Tegen het tweede decennium van de 19e eeuw waren er een aantal ideeën die nodig waren voor de uitvinding van de computer. Ten eerste werden de potentiële voordelen voor de wetenschap en de industrie van de mogelijkheid om routineberekeningen te automatiseren ingezien, aangezien dit nog geen eeuw eerder was gebeurd. Er waren specifieke methoden bedacht om geautomatiseerde berekening praktischer te maken, zoals vermenigvuldigen door logaritmen op te tellen of door herhaald optellen, en ervaring met beide analoog en digitale apparaten hadden een aantal van de voordelen van elke aanpak laten zien. Het Jacquard-weefgetouw (zoals beschreven in de vorige sectie, computervoorlopers ) had de voordelen laten zien van het besturen van een multifunctioneel apparaat door middel van gecodeerde instructies, en het had aangetoond hoe ponskaarten konden worden gebruikt om die instructies snel en flexibel aan te passen. Het was een wiskundig genie in Engeland die al deze stukjes bij elkaar begon te brengen.
Charles Babbage was een Engelse wiskundige en uitvinder: hij vond de koeienvanger uit, hervormde het Britse postsysteem en was een pionier op het gebied van operationeel onderzoek en actuariële wetenschap. Het was Babbage die voor het eerst suggereerde dat het weer van de afgelopen jaren afgelezen kon worden uit jaarringen. Hij had ook een levenslange fascinatie voor sleutels, cijfers en mechanische poppen.
welke van de volgende eigenschappen zijn van een goede wetenschappelijke hypothese?
Difference Engine Het voltooide gedeelte van Charles Babbage's Difference Engine, 1832. Deze geavanceerde rekenmachine was bedoeld om logaritmetabellen te maken die bij navigatie worden gebruikt. De waarde van getallen werd weergegeven door de posities van de tandwielen gemarkeerd met decimale getallen. Wetenschapsmuseum Londen
Als een van de oprichters van de Royal Astronomical Society had Babbage een duidelijke behoefte gezien om een mechanisch apparaat te ontwerpen en te bouwen dat lange, vervelende astronomische berekeningen kon automatiseren. Hij begon met het schrijven van een brief in 1822 aan Sir Humphry Davy, president van de Royal Society, over de mogelijkheid om de bouw van wiskundige tabellen, met name logaritmetabellen voor gebruik in navigatie. Vervolgens schreef hij een paper, On the Theoretical Principles of the Machinery for Calculating Tables, dat hij later dat jaar voorlas aan het genootschap. (Het won de eerste gouden medaille van de Royal Society in 1823.) Tafels die toen in gebruik waren, bevatten vaak fouten, wat een zaak van leven en dood zou kunnen zijn voor zeelieden op zee, en Babbage betoogde dat hij, door de productie van de tafels te automatiseren, hun nauwkeurigheid kon verzekeren. Nadat hij in de samenleving steun had gekregen voor zijn Difference Engine, zoals hij het noemde, wendde Babbage zich vervolgens tot de Britse regering om ontwikkeling te financieren en ontving hij een van 's werelds eerste overheidssubsidies voor onderzoek en technologische ontwikkeling.
Babbage pakte het project heel serieus aan: hij huurde een meester-machinist in, zette een vuurvaste werkplaats op en bouwde een stofdichte milieu voor het testen van het apparaat. Tot dan toe werden berekeningen tot meer dan 6 cijfers zelden uitgevoerd; Babbage was van plan om routinematig 20- of 30-cijferige resultaten te produceren. De Difference Engine was een digitaal apparaat: het werkte op discrete cijfers in plaats van gladde hoeveelheden, en de cijfers waren decimaal (0-9), weergegeven door posities op tandwielen, in plaats van de binaire cijfers die Leibniz de voorkeur gaf (maar niet gebruikte) . Toen een van de tandwielen van 9 naar 0 draaide, zorgde dit ervoor dat het volgende wiel één positie vooruitging, met het cijfer net zoals de Step Reckoner-calculator van Leibniz had gewerkt.
De Difference Engine was echter meer dan een simpele rekenmachine. Het mechaniseerde niet slechts een enkele berekening, maar een hele reeks berekeningen op een aantal variabelen om een complex probleem op te lossen. Het ging ook op andere manieren veel verder dan rekenmachines. Net als moderne computers had de Difference Engine opslag - dat wil zeggen een plaats waar gegevens tijdelijk konden worden bewaard voor latere verwerking - en was ontworpen om de uitvoer ervan in zacht metaal te stempelen, dat later zou kunnen worden gebruikt om een drukplaat te produceren.
Niettemin voerde de Difference Engine slechts één bewerking uit. De operator zou al zijn gegevensregisters opzetten met de originele gegevens, en dan zou de enkele bewerking herhaaldelijk worden toegepast op alle registers, wat uiteindelijk tot een oplossing zou leiden. Toch, in complexiteit en durf van ontwerp, het overschaduwde elk rekenapparaat dat toen bestond.
De volledige motor, ontworpen om zo groot mogelijk te zijn, is nooit gebouwd, althans niet door Babbage. Hoewel hij sporadisch verschillende overheidssubsidies ontving - regeringen veranderden, de financiering raakte vaak op en hij moest een deel van de financiële kosten persoonlijk dragen - werkte hij op of in de buurt van de toleranties van de bouwmethoden van die tijd, en hij kwam talloze constructieve moeilijkheden. Alle ontwerp en constructie stopten in 1833, toen Joseph Clement, de machinist die verantwoordelijk was voor het daadwerkelijk bouwen van de machine, weigerde door te gaan tenzij hij vooruitbetaald werd. (Het voltooide deel van de Difference Engine is permanent tentoongesteld in het Science Museum in Londen.)
Tijdens het werken aan de Difference Engine, Babbage begon manieren te bedenken om het te verbeteren. Hij dacht er vooral aan om de werking ervan te veralgemenen, zodat hij andere soorten berekeningen zou kunnen uitvoeren. Tegen de tijd dat de financiering in 1833 op was, had hij iets veel revolutionairder bedacht: een computer voor algemeen gebruik genaamd de Analytisch Motor.
Babbage, Charles: Analytical Engine Een deel (voltooid 1910) van Charles Babbage's Analytical Engine. Slechts gedeeltelijk gebouwd op het moment van zijn dood in 1871, bevat dit gedeelte de molen (functioneel analoog aan de centrale verwerkingseenheid van een moderne computer) en een afdrukmechanisme. Wetenschapsmuseum Londen
De Analytical Engine zou een volledig programmagestuurde, automatische mechanische digitale computer voor algemeen gebruik zijn. Het zou elke berekening kunnen uitvoeren die ervoor is ingesteld. Vóór Babbage is er geen bewijs dat iemand ooit zo'n apparaat heeft bedacht, laat staan heeft geprobeerd er een te bouwen. De machine is ontworpen om uit vier componenten te bestaan: de molen, de winkel, de lezer en de printer. Deze componenten zijn tegenwoordig de essentiële componenten van elke computer. De molen was de rekeneenheid, analoog naar de centrale verwerkingseenheid (CPU) in een moderne computer; de winkel was waar de gegevens werden bewaard voorafgaand aan de verwerking, precies analoog aan het geheugen en de opslag in de hedendaagse computers; en de lezer en printer waren de invoer- en uitvoerapparaten.
Net als bij de Difference Engine was het project veel complexer dan alles wat tot dan toe was gebouwd. De winkel moest groot genoeg zijn om 1.000 50-cijferige nummers te bevatten; dit was groter dan de opslagcapaciteit van een computer die vóór 1960 was gebouwd. De machine moest door stoom worden aangedreven en door één begeleider worden bestuurd. De printcapaciteit was ook ambitieus, net als bij de Difference Engine: Babbage wilde het proces zoveel mogelijk automatiseren, tot aan het produceren van gedrukte tabellen met getallen.
De reader was een andere nieuwe functie van de Analytical Engine. Gegevens (nummers) moesten worden ingevoerd op ponskaarten, met behulp van de kaartleestechnologie van het Jacquard-weefgetouw. Instructies moesten ook op kaarten worden ingevoerd, een ander idee dat rechtstreeks van Jacquard was overgenomen. Het gebruik van instructiekaarten zou het een programmeerbaar apparaat maken en veel flexibeler dan welke machine dan ook. Een ander element van programmeerbaarheid was de mogelijkheid om instructies uit te voeren in een andere dan sequentiële volgorde. Het moest een soort beslissingsvermogen hebben in zijn voorwaardelijke controleoverdracht, ook bekend als voorwaardelijke vertakking, waardoor het naar een andere instructie zou kunnen springen, afhankelijk van de waarde van sommige gegevens. Deze uiterst krachtige functie ontbrak in veel van de vroege computers van de 20e eeuw.
Volgens de meeste definities was de Analytical Engine een echte computer zoals die tegenwoordig wordt begrepen - of zou zijn geweest als Babbage niet opnieuw implementatieproblemen had gehad. Het daadwerkelijk bouwen van zijn ambitieuze ontwerp werd als onhaalbaar beschouwd gezien de huidige technologie, en het falen van Babbage om de beloofde wiskundige tabellen te genereren met zijn Difference Engine had het enthousiasme voor verdere overheidsfinanciering getemperd. Het was de Britse regering inderdaad duidelijk dat Babbage meer geïnteresseerd was in innovatie dan bij het maken van tabellen.
waar staat edwin hubble bekend om?
Toch was Babbage's Analytical Engine iets nieuws onder de zon. Het meest revolutionaire kenmerk was de mogelijkheid om de werking ervan te veranderen door de instructies op ponskaarten te veranderen. Tot deze doorbraak waren alle mechanische hulpmiddelen voor berekeningen slechts rekenmachines of, zoals de Difference Engine, verheerlijkte rekenmachines. De Analytical Engine, hoewel niet echt voltooid, was de eerste machine die het verdiende een computer te worden genoemd.
Het onderscheid tussen rekenmachine en computer, hoewel duidelijk voor Babbage, was aan het begin van de 19e eeuw niet duidelijk voor de meeste mensen, zelfs niet voor de intellectueel avontuurlijke bezoekers van Babbage's soirees - met uitzondering van een jong meisje van ongewone afkomst en opleiding.
hoe lang duurde de oorlog in vietnam?
Ada Lovelace Ada Lovelace. Wereldgeschiedenisarchief/AGE fotostock
Luister naar de discussie van Walter Isaacson over het leven en de impact van Ada Lovelace op wetenschappelijke informatica Walter Isaacson die het leven en de impact van Ada Lovelace bespreekt. World Science Festival (een Britannica Publishing Partner) Bekijk alle video's voor dit artikel
Augusta Ada King, de gravin van Lovelace , was de dochter van de dichter Lord Byron en de mathematisch ingestelde Anne Millbanke. Een van haar docenten was Augustus De Morgan, een beroemde wiskundige en logicus. Omdat Byron betrokken was bij een berucht schandaal ten tijde van haar geboorte, stimuleerde Ada's moeder haar wiskundige en wetenschappelijke interesses, in de hoop elke neiging tot wildheid te onderdrukken die ze van haar vader zou kunnen hebben geërfd.
Met dat doel ging Lady Lovelace naar Babbage's avonden en raakte gefascineerd door zijn Difference Engine. Ze correspondeerde ook met hem en stelde gerichte vragen. Het was echter zijn plan voor de Analytical Engine dat echt tot haar verbeelding sprak. In 1843, op 27-jarige leeftijd, had ze het goed genoeg leren begrijpen om het definitieve artikel te publiceren waarin het apparaat werd uitgelegd en het cruciale onderscheid werd gemaakt tussen dit nieuwe ding en bestaande rekenmachines. De Analytical Engine, betoogde ze, ging verder dan de grenzen van de rekenkunde. Omdat het op algemene symbolen werkte in plaats van op getallen, legde het een verband tussen de werking van materie en de abstracte mentale processen van de meest abstracte tak van de wiskundige wetenschap. Het was een fysiek apparaat dat in staat was om in het rijk van het abstracte denken te opereren.
Lady Lovelace meldde terecht dat dit niet alleen iets was dat niemand had gebouwd, het was iets dat nog nooit iemand had bedacht. Ze werd 's werelds enige expert in het proces van het rangschikken van instructies op de ponskaarten die de Analytical Engine gebruikte; dat wil zeggen, ze werd 's werelds eerste computerprogrammeur.
Een kenmerk van de Analytical Engine was de mogelijkheid om nummers en instructies tijdelijk in de winkel te plaatsen en ze op een geschikt moment terug te sturen naar de fabriek voor verwerking. Dit werd bereikt door de juiste volgorde van instructies en gegevens in de lezer, en de mogelijkheid om instructies en gegevens opnieuw te ordenen gaf de machine een flexibiliteit en kracht die moeilijk te vatten was. De eerste elektronische digitale computers van een eeuw later hadden deze mogelijkheid niet. Het was opmerkelijk dat een jonge geleerde in 1840 het belang ervan inzag, en het zou 100 jaar duren voordat iemand het weer zo goed zou begrijpen. In de tussenliggende eeuw zou de aandacht worden verlegd naar de rekenmachine en andere zakelijke machines.
