Charles Babbage là một nhà toán học và nhà phát minh người Anh, người đã thiết kế ra chiếc máy tính kỹ thuật số tự động đầu tiên. Ngoài ra, ông đã giúp tạo ra hệ thống bưu chính hiện đại của Anh và biên soạn các bảng tính toán đáng tin cậy đầu tiên, phát minh ra một loại đồng hồ tốc độ và phát minh ra thiết bị định vị đường sắt.
Tiểu sử của Charles Babbage
Sinh ra tại Luân Đôn vào ngày 26 tháng 12 năm 1791 trong gia đình Benjamin Babbage, một đối tác của Ngân hàng Praeds, chủ sở hữu của Bitton Estate ở Teignmouth, và Betsy Plumley Tip. Năm 1808, gia đình quyết định chuyển đến Ngôi nhà Rowden cũ ở Đông Teignmouth, và người cha trở thành giám thị của St Michael's gần đó.
Cha của Charles là một người giàu có, vì vậy anh ấy có thể học ở một số trường ưu tú. Năm 8 tuổi, anh phải đến một trường học ở nông thôn để dưỡng bệnh. Cha mẹ anh quyết định rằng não của đứa trẻ "không nên quá cứng." Theo Babbage, "Sự lười biếng tuyệt vời này có thể đã dẫn đến một số suy luận ấu trĩ của anh ấy."
Sau đó, anh ấy nhập học Trường Ngữ pháp King Edward VI ở Totnes, Nam Devon,một trường công lập thịnh vượng vẫn hoạt động cho đến ngày nay, nhưng tình trạng sức khỏe buộc Charles phải chuyển sang làm giáo viên tư trong một thời gian. Cuối cùng anh ấy đã vào được một học viện đóng cửa dành cho 30 học sinh, do Mục sư Stephen Freeman đứng đầu. Cơ sở giáo dục có một thư viện rộng lớn, Babbage thường tự học toán và học cách yêu thích nó. Sau khi rời học viện, anh ấy có thêm hai người cố vấn riêng. Một trong số họ là một giáo sĩ Cambridge, người đã giảng dạy Charles nhận xét: "Tôi e rằng tôi đã không tận dụng được tất cả những lợi thế mà tôi có thể có." Người kia là một giáo sư Oxford. Anh ấy đã dạy những tác phẩm kinh điển cho Charles Babbage để anh ấy có thể được nhận vào Cambridge.
Học đại học
Vào tháng 10 năm 1810, Babbage đến Cambridge và vào trường Cao đẳng Trinity. Ông có một nền giáo dục xuất sắc - ông biết Lagrange, Leibniz, Lacroix, Simpson và rất thất vọng với các chương trình toán học có sẵn. Vì vậy, anh ấy quyết định thành lập Hội Phân tích cùng với John Herschel, George Peacock và những người bạn khác.
Khi Babbage chuyển đến Cambridge Peterhouse năm 1812, ông là nhà toán học giỏi nhất; nhưng anh ấy đã không tốt nghiệp loại xuất sắc. Ông đã nhận được bằng danh dự sau đó, thậm chí không cần tham gia kỳ thi, vào năm 1814.
Năm 1814, Charles Babbage kết hôn với Georgiana Whitmore. Cha anh, vì một lý do nào đó, không bao giờ chúc phúc cho anh. Gia đình sống yên bình tại số 5 phố Devonshire ở London, chỉ có ba trong số tám người con của họ sống sót.cho đến khi trưởng thành.
Cha của Charles, vợ của ông và một trong những người con trai của ông đã chết thảm thương vào năm 1827.
Dự án máy tính
Thời Charles Babbage, thường mắc sai lầm trong việc tính toán các bảng toán học, vì vậy ông quyết định tìm ra một phương pháp mới có thể thực hiện nó một cách máy móc, loại bỏ yếu tố lỗi do con người gây ra. Ý tưởng này đến với ông từ rất sớm, vào năm 1812.
Ba yếu tố khác nhau ảnh hưởng đến quyết định của anh ấy:
- anh ấy không thích sự luộm thuộm và thiếu chính xác;
- bảng logarit rất dễ dàng cho anh ấy;
- anh ấy được truyền cảm hứng từ công trình nghiên cứu máy tính hiện có của W. Schickard, B. Pascal và G. Leibniz.
Ông đã thảo luận về các nguyên tắc cơ bản của việc tính toán thiết bị trong một bức thư gửi cho Ngài H. Davy vào đầu năm 1822.
Công cụ khác biệt
Babbage đã trình bày thứ mà ông gọi là "động cơ khác biệt" với Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia vào ngày 14 tháng 6 năm 1822, trong một bài báo có tựa đề "Nhận xét về ứng dụng của máy tính toán trong bảng thiên văn và toán học". Anh ấy có thể tính toán các đa thức bằng một phương pháp số được gọi là hiệu số.
Hiệp hội đã chấp thuận ý tưởng và vào năm 1823, chính phủ đã cấp cho ông 1.500 bảng Anh để xây dựng nó. Babbage đã làm một xưởng tại một trong những căn phòng của ngôi nhà của mình và thuê Joseph Clement giám sát việc chế tạo thiết bị. Mỗi tác phẩm đều phải được làm bằng tay bằng những công cụ đặc biệt, nhiều công cụ trong số đó do anh tự thiết kế. Charles đã thực hiện nhiều chuyến đi đến các doanh nghiệp công nghiệp để cải thiệnhiểu rõ các quy trình sản xuất. Trên cơ sở những chuyến đi và kinh nghiệm bản thân của ông về việc chế tạo một cỗ máy, năm 1832, Babbage đã xuất bản cuốn Về kinh tế của máy móc và sản xuất. Đây là ấn phẩm đầu tiên của cái mà ngày nay được gọi là "tổ chức sản xuất khoa học".
Bi kịch cá nhân và chuyến du lịch qua Châu Âu
Cái chết của người vợ Georgiana, cha của Charles Babbage và đứa con trai sơ sinh của ông đã làm gián đoạn việc xây dựng vào năm 1827. Công việc khiến anh ấy gánh nặng rất nhiều, và anh ấy đang trên đà suy sụp. John Herschel và một số người bạn khác đã thuyết phục Babbage thực hiện một chuyến đi đến châu Âu để hồi phục sức khỏe. Anh ấy đã đi qua Hà Lan, Bỉ, Đức, Ý, thăm các trường đại học và nhà máy.
Tại Ý, anh được biết rằng mình đã được bổ nhiệm làm Giáo sư Toán học Lucasian tại Đại học Cambridge. Ban đầu, anh muốn từ chối, nhưng bạn bè đã thuyết phục anh bằng cách khác. Khi trở về Anh năm 1828, ông chuyển đến số 1 Phố Dorset.
Tiếp tục công việc
Trong thời gian Babbage vắng mặt, dự án Công cụ khác biệt đã bị bắt đầu. Tin đồn lan truyền rằng anh ta đã lãng phí tiền của chính phủ, rằng chiếc máy không hoạt động, và nó sẽ không có giá trị thực tế nếu nó được sản xuất. John Herschel và Hiệp hội Hoàng gia đã công khai bảo vệ dự án. Chính phủ tiếp tục hỗ trợ bằng cách cung cấp 1.500 bảng vào ngày 29 tháng 4 năm 1829, 3.000 bảng vào ngày 3 tháng 12 và số tiền tương tự vào ngày 24 tháng 2 năm 1830. Công việc vẫn tiếp tục, nhưng Babbage liên tụcgặp khó khăn trong việc nhận tiền từ kho bạc.
Bỏ dự án
Những rắc rối tài chính của Charles Babbage trùng hợp với những bất đồng ngày càng tăng với Clement. Babbage đã xây một khu xưởng hai tầng, dài 15 mét phía sau nhà mình. Cô có một mái kính để chiếu sáng, cũng như một căn phòng sạch chống cháy để cất xe hơi. Clement từ chối chuyển đến xưởng mới và đòi tiền đi khắp thành phố để giám sát công việc. Đáp lại, Babbage đề nghị rằng anh ta sẽ được thanh toán trực tiếp từ kho bạc. Clement từ chối và ngừng làm việc trong dự án.
Hơn nữa, từ chối bàn giao các bản thiết kế và công cụ được sử dụng để xây dựng Công cụ Khác biệt. Sau khi đầu tư 23.000 bảng Anh, bao gồm 6.000 bảng Anh quỹ riêng của Babbage, công việc trên thiết bị chưa hoàn thành đã ngừng vào năm 1834. Năm 1842, chính phủ chính thức từ bỏ dự án.
Charles Babbage và Công cụ phân tích của anh ấy
Rời xa động cơ khác biệt, nhà phát minh bắt đầu suy nghĩ về phiên bản cải tiến của nó. Từ năm 1833 đến năm 1842, Charles đã cố gắng chế tạo một thiết bị có thể được lập trình để thực hiện bất kỳ phép tính nào, không chỉ những phép tính liên quan đến phương trình đa thức. Bước đột phá đầu tiên đến khi anh chuyển hướng đầu ra của máy thành đầu vào của nó để giải các phương trình xa hơn. Ông mô tả nó như một cỗ máy "tự ăn đuôi của mình". Không mất nhiều thời gian để anh ấy tìm ra các yếu tố cơ bản của Công cụ phân tích.
Máy tính của Charles Babbage đã sử dụng các thẻ đục lỗ mượn từ máy dệt jacquard để nhập dữ liệu và chỉ ra thứ tự các phép tính cần thiết. Thiết bị bao gồm hai phần: cối xay và kho chứa. Máy nghiền, tương ứng với bộ xử lý của một máy tính hiện đại, thực hiện các hoạt động trên dữ liệu nhận được từ bộ lưu trữ, có thể được coi là bộ nhớ. Đó là máy tính đa năng đầu tiên trên thế giới.
Máy tính của Charles Babbage được thiết kế vào năm 1835. Quy mô của công trình thực sự đáng kinh ngạc. Babbage và một số trợ lý đã tạo ra 500 bản vẽ thiết kế lớn, 1.000 tờ chỉ định cơ khí và 7.000 tờ mô tả. Nhà máy đã hoàn thành cao 4,6 m và đường kính 1,8 m. Kho chứa 100 chữ số kéo dài 7,6 m. Đối với chiếc máy mới của mình, Babbage chỉ chế tạo các bộ phận thử nghiệm nhỏ. Thiết bị không bao giờ được hoàn thành hoàn toàn. Năm 1842, sau nhiều lần cố gắng không thành công trong việc xin tài trợ của chính phủ, ông đã tiếp cận với Ngài Robert Peel. Anh ta từ chối và thay vào đó đề nghị anh ta phong tước hiệp sĩ. Babbage từ chối. Anh ấy tiếp tục sửa đổi và cải tiến thiết kế trong những năm qua.
Bá tước Lovelace
Vào tháng 10 năm 1842, Federico Luigi, một vị tướng và nhà toán học người Ý, đã xuất bản một bài báo về Máy phân tích. Augusta Ada King, Nữ bá tước của Lovelace, một người bạn cũ của Babbage, đã dịch tác phẩm sang tiếng Anh. Charles đề nghị cô ấy chú thích bản dịch. Từ năm 1842 đến năm 1843, cặp đôi đã viết 7 ghi chú cùng nhau,tổng chiều dài trong đó gấp ba lần kích thước thực của bài báo. Trong một trong số đó, Ada đã chuẩn bị một bảng thực thi chương trình mà Babbage tạo ra để tính toán số Bernoulli. Trong một bài khác, cô ấy viết về một cỗ máy đại số tổng quát có thể thực hiện các phép toán trên các ký hiệu cũng như trên các con số. Lovelace có lẽ là người đầu tiên hiểu được các mục tiêu tổng quát hơn của thiết bị Babbage, và được một số người coi là lập trình viên máy tính đầu tiên trên thế giới. Cô ấy bắt đầu viết một cuốn sách mô tả chi tiết hơn về Công cụ phân tích, nhưng không có thời gian để hoàn thành nó.
Phép màu của Kỹ thuật
Từ tháng 10 năm 1846 đến tháng 3 năm 1849, Babbage bắt đầu thiết kế một công cụ khác biệt thứ hai, sử dụng kiến thức mà ông có được từ việc xây dựng công cụ phân tích. Nó chỉ sử dụng 8.000 bộ phận, ít hơn 3 lần so với chiếc đầu tiên. Đó là một kỳ quan của kỹ thuật.
Không giống như công cụ phân tích mà ông liên tục gỡ lỗi và sửa đổi, công cụ khác biệt thứ hai của Charles Babbage không bị thay đổi sau khi hoàn thành giai đoạn phát triển ban đầu. Trong tương lai, nhà phát minh đã không thực hiện bất kỳ nỗ lực nào để chế tạo thiết bị này.
Các bức vẽ24 vẫn còn trong kho lưu trữ của Bảo tàng Khoa học cho đến khi ý tưởng của Charles Babbage được hiện thực hóa vào năm 1985-1991 bằng cách tạo ra một bản sao kích thước đầy đủ nhân dịp kỷ niệm 200 năm ngày sinh của ông. Kích thước của thiết bị là chiều dài 3,4 m, chiều cao 2,1 m và chiều sâu 46 cm, và trọng lượng của nó là 2,6 tấn. Các giới hạn về độ chính xác được giới hạn ở những gì có thể đạt được vào thời điểm đó.
Thành tựu
Năm 1824, Babbage nhận được Huy chương Vàng của Hiệp hội Thiên văn Hoàng gia "vì phát minh ra máy tính toán các bảng toán học và thiên văn".
Từ 1828 đến 1839 Babbage là giáo sư toán học Lucasian tại Cambridge. Ông đã viết nhiều cho một số tạp chí khoa học định kỳ và có công trong việc thành lập Hiệp hội Thiên văn năm 1820 và Hiệp hội Thống kê năm 1834.
Năm 1837, để đáp lại 8 luận thuyết chính thức của Bridgewater "Về quyền năng, sự khôn ngoan và lòng tốt của Đức Chúa Trời thể hiện trong sự sáng tạo", ông đã xuất bản luận thuyết Bridgewater thứ chín, đưa ra luận điểm rằng Đức Chúa Trời, sở hữu toàn năng và tầm nhìn xa, đã tạo ra. thần thánh, một nhà lập pháp đưa ra luật (hoặc chương trình) sau đó tạo ra các loài vào những thời điểm thích hợp, do đó loại bỏ nhu cầu thực hiện phép lạ mỗi khi yêu cầu một loài mới. Cuốn sách bao gồm các đoạn trích từ thư từ của tác giả với John Herschel về chủ đề này.
Charles Babbage cũng đạt được những kết quả đáng chú ý trong lĩnh vực mật mã. Ông đã phá vỡ mật mã autokey cũng như mật mã yếu hơn nhiều mà ngày nay được gọi là mật mã Vigenère. Khám phá của Babbage đã được sử dụng bởi quân đội Anh và được công bố chỉ vài năm sau đó. Kết quả là, quyền tối thượng được chuyển cho Friedrich Kasiski, người đã đạt được kết quả tương tự vài năm sau đó.
Năm 1838, Babbage đã phát minh ra máy quét đường ray, một khung kim loại gắn vào mặt trước của các đầu máy xe lửa để xóa đường ray củacác rào cản. Ông cũng thực hiện một số nghiên cứu về Đường sắt Great Western của Vương quốc Isambard Brunel.
Ông ấy chỉ một lần cố gắng tham gia chính trường, khi vào năm 1832, ông ấy tham gia vào cuộc bầu cử ở thị trấn Finsbury. Theo kết quả bình chọn, Babbage chiếm vị trí cuối cùng.
Nhà toán học và nhà phát minh qua đời vào ngày 18 tháng 10 năm 1871 ở tuổi 79.
Các phần của cơ chế chưa hoàn thiện của các thiết bị máy tính do ông tạo ra có sẵn để tham quan tại Bảo tàng Khoa học ở London. Năm 1991, Công cụ Khác biệt của Charles Babbage được xây dựng dựa trên các kế hoạch ban đầu của ông và nó hoạt động hoàn hảo.
