Pirmasis kompiuteris

Antrame XIX amžiaus dešimtmetyje ore kilo nemažai idėjų, reikalingų kompiuteriui išrasti. Pirma, buvo įvertinta potenciali nauda mokslui ir pramonei, nes ji gali automatizuoti įprastus skaičiavimus, nes tai nebuvo dar šimtmečiu anksčiau. Buvo sugalvoti konkretūs metodai, kaip automatizuoti skaičiavimus praktiškiau, pvz., Padauginti pridedant logaritmus arba pakartoti pridėjimą. analoginis ir skaitmeniniai prietaisai parodė kai kuriuos kiekvieno požiūrio pranašumus. Žakardo audimo staklės (kaip aprašyta ankstesniame skyriuje, Kompiuterių pirmtakai ) parodė, kaip naudingas daugiafunkcis įrenginys, naudodamas koduotas instrukcijas, ir parodė, kaip perforuotomis kortelėmis galima greitai ir lanksčiai modifikuoti tas instrukcijas. Tai buvo matematikos genijus Anglijoje, kuris pradėjo dėlioti visus šiuos kūrinius.

Skirtumo variklis

Charlesas Babbage'as buvo anglų matematikas ir išradėjas: jis išrado karvių gaudytoją, reformavo Didžiosios Britanijos pašto sistemą ir buvo pradininkas operacijų tyrimų ir aktuarinio mokslo srityse. Tai Babbage'as pirmasis pasiūlė, kad praėjusių metų orus būtų galima nuskaityti iš medžių žiedų. Visą gyvenimą jis taip pat žavėjosi raktais, šifrais ir mechaninėmis lėlėmis.



trečiasis Isaako Niutono judėjimo dėsnis
Skirtumo variklis

Skirtumo variklis Užpildyta Charleso Babbage'o „Difference Engine“ (1832 m.) Dalis. Šis pažangus skaičiuoklė buvo skirta sukurti logaritmo lenteles, naudojamas navigacijoje. Skaičių vertę pavaizdavo dešimtainiais skaičiais pažymėtos dantytų ratų padėtys. Londono mokslo muziejus



Būdamas Karališkosios astronomijos draugijos steigėju, Babbage'as matė aiškų poreikį suprojektuoti ir pagaminti mechaninį įtaisą, kuris galėtų automatizuoti ilgus, nuobodžius astronominius skaičiavimus. Jis pradėjo rašydamas 1822 m. Laišką Karaliaus draugijos prezidentui serui Humphry Davy apie galimybę automatizuoti statybos matematinių lentelių - būtent logaritmo lentelių, skirtų naudoti navigacijoje. Tada jis parašė pranešimą „Dėl teorinių lentelių skaičiavimo mašinų principų“, kurį vėliau tais metais visuomenei perskaitė. (1823 m. Ji laimėjo pirmąjį Karališkosios draugijos aukso medalį.) Tuomet naudojamose lentelėse dažnai būdavo klaidų, kurios jūreiviams galėjo būti gyvybės ir mirties reikalas, o Babbage'as teigė, kad automatizuodamas stalų gamybą jis galėtų užtikrinti jų tikslumą. Įgijęs palaikymą visuomenėje savo „Skirtumo varikliui“, kaip jis jį pavadino, Babbage'as vėliau kreipėsi į Didžiosios Britanijos vyriausybę, kad ji finansuotų plėtrą, gaudama vieną iš pirmųjų pasaulyje vyriausybės dotacijų moksliniams tyrimams ir technologijų plėtrai.

Babbage'as labai rimtai kreipėsi į projektą: jis pasamdė meistrą mašinistą, įsteigė ugniai atsparias dirbtuves ir pastatė dulkių nepraleidžiančią medžiagą. aplinka prietaiso testavimui. Iki tol skaičiavimai retai būdavo atliekami daugiau nei 6 skaitmenų; „Babbage“ planavo reguliariai pateikti 20 ar 30 skaitmenų rezultatus. „Difference Engine“ buvo skaitmeninis įrenginys: jis veikė atskirais skaitmenimis, o ne lygiais dydžiais, o skaitmenys buvo dešimtainiai (0–9), kuriuos žymi dantytų ratų pozicijos, o ne dvejetainiai skaitmenys, kuriuos Leibnizas palaikė (bet nenaudojo). . Kai vienas iš dantytų ratų pasisuko iš 9 į 0, tai privertė kitą ratą pasistūmėti į vieną poziciją, nešdamas skaitmenį taip, kaip veikė Leibnizo „Step Reckoner“ skaičiuoklė.



Tačiau „Skirtumo variklis“ buvo daugiau nei paprastas skaičiuotuvas. Kad būtų išspręsta sudėtinga problema, jis mechanizavo ne tik vieną skaičiavimą, bet ir visą skaičių kintamųjų skaičiavimų seriją. Skaičiuoklėse jis gerokai pranoko ir kitais būdais. Kaip ir šiuolaikiniuose kompiuteriuose, „Difference Engine“ turėjo saugyklą - tai yra vieta, kur laikinai buvo galima laikyti duomenis vėlesniam apdorojimui - ir jis buvo sukurtas tam, kad antspauduotų jų išvestį į minkštą metalą, kuris vėliau galėtų būti naudojamas spausdinimo plokštės gamybai.

Nepaisant to, „Difference Engine“ atliko tik vieną operaciją. Operatorius sukurs visus savo duomenų registrus su pirminiais duomenimis, tada viena operacija bus pakartotinai taikoma visiems registrams, galiausiai sukuriant sprendimą. Vis tiek kompleksiškai ir įžūlumas dizaino, jis nykštukavo bet kokį tuo metu buvusį skaičiavimo prietaisą.

Viso variklio, suprojektuoto taip, kad jis būtų kambario dydžio, niekada nebuvo pastatytas, bent jau ne „Babbage“. Nors jis retkarčiais gaudavo kelias vyriausybės dotacijas - vyriausybės keitėsi, finansavimas dažnai baigdavosi ir jam teko asmeniškai padengti kai kurias finansines išlaidas, jis dirbo laikydamasis ar artėdamas prie to meto statybos metodų tolerancijos ir susidūrė su daugybe statybų. sunkumų. Visi projektavimo ir statybos darbai nutrūko 1833 m., Kai už realiai mašinos statybą atsakingas mašinistas Josephas Clementas atsisakė tęsti, nebent jam buvo sumokėta iš anksto. (Užbaigta „Difference Engine“ dalis nuolat eksponuojama mokslo muziejuje Londone.)



Analitinis variklis

Dirbdami prie „Difference Engine“, Kopūstai pradėjo įsivaizduoti būdus, kaip ją pagerinti. Daugiausia jis galvojo apie jo veikimo apibendrinimą, kad jis galėtų atlikti kitokius skaičiavimus. Iki to laiko, kai finansavimas pasibaigė 1833 m., Jis sumanė kažką žymiai revoliucingesnio: bendrosios paskirties skaičiavimo mašiną, vadinamą Analitinis Variklis.

Babbage

Babbage'as, Charlesas: Analitinis variklis Charleso Babbage'o analitinio variklio dalis (baigta 1910 m.). Tik iš dalies pastatytas jo mirties 1871 m. Metu, šioje dalyje yra malūnas (funkciškai analogiškas šiuolaikinio kompiuterio centrinio procesoriaus blokui) ir spausdinimo mechanizmas. Londono mokslo muziejus

Analitinis variklis turėjo būti bendros paskirties, visiškai programos valdomas, automatinis mechaninis skaitmeninis kompiuteris. Jis galėtų atlikti bet kokius prieš tai atliktus skaičiavimų rinkinius. Iki „Babbage“ nėra įrodymų, kad kas nors būtų sumanęs tokį prietaisą, jau nekalbant apie bandymą jį sukurti. Mašina buvo sukurta sudaryti iš keturių komponentų: malūno, parduotuvės, skaitytuvo ir spausdintuvo. Šie komponentai yra esminiai kiekvieno kompiuterio komponentai šiandien. Malūnas buvo skaičiavimo vienetas, analogiškas į centrinis apdorojimo blokas (CPU) šiuolaikiniame kompiuteryje; parduotuvė buvo vieta, kur prieš apdorojant buvo laikomi duomenys, tiksliai analogiški atminties ir saugojimo šių dienų kompiuteriuose; skaitytuvas ir spausdintuvas buvo įvesties ir išvesties įrenginiai.



Kaip ir „Difference Engine“ atveju, projektas buvo kur kas sudėtingesnis nei bet koks anksčiau pastatytas projektas. Parduotuvė turėjo būti pakankamai didelė, kad joje tilptų 1 000 50 skaitmenų; tai buvo didesnė nei bet kurio kompiuterio, pastatyto iki 1960 m., talpa. Mašiną turėjo varyti garais ir valdyti vienas palydovas. Spausdinimo galimybės taip pat buvo ambicingos, kaip ir „Difference Engine“: „Babbage“ norėjo kiek įmanoma labiau automatizuoti procesą iki pat spausdintų skaičių lentelių sudarymo.

Skaitytojas buvo dar viena nauja „Analytical Engine“ savybė. Duomenys (skaičiai) turėjo būti įvesti į perfokortas, naudojant „Jacquard“ staklių kortelių skaitymo technologiją. Nurodymai taip pat turėjo būti įrašyti į korteles, kita mintis perimta tiesiai iš Jacquard. Naudojant instrukcijų korteles, jis taptų programuojamu prietaisu ir būtų žymiai lankstesnis nei bet kuri kita mašina. Kitas programuojamumo elementas turėjo būti jo sugebėjimas vykdyti nurodymus ne nuoseklia tvarka. Ji turėjo turėti tam tikrą sprendimo priėmimo gebėjimą perduodant sąlyginį valdymą, dar vadinamą sąlyginiu išsišakojimu, kai jis galėjo pereiti prie kitokio nurodymo, priklausomai nuo kai kurių duomenų vertės. Šios itin galingos funkcijos trūko daugelyje ankstyvųjų XX a. Kompiuterių.



tikroji priežastis, dėl kurios marihuana yra neteisėta

Pagal daugumą apibrėžimų, analitinis variklis buvo tikras kompiuteris, kaip suprantama šiandien - ar būtų buvę, jei „Babbage“ vėl nekiltų įgyvendinimo problemų. Iš tikrųjų, atsižvelgiant į dabartinę technologiją, jo ambicingo dizaino kūrimas buvo neįmanomas, o Babbage'o nesugebėjimas sugeneruoti žadėtų matematinių lentelių su jo „Difference Engine“ sumažino entuziazmą dėl tolesnio vyriausybės finansavimo. Iš tiesų Didžiosios Britanijos vyriausybei buvo akivaizdu, kad Babbage'as tuo labiau domisi naujoves nei statant lenteles.

Viskas tas pats, „Babbage“ analitinis variklis buvo kažkas naujo po saule. Revoliucingiausia jo savybė buvo galimybė pakeisti savo veikimą keičiant perforuotų kortelių instrukcijas. Iki šio proveržio visos mechaninės pagalbinės skaičiavimo priemonės buvo tik skaičiuotuvai arba, kaip ir „Difference Engine“, pašlovinti skaičiuotuvai. Analitinis variklis, nors ir nebuvo iš tikrųjų užbaigtas, buvo pirmoji mašina, kurią nusipelnė vadinti kompiuteriu.



Ledi Lovelace, pirmoji programuotoja

Skirtumas nuo skaičiuoklės ir kompiuterio, nors ir aiškus Babbage'ui, daugeliui žmonių XIX amžiaus pradžioje nebuvo akivaizdus, ​​net intelektualiai nuotykių keliantiems „Babbage's soirees“ lankytojams, išskyrus neįprastų tėvų ir išsilavinimo jauną merginą.

kas yra rinkimų kolegija ir kaip ji veikia
Yra Lovelace

Ada Lovelace Ada Lovelace. Pasaulio istorijos archyvas / AGE fotostock



Klausykitės Walterio Isaacsono

Klausykite Walterio Isaacsono diskusijos apie Ados Lovelace gyvenimą ir įtaką moksliniam skaičiavimui. Walteris Isaacsonas aptarė Ados Lovelace gyvenimą ir poveikį. Pasaulio mokslo festivalis („Britannica“ leidybos partneris) Peržiūrėkite visus šio straipsnio vaizdo įrašus

Augusta Ada King, Lovelace grafienė , buvo poeto lordo Byrono ir matematiškai linkusios Anne Millbanke dukra. Vienas iš jos auklėtojų buvo garsus matematikas ir logikas Augustas De Morganas. Kadangi Baironas dalyvavo a pagarsėjęs gimimo metu skandalas, Ados motina skatino jos matematinius ir mokslinius interesus, tikėdamasi nuslopinti bet kokį polinkį į laukinį gyvenimą, kurį galbūt paveldėjo iš savo tėvo.

Tuo tikslu Lady Lovelace dalyvavo „Babbage's“ vakarais ir susižavėjo savo „Difference Engine“. Ji taip pat susirašinėjo su juo, uždavusi aštrius klausimus. Tačiau būtent jo planas sukurti analitinį variklį išties paskatino jos vaizduotę. 1843 m., Būdama 27 metų, ji pakankamai gerai tai suprato, kad paskelbtų galutinį dokumentą, kuriame paaiškinta prietaisas ir išskiriamas esminis skirtumas tarp šio naujo dalyko ir esamų skaičiuoklių. Analitinis variklis, jos teigimu, peržengė aritmetikos ribas. Kadangi jis veikė bendraisiais simboliais, o ne skaičiais, jis nustatė ryšį ... tarp materijos operacijų ir abstrakčiausių matematinio mokslo šakos abstrakčių psichinių procesų. Tai buvo fizinis prietaisas, galintis veikti abstrakčios minties srityje.

Lady Lovelace teisingai pranešė, kad tai buvo ne tik tai, ko niekas nepastatė, bet ir tai, ko anksčiau niekas net nepagalvojo. Ji tapo vienintele pasaulyje ekspertų, kaip sekti instrukcijas ant perforuotų kortelių, kurias naudojo analitinis variklis, procesą; tai yra ji tapo pirmąja pasaulyje kompiuterių programuotoja.

Viena „Analytical Engine“ ypatybė buvo galimybė laikinai patalpinti numerius ir instrukcijas į savo parduotuvę ir tinkamu laiku grąžinti jas į savo malūną perdirbti. Tai pavyko tinkamai surikiuoti instrukcijas ir duomenis jo skaitytuve, o galimybė pertvarkyti instrukcijas ir duomenis suteikė mašinai lankstumo ir galios, kurią sunku suvokti. Pirmiesiems šimtmečio elektroniniams skaitmeniniams kompiuteriams vėliau šios galimybės trūko. Buvo nuostabu, kad jaunas mokslininkas suprato jo svarbą 1840 m., O praeis 100 metų, kol kas nors vėl taip gerai supras. Tarpu amžiuje dėmesys būtų nukreiptas į skaičiuoklę ir kitas verslo mašinas.