Charles Babbage war ein englischer Mathematiker und Erfinder, der den ersten automatischen Digitalcomputer entwarf. Darüber hinaus half er beim Aufbau des modernen englischen Postsystems und stellte die ersten zuverlässigen Versicherungsmathematischen Tabellen zusammen, erfand eine Art Tachometer und erfand den Eisenbahn-Clearer.
Biographie von Charles Babbage
Geboren in London am 26. Dezember 1791 in der Familie von Benjamin Babbage, einem Partner der Praeds Bank, Besitzer des Bitton Estate in Teignmouth, und Betsy Plumley Tip. 1808 beschloss die Familie, in das alte Rowden House in East Teignmouth zu ziehen, und der Vater wurde Direktor des nahe gelegenen St. Michael's.
Charles' Vater war ein reicher Mann, also konnte er an mehreren Eliteschulen studieren. Im Alter von 8 Jahren musste er auf eine ländliche Schule gehen, um sich von einer gefährlichen Krankheit zu erholen. Seine Eltern entschieden, dass das Gehirn des Kindes "nicht zu hart hätte sein dürfen". Laut Babbage "hat dieser große Müßiggang möglicherweise zu einigen seiner kindischen Argumentationen geführt."
Dann trat er in die King Edward VI Grammar School in Totnes, South Devon, ein.eine florierende öffentliche Schule, die noch heute betrieben wird, aber gesundheitliche Probleme zwangen Charles, sich für eine Weile an Privatlehrer zu wenden. Schließlich kam er in eine geschlossene Akademie für 30 Studenten, die von Reverend Stephen Freeman geleitet wurde. Die Institution verfügte über eine umfangreiche Bibliothek, die Babbage zum selbstständigen Mathematikstudium nutzte und lieben lernte. Nach dem Verlassen der Akademie hatte er zwei weitere persönliche Mentoren. Einer von ihnen war ein Geistlicher aus Cambridge, dessen Lehren Charles kommentierte: "Ich fürchte, ich habe nicht alle Vorteile genutzt, die ich haben könnte." Der andere war ein Oxford-Professor. Er brachte Charles Babbage die Klassiker bei, damit er in Cambridge zugelassen werden konnte.
Studium
Im Oktober 1810 kam Babbage in Cambridge an und trat in das Trinity College ein. Er hatte eine brillante Ausbildung – er kannte Lagrange, Leibniz, Lacroix, Simpson und war ernsthaft enttäuscht von den verfügbaren mathematischen Programmen. Also beschloss er, mit John Herschel, George Peacock und anderen Freunden die Analytical Society zu gründen.
Als Babbage 1812 an das Cambridge Peterhouse wechselte, war er der beste Mathematiker; aber er schloss sein Studium nicht mit Auszeichnung ab. Später erhielt er 1814 die Ehrendoktorwürde, ohne auch nur Prüfungen abzulegen.
1814 heiratete Charles Babbage Georgiana Whitmore. Sein Vater hat ihn aus irgendeinem Grund nie gesegnet. Die Familie lebte friedlich in der Devonshire Street 5 in London, nur drei ihrer acht Kinder überlebten.bis ins Erwachsenen alter.
Charles' Vater, seine Frau und einer seiner Söhne starben 1827 auf tragische Weise.
Computerprojekt
Während der Zeit von Charles Babbage gab es oft Fehler bei der Berechnung mathematischer Tabellen, also beschloss er, eine neue Methode zu finden, die dies mechanisch tun würde und den Faktor menschlicher Fehler eliminieren würde. Diese Idee kam ihm schon sehr früh im Jahr 1812.
Drei verschiedene Faktoren beeinflussten seine Entscheidung:
- er mochte Schlamperei und Ungenauigkeit nicht;
- logarithmische Tabellen fielen ihm leicht;
- er ließ sich von bestehenden Arbeiten zu Rechenmaschinen von W. Schickard, B. Pascal und G. Leibniz inspirieren.
Er erörterte Anfang 1822 in einem Brief an Sir H. Davy die Grundprinzipien der Berechnung des Geräts.
Differenzmaschine
Babbage stellte der Royal Astronomical Society am 14. Juni 1822 in einem Artikel mit dem Titel "Bemerkungen zur Anwendung der maschinellen Berechnung astronomischer und mathematischer Tabellen" vor, was er die "Differenzmaschine" nannte. Er konnte Polynome mit einer numerischen Methode namens Differenz berechnen.
Die Gesellschaft stimmte der Idee zu, und 1823 gab ihm die Regierung 1.500 Pfund für den Bau. Babbage richtete in einem der Zimmer seines Hauses eine Werkstatt ein und stellte Joseph Clement ein, um den Bau des Geräts zu überwachen. Jedes Stück musste mit speziellen Werkzeugen, von denen er viele selbst entworfen hatte, von Hand gefertigt werden. Charles unternahm viele Reisen zu Industrieunternehmen, um besser zu werdenFertigungsprozesse verstehen. Auf der Grundlage dieser Reisen und seiner persönlichen Erfahrungen mit dem Bau einer Maschine veröffentlichte Babbage 1832 On the Economics of Machinery and Production. Es war die erste Veröffentlichung dessen, was man heute „wissenschaftliche Organisation der Produktion“nennt.
Persönliche Tragödie und Reise durch Europa
Der Tod von Frau Georgiana, dem Vater von Charles Babbage und seinem kleinen Sohn, unterbrach den Bau im Jahr 1827. Die Arbeit belastete ihn sehr, und er stand kurz vor dem Zusammenbruch. John Herschel und mehrere andere Freunde überredeten Babbage, eine Reise nach Europa zu unternehmen, um sich zu erholen. Er reiste durch die Niederlande, Belgien, Deutschland, Italien, besuchte Universitäten und Fabriken.
In Italien erfuhr er, dass er zum Lucasian Professor of Mathematics an der University of Cambridge ernannt worden war. Zunächst wollte er ablehnen, aber Freunde überzeugten ihn vom Gegenteil. Nach seiner Rückkehr nach England im Jahr 1828 zog er in die 1 Dorset Street.
Wiederaufnahme der Arbeit
Während Babbages Abwesenheit geriet das Difference Engine-Projekt unter Beschuss. Gerüchte verbreiteten sich, dass er Regierungsgelder verschwendet habe, dass die Maschine nicht funktioniere und dass sie keinen praktischen Wert hätte, wenn sie hergestellt würde. John Herschel und die Royal Society verteidigten das Projekt öffentlich. Die Regierung setzte ihre Unterstützung fort, indem sie am 29. April 1829 1.500 £, am 3. Dezember 3.000 £ und am 24. Februar 1830 den gleichen Betrag bereitstellte. Die Arbeit ging weiter, aber Babbage ständighatte Schwierigkeiten, Geld aus der Staatskasse zu bekommen.
Aufgeben des Projekts
Charles Babbages finanzielle Probleme fielen mit wachsenden Meinungsverschiedenheiten mit Clement zusammen. Babbage baute hinter seinem Haus eine zweistöckige, 15 Meter lange Werkstatt. Sie hatte ein Glasdach für die Beleuchtung sowie einen feuerfesten Reinraum, um ihr Auto zu lagern. Clement weigerte sich, in eine neue Werkstatt zu ziehen und verlangte Geld, um durch die Stadt zu reisen und die Arbeiten zu beaufsichtigen. Als Antwort schlug Babbage vor, dass er direkt aus der Staatskasse bezahlt werden sollte. Clement weigerte sich und hörte auf, an dem Projekt zu arbeiten.
Außerdem weigerte er sich, die Blaupausen und Werkzeuge zu übergeben, die zum Bau der Differenzmaschine verwendet wurden. Nach der Investition von 23.000 £, darunter 6.000 £ aus eigenen Mitteln von Babbage, wurde die Arbeit an dem unvollendeten Gerät 1834 eingestellt. 1842 gab die Regierung das Projekt offiziell auf.
Charles Babbage und seine analytische Maschine
Abseits der Differenz-Engine begann der Erfinder über eine verbesserte Version nachzudenken. Zwischen 1833 und 1842 versuchte Charles, ein Gerät zu bauen, das so programmiert werden konnte, dass es beliebige Berechnungen durchführen konnte, nicht nur solche, die sich auf Polynomgleichungen bezogen. Der erste Durchbruch kam, als er die Ausgabe der Maschine auf ihre Eingabe umleitete, um weitere Gleichungen zu lösen. Er beschrieb es als eine Maschine, die "ihren eigenen Schwanz frisst". Es dauerte nicht lange, bis er die Grundelemente der Analytical Engine herausgefunden hatte.
Charles Babbages Computer verwendete Lochkarten, die von einem Jacquard-Webstuhl geliehen wurden, um Daten einzugeben und die Reihenfolge der notwendigen Berechnungen anzuzeigen. Das Gerät bestand aus zwei Teilen: einer Mühle und einem Lager. Die Mühle, die dem Prozessor eines modernen Computers entspricht, führte Operationen mit aus dem Speicher empfangenen Daten durch, die als Speicher betrachtet werden können. Es war der erste Universalcomputer der Welt.
Charles Babbages Computer wurde 1835 entworfen. Das Ausmaß der Arbeit war wirklich unglaublich. Babbage und mehrere Assistenten erstellten 500 große Konstruktionszeichnungen, 1.000 mechanische Bezeichnungsblätter und 7.000 Beschreibungsblätter. Die fertiggestellte Mühle war 4,6 m hoch und hatte einen Durchmesser von 1,8 m. Der Speicher für 100 Ziffern verlängerte sich um 7,6 m. Für seine neue Maschine baute Babbage nur kleine Testteile. Das Gerät wurde nie vollständig fertiggestellt. 1842 wandte er sich nach wiederholten erfolglosen Versuchen, staatliche Mittel zu erh alten, an Sir Robert Peel. Er lehnte ab und bot ihm stattdessen die Ritterschaft an. Babbage lehnte ab. Er modifizierte und verbesserte das Design im Laufe der Jahre weiter.
Gräfin Lovelace
Im Oktober 1842 veröffentlichte Federico Luigi, ein italienischer General und Mathematiker, einen Artikel über die Analytical Engine. Augusta Ada King, Countess of Lovelace, eine alte Freundin von Babbage, übersetzte das Werk ins Englische. Charles schlug ihr vor, die Übersetzung zu kommentieren. Zwischen 1842 und 1843 schrieb das Paar 7 Noten zusammen,deren Gesamtlänge das Dreifache der tatsächlichen Größe der Artikel betrug. In einem von ihnen bereitete Ada eine Programmausführungstabelle vor, die Babbage erstellt hatte, um Bernoulli-Zahlen zu berechnen. In einem anderen schrieb sie über eine verallgemeinerte algebraische Maschine, die Operationen sowohl mit Symbolen als auch mit Zahlen durchführen konnte. Lovelace war vielleicht der erste, der die allgemeineren Ziele von Babbages Gerät verstand, und wird von einigen als der erste Computerprogrammierer der Welt angesehen. Sie begann mit der Arbeit an einem Buch, das die Analytical Engine ausführlicher beschreibt, hatte aber keine Zeit, es fertigzustellen.
Wunder der Ingenieurskunst
Zwischen Oktober 1846 und März 1849 begann Babbage mit der Entwicklung einer zweiten Differenzmaschine, wobei er das Wissen nutzte, das er beim Bau der analytischen Maschine gewonnen hatte. Es wurden nur 8.000 Teile verwendet, dreimal weniger als beim ersten. Es war ein Wunderwerk der Ingenieurskunst.
Anders als die analytische, die er ständig debuggte und modifizierte, wurde die zweite Differenz-Engine von Charles Babbage nach Abschluss der Anfangsphase der Entwicklung nicht verändert. In Zukunft hat der Erfinder keine Versuche unternommen, das Gerät zu bauen.
24 Zeichnungen verblieben in den Archiven des Science Museum, bis Charles Babbages Ideen 1985-1991 durch die Schaffung einer Replik in Originalgröße anlässlich seines 200. Geburtstages verwirklicht wurden. Die Abmessungen des Geräts betrugen 3,4 m Länge, 2,1 m Höhe und 46 cm Tiefe, und sein Gewicht betrug 2,6 Tonnen. Die Grenzen der Genauigkeit waren auf das damals Erreichbare beschränkt.
Erfolge
1824 erhielt Babbage die Goldmedaille der Royal Astronomical Society "für seine Erfindung einer Maschine zur Berechnung mathematischer und astronomischer Tabellen."
Von 1828 bis 1839 war Babbage Lucasian-Professor für Mathematik in Cambridge. Er schrieb ausführlich für eine Reihe von wissenschaftlichen Zeitschriften und war maßgeblich an der Gründung der Astronomical Society im Jahr 1820 und der Statistical Society im Jahr 1834 beteiligt.
1837 veröffentlichte er als Antwort auf 8 offizielle Bridgewater-Abhandlungen „Über die Macht, Weisheit und Güte Gottes, die sich in der Schöpfung manifestieren“die neunte Bridgewater-Abhandlung, in der er die These aufstellte, dass Gott, der Allmacht und Voraussicht besitzt, erschaffen hat Das Göttliche ist ein Gesetzgeber, der Gesetze (oder Programme) erlässt, die dann zu geeigneten Zeiten Arten erschaffen, wodurch die Notwendigkeit beseitigt wird, jedes Mal Wunder zu vollbringen, wenn eine neue Art erforderlich ist. Das Buch enthält Auszüge aus der Korrespondenz des Autors mit John Herschel zu diesem Thema.
Charles Babbage erzielte auch bemerkenswerte Ergebnisse in der Kryptographie. Er knackte die Autokey-Chiffre sowie die viel schwächere Chiffre, die heute als Vigenère-Chiffre bezeichnet wird. Babbages Entdeckung wurde vom britischen Militär genutzt und nur wenige Jahre später veröffentlicht. Damit ging das Primatsrecht auf Friedrich Kasiski über, der einige Jahre später zum gleichen Ergebnis kam.
Im Jahr 1838 erfand Babbage den Gleisreiniger, einen Metallrahmen, der an der Vorderseite von Lokomotiven befestigt wurde, um die Gleise zu säubernBarrieren. Er führte auch eine Reihe von Studien über die Great Western Railway von Isambard Kingdom Brunel durch.
Er versuchte nur einmal, in die Politik einzusteigen, als er 1832 an den Wahlen in der Stadt Finsbury teilnahm. Den Abstimmungsergebnissen zufolge belegte Babbage den letzten Platz.
Der Mathematiker und Erfinder starb am 18. Oktober 1871 im Alter von 79 Jahren.
Teile der unvollendeten Mechanismen von Computergeräten, die er geschaffen hat, können im Science Museum in London besichtigt werden. 1991 wurde die Difference Engine von Charles Babbage nach seinen ursprünglichen Plänen gebaut und funktionierte perfekt.
