Charles Babbage was een Engelse wiskundige en uitvinder die de eerste automatische digitale computer ontwierp. Daarnaast hielp hij bij het opzetten van het moderne Engelse postsysteem en stelde hij de eerste betrouwbare actuariële tabellen samen, vond hij een soort snelheidsmeter uit en vond hij de spoorwegverduidelijker uit.
Biografie van Charles Babbage
Geboren in Londen op 26 december 1791 in de familie van Benjamin Babbage, een partner bij Praeds Bank, eigenaar van Bitton Estate in Teignmouth, en Betsy Plumley Tip. In 1808 besloot het gezin te verhuizen naar het oude Rowden House in East Teignmouth, en de vader werd directeur van het nabijgelegen St Michael's.
De vader van Charles was een rijke man, dus hij kon op verschillende elitescholen studeren. Op 8-jarige leeftijd moest hij naar een landelijke school om te herstellen van een gevaarlijke ziekte. Zijn ouders besloten dat het brein van het kind 'niet te hard had moeten zijn'. Volgens Babbage: "Deze grote luiheid heeft misschien geleid tot een aantal van zijn kinderachtige redeneringen."
Toen ging hij naar de King Edward VI Grammar School in Totnes, South Devon,een bloeiende openbare school die nog steeds actief is, maar vanwege gezondheidsproblemen moest Charles een tijdje naar privéleraren gaan. Uiteindelijk kwam hij terecht in een gesloten academie voor 30 studenten, geleid door dominee Stephen Freeman. De instelling had een uitgebreide bibliotheek, die Babbage gebruikte om in zijn eentje wiskunde te studeren en ervan leerde te houden. Na het verlaten van de academie had hij nog twee persoonlijke mentoren. Een van hen was een predikant uit Cambridge, wiens leer Charles opmerkte: "Ik ben bang dat ik niet al het voordeel heb gehad dat ik kon hebben." De andere was een professor in Oxford. Hij leerde de klassieken aan Charles Babbage zodat hij toegelaten kon worden tot Cambridge.
Universiteitsstudies
In oktober 1810 arriveerde Babbage in Cambridge en ging hij naar Trinity College. Hij had een briljante opleiding - hij kende Lagrange, Leibniz, Lacroix, Simpson en was ernstig teleurgesteld in de beschikbare wiskundige programma's. Dus besloot hij de Analytical Society te vormen met John Herschel, George Peacock en andere vrienden.
Toen Babbage in 1812 overstapte naar het Cambridge Peterhouse, was hij de beste wiskundige; maar hij studeerde niet cum laude af. Hij ontving later in 1814 een eredoctoraat, zonder zelfs maar examens af te leggen.
In 1814 trouwde Charles Babbage met Georgiana Whitmore. Zijn vader heeft hem om de een of andere reden nooit gezegend. Het gezin woonde in vrede in Devonshire Street in Londen 5. Slechts drie van hun acht kinderen overleefden.tot volwassenheid.
De vader van Charles, zijn vrouw en een van zijn zonen stierven op tragische wijze in 1827.
Computerproject
Tijdens de tijd van Charles Babbage waren er vaak fouten bij het berekenen van wiskundige tabellen, dus besloot hij een nieuwe methode te vinden die dit mechanisch zou doen, waarbij de factor menselijke fouten werd geëlimineerd. Dit idee kwam al heel vroeg bij hem op, in 1812.
Drie verschillende factoren waren van invloed op zijn beslissing:
- hij hield niet van slordigheid en onnauwkeurigheid;
- logaritmische tabellen waren makkelijk voor hem;
- hij werd geïnspireerd door bestaand werk over rekenmachines van W. Schickard, B. Pascal en G. Leibniz.
Hij besprak de basisprincipes van het berekenen van het apparaat in een brief aan Sir H. Davy begin 1822.
Difference Engine
Babbage presenteerde op 14 juni 1822 aan de Royal Astronomical Society wat hij de "verschilmotor" noemde in een paper getiteld "Remarks on the Application of the Machine Calculation of Astronomical and Mathematical Tables". Hij kon veeltermen berekenen met behulp van een numerieke methode die differentie wordt genoemd.
De Society keurde het idee goed en in 1823 gaf de regering hem £ 1.500 om het te bouwen. Babbage maakte een werkplaats in een van de kamers van zijn huis en huurde Joseph Clement in om toezicht te houden op de bouw van het apparaat. Elk stuk moest met de hand worden gemaakt met behulp van speciaal gereedschap, waarvan hij er veel zelf ontwierp. Charles maakte veel reizen naar industriële ondernemingen om beter te wordenproductieprocessen begrijpen. Op basis van deze reizen en zijn persoonlijke ervaring met het bouwen van een machine, publiceerde Babbage in 1832 On the Economics of Machinery and Production. Het was de eerste publicatie van wat tegenwoordig de "wetenschappelijke organisatie van de productie" wordt genoemd.
Persoonlijke tragedie en reizen door Europa
De dood van zijn vrouw Georgiana, de vader van Charles Babbage en zijn zoontje, onderbrak de bouw in 1827. Het werk viel hem zwaar en hij stond op het punt van instorten. John Herschel en een aantal andere vrienden haalden Babbage over om een reis naar Europa te maken om te herstellen. Hij reisde door Nederland, België, Duitsland, Italië en bezocht universiteiten en fabrieken.
In Italië hoorde hij dat hij was benoemd tot Lucasian Professor of Mathematics aan de Universiteit van Cambridge. Aanvankelijk wilde hij weigeren, maar vrienden overtuigden hem van het tegendeel. Bij zijn terugkeer naar Engeland in 1828 verhuisde hij naar 1 Dorset Street.
Werk hervatten
Tijdens de afwezigheid van Babbage kwam het Difference Engine-project onder vuur te liggen. Er gingen geruchten dat hij overheidsgeld had verspild, dat de machine niet werkte en dat het geen praktische waarde zou hebben als het gemaakt zou worden. John Herschel en de Royal Society verdedigden het project publiekelijk. De regering zette haar steun voort door £ 1.500 te verstrekken op 29 april 1829, £ 3.000 op 3 december en hetzelfde bedrag op 24 februari 1830. Het werk ging door, maar Babbage constanthad moeite om geld uit de schatkist te krijgen.
Het project verlaten
Charles Babbage's financiële problemen vielen samen met groeiende onenigheid met Clement. Babbage bouwde een twee verdiepingen tellende, 15 meter lange werkplaats achter zijn huis. Ze had een glazen dak voor verlichting en een brandvrije cleanroom om haar auto te stallen. Clement weigerde naar een nieuwe werkplaats te verhuizen en eiste geld om door de stad te reizen om toezicht te houden op het werk. Als reactie stelde Babbage voor hem rechtstreeks uit de schatkist te betalen. Clement weigerde en stopte met werken aan het project.
Bovendien weigerde hij de blauwdrukken en tools te overhandigen die werden gebruikt om de Difference Engine te bouwen. Na een investering van £ 23.000, inclusief £ 6.000 van Babbage's eigen middelen, stopte het werk aan het onvoltooide apparaat in 1834. In 1842 stopte de regering officieel met het project.
Charles Babbage en zijn analytische motor
Afgezien van de verschilmotor begon de uitvinder na te denken over de verbeterde versie ervan. Tussen 1833 en 1842 probeerde Charles een apparaat te bouwen dat geprogrammeerd kon worden om elke berekening uit te voeren, niet alleen die met betrekking tot polynoomvergelijkingen. De eerste doorbraak kwam toen hij de output van de machine omleidde naar de input om verdere vergelijkingen op te lossen. Hij beschreef het als een machine die "zijn eigen staart opeet". Het duurde niet lang voordat hij de basiselementen van de Analytical Engine doorhad.
De computer van Charles Babbage gebruikte ponskaarten die waren geleend van een jacquardweefgetouw om gegevens in te voeren en de volgorde van noodzakelijke berekeningen aan te geven. Het apparaat bestond uit twee delen: een molen en opslag. De molen, die overeenkomt met de processor van een moderne computer, voerde bewerkingen uit op gegevens die werden ontvangen uit de opslag, die als geheugen kunnen worden beschouwd. Het was 's werelds eerste computer voor algemeen gebruik.
De computer van Charles Babbage is ontworpen in 1835. De omvang van het werk was werkelijk ongelooflijk. Babbage en verschillende assistenten produceerden 500 grote ontwerptekeningen, 1.000 mechanische aanduidingsbladen en 7.000 beschrijvingsbladen. De voltooide molen was 4,6 m hoog en 1,8 m in diameter. De opslag voor 100 cijfers was 7,6 m. Voor zijn nieuwe machine bouwde Babbage alleen kleine testonderdelen. Het apparaat is nooit helemaal afgemaakt. In 1842 benaderde hij, na herhaalde mislukte pogingen om overheidsfinanciering te krijgen, Sir Robert Peel. Hij weigerde en bood hem in plaats daarvan een ridderorde aan. Babbage weigerde. Hij bleef het ontwerp door de jaren heen aanpassen en verbeteren.
Gravin Lovelace
In oktober 1842 publiceerde Federico Luigi, een Italiaanse generaal en wiskundige, een artikel over de analytische motor. Augusta Ada King, Gravin van Lovelace, een oude vriend van Babbage, vertaalde het werk in het Engels. Charles stelde voor om de vertaling te annoteren. Tussen 1842 en 1843 schreef het paar samen 7 aantekeningen,waarvan de totale lengte drie keer de werkelijke grootte van de artikelen was. In een ervan maakte Ada een programma-uitvoeringstabel die Babbage maakte om Bernoulli-getallen te berekenen. In een andere schreef ze over een gegeneraliseerde algebraïsche machine die zowel op symbolen als op getallen kon werken. Lovelace was misschien de eerste die de meer algemene doelen van Babbage's apparaat begreep, en wordt door sommigen beschouwd als 's werelds eerste computerprogrammeur. Ze begon te werken aan een boek waarin de analytische motor in meer detail werd beschreven, maar had geen tijd om het af te maken.
Miracle of Engineering
Tussen oktober 1846 en maart 1849 begon Babbage met het ontwerpen van een tweede verschilmotor, gebruikmakend van de kennis die hij had opgedaan bij het bouwen van de analytische. Het gebruikte slechts 8.000 onderdelen, drie keer minder dan de eerste. Het was een wonder van techniek.
In tegenstelling tot de analytische, die hij voortdurend debugde en aanpaste, werd de tweede verschilmotor van Charles Babbage niet gewijzigd na de voltooiing van de beginfase van de ontwikkeling. In de toekomst heeft de uitvinder geen pogingen ondernomen om het apparaat te bouwen.
24 tekeningen bleven in de archieven van het Wetenschapsmuseum totdat de ideeën van Charles Babbage in 1985-1991 werden gerealiseerd door de creatie van een replica op ware grootte ter gelegenheid van de 200ste verjaardag van zijn geboorte. De afmetingen van het apparaat waren 3,4 m lang, 2,1 m hoog en 46 cm diep, en het gewicht was 2,6 ton. De nauwkeurigheidsgrenzen waren beperkt tot wat op dat moment kon worden bereikt.
Prestaties
In 1824 ontving Babbage de gouden medaille van de Royal Astronomical Society "voor zijn uitvinding van een machine voor het berekenen van wiskundige en astronomische tabellen."
Van 1828 tot 1839 was Babbage de Lucasiaanse professor in de wiskunde in Cambridge. Hij schreef uitgebreid voor een aantal wetenschappelijke tijdschriften en speelde een belangrijke rol bij de oprichting van de Astronomical Society in 1820 en de Statistical Society in 1834.
In 1837, in reactie op 8 officiële Bridgewater-verhandelingen "Over de kracht, wijsheid en goedheid van God manifest in de schepping", publiceerde hij de negende Bridgewater-verhandeling, waarin hij de stelling naar voren bracht dat God, die almacht en vooruitziendheid bezit, heeft geschapen het goddelijke een wetgever die wetten (of programma's) uitvaardigde die vervolgens op geschikte tijden soorten creëerden, waardoor de noodzaak werd geëlimineerd om elke keer dat er een nieuwe soort nodig was, wonderen te verrichten. Het boek bevat fragmenten uit de correspondentie van de auteur met John Herschel over dit onderwerp.
Charles Babbage behaalde ook opmerkelijke resultaten in cryptografie. Hij brak zowel het autosleutelcijfer als het veel zwakkere cijfer dat tegenwoordig het Vigenèrecijfer wordt genoemd. Babbage's ontdekking werd gebruikt door het Britse leger en werd pas een paar jaar later gepubliceerd. Als gevolg hiervan ging het primaatrecht over op Friedrich Kasiski, die een paar jaar later tot hetzelfde resultaat kwam.
In 1838 vond Babbage de spoorwisser uit, een metalen frame dat aan de voorkant van locomotieven werd bevestigd om de sporen vanbelemmeringen. Hij voerde ook een aantal studies uit van de Great Western Railway van Isambard Kingdom Brunel.
Hij probeerde slechts één keer de politiek in te gaan, toen hij in 1832 deelnam aan de verkiezingen in de stad Finsbury. Volgens de stemresultaten nam Babbage de laatste plaats in.
De wiskundige en uitvinder stierf op 18 oktober 1871 op 79-jarige leeftijd.
Delen van de onvoltooide mechanismen van computerapparatuur die hij heeft gemaakt, zijn te bezichtigen in het Science Museum in Londen. In 1991 werd Charles Babbage's Difference Engine gebouwd op basis van zijn oorspronkelijke plannen, en het werkte perfect.
