Різнисна машина Беббіджа

Заповнюємо прогалини – розширюємо горизонти!

Розносна машина Беббіджа

В історії обчислювальної техніки найтривалішими були два періоди: домеханічний та механічний. Вони тривали до середини 20 століття.

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

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

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

Як вирішити проблему помилок людей у обчисленнях

У 18 столітті виникла велика потреба у обчисленнях для складання різних таблиць, які широко використовувалися в астрономії, землемірній, страховій та банківській справі, мореплаванні, кораблебудуванні, будівництві тощо.

Люди, які проводили подібні обчислення, робили помилки під час складання таблиць. Це призводило до ще більш серйозних помилок при подальшому використанні даних таких таблиць, у тому числі, в мореплаванні, в будівництві і т.д.

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

З 1812 р. професор Кембриджського університету ЧарльзБеббідж розпочав роботу над створенням різницевої машини.

Чому машина називається різницевою

Назва «різниця» пов'язана з тим, що в основу її роботи покладено метод різниць, розроблений Ісааком Ньютоном. Він ґрунтується на отриманні послідовності проміжних величин.

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

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

Таким чином, множення замінюються на послідовні додавання.

У різницевій машині Беббіджа цей принцип застосований для вирішення статечних рівнянь. Вони складаються зі змінних і констант, у яких використовуються лише операції складання, віднімання та множення.

Проблеми Беббіджа при створенні машини

При створенні різницевої машини перед Ч. Беббіджем постали технологічні проблеми у більшій кількості.

Доводилося не тільки винаходити вузли та механізми, а й способи їх виготовлення з достатньою точністю, що не дозволяли технології того часу.

Немає верстатів, відповідних інструментів. Знайти кваліфікованих робітників та інженерів було важко та дорого. Проблемою було й дотримання необхідної точності обробки металу.

Тим не менш, до 1822 р. Беббідж зумів побудувати діючу модель різницевої машини, що складається з валиків і шестерень, що обертаються вручну за допомогою важеля. Цією машиною він розрахував, зокрема, таблицю квадратів.

Велика різницева машина

Після цього він приступив до створення великої машини, що дозволяє з достатньою точністю вести розрахунок навігаційних, астрономічних та тригонометричних таблиць.

Ця машина за задумом Беббіджа мала 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, оскільки найменші відхилення в кожній деталі могли викликати значні помилки та похибки при обчисленнях.

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

В результаті Беббідж сам став відмінним механіком і провів ряд удосконалень з інструментів, верстатів та методів обробки.

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

Різнисна машина Ч. Беббіджа, 1991 р.

Ч.Беббидж мав багато послідовників з різних країн, які створювали різницеві обчислювальні машини аж до середини XX століття.

Заробила через 200 років

Протягом багатьох років точилися суперечки з приводу того, чи реально було Беббіджу побудувати працюючу різницеву машину. До 200-річчя народження Беббіджа Лондонський музей науки в 1991 р. запустив різницеву машину за кресленнями Бебіджа з невеликими найпростішими змінами.

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

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

2000 року до експозиції додалося спроектованеБэббиджем друкуючий пристрій – принтер вагою 3,5 тонни. Обидва пристрої, виготовлені за технологіями середини XIX століття, чудово працюють - у розрахунках Беббіджа було знайдено лише дві помилки. Тож, якщо будете в Лондоні, можете зайти до музею помилуватися цим дивом техніки.

Різнисна машина Беббіджа, США

Якщо Ви думаєте, що лондонська різницева машина є єдиною у всьому світі, то Ви помиляєтесь.

У 2005 р. мультимільйонер та колишній технічний директор компанії Microsoft Натан Мірвольд замовив фахівцям музею другу копію знаменитого механічного обчислювача. Вона була доставлена до США.

У спеціальній експозиції Музею комп'ютерної історії ця машина була рівно рік. Після цього Мірвольд встановив її вдома.