Charles Babbage (1791-1871) ishte një pionier në krijimin e teknologjisë kompjuterike, i cili zhvilloi 2 klasa kompjuterash - dallimi dhe analitik. E para prej tyre mori emrin e saj për shkak të parimit matematikor mbi të cilin bazohet - metoda e diferencës së fundme. Bukuria e tij qëndron në përdorimin e jashtëzakonshëm të mbledhjes aritmetike, pa pasur nevojë t'i drejtohet shumëzimit dhe pjesëtimit, të cilat janë të vështira për t'u zbatuar mekanikisht.

Më shumë se një kalkulator

Motori i diferencës së Babbage është një pajisje llogaritëse. Ajo i manipulon numrat ashtu siç di, duke i mbledhur vazhdimisht sipas metodës së diferencës së fundme. Nuk mund të përdoret për llogaritjet aritmetike të përgjithshme. Motori analitik i Babbage është shumë më tepër sesa thjesht një kalkulator. Ai shënon kalimin nga aritmetika e mekanizuar në llogaritjen me qëllim të përgjithshëm në shkallë të plotë. Në faza të ndryshme të evolucionit të ideve të Babbage, kishte të paktën 3 projekte. Prandaj, është më mirë t'i referohemi motorëve të tij analitikë në shumës.

Komoditet dhe efikasitet inxhinierik

Pajisjet Babbage janë pajisje dhjetore në kuptimin që përdorin 10 shifra nga 0 në 9, dhe dixhitale sepse funksionojnë vetëm në numra të plotë. Vlerat përfaqësohen nga ingranazhet, dhe çdo shifër ka rrotën e vet. Nëse ndalet në një pozicion të ndërmjetëm midis vlerave të numrave të plotë, atëherë rezultati konsiderohet i papërcaktuar dhe makina bllokohet për të treguar një shkelje të integritetit të llogaritjeve. Ky është një lloj zbulimi i gabimeve.

Babbage konsideroi gjithashtu përdorimin e sistemeve të numrave përveç bazës 10, duke përfshirë binare dhe bazën 3, 4, 5, 12, 16 dhe 100. Ai u vendos në bazën 10 për shkak të familjaritetit dhe efikasitetit të saj inxhinierik, sepse redukton ndjeshëm numrin e lëvizjeve pjesët.

Makina diferenciale nr. 1

Në 1821, Babbage filloi zhvillimin me një mekanizëm të krijuar për të llogaritur dhe renditur funksionet polinomiale. Autori e përshkruan atë si një pajisje për llogaritjen automatike të një sekuence vlerash me printim automatik të rezultateve në formën e një tabele. Një pjesë integrale e dizajnit është printeri, i cili është i lidhur mekanikisht me seksionin e llogaritjes. Motori i diferencës nr. 1 është dizajni i parë i plotë për llogaritjet automatike.

Herë pas here Babbage ndryshoi funksionalitetin e pajisjes. Dizajni i vitit 1830 tregon një makinë të aftë për 16 shifra dhe 6 rend diferencash. Modeli përbëhej nga 25 mijë pjesë, të ndara në mënyrë të barabartë midis seksionit informatik dhe printerit. Nëse pajisja do të ishte ndërtuar, ajo do të peshonte rreth 4 ton dhe do të kishte qenë 2.4 m e lartë Puna në motorin e diferencës së Babbage u ndal në 1832 pas një mosmarrëveshjeje me inxhinierin Joseph Clement. Financimi i qeverisë përfundimisht pushoi në 1842.

Motori analitik

Kur puna në aparatin e diferencës ngeci, Babbage konceptoi një pajisje më ambicioze në 1834, e cila më vonë u quajt motori kompjuterik i programueshëm analitik universal. Vetitë strukturore të makinës së Babbage korrespondojnë kryesisht me blloqet bazë të një kompjuteri dixhital modern. Programimi bëhet duke përdorur karta me grushta. Kjo ide u huazua nga tezgjahja jacquard, ku ato përdoren për të krijuar modele komplekse tekstili.

Struktura logjike e motorit analitik të Babbage ndjek kryesisht dizajnin dominues të kompjuterëve të epokës elektronike, i cili përfshin një memorie ("revistë") të ndarë nga një njësi përpunimi qendror ("mulli"), ekzekutim sekuencial të operacioneve dhe një mjet për të dhëna. dhe daljen e të dhënave dhe udhëzimeve. Prandaj, autori i zhvillimit mori me meritë titullin e pionierit të teknologjisë kompjuterike.

Memoria dhe CPU

Makina e Babbage kishte një “magazinë” ku ruheshin numrat dhe një “mulli” të veçantë ku kryhej përpunimi aritmetik. Ai kishte një grup prej 4 funksionesh aritmetike dhe mund të kryente shumëzim dhe pjesëtim të drejtpërdrejtë. Për më tepër, pajisja ishte në gjendje të kryente operacione që tani quhen degëzimi i kushtëzuar, lak (përsëritje), mikroprogramim, përpunim paralel, fiksim, gjenerim pulsi etj. Vetë autori nuk e përdori një terminologji të tillë.

CPU-ja e motorit analitik, të cilin ai e quajti "mulli", ofron:

• ruajtja e numrave, veprimet mbi të cilat kryhen menjëherë, në regjistra;
• ka pajisje për kryerjen e veprimeve themelore aritmetike me to;
• transferimi i udhëzimeve të jashtme të orientuara nga përdoruesi në kontrollin e brendshëm të detajuar;
• një sistem sinkronizimi (orë) për ekzekutimin e udhëzimeve në një sekuencë të zgjedhur me kujdes.

Mekanizmi i kontrollit të motorit analitik kryen veprime automatikisht dhe përbëhet nga dy pjesë: një nivel i ulët i kontrolluar nga bateri masive të quajtura fuçi, dhe një nivel i lartë duke përdorur karta të shpuara të zhvilluara nga Jacquard për tezgjahët e endjes që përdoren zakonisht në fillim të viteve 1800.

Pajisjet e daljes

Rezultati i llogaritjes nxirret në mënyra të ndryshme, duke përfshirë printimin, kartat me grushta, grafikët dhe prodhimin automatik të stereotipeve - tabaka me material të butë në të cilin është shtypur rezultati, të aftë për të shërbyer si kallëp për derdhjen e pllakave për printim. .

Dizajn i ri

Babbage kishte përfunduar kryesisht punën e tij pioniere në Motorin Analitik deri në 1840 dhe filloi të zhvillonte një pajisje të re. Midis 1847 dhe 1849 ai përfundoi zhvillimin e Difference Engine Nr. 2, i cili ishte një version i përmirësuar i origjinalit. Ky modifikim është krijuar për operacione me numra 31-bit dhe mund të sjellë çdo polinom të rendit të 7-të në formë tabelare. Dizajni ishte elegante i thjeshtë dhe kërkonte vetëm një të tretën e pjesëve të modelit origjinal, ndërkohë që siguronte fuqi të barabartë përpunimi.

Motori i Diferencës dhe Motori Analitik i Charles Babbage përdorën të njëjtin dizajn të pajisjes dalëse, i cili jo vetëm që bëri një printim në letër, por gjithashtu krijoi automatikisht stereotipe dhe formatimin e prodhuar në mënyrë të pavarur sipas paraqitjes së faqes të specifikuar nga operatori. Në të njëjtën kohë, ishte e mundur të rregullohej lartësia e rreshtit, numri i kolonave, gjerësia e fushave, dhe u sigurua kolapsimi automatik i rreshtave ose kolonave dhe rregullimi i rreshtave bosh për lehtësinë e leximit.

Trashëgimia

Përveç disa montimeve mekanike pjesërisht të përfunduara dhe modeleve të provës të seksioneve të vogla të punës, asnjë prej modeleve nuk u realizua plotësisht gjatë jetës së Babbage. Modeli kryesor i montuar në 1832 ishte 1/7 e motorit të diferencës nr. 1, i cili përbëhej nga afërsisht 2 mijë pjesë. Ajo funksionon pa të meta deri më sot dhe është pajisja e parë e suksesshme kompjuterike automatike që zbaton llogaritjet matematikore në një mekanizëm. Babbage vdiq ndërsa një pjesë e vogël eksperimentale e Motorit Analitik po montohej. Shumë detaje të dizajnit janë ruajtur, si dhe një arkiv i plotë i vizatimeve dhe shënimeve.

Projektimet e Babbage për makinat e mëdha llogaritëse mekanike konsiderohen si një nga arritjet mahnitëse intelektuale të shekullit të 19-të. Vetëm në dekadat e fundit puna e tij është studiuar në detaje dhe rëndësia e asaj që ai ka arritur është bërë gjithnjë e më e qartë.

Polimatik, matematikan, filozof, shpikës dhe inxhinier mekanik anglez, i cili në shekullin e 19-të zhvilloi konceptin e një kompjuteri dixhital universal, i cili konsiderohet prototipi i kompjuterëve modernë.

Në fakt, Charles Babbage është merita për shpikjen e kompjuterit të parë mekanik, i cili përfundimisht çoi në dizajne më komplekse. Përveç kësaj, ai zotëron shumë vepra të shquara në fusha të tjera. Disa nga mekanizmat e papërfunduar të Babbage janë ekspozuar në Muzeun e Shkencës në Londër. Në vitin 1991, sipas vizatimeve të shpikësit, u ndërtua një i ashtuquajtur motor diferencial Charles Babbage me funksion të përsosur. Babbage përmendet shpesh në romanet steampunk. Në vitin 2008, për të u realizua një film i shkurtër "Babbage", i shfaqur në Festivalin e Filmit në Kanë.

Shpikësi i ardhshëm lindi në 26 dhjetor 1791 në Londër. Ai ishte një nga katër fëmijët e bankierit Benjamin Babbage dhe gruas së tij Betsy Plumleigh Teape. Kur djali mbushi tetë vjeç, ai u dërgua në një shkollë me konvikt në fshat për të fituar forcë pas një ethe kërcënuese për jetën. Për ca kohë ai studioi në Grammar School King Edward VI, por shëndeti i dobët i detyroi prindërit e tij të drejtoheshin në shërbimet e tutorëve. Babbage më vonë u bë student në Akademinë Holmwood në Middlesex, e cila kishte një bibliotekë të pasur shkencore - aty i zgjoi dashuria për matematikën.

Në një mënyrë apo tjetër, mësuesit dhe tutorët ishin në gjendje të përgatisnin Charlesin e ri për provime në Universitetin e Kembrixhit, dhe në tetor 1810 ai u bë student në Kolegjin Trinity. Mjerisht, niveli i matematikës në Kembrixh e zhgënjeu Babbage, i cili deri në atë kohë kishte studiuar në mënyrë të pavarur shumë nga veprat e matematikanëve të shquar të kohës së tij. Në vitin 1812, së bashku me disa miq, ai themeloi në universitet Shoqërinë Analitike dhe në 1814 mori diplomën pa provime. Ai shpejt arriti një sukses - një vit më vonë, Babbage i ri dha leksione mbi astronominë në Institutin Mbretëror, në 1816 ai u bë anëtar i Shoqërisë Mbretërore të Londrës dhe në 1819 ai vizitoi Parisin, ku u takua me matematikanë dhe fizikantë kryesorë francezë. Nga ana tjetër, ai nuk ishte shumë me fat për sa i përket karrierës së tij - megjithë aftësitë e tij të padyshimta dhe rekomandimet e shkëlqyera, pozicionet fitimprurëse dhe prestigjioze të mësimdhënies i shkonin gjithmonë dikujt tjetër, dhe Charles u detyrua të mbështetej në mbështetjen e babait të tij. Në 1827, pas vdekjes së tij, Babbage trashëgoi një pasuri të madhe për ato kohë, rreth 100,000 paund, gjë që e bëri atë të pavarur në kërkimet e tij.

Ai u martua herët, në 1814, ai dhe gruaja e tij patën tetë fëmijë (edhe pse vetëm katër prej tyre mbijetuan), dhe pas vdekjes së gruas së tij, e cila vdiq në 1827, ai udhëtoi shumë. Ai ishte në Romë kur mësoi se më në fund kishte marrë titullin profesor në Kembrixh, i cili më parë e kishte refuzuar tre herë.

Pasioni kryesor i Babbage ishte krijimi i kompjuterëve, por gjatë gjithë jetës së tij ai mbeti një njeri me interesa të gjera. Babbage ishte i rëndësishëm në themelimin e Shoqërisë Astronomike në 1820, zhvilloi kërkesat për një sistem modern postar, dha mësim në Universitetin e Kembrixhit nga 1828 deri në 1939 dhe botoi tre vepra të rëndësishme shkencore gjatë kësaj periudhe, dhe u zgjodh i huaj nderi në 1832 Anëtar i Akademia Amerikane e Arteve dhe Shkencave. Ai kishte një interes të madh për ekonominë politike, u përpoq të përfshihej në politikë (pa shumë sukses) dhe ishte i interesuar për teologjinë, kriptografinë, përpunimin e metaleve në veçanti dhe teknologjinë në përgjithësi, si dhe mori pjesë në fushata publike. Kolegët e tij nuk e donin atë, pasi Babbage ishte gjithmonë më i interesuar për kërkimin e tij sesa për mësimdhënien, por ata gjithmonë i jepnin atij kredi si shkencëtar dhe shpikës. Shpikjet e tjera të famshme të Babbage përfshinin sende të tilla të nevojshme në jetën moderne si sizmograf, shpejtësimatës dhe oftalmoskop.

Në një kohë ai konsiderohej një gjeni, më pas ai pothuajse u fut në borxh.
Vërtet, shumat e shpenzuara ishin fantastike për fillimin e shekullit të 19-të.
Por makina e premtuar nuk funksionoi kurrë. Dhe ai tashmë po ëndërronte për tjetrin.
Gjatë rrugës, ai shpiku tahometrin. Ai u ngjit me një ekspeditë në Vezuv,
u zhyt në fund të liqenit në një zile zhytjeje, mori pjesë në arkeologjike
gërmimet, studiuan shfaqjen e xeheve, duke zbritur në miniera.

Për gati një vit ai u mor me sigurinë e trafikut hekurudhor dhe bëri
shumë pajisje speciale. Përfshirë krijimin e një matësi të shpejtësisë.
Përveç kësaj, ai zhvilloi shumë pajisje për përpunimin e metaleve.

Charles Babbage lindi më 26 dhjetor 1791 në Londër. Babai i tij, Benjamin Babbage, ishte një bankier. Emri i nënës ishte Elizabeth Babbage. Emri i saj i vajzërisë është Teape. Si fëmijë, Charles ishte në gjendje shumë të keqe shëndetësore. Në moshën 8-vjeçare, ai u dërgua në një shkollë private në Alphington për t'u rritur nga një prift. Në atë kohë, babai i tij ishte tashmë mjaft i pasur për të lejuar Charles të ndiqte një shkollë private. Benjamin Babbage i kërkoi priftit të mos i jepte Charles punë të rëndë akademike për shkak të shëndetit të tij të dobët.
Pas shkollës në Alphington, Charles u dërgua në akademinë në Enfield, ku në thelb filloi trajnimi i tij i vërtetë. Ishte aty që Babbage filloi të shfaqte interes për matematikën, i inkurajuar nga biblioteka e madhe në akademi.

Pas studimeve në akademi, Babbage studioi me dy mësues. I pari ishte një prift që jetonte afër Kembrixhit. Sipas Charles, prifti nuk do t'i kishte dhënë atij njohuritë që mund të kishte marrë nga studimi me një mësues më me përvojë. Pas priftit, Babbage kishte një mësues nga Oksfordi. Ai ishte në gjendje t'i jepte Babbage mjaftueshëm njohuri themelore klasike për të hyrë në kolegj.

Në 1810 Babbage hyri në Trinity College, Kembrixh. Megjithatë, ai i mësoi vetes bazat e matematikës nga librat. Ai studioi me kujdes veprat e Njutonit, Leibnizit, Lagranzhit, Lacroix-it, Euler-it dhe matematikanëve të tjerë të akademive të Shën Petërburgut, Berlinit dhe Parisit. Babbage shumë shpejt i kapërceu mësuesit e tij në njohuri dhe ishte shumë i zhgënjyer me nivelin e mësimdhënies së matematikës në Kembrixh. Për më tepër, ai vuri re se Britania në tërësi ishte dukshëm prapa vendeve kontinentale për sa i përket nivelit të trajnimit matematikor.

Në këtë drejtim, ai vendosi të krijojë një shoqëri, qëllimi i së cilës ishte të sillte matematikën moderne evropiane në Universitetin e Kembrixhit. Në 1812, Charles Babbage, miqtë e tij John Herschel dhe George Peacock dhe disa matematikanë të tjerë të rinj themeluan Shoqërinë Analitike. Filluan të mbanin mbledhje. Diskutoni pyetje të ndryshme që lidhen me matematikën. Filluam të botonim veprat tona. Për shembull, në 1816 ata botuan traktatin e matematikanit francez Lacroix mbi llogaritjen diferenciale dhe integrale, të përkthyer në anglisht, dhe në 1820 botuan dy vëllime shembujsh që plotësonin këtë traktat. Nëpërmjet veprimtarisë së saj, Shoqëria Analitike nisi reformën në arsimin e matematikës, fillimisht në Kembrixh dhe më pas në universitete të tjera në Britani.

Në 1812 Babbage u transferua në Kolegjin e Shën Pjetrit (Peterhouse). Dhe në 1814 ai mori një diplomë bachelor. Në të njëjtin vit, Charles Babbage u martua me Georgiana Whitmore, dhe në 1815 ata u zhvendosën nga Kembrixh në Londër. Gjatë trembëdhjetë viteve të martesës ata patën tetë fëmijë, por pesë prej tyre vdiqën në fëmijëri. Në 1816 ai u bë anëtar i Shoqërisë Mbretërore të Londrës. Në atë kohë, ai kishte shkruar disa artikuj të mëdhenj shkencorë në disiplina të ndryshme matematikore. Në 1820 ai u bë anëtar i Shoqërisë Mbretërore të Edinburgut dhe i Shoqërisë Mbretërore Astronomike. Më 1827 varrosi babanë, gruan dhe dy fëmijët. Në 1827 ai u bë profesor i shkencave matematikore në Kembrixh, një post që e mbajti për 12 vjet. Pasi u largua nga ky post, ai ia kushtoi pjesën më të madhe të kohës punës së jetës së tij - zhvillimit të kompjuterëve.

Pjesa e ndryshimit Makina e Charles Babbage, e montuar pas vdekjes së një shkencëtari nga djali i tij nga pjesët e gjetura në laboratorin e babait të tij.

Makinë me diferencë të vogël

Babbage fillimisht mendoi për krijimin e një mekanizmi që do të lejonte llogaritjet komplekse të kryheshin automatikisht me saktësi të madhe në 1812. Këto mendime u nxitën nga studimi i tij i tabelave logaritmike, rillogaritja e të cilave zbuloi gabime të shumta në llogaritjet e shkaktuara nga faktori njerëzor. Edhe atëherë, ai filloi të kuptonte mundësinë e kryerjes së llogaritjeve komplekse matematikore duke përdorur pajisje mekanike.

Sidoqoftë, Babbage nuk filloi menjëherë të zhvillonte idenë e ndërtimit të një mekanizmi kompjuterik. Vetëm në vitin 1819, kur u interesua për astronominë, ai përcaktoi më saktë idetë e tij dhe formuloi parimet e llogaritjes së tabelave me metodën e diferencës duke përdorur një makinë që më vonë e quajti një makinë diferenciale. Kjo makinë duhej të kryente një kompleks llogaritjesh duke përdorur vetëm operacionin e mbledhjes. Në 1819, Charles Babbage filloi të ndërtonte një motor me diferencë të vogël, dhe në 1822 ai përfundoi ndërtimin e tij dhe dha një prezantim në Shoqërinë Mbretërore Astronomike mbi përdorimin e një mekanizmi makinerie për llogaritjen e tabelave astronomike dhe matematikore. Ai demonstroi funksionimin e makinës duke llogaritur termat e një sekuence. Funksionimi i makinës së diferencës bazohej në metodën e diferencës së fundme. Makina e vogël ishte tërësisht mekanike dhe përbëhej nga shumë ingranazhe dhe leva. Ai përdorte sistemin e numrave dhjetorë. Ai funksiononte me numra 18-bitësh të saktë deri në shifrën e tetë dhjetore dhe siguronte një shpejtësi llogaritjeje prej 12 termash të sekuencës në minutë. Motori me diferencë të vogël mund të llogariste vlerat e polinomeve të shkallës së 7-të.

Për krijimin e motorit të diferencës, Babbage iu dha medalja e parë e artë e Shoqërisë Astronomike. Megjithatë, motori me diferencë të vogël ishte eksperimental sepse kishte një memorie të vogël dhe nuk mund të përdorej për llogaritje të mëdha.

Gjatë zhvillimit të makinës, Babbage nuk i imagjinoi të gjitha vështirësitë që lidhen me zbatimin e saj, dhe jo vetëm që nuk përmbushi tre vitet e premtuara, por nëntë vjet më vonë ai u detyrua të pezullonte punën e tij. Megjithatë, një pjesë e makinës filloi të funksiononte dhe bëri llogaritjet me saktësi edhe më të madhe se sa pritej.

Dizajni i makinës së diferencës u bazua në përdorimin e sistemit të numrave dhjetorë. Mekanizmi drejtohej nga doreza të veçanta. Kur financimi për Difference Engine pushoi, Babbage filloi të projektonte një shumë më të përgjithshme motor analitik, por më pas u kthye përsëri në zhvillimin origjinal. Projekti i përmirësuar që ai punoi midis 1847 dhe 1849 u quajt "Motori Diferencial Nr. 2"(anglisht) Diferenca e motorit Nr. 2).

Bazuar në veprat dhe këshillat e Babbage, botuesi, shpikësi dhe përkthyesi suedez Georg Schutz (suedisht. Georg Scheutz) duke filluar nga viti 1854, arriti të ndërtojë disa motorë të ndryshëm dhe madje arriti t'i shesë njërin prej tyre zyrës së qeverisë britanike në 1859. Në vitin 1855 Makinë diferenciale Schutz mori një medalje të artë në Ekspozitën Botërore në Paris. Disa kohë më vonë, një shpikës tjetër, Martin Wiberg (suedez. Martin Wiberg), përmirësoi dizajnin e makinës Schutz dhe e përdori atë për të llogaritur dhe publikuar tabela logaritmike të printuara.

Llogaritësi i diferencës Schutz

Motori analitik i Babbage:

Pavarësisht se makinë dallimi nuk u ndërtua nga shpikësi i saj, gjëja kryesore për zhvillimin e ardhshëm të teknologjisë kompjuterike ishte diçka tjetër: gjatë punës së tij, Babbage pati idenë e krijimit të një makine kompjuterike universale, të cilën ai e quajti analitike dhe që u bë prototipi i kompjuterit dixhital modern. Në një qark të vetëm logjik, Babbage lidhi një pajisje aritmetike (të cilën ai e quajti "mulli"), regjistrat e memories të kombinuara në një tërësi të vetme ("magazinë") dhe një pajisje hyrëse/dalëse të zbatuar duke përdorur tre lloje kartash me grushta. Kartat e funksionimit me grushta e ndërronin makinën midis mënyrave të mbledhjes, zbritjes, pjesëtimit dhe shumëzimit. Kartat me grusht të ndryshueshëm kontrollonin transferimin e të dhënave nga memoria në njësinë aritmetike dhe mbrapa. Kartat numerike punuese mund të përdoren si për të futur të dhëna në makinë ashtu edhe për të ruajtur rezultatet e llogaritjeve nëse memoria ishte e pamjaftueshme.

Më pas, për gati një shekull, nuk u shfaq asgjë e ngjashme me Motorin Analitik, por ideja e përdorimit të kartave me grushta për përpunimin e të dhënave u testua shumë shpejt. 20 vjet pas vdekjes së Babbage, shpikësi amerikan Herman Hollerith krijoi një makinë llogaritëse elektromekanike - një tabelator, në të cilin kartat me grushta u përdorën për të përpunuar rezultatet e regjistrimit të popullsisë të kryer në Shtetet e Bashkuara në 1890.

Printer! për makinën e Babbage:

Babbage ia kushtoi vitet e fundit të jetës së tij filozofisë dhe ekonomisë politike.
Charles Babbage vdiq në moshën 79-vjeçare më 18 tetor 1871.

Makina e Diferencës së Babbage:

PS.

Pjesa më e madhe e asaj që dihet për këtë makinë na vjen falë punës shkencore të matematikanes së talentuar amatore Augusta Ada Byron (kontesha Lovelace), vajza e poetit Lord Bajron. Në 1843, ajo përktheu një artikull mbi Motorin Analitik të shkruar nga një matematikan italian, duke i dhënë komentet e saj të hollësishme në lidhje me aftësitë e mundshme të makinës.

Universiteti Shtetëror Pedagogjik Zhytomyr me emrin Ivan Franko

"Charles Babbage është një njeri përpara kohës së tij"

nxënësit 52 grup

Fakulteti i Fizikës dhe Matematikës

Kulish O.I.

Planifikoni

1. Zhvillimi i teknologjisë kompjuterike para Babbage. 3

2. Rinia e Babbage. 5

3. Motori i ndryshimit të Babbage. 9

4. Fati i makinës së diferencës.. 12

5. Motori analitik i Babbage. 15

6. Aftësitë teorike të makinës.. 18

7. Kërkimet e Babbage në fusha të ndryshme të dijes. 26

8. Përfundim. 33

9. Letërsia. 36

Zhvillimi i teknologjisë kompjuterike përpara Ch

Me zhvillimin e shoqërisë, numërimi u bë edhe më i nevojshëm në jetën e përditshme, llogaritjet me të cilat bëheshin gjithnjë e më të ndërlikuara. Natyrisht, kishte nevojë për pajisje që do ta bënin më të lehtë numërimin. Më e thjeshta nga këto "pajisje" ka qenë gjithmonë me një person - këto janë 10 gishtat e duarve të tij. Përveç kësaj, ata numëruan duke përdorur pika në shkopinj, kocka dhe gurë, nyje në litarë dhe pajisje të tjera primitive. Por tashmë në kohët e lashta, instrumentet llogaritëse, të cilat janë të bashkuara me një emër të përbashkët - numërator, u bënë të përhapura. Një numërator kuptohet si çdo pajisje numërimi në të cilën janë shënuar vendndodhjet e shifrave individuale, dhe numrat përfaqësohen nga numri i objekteve të ndryshme të vogla (guralecë, fara, etj.).

Grekët, sllavët dhe popujt e tjerë përdorën shkronjat e alfabetit për të shkruar numra. Megjithatë, veprimet aritmetike nuk janë kryer në numërimin alfabetik, ai është përdorur kryesisht për regjistrimin e datave dhe rezultateve të llogaritjes. Llogaritjet u kryen në një tabelë numërimi. Aritmetika u mishërua në numërator, ose më mirë, tabela e numërimit me aftësitë e saj përfaqësonte aritmetikën; Kjo vazhdoi deri në përhapjen e numrave të lehtë për t'u llogaritur dhe sistemit të numrave pozicional.

Në shekujt X-XII. Në Evropë, shumë vepra u shfaqën në llogaritjet e numëratorit. Por në lidhje me përhapjen e sistemit të numrave pozicional dhjetor, filloi zhvendosja graduale e llogaritjeve në numërator nga llogaritjet me shkrim. Ky proces u zhvillua në një luftë të ashpër, siç besohej atëherë, midis dy shkencave: matematikës në numërator dhe matematikës pa numërator, në letër.

Me zhvillimin e matematikës dhe rritjen e vëllimit të llogaritjeve, lind një dëshirë për të thjeshtuar dhe lehtësuar punën llogaritëse. Për këtë qëllim nuk krijohen vetëm pajisjet informatike, por edhe tabelat.

Në fillim të shekullit të 17-të. Matematikani skocez D. Napier (1550-1617), duke përdorur një nga metodat e shumëzimit të zakonshme në atë kohë (shumëzimi i rrjetës), propozoi një pajisje llogaritëse, e cila ishte një tabelë shumëzimi e shkruar posaçërisht, të cilën ai e quajti shkopinj numërimi. Veprimet e shumëzimit dhe pjesëtimit kryheshin duke shtruar shkopinj sipas rregullave të caktuara dhe duke lexuar rezultatin.

Krijuesi i kompjuterit të parë mekanik ishte profesori i Universitetit të Tübingen W. Schickard (1592-1635).

Makina e Schickard-it përbëhej nga tre pjesë: një pajisje shtesë, një pajisje shumëzuese dhe një mekanizëm për regjistrimin e rezultateve të ndërmjetme. Pajisja shtuese (makinë me gjashtë shifra) ishte një grup ingranazhesh. Në çdo aks kishte një ingranazh me dhjetë dhëmbë dhe një rrotë ndihmëse me një dhëmbë të vetëm. Gishti shërbeu për të transferuar në mënyrë diskrete një dhjetë në shifrën tjetër pasi grumbulloi dhjetë njësi në atë të mëparshme.

Shtimi në makinë kryhej duke rrotulluar rrotat e numrit të secilës shifër me sasinë e kërkuar, zbritja duke rrotulluar ingranazhet në drejtim të kundërt. Në dritaret e makinës (dritaret e leximit) shihej numri i thirrur, si dhe të gjitha rezultatet pasuese. Llogaritja e shumës dhe diferencës konsistonte vetëm në shtypjen e numrave dhe leximin e rezultatit. Pjesëtimi u zëvendësua nga zbritja sekuenciale e pjesëtuesit nga dividenti. Pajisja e shumëzimit të makinës përbëhej nga tabela shumëzimi të shkruara në letër, të cilat ishin mbështjellë në gjashtë rula paralelë. Kur shumëzohej, ishte e nevojshme të rrotulloheshin rrotullat në përputhje me rrethanat dhe të lexohej rezultati sipas rregullave të caktuara.

Pajisja e tretë e makinës përbëhej nga gjashtë akse me numra të shtypur në to dhe një panel me gjashtë dritare. Duke i kthyer akset në dritare, ishte e mundur të futej një numër që duhej mbajtur mend, për shembull, ndonjë rezultat i ndërmjetëm. Kështu, në makinën e Schickard-it, vetëm pjesa shtesë ishte mekanike, dhe pjesa tjetër ishin tavolina të lëvizshme.

Makina përmbledhëse e B. Pascal (1623-1662) u bë shumë e famshme. Nuk ishte thelbësisht i ndryshëm nga pjesa përmbledhëse e makinës së Schickardit. Modeli i parë i makinës, i ndërtuar në vitin 1641, kishte shumë mangësi dhe pas përfundimit të tij Pascal filloi të ndërtonte një makinë të re, të cilën e përfundoi tre vjet më vonë. Ky model i dytë u bë ai bazë: të gjitha makinat e mëvonshme që ndërtoi Pascal ndryshonin shumë pak nga ai, megjithëse në secilën prej tyre u bënë disa ndryshime. Pascal ndërtoi rreth 50 makina. Disa prej tyre kanë mbijetuar deri më sot.

Makina e parë e përshtatshme për llogaritje, në të cilën mund të kryheshin katër operacione aritmetike, u krijua nga një vendas i Alsace, Carl Thomas de Colmar. Ai gjithashtu themeloi prodhimin masiv të makinave të tij për herë të parë. Në 1818, Thomas projektoi dhe në 1820 ndërtoi një makinë llogaritëse, të cilën e quajti një makinë shtuese. Në 1821, Thomas dorëzoi makinën e tij në Akademinë e Parisit.

Kështu, nga mesi i shekullit të 19-të. kishte vetëm një aritmometër mjaftueshëm të kënaqshëm për praktikë - makina shtuese Thomas. Të gjithë kompjuterët e tjerë ishin ose të përshtatshëm vetëm për mbledhje dhe zbritje, ose ishin dukshëm inferiorë ndaj makinës shtuese të Thomas. Vetëm Babbage në të njëjtin shekull të 19-të. ishte në gjendje të merrte një qasje krejtësisht të re për hartimin e kompjuterëve, të zhvillonte parimet themelore të funksionimit të tyre, veçanërisht në krijimin e tij kryesor - motorin analitik, dhe të vendoste themelet për zgjidhjen e problemeve kryesore të teknologjisë moderne kompjuterike, gjë që i lejoi atij të të quhet "babai i kompjuterëve" njëqind vjet më vonë.

Rinia e Babbage

Charles Babbage lindi më 26 dhjetor 1791 në jugperëndim të Anglisë në qytetin e vogël Totnes, në Devonshire. Babai i tij Benjamin Babbage, një bankier në Praed, Mackworth dhe Babbage, më pas i la djalit të tij një pasuri mjaft të madhe. Charles ishte një fëmijë i dobët dhe prindërit e tij nuk nxitonin ta dërgonin në shkollë. Deri në moshën 11-vjeçare, ai u mësua nga nëna e tij (e mbiquajtura Elizabeth Tip), për të cilën Charles fliste gjithmonë me shumë respekt. Duke qenë tashmë një shkencëtar i famshëm, ai shpesh konsultohej me të për çështje të ndryshme.

Që në moshën 11-vjeçare, Babbage studioi në shkolla private, fillimisht në Alphington, një qytet i vogël në Devonshire, dhe më pas afër Londrës në qytetin e Enfield. Në shkollë, Charles u interesua për matematikën, e studioi atë shumë dhe me kënaqësi të veçantë, si rezultat i së cilës ai mori një trajnim të plotë matematikor. Në këtë kohë, ai studioi në detaje librin e Ward "Një udhëzues për matematikanët e rinj", si dhe një numër veprash më themelore mbi matematikën: "Parimet e llogaritjes analitike" të Wadhouse, "Fluxions" të Deaton dhe madje "Teoria e funksioneve" të Lagranzhit. .

Që nga fëmijëria, Babbage tregoi interes për automata të ndryshme mekanike, të cilat ishin të përhapura në shekullin e 18-të dhe në fillim të shekullit të 19-të. Kur merrte çdo lodër të re, ai pyeti vazhdimisht: "Çfarë ka brenda saj?" Vetë Charles filloi shumë herët të përpiqej të ndërtonte lodra mekanike, të cilat, nga rruga, jo gjithmonë ia doli mirë.

Në 1810, nëntëmbëdhjetë vjeçari Babbage hyri në Kolegjin Trinity, Universiteti i Kembrixhit. Në kolegj, për habinë e tij, Ch. Babbage zbuloi se ai e dinte matematikën më mirë se bashkëmoshatarët e tij. Ndonjëherë ai i hutonte edhe mësuesit me pyetjet e tij.

Charles ishte një person i shoqërueshëm dhe kishte një rreth të madh të njohurish, mes të cilëve kishte të rinj me interesa mjaft të ndryshme: dashamirës të matematikës, shahut, kalërimit, etj. Miqtë e tij më të ngushtë ishin John Herschel (1792-1871), djali i astronomi i famshëm W. Herschel dhe George Peacock (1791-1858). Miqtë bënë një marrëveshje që "të bëjnë çdo përpjekje për ta lënë botën më të mençur se sa e gjetën".

Në 1812, tre miq (Babbage, Herschel dhe Peacock), së bashku me matematikanë të tjerë të rinj të Kembrixhit, themeluan Shoqërinë Analitike, organizimi i së cilës ishte një pikë kthese për të gjithë matematikën britanike.

Shoqëria Analitike filloi të mbante takime të rregullta në të cilat anëtarët e saj jepnin raporte shkencore dhe diskutonin punimet që dilnin në shtyp. Shoqëria Analitike zhvilloi një veprimtari botuese mjaft të madhe, në veçanti filloi të botonte veprat e saj. Babbage, Herschel dhe Peacock në 1816 përkthyen nga frëngjishtja "Traktat mbi llogaritjen diferenciale dhe integrale" nga profesori i Shkollës Politeknike në Paris S.F. Lacroix (1765 - 1843), duke e plotësuar atë në 1820 me dy vëllime shembujsh. Të tre miqtë po bënin shumë matematikë në këtë kohë.

Babbage ishte një student i zgjuar dhe doli mirë në studimet e tij, por ai besonte se miqtë e tij Herschel dhe Peacock arritën sukses më të madh në matematikë sesa ai. Duke mos dashur të ishte i treti midis studentëve më të mirë në Kolegjin Trinity pas diplomimit, ai u transferua në Kolegjin e Shën Pjetrit në 1813. Në të vërtetë, ai u bë studenti i parë atje dhe, pasi u diplomua nga kolegji, mori një diplomë bachelor në 1814.

Në 1815, në moshën 24 vjeç, Babbage u martua me 23-vjeçaren Georgia Whitmur dhe u transferua në Londër.

Charles Babbage, matematikan dhe shpikësi i kompjuterit të parë në botë: 224 vjetori i lindjes

• Historia e IT

Charles Babbage në 1860

224 vjet më parë, më 26 dhjetor 1791, në 44 Crosby Row, Walworth Road në Londër, lindi një djalë që u quajt Charles. Në total, familja e bankierit Benjamin Babbage kishte katër fëmijë.

Charles ishte shumë i sëmurë si fëmijë, dhe në moshën tetë vjeç ai u dërgua në shkollë në fshat për të përmirësuar shëndetin e tij pas një ethe të rëndë që pothuajse i dha fund jetës së tij. Dhe pas kësaj, për arsye shëndetësore, shpesh i duhej të studionte në shtëpi me mësues privatë.

Gjatë studimeve të tij, Charles u interesua seriozisht për matematikën. Pasi hyri në Akademinë Holmwood, ai kaloi shumë kohë në bibliotekë atje duke lexuar libra për matematikën dhe me kërkesën e tij, prindërit e tij punësuan mësues shtesë në programin e institutit, të cilët e ndihmuan atë të kuptonte këtë shkencë në shtëpi. Një nga mësuesit e përmirësoi arsimimin e Charles në një shkallë të përshtatshme për hyrje në Kembrixh.

Pasi hyri në Kembrixh në tetor 1810 dhe studioi atje për një kohë të shkurtër, Charles ishte i zhgënjyer me nivelin lokal të mësimdhënies së matematikës. Charles takoi studentë të tjerë të talentuar - George Peacock (matematicient i famshëm i ardhshëm), John Herschel (matematicien, astronom, kimist, botanist, shpikës dhe fotograf eksperimental) dhe të tjerë.

Së bashku organizuan të ashtuquajturat. “Shoqëria Analitike”, meritat e së cilës përfshijnë, ndër të tjera, promovimin e simbolikës së Leibniz-it për punën me ekuacionet diferenciale. Para kësaj, ata përkthyen bashkërisht librin shkollor “Bazat shkencore të llogaritjes integrale dhe diferenciale” të matematikanit francez Sylvester Lacroix. Duke filluar si një projekt komik studentor, nga vitet 1830, Shoqëria Analitike ishte bërë një departament zyrtar i universitetit dhe qëndron atje deri në ditët e sotme.

Pas Kembrixhit, Charles dha leksione dhe punoi me Herschel në punën shkencore në lidhje me energjinë elektrike. Shkroi libra dhe u përpoq të përfshihej në politikë. Libri i tij "Ekonomia e mekanizmave dhe prodhimit", kushtuar organizimit të prodhimit industrial dhe i botuar në 1832, pati një ndikim thelbësor në metodat matematikore të kërkimit të operacioneve (zhvillimi dhe aplikimi i metodave për gjetjen e zgjidhjeve optimale bazuar në modelimin matematikor, modelimi statistikor dhe qasjet e ndryshme heuristike). Në veçanti, libri promovoi në mënyrë aktive parimin e ndarjes së punës dhe vërtetoi se kjo teknikë çon në një rritje të efikasitetit të prodhimit. Ky parim tani quhet Parimi i Babbage në Britani.

Për më tepër, Babbage ishte i interesuar për inxhinierinë, në veçanti funksionimin e trenave. Ai shpiku një pajisje trekëndore të quajtur "drumbushë" ose "pastruar pista", e cila shpesh quhej "thërtore" (për analogji, mund të kujtohen "rojet e fshesave" të SUV-ve) - ndihmoi në pastrimin e shpejtë të gjurmëve hekurudhore nga objektet e huaja (dhe krijesat). Ai gjithashtu zhvilloi një makinë me dinamometër të veçantë që mat parametra të ndryshëm kritikë të gjurmës hekurudhore.

Mori pjesë në krijimin e Shoqërisë Astronomike dhe në krijimin e një standardi të unifikuar për llogaritjet astronomike. Ishte puna për korrigjimin e gabimeve në tabelat e numërimit që i dha Babbage idenë e mekanizimit të punës rutinë të numërimit.

Citate nga biografia historike:

Në 1812, ai u ul në një nga dhomat e tij dhe shikoi tabelat logaritmike plot me gabime. Dhe befas ai lindi me idenë e llogaritjes automatike të këtyre numrave duke përdorur makina. Qeveria franceze ka zhvilluar një metodë të re të numërimit të tabelave. 3-4 matematikanë zgjidhën problemet e llogaritjeve, një duzinë të tjerë e ndanë punën në pjesë më të thjeshta dhe vetë puna rutinë, e përbërë nga mbledhja dhe shumëzimi, u la në dorë 80 punonjësve të sportelit që nuk kuptonin asgjë më shumë nga matematika sesa këta dy të thjeshtë. veprimet. Kështu prodhimi masiv u përdor fillimisht për qëllime matematikore. Babbage u mahnit nga ideja se puna e kontabilistëve të papërvojë mund të zëvendësohej plotësisht nga mekanizma që do të funksiononin më me besueshmëri dhe më shpejt.

Ideja e ndarjes së punës së kalkulatorëve i përkiste Gaspard de Prony, i cili drejtoi zyrën franceze të regjistrimit nga 1790 deri në 1800.

Në 1822, Babbage botoi një artikull që përshkruante një makinë që mund të zëvendësonte kalkulatorët njerëzorë dhe së shpejti filloi krijimin e saj praktik. Si një matematikan, Babbage ishte i njohur me metodën e përafrimit të funksioneve me polinome dhe llogaritjen e diferencave të fundme. Për të automatizuar këtë proces, ai filloi të projektonte një makinë, e cila u quajt një makinë diferenciale. Kjo makinë duhej të ishte në gjendje të llogariste vlerat e polinomeve deri në fuqinë e gjashtë me një saktësi deri në shifrën e 18-të.

Fatkeqësisht, shpikësi nuk ishte në gjendje të ndërtonte një version plotësisht funksional të makinës që ai parashikoi gjatë jetës së tij. Në vend të tre viteve, ai kaloi më shumë se 9 vjet për të, buxheti për krijimin e tij u rrit 10 herë, por ai nuk mund të parashikonte të gjitha vështirësitë që lidhen me zbatimin e idesë së tij.

Pasi qeveria refuzoi të jepte fonde shtesë për financimin e projektit të dështuar, Babbage filloi të punonte në një version më të përgjithshëm të një kompjuteri mekanik, një "motor analitik", të cilin ai e quajti Difference Engine No. 2.

Pas vdekjes së tij në gjysmën e dytë të shekullit të 19-të, shpikës të tjerë, duke përdorur vizatimet e tij, ishin në gjendje të ndërtonin versione pune të motorëve të diferencës, njëri prej të cilëve u përdor edhe për qëllimin e tij të synuar, për llogaritjen dhe botimin e tabelave logaritmike.

Një nga motorët e ndryshëm, i ndërtuar nga një shpikës tjetër sipas vizatimeve të Babbage

Në periudhën 1989-1991, për dyqindvjetorin e lindjes së Charles Babbage, bazuar në veprat e tij origjinale, një kopje e punës e Difference Engine Nr për makinën e tij, filloi të funksionojë në të njëjtin muze. Pas eliminimit të pasaktësive të vogla të dizajnit të gjetura në vizatimet e vjetra, të dy dizajnet funksionuan në mënyrë të përsosur.

Një motor ndryshimi i ndërtuar në kohën tonë sipas vizatimeve të shpikësit, i vendosur në Muzeun e Londrës

Motori Analitik, i shpikur nga shpikësi, është një prototip i drejtpërdrejtë i kompjuterit dixhital modern. Në një qark të vetëm logjik, Babbage lidhi një pajisje aritmetike (të cilën ai e quajti "mulli"), regjistrat e memories të kombinuara në një tërësi të vetme ("magazinë") dhe një pajisje hyrëse/dalëse të zbatuar duke përdorur tre lloje kartash me grushta. Kartat e funksionimit me grushta e ndërronin makinën midis mënyrave të mbledhjes, zbritjes, pjesëtimit dhe shumëzimit. Kartat me grusht të ndryshueshëm kontrollonin transferimin e të dhënave nga memoria në njësinë aritmetike dhe mbrapa. Kartat numerike punuese mund të përdoren si për të futur të dhëna në makinë ashtu edhe për të ruajtur rezultatet e llogaritjeve nëse memoria ishte e pamjaftueshme.

Një kopje tjetër moderne e makinës është në Muzeun e Historisë Kompjuterike në Mountain View në Kaliforni:

Ndërsa punonte në Motorin Analitik, Babbage korrespondonte me matematikanen britanike Ada Lovelace. Ata u takuan me Babbage kur ajo ishte vetëm 17 vjeç. Më pas, ajo jo vetëm që i dha atij ide për hartimin e makinës, por gjithashtu zhvilloi një algoritëm për funksionimin e saj për llogaritjen e numrave Bernoulli. Në këtë drejtim, ajo shpesh quhet programuesja e parë në histori.

Në vitin 2011, fansat britanikë të Babbage zhvilluan një plan për të ndërtuar Motorin Analitik plotësisht në formën në të cilën e kishte menduar autori. Nisma u quajt “Plani 28”. Deri më tani ata nuk kanë mundur të gjejnë disa milionë paund fonde për projektin e tyre, por shpresojnë ta përfundojnë atë të paktën në vitin 2021, në 150 vjetorin e vdekjes së shpikësit. E përkthyer në njësi moderne, një makinë e tillë do të ketë 675 bajt memorie dhe do të funksionojë në një frekuencë prej 7 Hz.

Për më shumë se 40 vjet, Babbage jetoi dhe punoi në 1 Dorset Street në Marylebone, në veri të Westminster. Ai vdiq atje, në moshën 79-vjeçare, më 18 tetor 1871. Tani në këtë adresë mund të gjeni një pllakë përkujtimore të rrumbullakët me emrin e tij.

Etiketa:

• Charles Babbage
• makinë dallimi