A számítástechnika kultúrtörténete – Charles Babbage és kora

A korszerű számítástechnika, illetve a számítógépgyártás egyik legnagyobb személyisége volt Charles Babbage (1791.dec.26.-1871.okt.18.), de az egyik legellentmondásosabb is! Ő állt elő a programozható számítógép ötletével! Bár gépei a kor technikai színvonalának megfelelően még mechanikusak voltak, de egyiket sem fejezte be személyes, illetve anyagi okokból. Ennek ellenére működési elvük meghökkentően sok hasonlóságot mutat a mai modern számítógépekével. (Kép eredetije: http://en.wikipedia.org/wiki/Charles_Babbage)

1822-ben Babbage levelet ír Sir Humphry Davy-nek, a Royal Society akkori elnökének a matematikai és hajózási táblázatok kiszámításának "fárasztó monotonításáról, és ennek elviselhetetlen munkának" automatizálásáról megír egy értekezést "On the Theoretical Principles of the Machinery for Calculating Tables." (Táblázatok kiszámítására alkalmas gépek elméletének alapelveiről), majd felolvasást is tart e témáról a Királyi Csillagászati Társaságban. Babbage kollégái erőteljes nyomására a királyi kincstárhoz fordult anyagi támogatásért. A pénzügyminiszter 1823-ban jóvá is hagyta a támogatást, mivel az új szerkezet segítségével főleg a hajózási táblázatokat lehetne pontosítani. Mostanában az ilyesfajta "szponzorálás" megszokott, de akkoriban ez rendkívüli esemény volt. Sajnos Babbage nem mérte fel a vállalt feladat nagyságát és 1827-ben egészségügyileg összeroppant. Külföldre utazott, ami alatt Cambridge-be kinevezték matematika-professzornak, Sir Isaac Newton egykori tanszékére. Jellemző rá, hogy professzorkodása 12 éve alatt egyszer sem tartott előadást...

Babbage analitikus gépe hatodfokú polinomok kezelésére készült. Eme polinomok általános alakja:

Babbage gépe olyan számításokat tudott végezni, melyben N-t 1-től növelve egyesével egy ilyen polinomnak az eredményét adta meg. 32 jegyű számokkal számolva percenként 33 számot tudott megadni, ami éppen csak gyorsabb volt, mint az akkori legjobb számolók. Ezért nem aratott igazi sikert ez a gép! Szó volt arról, hogy Babbage gépe még a hatodik rendű differenciákat is használta. Ehhez hat, egymáshoz kapcsolódó számolóművet tervezett - hibátlanul. A gép 20 jegyű számokkal dolgozott volna. Babbage csak a gép egyes részeit tudta elkészíteni, a munkát azonban nem tudta befejezni: részben anyagi okok miatt, részben pedig a kor technikai lehetőségei nem voltak elegendőek. 1834-ben a differenciagép előállítási költségeit 17 470 fontra becsülték (egy gőzmozdony ugyanekkor 1000 fontba került).

(Kép eredetije: http://www.computerhistory.org/babbage/)

Első gépterve, a differenciagépként (Difference Engine) 1820-as években ismertté vált készülék szolgált Georg Scheutz (1785-1873) stockholmi ügyvéd és lapkiadó nyomdász munkájának alapjául. Scheutz 1834-ben olvasott az Edinburgh Review-ban Babbage differenciagépéről. A gép a számolás eredményét a tervek szerint pontozóval közvetlenül a nyomda által használható fémlemezbe írta volna. A differenciagép bizonyos függvényértékek (négyzetek, harmadik hatványok, logaritmusok, stb.) sorozatának kiszámítását különbségek, differenciák összeadására vezeti vissza. Scheutz úgy gondolta, hogy ő is tudna ilyet építeni. 1837-től fiával együtt 15 éven át dolgoztak gépük létrehozásán. Az első működő, de más mechanizmussal elkészült prototípust 1853-ban fejezték be. Ez a gép még csak harmadrendű differenciákat és 15 jegyű számokat kezelt. A gép az I. számú Scheutz differenciálmotor néven vált ismertté és az 1855-ös párizsi világkiállításon aranyérmet nyert. A gép két különálló részből állt, egy számításra és egy nyomtatásra alkalmas mechanizmusból. Ez volt az első olyan számológép, amely nyomtatásban is kiadta az eredményt. Táblázatok és ezek nyomdai nyomókliséi készítésére használtak. Christel Hamann tovább tökéletesítette a berendezést, és segítségével 1910-ben tízjegyű logaritmustáblázatot jelentetett meg. Differenciagépeket egészen az 1940-es évekig használtak matematikai táblázatok készítésére.

A be nem fejezett gépek alkotóelemeit a Londoni Tudományos Múzeumban állították ki. 153 évvel megtervezése után az első gépét összeállították az eredeti rajzokhoz hűen Londonban, 2002-ben és a kb. 8000 alkatrészből álló, 5 tonnát nyomó és 11 láb hosszú gép tökéletesen működött.

A 2. számú differenciálmotort Bryan Donkin építette meg 1858-ban Edward Scheutz rajzai alapján és évekig használták is a Brit Általános Nyilvántartó Hivatalban az angol népességi táblázatokkal kapcsolatos számításokhoz. Babbage viszont soha nem készítette el gépét, mivel még a differenciagép elkészülte előtt egy teljesen más konstrukción dolgozott.