Разностная машина Беббіджа

В історії обчислювальної техніки найбільш тривалими були: домеханіческій і механічний. Вони тривали аж до середини 20 століття.

Яким же чином людство зробило перехід до електронно-обчислювальному етапу, тобто до електронно-обчислювальних машин або до комп’ютерів? Як завжди, все починається з ідеї, а точніше, з мрії, після якої вже приходять і ідеї.

Думка про створення такої машини, яка працювала б без участі людини, вперше була висловлена ​​англійським математиком Чарльзом Беббідж (1791-1871).

Але спочатку була робота над створенням разностной машини, в ході якої Беббіджу і прийшла думка про розробку повністю автоматичної машини з програмним управлінням. Останню він назвав аналітичною машиною. Втім, про все по порядку.

Як вирішити проблему помилок людей в обчисленнях

У 18 столітті виникла велика потреба в обчисленнях для складання різних таблиць, які широко використовувалися в астрономії, землемірному, страховому та банківській справі, мореплавання, кораблебудуванні, будівництві і т.д.

Люди, що проводили подібні обчислення, робили помилки при складанні таблиць. Це призводило до ще більш серйозних помилок при подальшому використанні даних з таких таблиць, в тому числі, в мореплаванні, в будівництві і т.д.

На початку 19 століття логарифмічні і тригонометричні таблиці містили безліч помилок. Вирішуючи проблему їх виправлення, Беббідж прийшов до висновку про необхідність створення машини для автоматичних розрахунків.

З 1812 р професор Кембриджського університету Чарльз Беббідж приступив до роботи над створенням різницевої машини.

Чому машина називається різницевої

Назва «разностная машина» пов’язане з тим, що в основу її роботи покладено метод різниць, розроблений Ісааком Ньютоном. Він заснований на отриманні послідовності проміжних величин.

По суті, метод різниць ґрунтується на тому, що вже обчислено значення твори 5 на 5, і цей результат може бути використаний для отримання твори 5 і наступних чисел (6, 7) шляхом додавання 5 до відомої сумі. Виглядає це наступним чином:

5 x 6 = 30
5 x 7 = 35 виходить шляхом додавання 5 до отриманого добутку (30 + 5),
5 x 8 = 40 виходить шляхом додавання 5 до попереднього твору (35 + 5).

Таким чином, множення замінюються на послідовні додавання.

У разностной машині Беббіджа даний принцип застосований для вирішення статечних рівнянь. Вони складаються з змінних і констант, в них використовуються тільки операції додавання, віднімання і множення.

Труднощі Беббиджа при створенні машини

При створенні різницевої машини перед Ч.Беббіджем встали технологічні проблеми в більшій кількості.

Доводилося не тільки винаходити вузли і механізми, але також і способи їх виготовлення з достатньою точністю, що не дозволяли технології того часу.

Не було верстатів, відповідних інструментів. Знайти кваліфікованих робітників і інженерів було важко і дорого. Проблемою було і дотримання необхідної точності обробки металу.

Проте, до 1822 р Беббідж зумів побудувати діючу модель різницевої машини, що складається з валиків і шестерень, що обертаються вручну за допомогою важеля. На цій машині він розрахував, зокрема, таблицю квадратів.

Велика різницева машина

Після чого він приступив до створення великої машини, що дозволяє з достатньою точністю вести розрахунок навігаційних, астрономічних і геодезичних таблиць.

Ця машина за задумом Беббіджа повинна була складатися з 25000 деталей, її висота 2,4 метра, довжина 2,1 метра, вага кілька тонн.

Всі деталі для машин повинні були створюватися вручну і вимагали дуже великої точності, так як найменші відхилення в кожній з деталей могли викликати значні помилки і похибки при обчисленнях.

У 1832 році вчений відвідав ряд промислових центрів в Англії і Шотландії. Постійно вивчаючи нове в промисловості, він відвідував всі, які тільки міг, заводи і фабрики в Британії і на континенті.

В результаті Беббідж сам став відмінним механіком і провів ряд удосконалень по інструментах, верстатів і методам обробки.

Однак через розбіжності з виконавцем, який випускає деталі для різницевої машини, проект закрився в 1833 з припиненням державного фінансування.

Разностная машина Ч.Беббіджа, 1991 р

У Ч.Беббіджа було багато послідовників з різних країн, що створювали різницеві обчислювальні машини аж до середини XX століття.

Запрацювала через 200 років

Довгі роки йшли суперечки з приводу того, чи реально було Беббіджу побудувати працюючу разностную машину. До 200-річчя народження Беббіджа Лондонський музей науки в 1991 р запустив разностную машину за кресленнями Беббіджа з невеликими найпростішими змінами.

Вона складається з 4000 деталей і важить близько 3 тонн; виконана з бронзи, сталі та заліза, може обчислювати різниці 7 порядку.

Машина працює за допомогою повороту рукоятки, є чинним експонатом Лондонського наукового музею.

У 2000 році до експозиції додалося спроектоване Беббіджем принтер – принтер вагою 3,5 тонни. Обидва пристрої, виготовлені за технологіями середини XIX століття, чудово працюють – в розрахунках Беббіджа було знайдено всього дві помилки. Так що, якщо будете в Лондоні, можете зайти в музей помилуватися на це чудо техніки.

Разностная машина Беббіджа, США

Якщо Ви думаєте, що лондонська разностная машина є єдиною в усьому світі, то Ви помиляєтеся.

У 2005 р мультимільйонер і колишній технічний директор компанії Microsoft Натан Мірвольда замовив фахівцям музею другу копію знаменитого механічного обчислювача. Вона була доставлена ​​в США.

У спеціальній експозиції Музею комп’ютерної історії ця машина була рівно рік. Після цього Мірвольда встановив її у себе вдома.

Також по темі:

1. Леді Ада Лавлейс і перша комп’ютерна програма

2. Герман Холлерит: від табулятора до фірми IBM

3. З’явилася перша ЕОМ

4. Кольоровий 3D-принтер для будинку: Da Vinci Jr. 2.0 Mix

Отримуйте актуальні статті з комп’ютерної грамотності прямо на вашу поштову скриньку. вже більше 3.000 передплатників

.

Важливо: необхідно підтвердити свою підписку! У своїй пошті відкрийте лист для активації і клікніть по зазначеній там посиланням. Якщо листа немає, перевірте папку Спам.

Ссылка на основную публикацию