|
Čarlzas Babidžas
Čarlzas Babidžas (angl. Charles Babbage, 1791-1871) anglų matematikas ir išradėjas.
Suprojektavo Skirtumų mašiną, kurią galima laikyti pirmuoju šiuolaikinių kompiuterių prototipu.
Biografija
Gimė 1791 m. gruodžio 26 d. Walworth'e (Saris) bankininko šeimoje. Jis buvo vienas iš keturių
Bendžamino Babidžo ir Elizabetės Teape vaikų. 1810 m. įstojo į Kembridžo Trejybės koledžą. 1814 m.
baigė Peterhouse ir 1817 m. gavo MA. Iki mirties gyveno Londone. 1816 m. buvo priimtas į Karališkąją
draugiją. 1828-1839 m. užėmė Kembridžo universiteto Lukaso vardo matematikos profesoriaus postą.
Jis yra parašęs 6 veikalus ir apie 90 straipsnių. Jis pasižymėjo kaip išradėjas, matematikas, mokslo
sistemos kritikas, politikas ir politinės ekonomikos žinovas. Jis pasiūlė švyturio signalizavimo sistemą,
juodąsias dėžes", skirtas užrašymui situacijos, buvusios iki traukinio katastrofos, propagavo dešimtainį
piniginės sistemos pagrindą ir siūlė panaudoti potvynių energiją.
Skaičiavimų automatizavimas
Č. Babidžo šlovė glaudžiai susijusi su jo kurtais automatiniais skaičiuotuvais. Jis suprojektavo dviejų
tipų prietaisus: Skirtumų mašiną ir Analitinę mašiną. Nuo savo pirmtakų jos skyrėsi ne tik dydžiu ir
sudėtingumu, bet ir koncepcija. Skirtumų mašina buvo skirta ne pagrindinių aritmetinių veiksmų
atlikimui, o baigtinių skirtumų paskaičiavimui. Jie leido nenaudoti daugybos veiksmų sudarant polinomų reikšmių lenteles.
Matematinių lentelių sudarymo automatizavimu jis pradėjo domėtis 1821 m. Jo pagrindinė mintis
buvo, kad ne tik būtų skaičiuojama be klaidų, bet ir atspausdinami rezultatai. 1822 m. jis pasiuntė
straipsnį Karališkajai astronomijos draugijai ir gavo pradinį finansavimą Skirtumų mašinos kūrimui.
Tačiau darbai strigo ir mašina nebuvo baigta. Apie 1840 m. jis užbaigė Analitinės mašinos principų
kūrimą. Dar po 7 m. jis grįžo prie Skirtumų mašinos konstrukcijos tobulinimo. Pats Č. Babidžas
neužbaigė nė vienos šių mašinų. Dėl nesėkmės priežasties istorikai tebesiginčija. Nurodomos įvairios
priežastys: sudėtingas charakteris, nepakankamas progresas ir vyriausybės paramos nutraukimas,
nesutarimai su pagrindiniu inžinieriumi J. Klemensu. Tačiau dažniausiai, kaip priežastis, minima
Viktorijos laikų technologijos netobulumas. Bet juk 1834 m. du švedai Georg'as ir jo sūnus Edward'as Scheutz'ai*)
sukonstravo nedidelį Skirtumų mašinos modelį!?
Baigtinių skirtumų skaičiavimo mašina
Baigtinių skirtumų skaičiavimo mašina Č. Babidžo suprojektuota sistema, skirta polinomų
reikšmių lentelių sudarymo automatizavimui. Ji rėmėsi baigtinių skirtumų metodu. Ją galima laikyti
pirmuoju kompiuterio pagal dabartine sampratą prototipu. Ji nuo kitų to meto skaičiuotuvų išsiskyrė tuo,
kad savo mechanizme turėjo užprogramuotos matematikos taisykles.
Prielaidos
XIX a. pradžioje matematines lenteles (logaritmų ir trigonometrinių funkcijų) sudarinėjo ištisos
matematikų komandos naudodamos primityvias priemones. Kadangi tie žmonės atlikdavo skaičiavimus,
juos vadino kompiuteriais" (angl. computer). Šiuo terminu įvardijama pareigybė vis dar egzistavo ir XX a. 5-jame dešimtmetyje.
Problema buvo ne tik rutininio darbo apimtis, bet ir daugybė klaidų lentelėse. Tad buvo stengiamasi
kažkiek automatizuoti tą veiklą. Šikardo,
B. Paskalio ir
G. Leibnico sukurti prietaisai nelabai tiko praktiniam panaudojimui.
Sukūrimo istorija
Skirtumų mašinos paskirtis buvo skaičiuoti sudaryti polinominių funkcijų reikšmių lenteles. Mat jomis
galima aproksimuoti logaritmus ir trigonometrines funkcijas. Pirminė Skirtumų mašinos idėja 1786 m.
kilo J.H. Mueller'iui. Tačiau ji buvo užmiršta.
Ją atgaivino Č. Babidžas Karališkajai astronomijos draugijai nusiuntęs straipsnį Pastaba apie
mechanizacijos pritaikymą labai didelių matematinių lentelių skaičiavimams." Vyriausybė skyrė lėšų
šiam projektui. Č. Babidžas mašinos sukonstravimui pasamdė J. Klemensą. 1832 m. viena mašinos
dalis buvo baigta. Ją sudarė apie 2000 detalių.
Tačiau 1833 m. darbai nutrūko Klemensui reikalaujant kompensuoti persikėlimo išlaidas. 1834 m. Č.
Babidžui kilo Analitinės mašinos idėja. Vėliau jis vėl grįžo prie Skirtumų mašinos ir pagerino jos
konstrukciją (1847-1849 m.). Įkvėptas Č. Babidžo idėjų, Georg Scheutz'as sukonstravo kelias Skirtumų
mašinas, kurių vieną 1859 m. pardavė Britanijos vyriausybei. Vėliau jų konstrukciją patobulino Martinas
Wiberg'as, tačiau naudojo tik logaritmų lentelėms sudarinėti. O 1876 m. Filadelfijos parodoje inžinierius
George Bernard Grant'as demonstravo savo konstrukcijos Skirtumų mašiną. Ji buvo 8 pėdų pločio, 5 pėdų aukščio ir turėjo 15 tūkst. judančių detalių.
Veikimo principas
Skirtumų mašinos veikimo principas rėmėsi Niutono pasiūlytu baigtinių skirtumų metodu. Paimkime
polinomą: P(x) = 2x2 - 3x + 2 Mums reikia paskaičiuoti polinomo reikšmes: p(0,1), p(0,2), p(0,3), p(0,4).
Sudarykime lentelę, kurios pirmas stulpelis yra polinomo reikšmės, antras stulpelis jų skirtumai, o
trečias tų skirtumų skirtumas.
Pastebime, kad trečio stulpelio reikšmė yra pastovi. Tai yra dėsningumas, - bet kuriam n laipsnio
polinomui taip sudarytai lentelei n + 1 stulpelio reikšmė bus konstanta. Tai ir buvo panaudota mašinos
konstravimui. Pabandykime paskaičiuoti naują polinomo reikšmę, p(0,5) imdami lentelės reikšmes iš
dešinės į kairę. Iš trečiojo stulpelio paimame 0,04. Tada antrajame stulpelyje atimame 0,16 0,04 =
0,12. Tad polinomo reikšmė p(0,5) bus 1,12 0,12 = 1,00
Kaip matome, polinomo reikšmių skaičiavimui nėra naudojama daugybos operacija, o tik atimties
operacija. Mašinai pakanka įsiminti tik n skaičių n-ojo laipsnio polinomo reikšmių skaičiavimui.
Atkūrimas
1989-1991 m. Londono mokslo muziejuje, 200-ųjų Č. Babidžo gimimo metinių progai, Skirtumų
mašina buvo sukonstruota pagal pradinius patobulintos versijos Č. Babidžo brėžinius. Juose rasta
keletas netikslumų, kuriuos reikėjo pataisyti. Ją sudaro apie 4000 detalių iš plieno, geležies ir bronzos. Ji
sveria 2,6 tonos, yra 10 pėdų pločio ir 6,5 pėdų aukščio. Ji gali skaičiuoti 7-ojo laipsnio polinomus, kurių
reikšmių skaičiavimus atlieka 31 skaitmenų tikslumu. Tačiau skaičiavimams atlikti rankeną reikia pasukti
šimtus arba net tūkstančius kartų. 2000 m. buvo sukonstruotas ir Č. Babidžo sumanytas spausdintuvas,
skirtas Skirtumų mašinos skaičiavimo rezultatams spausdinti.
Analitinė mašina
Analitinė mašina - Č. Babidžo suprojektuotas mechaninis universalus programuojamas
skaičiuotuvas, šiuolaikinių kompiuterių prototipas.
Analitinės mašinos idėja kilo Č. Babidžui 1834 m., kai įstrigo Skirtumų skaičiavimo mašinos
konstravimas. Analitinė mašina ne tik automatizavo veiksmus, bet ir galėjo būti užprogramuota nustatyto
operacijų rinkinio vykdymui nurodyta tvarka. Tad ji galėjo išspręsti praktiškai bet kurį skaičiavimo
uždavinį. Jos konstrukciją Č. Babidžas tobulino iki pat mirties, tačiau veikiančio modelio nesukonstravo.
Analitinė mašina turėjo beveik visus šiuolaikinio kompiuterio bruožus. Ji galėjo būti užprogramuota naudojant
Džozefo-Mari Žakaro sukurtas perfokortas. Buvo numatytos trijų tipų perfokortos:
skaičiams, aritmetinėms operacijoms ir duomenų įkėlimo bei išvedimo operacijoms valdyti. Kiekvieno tipo
perfokortas turėjo skaityti atskiras perfokortų skaitytuvas.
Mašina turėjo atmintį", kurioje buvo galima saugoti skaičius ir tarpinius rezultatus rezultatus (iki
1000 skaičių po 50 skaitmenų). Malūnas" atlikdavo pagrindines aritmetines operacijas. Skaičiavimai
buvo atliekami dešimtainėje skaičiavimo sistemoje. Mašina galėjo pakartoti operaciją (ciklas) ir turėjo
sąlyginio vykdymo (priklausomai nuo skaičiavimo rezultatų) galimybę. Rezultatų pateikimui buvo
numatytas spausdintuvas, braižiklis ir skambutis. Taip pat buvo numatyta galimybė perforuoti skaičius į
perfokortas, kad vėliau juos būtų galima iš jų nuskaityti.
Mašina turėjo būti varoma garo katilo. Ji būtų buvusi 30 m ilgio ir 10 m pločio. Patirtį, įgautą
projektuojant Analitinę mašiną, Č. Babidžas vėliau panaudojo tobulinant Skirtumų mašiną.
1842 m. italų matematikas Luigi Menabrea parengė Analitinės mašinos aprašymą prancūzų kalba.
Kitais metais jis buvo išverstas į anglų kalbą. Jį lydėjo platūs poeto lordo Bairono dukros
Ada Lovelace komentarai (pasirašyti pseudonimu).
Ada buvo gabi matematikė, studijavo astronomiją, muziką ir lotynų kalbą. Būdama 18 m. amžiaus ji
1833 m. susipažino su Č. Babidžu ir aktyviai domėjosi jo išradimais. Ji sukūrė programą Analitinės
mašinos valdymui, kurią galima laikyti pirmąja kompiuterine programa. Ji buvo skirta Bernulio skaičių
sekos suradimui. Jos vardo garbei 1979 m. programavimo kalba buvo pavadinta Ada.
Ada įvedė ir kertinius programavimo terminus, tokius, kaip darbinė ląstelė" (šiais laikais
kintamasis), ciklas, paprogramė, paprogramių biblioteka, indeksinis registras, modifikuojamos komandos ir kitus.
Vystymas ir įtaka
1878 m. Britų pasiekimų moksle asociacija pasisakė prieš Analitinės mašinos sukonstravimą.
Vienok, 1910 m. Babidžo sūnus Henris pranešė, kad yra sukonstruota dalis Analitinės mašinos, kuri
skaičiuoja ? reikšmės kartotinius (tiesa, klaidingai), ir spausdintuvas. Deja, ši dalis nebuvo programuojama.
Analitinės mašinos idėja buvo gerokai primiršta. Tiesa, 1915 m. Percy Ludgate rašė apie ją ir net
parengė savo analitinės mašinos projektą (kuri irgi nebuvo sukonstruota). Ši buvo mažesnė ir būtų
galėjusi per 6 sekundes sudauginti du 20 skaitmenų skaičius. Apie Babidžo mašiną žinojo išradėjai
Leonardo Torres y Quevedo bei Vannevar'as Bušas.
Šaltinis: Vikipedija
(C)
GFDL
*) Georgas Šūtcas (Per Georg Scheutz, 1785-1873) švedų teisininkas,
vertėjas ir išradėjas, geriausiai žinomas ankstyvais darbais skaičiavimo technikos srityje. 1837 m. suprojektavo ir 1843 m. su
sūnumi Edvardu (Edvard, 1823-1881) užbaigė Skaičiavimo mašiną, kuri rėmėsi Babidžo baigtinių
skirtumų skaičiavimo mašinos principais. 1851 m. gavo vyriausybės finansavimą patobulintai mašinai, kurią užbaigė
1853 m. Ji buvo maždaug pianino dydžio ir buvo demonstruojama 1855 m. Paryžiaus pasaulinėje parodoje. 1856 m. ji
parduota JAV Dudley observatorijai, o 1857 m. britų vyriausybė užsakė naują mašiną, baigtą 1859 m. Ji naudota
logaritminių lentelių sudarymui. 1875 m. M. Wibergas ją perdarė taip, kad ji galėtų spausdinti visą lentelę.
Kitu jo išradimu buvo kopijavimui skirtas optinis instrumentas, kuris buvo vadinamas Portfeuille Iconografique,
patentuotas 1841 m., o kitais metais padavė paraišką braižymo instrumentuii, vadintam Sinus-delare (sinuso dalintoju).
1850 m. padavė paraišką čerpių ir plytų degimo metodui.
G. Šūtcas yra išvertęs keletą V. Šekspyro ir V. Skoto kūrinių.
Jo sūnus Edvardas visą gyvenimą pašventė tėvo mašinos gaminimui, populiarinimui ir bandymams parduoti.
Kiti HOT.LT straipsniai:
Kompiuterių ištakos
Mažylis buvo pirmasis...
Konradas Cūzė ir jo C modeliai
Kompiuterių istorija
Kobolo motina
Jau 50 m. meinfreimams
ABC pirmasis kompiuteris?
Programavimo kalbų klegesys
Dėl kompiuterinio raštingumo
Į Mėnulį skridę kompiuteriai
Styvo Džobso kelias į žvaigždes
V. Bušas: žmogus, kuris neišrado kompiuterio
Danas Briklinas: skaičiuoklės autorius
Pirmoji programuotoja: Ada Lovelace
Klodas Šenonas žmogus, išradęs ateitį
Bilas Geitsas: kol dar nebuvo garsus
P-NP: Ant sveiko proto svarstyklių
Vozniakas: pasirinktas gyvenimas šešėlyje
ARPANET istorija
Ar mašina kada nors mąstys?
Verčiame kompiuterinius terminus (PDF)
Ar gali būti "naudingi" virusai?
Naujojo tipo mokslas
Negirdima melodija
Toji erdvė...
Įsilaužimų istorija
Užmirškite Internetą mokyklose
Tendencija: antroji Interneto banga
| 
