают:

Публикации

Отчет о повторении опытов М. Араго по магнетизму, проявляемому различными веществами во время акта вращения , 1825 г.

Смотрите также

Заметки

использованная литература

  • Крейк, Алекс Д.Д. (февраль 2005 г.). «Предыстория формулы Фаа ди Бруно». Американский математический ежемесячник . 112 (2): 119–130. дои : 10.2307/30037410 . JSTOR  30037410 ..

внешние ссылки