Σήμερα, ας γνωρίσουμε το «μεγαλύτερο μυαλό» στην ιστορία των μηχανικών υπολογιστών: τον Βρετανό μαθηματικό Τσαρλς Μπάμπατζ, τον εφευρέτη του προγραμματιζόμενου υπολογιστή και πρωτοπόρο του τομέα. Οι υπολογιστικές μηχανές που σχεδίασε περιελάμβαναν την Difference Engine, την Analytical Engine και την Difference Engine No. 2. Η Difference Engine αποτελεί το απόγειο της πολυπλοκότητας στην ιστορία της μηχανολογίας.
Με την υποστήριξη της βρετανικής κυβέρνησης, ο Babbage άρχισε να σχεδιάζει και να κατασκευάζει το Difference Engine το 1822, με στόχο να αυτοματοποιήσει πλήρως τη διαδικασία από τον υπολογισμό έως την εκτύπωση, προκειμένου να εξαλειφθεί το ανθρώπινο λάθος. Η μηχανή χρησιμοποίησε τη μέθοδο των πεπερασμένων διαφορών για να υπολογίσει μηχανικά τις τιμές των πολυωνυμικών συναρτήσεων.
Η μέθοδος των πεπερασμένων διαφορών είναι μια απλή αλλά ισχυρή τεχνική που χρησιμοποιεί επαναλαμβανόμενες πρόσθεση και αφαίρεση για να παρακάμψει την ανάγκη για πολλαπλασιασμό και διαίρεση.
Μερική συναρμολόγηση του Difference Engine No. 1
Ωστόσο, λόγω των περιορισμών της τεχνολογίας κατασκευής εκείνη την εποχή, αυτό το ατμοκίνητο μεγαθήριο-με ύψος 10 πόδια, πλάτος 10 πόδια και μήκος 5 πόδια και βάρος δύο τόνους-ολοκληρώθηκε μόνο το ένα-ένα έβδομο μετά από δέκα χρόνια. Μη βλέποντας ξεκάθαρο μέλλον για το έργο, η βρετανική κυβέρνηση απέσυρε την υποστήριξή της (άλλωστε, με αυτόν τον ρυθμό, θα χρειάζονταν 70 χρόνια για να ολοκληρωθεί).
Το ολοκληρωμένο ένα-έβδομο τμήμα του Difference Engine No. 1
Δομικό διάγραμμα του κινητήρα διαφοράς
Παρά την απώλεια της κρατικής υποστήριξης, η δεκαετία που δαπανήθηκε για το σχεδιασμό και την κατασκευή του Difference Engine εξοπλίζει την Babbage με την τεχνογνωσία να σχεδιάζει ακόμα πιο ισχυρές μηχανές, οδηγώντας στη δημιουργία της πολύ πιο εξελιγμένης Αναλυτικής Μηχανής.
Μοντέλο Αναλυτικής Μηχανής
Ήταν σε θέση να υπολογίζει λογάριθμους και τριγωνομετρικές συναρτήσεις χρησιμοποιώντας μεθόδους πολυωνυμικής επέκτασης. Ο χειρισμός της εισόδου γινόταν μέσω διάτρητων καρτών, εκτελώντας οδηγίες προγράμματος παρόμοια με τη γλώσσα assembly.
Πειραματικό μοντέλο εξαρτημάτων αναλυτικής μηχανής, κατασκευασμένο από τον ίδιο τον Babbage. σήμερα στεγάζεται στο Μουσείο Επιστημών του Λονδίνου.
Ο σχεδιασμός και η προσπάθεια κατασκευής αυτής της θρυλικής μηχανής έγινε το όνειρο ζωής του. Η σχεδιαστική ιδέα για την Αναλυτική Μηχανή ήταν πολύ πιο προηγμένη από αυτή της Μηχανής Διαφοράς, ουσιαστικά πηδώντας περίπου έναν αιώνα στο μέλλον.
Ακολουθώντας το έργο Analytical Engine και βασιζόμενος στις γνώσεις που αποκτήθηκαν κατά την ανάπτυξή του, ο Babbage επανασχεδίασε τον Difference Engine No. 2 μεταξύ 1847 και 1849. Αυτή η έκδοση μπορούσε να υπολογίσει έως και 31 ψηφία και διαφορές 7ης-παραγγελίας, όλα αυτά ενώ απαιτούσε μόνο ένα{{6}No Engine που χρησιμοποιείται από το τρίτο το 7} Ο χρόνος που ο Babbage δεν μπορούσε πλέον να βρει κανέναν πρόθυμο να χρηματοδοτήσει το έργο, έτσι το Difference Engine No. 2 παρέμεινε απλώς μια ιδέα στα χαρτιά.
Αριθμός κινητήρα διαφοράς. 2
Αν και ο δεύτερος κινητήρας Διαφοράς σχεδιάστηκε το 1849, μόνο ένα μικρό μέρος του κατασκευάστηκε στην πραγματικότητα κατά τη διάρκεια της ζωής του Babbage. Ωστόσο, ο Babbage άφησε πίσω του μια ανεκτίμητη κληρονομιά για την επιστήμη των υπολογιστών, που περιλαμβάνει 30 διαφορετικά σχέδια, σχεδόν 2.000 σχέδια συναρμολόγησης και 50.000 σχέδια στοιχείων.
Το 1985, το Μουσείο Επιστημών στο Λονδίνο κατασκεύασε ένα πλήρες Difference Engine No. 2 βασισμένο στα αρχικά σχεδιαγράμματα του Babbage. Αυτός ο τεράστιος χειροκίνητος μηχανικός υπολογιστής έχει μήκος 3,35 μέτρα και ύψος 2,13 μέτρα, αποτελείται από περισσότερα από 4.000 μέρη και ζυγίζει 2,5 τόνους.
Difference Engine No. 2 στο Μουσείο Επιστημών, Λονδίνο ▼
Το Μουσείο Ιστορίας Υπολογιστών στην Καλιφόρνια των Η.Π.Α., στεγάζει επίσης ένα Difference Engine No. 2, κατασκευασμένο σύμφωνα με παλαιότερο σχέδιο του Babbage.
Difference Engine No. 2 στο Computer History Museum, Καλιφόρνια
