Charles Babbage היה מתמטיקאי וממציא אנגלי שתכנן את המחשב הדיגיטלי האוטומטי הראשון. בנוסף, הוא עזר ליצור את מערכת הדואר האנגלית המודרנית וחיבר את הטבלאות האקטואריות המהימנות הראשונות, המציא סוג של מד מהירות והמציא את מסילת הרכבת.
ביוגרפיה של צ'רלס באבאג'
נולד בלונדון ב-26 בדצמבר 1791 במשפחתם של בנג'מין באבאג', שותף ב-Praeds Bank, הבעלים של ביטון אסטייט בטיינמות' ובטסי פלמלי טיפ. בשנת 1808 החליטה המשפחה לעבור לבית רודן הישן במזרח טיינמות', והאב הפך לסוהר של סנט מייקל הסמוכה.
אביו של צ'רלס היה איש עשיר, אז הוא יכול היה ללמוד בכמה בתי ספר מובחרים. בגיל 8 הוא נאלץ ללכת לבית ספר כפרי כדי להחלים ממחלה מסוכנת. הוריו החליטו שמוחו של הילד "לא היה צריך להיות קשה מדי". לדברי באבאג', "ייתכן שהבטלה הגדולה הזו הובילה לחלק מההיגיון הילדותי שלו."
ואז הוא נכנס לבית הספר לתיכון המלך אדוארד השישי בטוטנס, דרום דבון,בית ספר ציבורי משגשג שפועל עד היום, אך מצבי הבריאות אילצו את צ'ארלס לפנות למורים פרטיים לזמן מה. לבסוף הוא נכנס לאקדמיה סגורה של 30 תלמידים, בראשות הכומר סטיבן פרימן. למוסד הייתה ספרייה נרחבת, שבאבג' השתמש בה כדי ללמוד מתמטיקה בעצמו ולמד לאהוב אותה. לאחר שעזב את האקדמיה, היו לו עוד שני מנטורים אישיים. אחד מהם היה איש דת מקיימברידג', שעל הוראתו העיר צ'רלס: "אני חושש שלא ניצלתי את כל היתרון שיכולתי לקבל". השני היה פרופסור באוקספורד. הוא לימד את הקלאסיקות לצ'ארלס באבאג' כדי שיוכל להתקבל לקיימברידג'.
לימודי אוניברסיטה
באוקטובר 1810, באבאג' הגיע לקיימברידג' ונכנס לטריניטי קולג'. היה לו השכלה מבריקה - הוא הכיר את לגרנז', לייבניץ, לקרויה, סימפסון והתאכזב קשות מהתוכניות המתמטיות הזמינות. אז הוא החליט להקים את האגודה האנליטית עם ג'ון הרשל, ג'ורג' פיקוק וחברים אחרים.
כאשר באבאג' עבר ל-Cambridge Peterhouse ב-1812, הוא היה המתמטיקאי הטוב ביותר; אבל הוא לא סיים את לימודיו בהצטיינות. הוא קיבל תואר כבוד מאוחר יותר, בלי אפילו לגשת לבחינות, ב-1814.
בשנת 1814, צ'ארלס באבאג' התחתן עם ג'ורג'יאנה ויטמור. אביו, משום מה, מעולם לא בירך אותו. המשפחה חיה בשלום ברחוב דבונשייר 5 בלונדון, רק שלושה מתוך שמונת ילדיהם שרדו.עד לבגרות.
אביו של צ'רלס, אשתו ואחד מבניו מתו באופן טרגי בשנת 1827.
פרויקט מחשב
בתקופתו של צ'ארלס באבאג', היו לעתים קרובות טעויות בחישוב טבלאות מתמטיות, אז הוא החליט למצוא שיטה חדשה שתעשה זאת בצורה מכנית, ותבטל את גורם הטעות האנושית. הרעיון הזה הגיע אליו מוקדם מאוד, עוד ב-1812.
שלושה גורמים שונים השפיעו על החלטתו:
- הוא לא אהב רישול ואי דיוק;
- טבלאות לוגריתמיות היו קלות עבורו;
- הוא קיבל השראה מהעבודה הקיימת על מכונות חישוב מאת W. Schickard, B. Pascal and G. Leibniz.
הוא דן בעקרונות הבסיסיים של חישוב המכשיר במכתב לסר ה. דייווי בתחילת 1822.
Difference Engine
Babbage הציג את מה שהוא כינה "מנוע ההבדל" בפני החברה המלכותית לאסטרונומית ב-14 ביוני 1822, במאמר שכותרתו "הערות על היישום של חישוב המכונה של טבלאות אסטרונומיות ומתמטיות". הוא יכול לחשב פולינומים באמצעות שיטה מספרית שנקראת הפרש.
החברה אישרה את הרעיון, ובשנת 1823 הממשלה נתנה לו 1,500 פאונד לבנייתו. באבאג' עשה בית מלאכה באחד מחדרי ביתו ושכר את ג'וזף קלמנט שיפקח על בניית המכשיר. כל פריט היה צריך להיעשות בעבודת יד באמצעות כלים מיוחדים, שרבים מהם עיצב בעצמו. צ'ארלס ערך נסיעות רבות למפעלים תעשייתיים כדי להשתפרלהבין תהליכי ייצור. על בסיס מסעות אלו והניסיון האישי שלו בבניית מכונה, ב-1832 פרסם Babbage את על כלכלת המכונות והייצור. זה היה הפרסום הראשון של מה שנקרא היום "ארגון מדעי של הייצור".
טרגדיה אישית וטיולים ברחבי אירופה
מותה של אשתו ג'ורג'יאנה, אביהם של צ'רלס באבאג' ובנו התינוק, קטע את הבנייה ב-1827. העבודה הכבידה עליו מאוד, והוא היה על סף התמוטטות. ג'ון הרשל ועוד כמה חברים שכנעו את באבאג' לצאת לאירופה כדי להתאושש. הוא נסע בהולנד, בלגיה, גרמניה, איטליה, ביקר באוניברסיטאות ובמפעלים.
באיטליה, נודע לו שהוא מונה לפרופסור לוקסיאני למתמטיקה באוניברסיטת קיימברידג'. בתחילה, הוא רצה לסרב, אבל חברים שכנעו אותו אחרת. בשובו לאנגליה ב-1828 עבר לרחוב דורסט 1.
חידוש העבודה
במהלך היעדרותו של Babbage, פרויקט Difference Engine ספג אש. נפוצו שמועות שהוא בזבז כספים ממשלתיים, שהמכונה לא פעלה ושלא יהיה לה ערך מעשי אם היא תיוצר. ג'ון הרשל והחברה המלכותית הגנו בפומבי על הפרויקט. הממשלה המשיכה בתמיכתה על ידי מתן 1,500 ליש"ט ב-29 באפריל 1829, 3,000 ליש"ט ב-3 בדצמבר, וסכום זהה ב-24 בפברואר 1830. העבודה נמשכה, אבל Babbage ללא הרףהתקשתה לקבל כסף מהאוצר.
נטישת הפרויקט
הצרות הפיננסיות של צ'רלס באבאג' התרחשו במקביל לחילוקי הדעות הגוברים עם קלמנט. באבאג' בנה מאחורי ביתו בית מלאכה בן שתי קומות באורך 15 מטר. היה לה גג זכוכית לתאורה, כמו גם חדר נקי חסין אש לאחסון המכונית שלה. קלמנט סירב לעבור לבית מלאכה חדש ודרש כסף כדי להסתובב בעיר כדי לפקח על העבודה. בתגובה, הציע באבאג' שישולם לו ישירות מהאוצר. קלמנט סירב והפסיק לעבוד על הפרויקט.
יתר על כן, סירב למסור את השרטוטים והכלים ששימשו לבניית מנוע ההבדל. לאחר השקעת 23,000 ליש"ט, כולל 6,000 ליש"ט מכספו הפרטי של באבאג', הפסיקה העבודה על המכשיר הלא גמור ב-1834. ב-1842 נטשה הממשלה את הפרויקט באופן רשמי.
צ'רלס באבאג' והמנוע האנליטי שלו
הרחק ממנוע ההבדל, הממציא החל לחשוב על הגרסה המשופרת שלו. בין 1833 ל-1842, צ'ארלס ניסה לבנות מכשיר שניתן לתכנת לבצע כל חישוב, לא רק אלה הקשורים למשוואות פולינומיות. פריצת הדרך הראשונה הגיעה כאשר הפנה מחדש את הפלט של המכונה לקלט שלה כדי לפתור משוואות נוספות. הוא תיאר אותה כמכונה ש"אוכלת את הזנב של עצמה". לא לקח הרבה זמן עד שהוא הבין את המרכיבים הבסיסיים של המנוע האנליטי.
המחשב של צ'רלס באבאג' השתמש בכרטיסים מחוררים שהושאלו מנול ז'קארד כדי להזין נתונים ולציין את סדר החישובים הדרושים. המכשיר כלל שני חלקים: טחנה ומחסן. הטחנה, המקבילה למעבד של מחשב מודרני, ביצעה פעולות על נתונים שהתקבלו מאחסון, שיכולים להיחשב כזיכרון. זה היה המחשב הראשון בעולם לשימוש כללי.
המחשב של צ'רלס באבאג' תוכנן ב-1835. היקף העבודה היה באמת מדהים. Babbage וכמה עוזרים הפיקו 500 שרטוטי עיצוב גדולים, 1,000 דפי ייעוד מכניים ו-7,000 דפי תיאור. גובה הטחנה שהושלם היה 4.6 מ' וקוטרה 1.8 מ'. האחסון ל-100 ספרות התרחב ב-7.6 מ'. עבור המכונה החדשה שלו בנה Babbage רק חלקי בדיקה קטנים. המכשיר מעולם לא הושלם לחלוטין. ב-1842, לאחר ניסיונות חוזרים ונשנים כושלים להשיג מימון ממשלתי, הוא פנה לסר רוברט פיל. הוא סירב ובמקום זאת הציע לו תואר אבירות. באבאג' סירב. הוא המשיך לשנות ולשפר את העיצוב לאורך השנים.
הרוזנת לאבלייס
באוקטובר 1842, פדריקו לואיג'י, גנרל ומתמטיקאי איטלקי, פרסם מאמר על המנוע האנליטי. אוגוסטה עדה קינג, רוזנת לאבלייס, חברה ותיקה של באבאג', תרגמה את היצירה לאנגלית. צ'ארלס הציע לה להעיר את התרגום. בין 1842 ל-1843 בני הזוג כתבו יחד 7 פתקים,שאורכם הכולל היה פי שלושה מהגודל האמיתי של המאמרים. באחד מהם, עדה הכינה טבלת ביצוע תוכנית שבאבאג' יצרה לחישוב מספרי ברנולי. באחר, היא כתבה על מכונה אלגברית מוכללת שיכולה לבצע פעולות על סמלים וגם על מספרים. לאבלייס הייתה אולי הראשונה שהבינה את המטרות הכלליות יותר של המכשיר של Babbage, ונחשבת בעיני חלק למתכנתת המחשבים הראשונה בעולם. היא התחילה לעבוד על ספר המתאר את המנוע האנליטי ביתר פירוט, אך לא הספיקה לסיים אותו.
נס ההנדסה
בין אוקטובר 1846 למרץ 1849, Babbage החל לתכנן מנוע הבדל שני, תוך שימוש בידע שצבר מבניית המנוע האנליטי. הוא השתמש רק ב-8,000 חלקים, פי שלושה פחות מהראשון. זה היה פלא של הנדסה.
בניגוד לזה האנליטי, שהוא כל הזמן ניפא באגים ושינה, מנוע ההבדל השני של צ'ארלס באבאג' לא השתנה לאחר השלמת השלב הראשוני של הפיתוח. בעתיד, הממציא לא עשה ניסיונות לבנות את המכשיר.
24 רישומים נשארו בארכיון של מוזיאון המדע עד שרעיונותיו של צ'רלס באבאג' מומשו בשנים 1985-1991 על ידי יצירת העתק בגודל מלא לרגל 200 שנה להולדתו. מידות המכשיר היו 3.4 מ' אורך, 2.1 מ' גובה ו-46 ס מ עומק ומשקלו היה 2.6 טון. גבולות הדיוק היו מוגבלים למה שניתן היה להשיג באותו זמן.
הישגים
בשנת 1824, קיבל באבאג' את מדליית הזהב של החברה המלכותית לאסטרונומיה "על המצאתו של מכונה לחישוב טבלאות מתמטיות ואסטרונומיות."
משנת 1828 עד 1839 באבאג' היה הפרופסור הלוקסיאני למתמטיקה בקיימברידג'. הוא כתב רבות עבור מספר כתבי עת מדעיים והיה גורם מרכזי בהקמת האגודה האסטרונומית ב-1820 והחברה הסטטיסטית ב-1834.
בשנת 1837, בתגובה ל-8 חיבורים רשמיים של ברידג'ווטר "על הכוח, החוכמה והטוב של אלוהים המתגלים בבריאה", הוא פרסם את מסכת ברידג'ווטר התשיעית, והציג את התזה שאלוהים, בעל אומניפוטנציה וראיית הנולד, ברא. האלוהי מחוקק המייצר חוקים (או תוכניות) שיצרו אז מינים בזמנים מתאימים, ובכך מבטל את הצורך לבצע ניסים בכל פעם שנדרש מין חדש. הספר מכיל קטעים מהתכתבות של המחבר עם ג'ון הרשל בנושא זה.
Charles Babbage השיג גם תוצאות בולטות בהצפנה. הוא שבר את צופן המפתח האוטומטי וכן את הצופן החלש הרבה יותר שנקרא היום צופן Vigenère. התגלית של Babbage שימשה את הצבא הבריטי ופורסם רק כמה שנים לאחר מכן. כתוצאה מכך, זכות הבכורה עברה לפרידריך קסיסקי, שהגיע לאותה תוצאה כמה שנים לאחר מכן.
בשנת 1838, Babbage המציא את מסילת המסלול, מסגרת מתכת המחוברת לחזית הקטרים כדי לפנות את המסילות שלמחסומים. הוא גם ביצע מספר מחקרים על הרכבת הגדולה המערבית של איזמברד ברונל.
הוא ניסה רק פעם אחת להיכנס לפוליטיקה, כאשר בשנת 1832 השתתף בבחירות בעיר פינסברי. לפי תוצאות ההצבעה, Babbage תפס את המקום האחרון.
המתמטיקאי והממציא מת ב-18 באוקטובר 1871 בגיל 79.
חלקים מהמנגנונים הלא גמורים של מכשירי מחשוב שיצר זמינים לביקור במוזיאון המדע בלונדון. בשנת 1991, מנוע ההבדלים של צ'ארלס באבאג' נבנה על סמך התוכניות המקוריות שלו, והוא עבד בצורה מושלמת.
