چارلز بابیج یک ریاضیدان و مخترع انگلیسی بود که اولین کامپیوتر دیجیتال خودکار را طراحی کرد. علاوه بر این، او به ایجاد سیستم پستی مدرن انگلیسی کمک کرد و اولین جداول اکچوئری قابل اعتماد را گردآوری کرد، یک نوع سرعت سنج اختراع کرد و راه‌آهن را شفاف‌تر اختراع کرد.
بیوگرافی چارلز بابیج
در 26 دسامبر 1791 در لندن در خانواده بنجامین بابیج، شریک در بانک پریدز، مالک Bitton Estate در Teignmouth، و Betsy Plumley Tip متولد شد. در سال 1808 خانواده تصمیم گرفتند به خانه قدیمی رودن در شرق تیگنموث نقل مکان کنند و پدرش سرپرست سنت مایکل نزدیک شد.
پدر چارلز مردی ثروتمند بود، بنابراین او می توانست در چندین مدرسه نخبه تحصیل کند. در 8 سالگی مجبور شد برای بهبودی از یک بیماری خطرناک به مدرسه روستایی برود. والدین او تصمیم گرفتند که مغز کودک "نباید خیلی سفت می بود." به گفته بابیج، "این بیکاری بزرگ ممکن است به برخی از استدلال های کودکانه او منجر شده باشد."
سپس وارد مدرسه گرامر پادشاه ادوارد ششم در توتنز، جنوب دوون شد.یک مدرسه دولتی پر رونق که هنوز هم کار می کند، اما شرایط بهداشتی چارلز را مجبور کرد برای مدتی به معلمان خصوصی روی آورد. در نهایت او وارد یک آکادمی بسته با 30 دانشجو به رهبری کشیش استفان فریمن شد. این موسسه یک کتابخانه وسیع داشت که بابیج از آن برای مطالعه ریاضیات به تنهایی استفاده می کرد و یاد گرفت که آن را دوست داشته باشد. پس از ترک آکادمی، او دو مربی شخصی دیگر داشت. یکی از آنها یک روحانی کمبریج بود که چارلز در مورد تدریس او چنین اظهار نظر کرد: "می ترسم از تمام مزیتی که می توانستم داشته باشم استفاده نکرده باشم." دیگری استاد آکسفورد بود. او کلاسیک را به چارلز بابیج آموزش داد تا بتواند در کمبریج پذیرفته شود.
مطالعات دانشگاهی
در اکتبر 1810، بابیج وارد کمبریج شد و وارد کالج ترینیتی شد. او تحصیلات درخشانی داشت - او لاگرانژ، لایبنیتس، لاکروا، سیمپسون را می شناخت و به شدت از برنامه های ریاضی موجود ناامید شد. بنابراین او تصمیم گرفت با جان هرشل، جورج طاووس و سایر دوستان، انجمن تحلیلی را تشکیل دهد.
وقتی بابیج در سال 1812 به پترهاوس کمبریج منتقل شد، بهترین ریاضیدان بود. اما با ممتاز فارغ التحصیل نشد. او بعداً بدون شرکت در امتحان در سال 1814 مدرک افتخاری گرفت.
در سال 1814، چارلز بابیج با جورجیانا ویتمور ازدواج کرد. پدرش به دلایلی هرگز او را برکت نداد. خانواده در آرامش در خیابان دوونشایر لندن، شماره 5 زندگی می‌کردند و تنها سه فرزند از هشت فرزندشان زنده ماندند.تا بزرگسالی.
پدر چارلز، همسرش و یکی از پسرانش در سال 1827 به طرز غم انگیزی درگذشت.
پروژه کامپیوتر
در زمان چارلز بابیج، اغلب اشتباهاتی در محاسبه جداول ریاضی وجود داشت، بنابراین او تصمیم گرفت روش جدیدی بیابد که این کار را به صورت مکانیکی انجام دهد و عامل خطای انسانی را حذف کند. این ایده خیلی زود، در سال 1812 به ذهن او رسید.
سه عامل مختلف بر تصمیم او تأثیر گذاشت:
- او از شلختگی و بی دقتی متنفر بود؛
- جدول لگاریتمی برای او آسان بود؛
- او از کارهای موجود بر روی ماشین های محاسبه توسط W. Schickard، B. Pascal و G. Leibniz الهام گرفت.
او اصول اساسی محاسبه دستگاه را در نامه ای به سر اچ دیوی در آغاز سال 1822 مورد بحث قرار داد.
Difference Engine
ببیج آنچه را که "موتور تفاوت" نامید به انجمن سلطنتی نجوم در 14 ژوئن 1822 در مقاله ای با عنوان "نظراتی در مورد کاربرد محاسبه ماشین جداول نجومی و ریاضی" ارائه کرد. او می‌توانست چندجمله‌ای‌ها را با استفاده از روش عددی به نام تفاوت محاسبه کند.
انجمن این ایده را تأیید کرد و در سال 1823 دولت 1500 پوند برای ساخت آن به او داد. بابیج در یکی از اتاق های خانه خود کارگاهی ساخت و جوزف کلمنت را برای نظارت بر ساخت دستگاه استخدام کرد. هر قطعه باید با دست و با استفاده از ابزار خاصی ساخته می شد که بسیاری از آنها را خودش طراحی کرده بود. چارلز برای بهتر شدن سفرهای زیادی به شرکت های صنعتی انجام دادفرآیندهای تولید را درک کنید بر اساس این سفرها و تجربه شخصی خود از ساخت ماشین، در سال 1832 بابیج درباره اقتصاد ماشین آلات و تولید منتشر کرد. این اولین انتشار چیزی بود که امروزه "سازمان علمی تولید" نامیده می شود.
تراژدی شخصی و سفر در اروپا
مرگ همسر جورجیانا، پدر چارلز بابیج و پسر نوزادش، ساخت و ساز را در سال 1827 متوقف کرد. کار به شدت بر او سنگینی کرد و در آستانه شکست بود. جان هرشل و چند دوست دیگر بابیج را متقاعد کردند که برای بهبودی به اروپا سفر کند. او از طریق هلند، بلژیک، آلمان، ایتالیا و بازدید از دانشگاه ها و کارخانه ها سفر کرد.
در ایتالیا، او متوجه شد که به عنوان استاد ریاضیات لوکاسی در دانشگاه کمبریج منصوب شده است. در ابتدا او می خواست رد کند، اما دوستان او را در غیر این صورت متقاعد کردند. پس از بازگشت به انگلستان در سال 1828، او به خیابان دورست 1 نقل مکان کرد.
از سرگیری کار
در طول غیبت بابیج، پروژه Difference Engine مورد انتقاد قرار گرفت. شایعاتی منتشر شد مبنی بر اینکه او پول های دولتی را هدر داده، این دستگاه کار نمی کند و اگر ساخته شود هیچ ارزش عملی نخواهد داشت. جان هرشل و انجمن سلطنتی علناً از این پروژه دفاع کردند. دولت با ارائه 1500 پوند در 29 آوریل 1829، 3000 پوند در 3 دسامبر و همین مقدار در 24 فوریه 1830 به حمایت خود ادامه داد. کار ادامه داشت، اما بابیج مدامدر گرفتن پول از خزانه مشکل داشت.
ترک پروژه
مشکلات مالی چارلز بابیج با اختلافات فزاینده با کلمنت همزمان شد. بابیج پشت خانه خود یک کارگاه دو طبقه به طول 15 متر ساخت. او یک سقف شیشه ای برای روشنایی و همچنین یک اتاق تمیز نسوز برای نگهداری ماشینش داشت. کلمنت از نقل مکان به یک کارگاه جدید خودداری کرد و برای نظارت بر کار، برای سفر در سطح شهر تقاضای پول کرد. در پاسخ، بابیج پیشنهاد کرد که مستقیماً از خزانه پول به او پرداخت شود. کلمنت نپذیرفت و کار روی پروژه را متوقف کرد.
علاوه بر این، از تحویل طرح‌ها و ابزارهای مورد استفاده برای ساخت موتور دیفرانسیل خودداری کرد. پس از سرمایه گذاری 23000 پوندی، از جمله 6000 پوند از سرمایه شخصی بابیج، کار بر روی دستگاه ناتمام در سال 1834 متوقف شد. در سال 1842 دولت رسما این پروژه را رها کرد.
چارلز بابیج و موتور تحلیلی او
به دور از موتور تفاوت، مخترع شروع به فکر کردن در مورد نسخه بهبود یافته خود کرد. بین سالهای 1833 و 1842، چارلز سعی کرد دستگاهی بسازد که بتواند برای انجام هر گونه محاسباتی برنامه ریزی شود، نه فقط آنهایی که مربوط به معادلات چند جمله ای هستند. اولین پیشرفت زمانی حاصل شد که او خروجی ماشین را به ورودی آن جهت حل معادلات بیشتر هدایت کرد. او آن را ماشینی توصیف کرد که «دم خودش را می خورد». طولی نکشید که او عناصر اصلی موتور تحلیلی را کشف کرد.
رایانه چارلز بابیج برای وارد کردن داده ها و نشان دادن ترتیب محاسبات لازم، از کارت های پانچ گرفته شده از دستگاه بافندگی ژاکارد استفاده می کرد. این دستگاه از دو بخش تشکیل شده بود: آسیاب و انبار. آسیاب، مربوط به پردازنده یک کامپیوتر مدرن، عملیاتی را بر روی داده های دریافتی از ذخیره سازی انجام می دهد که می تواند حافظه در نظر گرفته شود. این اولین کامپیوتر همه منظوره جهان بود.
کامپیوتر چارلز بابیج در سال 1835 طراحی شد. مقیاس کار واقعاً باورنکردنی بود. بابیج و چند دستیار 500 نقشه طراحی بزرگ، 1000 برگه تعیین مکانیکی و 7000 برگه توضیحات تولید کردند. آسیاب تکمیل شده 4.6 متر ارتفاع و 1.8 متر قطر داشت. ذخیره‌سازی 100 رقمی 7.6 متر بود. بابیج برای دستگاه جدید خود فقط قطعات کوچک آزمایشی ساخت. دستگاه هرگز به طور کامل تکمیل نشد. در سال 1842، پس از تلاش های مکرر ناموفق برای به دست آوردن بودجه دولتی، او به سراغ سر رابرت پیل رفت. او نپذیرفت و در عوض به او نشان شوالیه پیشنهاد کرد. بابیج نپذیرفت. او در طول سال ها به اصلاح و بهبود طراحی ادامه داد.
کنتس لاولیس
در اکتبر 1842، فدریکو لوئیجی، ژنرال و ریاضیدان ایتالیایی، مقاله ای در مورد موتور تحلیلی منتشر کرد. آگوستا آدا کینگ، کنتس لاولیس، دوست قدیمی بابیج، این اثر را به انگلیسی ترجمه کرد. چارلز به او پیشنهاد کرد که ترجمه را حاشیه نویسی کند. بین سالهای 1842 و 1843 این زوج 7 یادداشت را با هم نوشتند.که طول کل آن سه برابر اندازه واقعی مقالات بود. در یکی از آنها، آدا جدول اجرای برنامه ای را تهیه کرد که بابیج برای محاسبه اعداد برنولی ایجاد کرد. در دیگری، او در مورد یک ماشین جبری تعمیم یافته نوشت که می توانست بر روی نمادها و همچنین بر روی اعداد عملیات انجام دهد. لاولیس شاید اولین کسی بود که اهداف کلی تر دستگاه بابیج را درک کرد و برخی او را اولین برنامه نویس کامپیوتری در جهان می دانند. او شروع به کار بر روی کتابی کرد که موتور تحلیلی را با جزئیات بیشتر توصیف می‌کرد، اما وقت نداشت آن را تمام کند.
معجزه مهندسی
بین اکتبر 1846 و مارس 1849، بابیج با استفاده از دانشی که از ساخت موتور تحلیلی به دست آورده بود، شروع به طراحی دومین موتور تفاضلی کرد. فقط از 8000 قطعه استفاده کرد که سه برابر کمتر از اولی بود. این یک شگفتی مهندسی بود.
برخلاف موتور تحلیلی که دائماً آن را اشکال زدایی و اصلاح می کرد، موتور تفاوت دوم چارلز بابیج پس از اتمام مرحله اولیه توسعه تغییر نکرد. در آینده، مخترع هیچ تلاشی برای ساخت دستگاه انجام نداد.
24 طراحی در آرشیو موزه علوم باقی ماند تا زمانی که ایده های چارلز بابیج در سال های 1985-1991 با ایجاد یک ماکت در اندازه کامل به مناسبت دویستمین سالگرد تولد او محقق شد. ابعاد دستگاه 3.4 متر طول، 2.1 متر ارتفاع و 46 سانتی متر عمق و وزن آن 2.6 تن بود. محدودیت‌های دقت محدود به مواردی بود که در آن زمان می‌توان به دست آورد.
دستاوردها
در سال 1824، بابیج به دلیل اختراع ماشینی برای محاسبه جداول ریاضی و نجومی، مدال طلای انجمن سلطنتی نجوم را دریافت کرد.
از ۱۸۲۸ تا ۱۸۳۹ بابیج پروفسور ریاضیات لوکاسیایی در کمبریج بود. او به طور گسترده برای تعدادی از نشریات علمی ادواری نوشت و در تأسیس انجمن نجوم در سال 1820 و انجمن آمار در سال 1834 مؤثر بود.
در سال 1837، در پاسخ به 8 رساله رسمی بریج واتر "درباره قدرت، حکمت و نیکویی خداوند که در آفرینش آشکار می شود"، نهمین رساله بریج واتر را منتشر کرد و این تز را مطرح کرد که خداوند قادر مطلق و آینده نگر است. قانونگذار الهی است که قوانین (یا برنامه‌هایی) را ایجاد می‌کند که سپس گونه‌ها را در زمان‌های مناسب ایجاد می‌کند، در نتیجه نیاز به انجام معجزه هر بار که نیاز به گونه‌ای جدید بود را از بین می‌برد. این کتاب شامل گزیده‌ای از مکاتبات نویسنده با جان هرشل در این زمینه است.
چارلز بابیج همچنین به نتایج قابل توجهی در رمزنگاری دست یافت. او رمز خودکار و همچنین رمز بسیار ضعیف‌تر را که امروزه رمز ویژنر نامیده می‌شود، شکست. کشف بابیج توسط ارتش بریتانیا مورد استفاده قرار گرفت و تنها چند سال بعد منتشر شد. در نتیجه حق تقدم به فردریش کاسیسکی رسید که چند سال بعد به همین نتیجه رسید.
در سال 1838، بابیج مسیر شفاف تر را اختراع کرد، یک قاب فلزی که به جلوی لوکوموتیوها وصل شده بود تا مسیر را پاک کند.موانع او همچنین تعدادی از مطالعات راه آهن بزرگ غربی ایزامبارد پادشاهی برونل را انجام داد.
او فقط یک بار سعی کرد وارد سیاست شود، زمانی که در سال 1832 در انتخابات شهر فینزبری شرکت کرد. بر اساس نتایج رای گیری، بابیج در جایگاه آخر قرار گرفت.
ریاضی دان و مخترع در 18 اکتبر 1871 در سن 79 سالگی درگذشت.
بخش هایی از مکانیسم های ناتمام دستگاه های محاسباتی که او ایجاد کرد برای بازدید در موزه علوم لندن در دسترس است. در سال 1991، موتور تفاوت چارلز بابیج بر اساس نقشه های اولیه او ساخته شد و کاملاً کار کرد.
