Charles Babbage เป็นนักคณิตศาสตร์และนักประดิษฐ์ชาวอังกฤษ ผู้ออกแบบคอมพิวเตอร์ดิจิทัลอัตโนมัติเครื่องแรก นอกจากนี้ เขายังช่วยสร้างระบบไปรษณีย์อังกฤษสมัยใหม่ และรวบรวมตารางคณิตศาสตร์ประกันภัยที่เชื่อถือได้ชุดแรก คิดค้นมาตรวัดความเร็วแบบหนึ่ง และประดิษฐ์รางรถไฟให้ชัดเจนยิ่งขึ้น
ชีวประวัติของ Charles Babbage
เกิดในลอนดอนเมื่อวันที่ 26 ธันวาคม พ.ศ. 2334 ในครอบครัวของ Benjamin Babbage ซึ่งเป็นหุ้นส่วนที่ Praeds Bank เจ้าของ Bitton Estate ใน Teignmouth และ Betsy Plumley Tip ในปี ค.ศ. 1808 ครอบครัวตัดสินใจย้ายไปที่บ้านโรว์เดนหลังเก่าในอีสต์ไทน์มัธ และพ่อก็กลายเป็นผู้คุมของเซนต์ไมเคิลที่อยู่ใกล้ๆ
พ่อของชาร์ลส์เป็นคนรวย เขาจึงสามารถเรียนในโรงเรียนชั้นนำหลายแห่งได้ เมื่ออายุได้ 8 ขวบ เขาต้องไปโรงเรียนในชนบทเพื่อพักฟื้นจากอาการป่วยที่อันตราย พ่อแม่ของเขาตัดสินใจว่าสมองของเด็ก "ไม่ควรแข็งเกินไป" ตาม Babbage "ความเกียจคร้านอันยิ่งใหญ่นี้อาจนำไปสู่การใช้เหตุผลแบบเด็ก ๆ ของเขา"
จากนั้นเขาก็เข้าโรงเรียน King Edward VI Grammar School ใน Totnes, South Devon,โรงเรียนของรัฐที่เจริญรุ่งเรืองซึ่งยังคงเปิดดำเนินการอยู่ในปัจจุบัน แต่ภาวะสุขภาพทำให้ชาร์ลส์ต้องหันไปหาครูเอกชนมาระยะหนึ่ง ในที่สุดเขาก็ได้เข้าเรียนในโรงเรียนปิดสำหรับนักเรียน 30 คน นำโดยสาธุคุณสตีเฟน ฟรีแมน สถาบันมีห้องสมุดกว้างขวาง ซึ่ง Babbage เคยศึกษาคณิตศาสตร์ด้วยตัวเองและเรียนรู้ที่จะรักมัน หลังจากออกจากสถาบันการศึกษา เขามีที่ปรึกษาส่วนตัวอีกสองคน หนึ่งในนั้นคือนักบวชในเคมบริดจ์ ซึ่งการสอนของชาร์ลส์ให้ความเห็นว่า: "ฉันเกรงว่าฉันไม่ได้ใช้ประโยชน์ทั้งหมดเท่าที่จะมีได้" อีกคนเป็นศาสตราจารย์อ็อกซ์ฟอร์ด เขาสอนคลาสสิกให้กับ Charles Babbage เพื่อที่เขาจะได้เข้าเรียนในเคมบริดจ์
มหาวิทยาลัยศึกษา
ในเดือนตุลาคม ค.ศ. 1810 Babbage มาถึงเคมบริดจ์และเข้าเรียนที่วิทยาลัยทรินิตี เขามีการศึกษาที่ยอดเยี่ยม - เขารู้จัก Lagrange, Leibniz, Lacroix, Simpson และผิดหวังอย่างมากกับโปรแกรมคณิตศาสตร์ที่มีให้ ดังนั้นเขาจึงตัดสินใจก่อตั้งสมาคมวิเคราะห์ร่วมกับ John Herschel, George Peacock และเพื่อนคนอื่นๆ
เมื่อ Babbage ย้ายไป Cambridge Peterhouse ในปี 1812 เขาเป็นนักคณิตศาสตร์ที่เก่งที่สุด แต่ท่านไม่สำเร็จการศึกษาด้วยเกียรตินิยม เขาได้รับปริญญากิตติมศักดิ์ในเวลาต่อมาโดยไม่ต้องสอบเลยในปี พ.ศ. 2357
ในปี 1814 Charles Babbage แต่งงานกับ Georgiana Whitmore พ่อของเขาไม่เคยอวยพรเขาด้วยเหตุผลบางอย่าง ครอบครัวนี้อาศัยอยู่อย่างสงบสุขที่ 5 Devonshire Street ในลอนดอน มีเพียงสามในแปดลูกเท่านั้นที่รอดชีวิตจนโต
พ่อของชาร์ลส์ ภรรยา และลูกชายคนหนึ่งของเขาเสียชีวิตอย่างน่าอนาถในปี พ.ศ. 2370
โครงการคอมพิวเตอร์
ในช่วงเวลาของ Charles Babbage มักจะมีข้อผิดพลาดในการคำนวณตารางคณิตศาสตร์ เขาจึงตัดสินใจค้นหาวิธีการใหม่ที่จะทำมันโดยใช้กลไก ขจัดปัจจัยข้อผิดพลาดของมนุษย์ ความคิดนี้มาหาเขาตั้งแต่เนิ่นๆ ย้อนกลับไปในปี พ.ศ. 2355
ปัจจัยสามประการที่ส่งผลต่อการตัดสินใจของเขา:
- เขาไม่ชอบความเลอะเทอะและไม่ถูกต้อง
- ตารางลอการิทึมง่ายสำหรับเขา
- เขาได้รับแรงบันดาลใจจากงานเครื่องคำนวณที่มีอยู่โดย W. Schickard, B. Pascal และ G. Leibniz
เขาพูดถึงหลักการพื้นฐานของการคำนวณอุปกรณ์ในจดหมายถึงเซอร์ เอช. เดวี่เมื่อต้นปี 1822
เครื่องมือสร้างความแตกต่าง
Babbage นำเสนอสิ่งที่เขาเรียกว่า "กลไกสร้างความแตกต่าง" ต่อ Royal Astronomical Society เมื่อวันที่ 14 มิถุนายน พ.ศ. 2365 ในบทความเรื่อง "ข้อสังเกตเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้การคำนวณด้วยเครื่องของตารางดาราศาสตร์และคณิตศาสตร์" เขาสามารถคำนวณพหุนามโดยใช้วิธีตัวเลขที่เรียกว่าผลต่าง
สมาคมอนุมัติแนวคิดนี้ และในปี พ.ศ. 2366 รัฐบาลได้ให้เงิน 1,500 ปอนด์แก่เขาเพื่อสร้างแนวคิดนี้ Babbage สร้างเวิร์กช็อปในห้องหนึ่งในบ้านของเขา และจ้าง Joseph Clement มาดูแลการก่อสร้างอุปกรณ์ แต่ละชิ้นต้องทำด้วยมือโดยใช้เครื่องมือพิเศษ ซึ่งหลายชิ้นเขาออกแบบเอง ชาร์ลส์เดินทางไปที่สถานประกอบการอุตสาหกรรมหลายครั้งเพื่อให้ดีขึ้นเข้าใจกระบวนการผลิต บนพื้นฐานของการเดินทางเหล่านี้และประสบการณ์ส่วนตัวของเขาในการสร้างเครื่องจักร ในปี 1832 Babbage ตีพิมพ์เรื่องเศรษฐศาสตร์ของเครื่องจักรและการผลิต นับเป็นการตีพิมพ์ครั้งแรกของสิ่งที่ปัจจุบันเรียกว่า "องค์กรการผลิตทางวิทยาศาสตร์"
โศกนาฏกรรมส่วนตัวและการเดินทางทั่วยุโรป
ภรรยาจอร์เจียนาเสียชีวิต พ่อของชาร์ลส์แบบเบจและลูกชายวัยทารกของเขาขัดจังหวะการก่อสร้างในปี พ.ศ. 2370 งานทำให้เขาหนักใจมากและเขาก็ใกล้จะพัง John Herschel และเพื่อนอีกหลายคนชักชวน Babbage ให้เดินทางไปยุโรปเพื่อพักฟื้น เขาเดินทางผ่านเนเธอร์แลนด์ เบลเยียม เยอรมนี อิตาลี เยี่ยมมหาวิทยาลัยและโรงงาน
ในอิตาลี เขารู้ว่าเขาได้รับแต่งตั้งให้เป็นศาสตราจารย์วิชาคณิตศาสตร์ของลูคัสที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ตอนแรกเขาต้องการปฏิเสธ แต่เพื่อน ๆ โน้มน้าวเขาเป็นอย่างอื่น เมื่อเขากลับมาอังกฤษในปี 1828 เขาย้ายไปที่ 1 Dorset Street
กลับมาทำงาน
ระหว่างที่ Babbage ไม่อยู่ โปรเจ็กต์ Difference Engine ก็ถูกไฟไหม้ ข่าวลือแพร่สะพัดว่าเขาเสียเงินของรัฐบาล เครื่องจักรไม่ทำงาน และมันจะไม่มีประโยชน์อะไรหากถูกสร้างขึ้นมา John Herschel และ Royal Society ปกป้องโครงการนี้ต่อสาธารณะ รัฐบาลยังคงให้การสนับสนุนโดยมอบเงิน 1,500 ปอนด์ให้กับวันที่ 29 เมษายน ค.ศ. 1829, 3,000 ปอนด์สำหรับวันที่ 3 ธันวาคม และในจำนวนเดียวกันในวันที่ 24 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 1830 งานดำเนินต่อไป แต่ Babbage อย่างต่อเนื่องมีปัญหาในการรับเงินจากคลัง
ละทิ้งโครงการ
ปัญหาทางการเงินของ Charles Babbage ใกล้เคียงกับความขัดแย้งที่เพิ่มขึ้นกับ Clement Babbage สร้างโรงงานสองชั้นยาว 15 เมตรหลังบ้านของเขา เธอมีหลังคากระจกสำหรับให้แสงสว่าง และมีห้องปลอดเชื้อสำหรับเก็บรถของเธอด้วย ผ่อนผันปฏิเสธที่จะย้ายไปที่โรงงานแห่งใหม่และเรียกร้องเงินเพื่อเดินทางไปทั่วเมืองเพื่อดูแลงาน ในการตอบสนอง Babbage แนะนำให้เขาได้รับเงินโดยตรงจากคลัง ผ่อนผันปฏิเสธและหยุดทำงานในโครงการ
นอกจากนี้ ปฏิเสธที่จะมอบพิมพ์เขียวและเครื่องมือที่ใช้สร้างเครื่องมือสร้างความแตกต่าง หลังจากลงทุนไป 23,000 ปอนด์ ซึ่งรวมถึงกองทุนของ Babbage มูลค่า 6,000 ปอนด์ การทำงานกับอุปกรณ์ที่ยังไม่เสร็จก็หยุดลงในปี 1834 ในปี 1842 รัฐบาลได้ยกเลิกโครงการนี้อย่างเป็นทางการ
ชาร์ลส์แบบเบจและเครื่องมือวิเคราะห์ของเขา
ห่างจากกลไกที่แตกต่าง นักประดิษฐ์เริ่มคิดถึงเวอร์ชันที่ปรับปรุงแล้ว ระหว่างปี พ.ศ. 2376 ถึง พ.ศ. 2385 ชาร์ลส์พยายามสร้างอุปกรณ์ที่สามารถตั้งโปรแกรมให้ดำเนินการคำนวณได้ ไม่ใช่แค่อุปกรณ์ที่เกี่ยวข้องกับสมการพหุนามเท่านั้น ความก้าวหน้าครั้งแรกเกิดขึ้นเมื่อเขาเปลี่ยนเส้นทางเอาต์พุตของเครื่องไปยังอินพุตเพื่อแก้สมการเพิ่มเติม เขาอธิบายว่ามันเป็นเครื่องจักรที่ "กินหางของมันเอง" เขาใช้เวลาไม่นานในการค้นหาองค์ประกอบพื้นฐานของเครื่องวิเคราะห์
คอมพิวเตอร์ของ Charles Babbage ใช้การ์ดเจาะรูที่ยืมมาจากเครื่องทอผ้าแจ็คการ์ดเพื่อป้อนข้อมูลและระบุลำดับการคำนวณที่จำเป็น อุปกรณ์ประกอบด้วยสองส่วน: โรงสีและการจัดเก็บ โรงสีซึ่งสอดคล้องกับโปรเซสเซอร์ของคอมพิวเตอร์สมัยใหม่ดำเนินการกับข้อมูลที่ได้รับจากการจัดเก็บซึ่งถือได้ว่าเป็นหน่วยความจำ เป็นคอมพิวเตอร์เอนกประสงค์เครื่องแรกของโลก
คอมพิวเตอร์ของ Charles Babbage ออกแบบในปี 1835 ขนาดของงานช่างเหลือเชื่อจริงๆ Babbage และผู้ช่วยหลายคนผลิตภาพวาดการออกแบบขนาดใหญ่ 500 แบบ แผ่นระบุตำแหน่งทางกล 1,000 แผ่น และแผ่นรายละเอียด 7,000 แผ่น โรงสีสำเร็จสูง 4.6 ม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.8 ม. พื้นที่เก็บข้อมูล 100 หลักขยายได้ 7.6 ม. สำหรับเครื่องจักรใหม่ของเขา Babbage ได้สร้างชิ้นส่วนทดสอบขนาดเล็กเท่านั้น อุปกรณ์ไม่เคยเสร็จสมบูรณ์อย่างสมบูรณ์ ในปี ค.ศ. 1842 หลังจากพยายามหาเงินทุนจากรัฐบาลไม่สำเร็จหลายครั้ง เขาจึงติดต่อเซอร์โรเบิร์ต พีล เขาปฏิเสธและเสนอตำแหน่งอัศวินให้เขาแทน Babbage ปฏิเสธ เขายังคงปรับเปลี่ยนและปรับปรุงการออกแบบตลอดหลายปีที่ผ่านมา
คุณหญิงเลิฟเลซ
ในเดือนตุลาคม ค.ศ. 1842 เฟเดริโก ลุยจิ นักคณิตศาสตร์และนักคณิตศาสตร์ชาวอิตาลีทั่วไป ตีพิมพ์บทความเกี่ยวกับเครื่องมือวิเคราะห์ ออกัสตา เอดา คิง เคาน์เตสแห่งเลิฟเลซ เพื่อนเก่าของแบบเบจ แปลงานเป็นภาษาอังกฤษ ชาร์ลส์แนะนำให้เธอใส่คำอธิบายประกอบการแปล ระหว่างปี พ.ศ. 2385 และ พ.ศ. 2386 ทั้งคู่ได้เขียนโน้ต 7 ฉบับด้วยกันความยาวรวมเป็นสามเท่าของขนาดจริงของบทความ หนึ่งในนั้นคือ Ada ได้เตรียมตารางการรันโปรแกรมที่ Babbage สร้างขึ้นเพื่อคำนวณตัวเลขเบอร์นูลลี ในอีกกรณีหนึ่ง เธอเขียนเกี่ยวกับเครื่องพีชคณิตทั่วไปที่สามารถดำเนินการกับสัญลักษณ์และตัวเลขได้ เลิฟเลซอาจเป็นคนแรกที่เข้าใจเป้าหมายทั่วไปของอุปกรณ์ของ Babbage และบางคนคิดว่าเป็นโปรแกรมเมอร์คอมพิวเตอร์รายแรกของโลก เธอเริ่มทำงานในหนังสือที่อธิบายเครื่องวิเคราะห์อย่างละเอียดมากขึ้น แต่ยังไม่มีเวลาอ่านให้จบ
ปาฏิหาริย์แห่งวิศวกรรม
ระหว่างเดือนตุลาคม พ.ศ. 2389 ถึงมีนาคม พ.ศ. 2392 Babbage เริ่มออกแบบกลไกที่สองโดยใช้ความรู้ที่เขาได้รับจากการสร้างเครื่องวิเคราะห์ ใช้ชิ้นส่วนเพียง 8,000 ชิ้น ซึ่งน้อยกว่าชิ้นแรกถึงสามเท่า มันเป็นความมหัศจรรย์ของวิศวกรรม
ต่างจากเครื่องมือวิเคราะห์ซึ่งเขาทำการดีบั๊กและแก้ไขอย่างต่อเนื่อง เอ็นจิ้นข้อแตกต่างที่สองของ Charles Babbage ไม่เปลี่ยนแปลงหลังจากเสร็จสิ้นการพัฒนาระยะเริ่มต้น ในอนาคต ผู้ประดิษฐ์ไม่ได้พยายามสร้างอุปกรณ์นี้เลย
24 ภาพวาดยังคงอยู่ในจดหมายเหตุของพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ จนกระทั่งความคิดของ Charles Babbage เป็นจริงในปี 1985-1991 โดยการสร้างแบบจำลองขนาดเต็มเนื่องในโอกาสครบรอบ 200 ปีวันเกิดของเขา ขนาดตัวเครื่องยาว 3.4 ม. สูง 2.1 ม. และลึก 46 ซม. และน้ำหนัก 2.6 ตัน ขีดจำกัดของความแม่นยำนั้นจำกัดอยู่ที่สิ่งที่สามารถทำได้ในขณะนั้น
ความสำเร็จ
ในปี 1824 Babbage ได้รับรางวัลเหรียญทองจาก Royal Astronomical Society "สำหรับการประดิษฐ์เครื่องจักรสำหรับคำนวณตารางคณิตศาสตร์และดาราศาสตร์"
จาก 1828 ถึง 1839 Babbage เป็นศาสตราจารย์ด้านคณิตศาสตร์ของ Lucasian ที่ Cambridge เขาเขียนวารสารทางวิทยาศาสตร์อย่างกว้างขวางและมีบทบาทสำคัญในการก่อตั้งสมาคมดาราศาสตร์ในปี พ.ศ. 2363 และสมาคมสถิติในปี พ.ศ. 2377
ในปี ค.ศ. 1837 เพื่อตอบสนองต่อบทความอย่างเป็นทางการของบริดจ์วอเตอร์ 8 บทความ "เกี่ยวกับอำนาจ ปัญญา และความดีงามของพระเจ้าที่ประจักษ์ในการสร้างสรรค์" เขาได้ตีพิมพ์บทความบริดจ์วอเตอร์ที่เก้า นำเสนอวิทยานิพนธ์ที่พระเจ้าผู้ทรงฤทธานุภาพรอบด้านและการมองการณ์ไกลสร้างขึ้น พระเจ้าผู้บัญญัติกฎหมายสร้างกฎหมาย (หรือโปรแกรม) ที่สร้างสายพันธุ์ในเวลาที่เหมาะสม ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องทำการอัศจรรย์ทุกครั้งที่ต้องการสายพันธุ์ใหม่ หนังสือเล่มนี้มีข้อความที่ตัดตอนมาจากการติดต่อของผู้แต่งกับ John Herschel ในเรื่องนี้
Charles Babbage ยังประสบความสำเร็จในด้านการเข้ารหัสด้วย เขาทำลายรหัสอัตโนมัติและรหัสที่อ่อนแอกว่ามากซึ่งปัจจุบันเรียกว่ารหัส Vigenère การค้นพบของ Babbage ถูกใช้โดยกองทัพอังกฤษและเผยแพร่ในอีกไม่กี่ปีต่อมา ด้วยเหตุนี้ สิทธิความเป็นอันดับหนึ่งจึงตกเป็นของฟรีดริช คาซิสกิ ซึ่งได้รับผลเช่นเดียวกันในไม่กี่ปีต่อมา
ในปี พ.ศ. 2381 Babbage ได้คิดค้นรางที่ชัดเจนขึ้น กรอบโลหะที่ติดอยู่ด้านหน้าตู้รถไฟเพื่อล้างรางรถไฟอุปสรรค. นอกจากนี้ เขายังได้ทำการศึกษาเกี่ยวกับรถไฟ Great Western Railway ของ Isambard Kingdom Brunel เป็นจำนวนมาก
เขาพยายามเข้าสู่การเมืองเพียงครั้งเดียว เมื่อในปี 2375 เขาเข้าร่วมการเลือกตั้งในเมืองฟินส์เบอรี จากผลโหวต Babbage ได้อันดับสุดท้าย
นักคณิตศาสตร์และนักประดิษฐ์เสียชีวิตเมื่อวันที่ 18 ตุลาคม พ.ศ. 2414 อายุ 79 ปี
ชิ้นส่วนของกลไกที่ยังไม่เสร็จของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ที่เขาสร้างขึ้นมีให้เยี่ยมชมที่พิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์ในลอนดอน ในปี 1991 กลไกสร้างความแตกต่างของ Charles Babbage ถูกสร้างขึ้นจากแผนเดิมของเขา และมันทำงานได้อย่างสมบูรณ์
