|
Čarlzas Babidžas
Čarlzas Babidžas (angl. Charles Babbage, 1791-1871) anglų matematikas ir išradėjas, laikytinas kompiuterių tėvu".
Suprojektavo Skirtumų mašiną, kurią galima laikyti pirmuoju šiuolaikinių kompiuterių prototipu.
Biografija
Gimė 1791 m. gruodžio 26 d. Walworth'e (Saris) pasiturinčio bankininko šeimoje ir buvo vienas iš 4-ių Bendžamino Babidžo ir Elizabetės Teape vaikų.
Mokėsi su privačiu mokytoju, 1810 m. įstojo į Kembridžo Trejybės koledžą. 1814 m. baigė Peterhouse koledžą ir 1817 m. gavo MA
(vėliau grįžo čia ir 1828-39 m. užėmė matematikos Lukaso vardo katedros postą). Iki mirties gyveno Londone. 1816 m. buvo priimtas į Karališkąją draugiją
ir 1820 m. prisidėjo prie astronomų draugijos įkūrimo.
Jis yra parašęs 6-is veikalus ir apie 90-mt 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 švedų broliai Georg'as ir Edward'as Scheutz'ai 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
19 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 20 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". 1822 m. mažą demonstracinį modelį (nr.0). 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. Tais metais birželio 17 d.
Babidžo surengtame ovakarėlyje, kuriame dalyvavo mokslininkai ir kiti šviesuoliai bei demonstruota Skirtumų mašina,
pirmąkart Babidžą sutiko ir Ada Lovelace.
1834 m. Č. Babidžui kilo Analitinės mašinos idėja. Vėliau jis vėl grįžo prie Skirtumų mašinos ir, pats būdamas neblogas inžinierius,
pagerino jos konstrukciją (1847-49 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.
Ir jis tuo neapsiribojo - turėjo planų kurti žaidimų (ir šachmatų) automatus,
garso generatorius ir kompiuterinę leidybą.
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 p 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.
2010 m. kompiuterininkas ir žurnalistas John Graham-Cummingas ėmėsi ambicingo projekto iki 2030 m.
sukurti tokią analitinę mašiną, kuri būtų viešai eksponuojama. Jį pavadino Planu 28 tai nuoroda į išsamią dokumentaciją, kurią Babidžas
paliko specialiai šiam tikslui sukonstruotame raudonmedžio dėkle (mat jis spėjo, kad jo sukurta projektavimo kalba bus dėstoma mokyklose,
kad mokiniai galėtų konstruoti dar sudėtingesnes ir sudėtingesnes mašinas bet, žinoma, taip niekada neįvyko).
Tam pasitelkė Mokslo muziejaus Londone kuratorių Doron Swade. Pradžioje buvo suskaitmenintas visas Babidžo archyvas.
*) Johanas Miuleris (Johann Helfrich von Müller, 1746-1830) vokiečių inžinierius ir architektas,
iškėlęs Skirtumų mašinos, specializuoto skaičiuotuvo, idėją. Jį inžinieriumi pasamdė Heseno princas
G. Vilhelmas. 1770 m. Darmštadte suprojektavo kelis statinius (išliko fontanas Turgaus aikštėje). Vėliau ėmėsi įvairių išradimų,
kurių pirmuoju buvo teatras vaikams su optiniais ir mechaniniais efektais. Vėliau didelį padegamąjį veidrodį,
saulės laikrodį, oro siurblį, pneumatinį šautuvą, barometrą ir pan. 1776-90 m. buvo valstybės architektu. 9-ojo
dešimtm. pradžioje iš vietos superintendento atėjo prašymas sutikrinti lenteles rąstų tūrio paskaičiavimui.
To darbo palengvinimui J. Miuleris ir sumąstė savo sumatorių, bet paaiškėjo, kad reikia atlikti ir kitus veiksmus.
Jis aptiko F. Hano straipsnį apie skaičiuotuvą, naudojantį Leibnico žingsninius būgnus, kurį ir panaudojo
kurdamas (su patobulinimais) savo mechaninį kalkuliatorių. 1782 m. projektą užbaigė ir užsakė pagaminti laikrodininkui,
darbą užbaigusiam 1784 m. Jį pademonstravo Giotingeno MA ir aprašė straipsnyje; jis galėjo atlikti 4 veiksmus
su 14 skaitmenų skaičiais. Knyga su kalkuliatoriumi perskaičiuotomis lentelėmis išleista 1788 m. O 1786 m.
jis parašė naudojimosi instrukciją, kurios priede išdėstė skirtumų mašinos idėją. Tačiau koncepcija toliau
neišsivystė, nes nerado investuotojo (kaip ir kalkuliatoriaus masiniam gaminimui).
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
Altair pirmasis minikompiuteris
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
Gordonas Belas: mini kompiuterių tėvas
P-NP: Ant sveiko proto svarstyklių
Vozniakas: pasirinktas gyvenimas šešėlyje
ARPANET istorija
Ar mašina kada nors mąstys?
Verčiame kompiuterinius terminus (PDF)
Kaip atsirado feritinė atmintis?
Ar gali būti "naudingi" virusai?
Negirdima melodija
Toji erdvė...
Įsilaužimų istorija
Užmirškite Internetą mokyklose
Tendencija: antroji Interneto banga
| 
