Чарльз Бэббидж родился в 1791 году в Англии. Состояние его отца, банкира, не только позволило юному Чарльзу обучаться в частных школах и закончить Кембридж, но и сделало его относительно финансово независимым на всю оставшуюся жизнь. Любимым его чтением еще в школе был учебник алгебры. Поступив в 1810 году в знаменитый Тринити-колледж, Чарльз обнаружил, что уже знает математику лучше большинства своих сверстников.

Положение в английской науке в то время несколько напоминало недавнюю историю России – существовало «единственно верное учение» Ньютона, а все остальное – иностранная «лженаука». Бэббидж совместно с друзьями (Д. Гершелем, сыном знаменитого астронома, и Д. Пикоком) основал \"Аналитическое общество\", которому суждено было сыграть выдающуюся роль в английской математике. В 1815 году он женится и переезжает в Лондон. Всего у него было восемь детей за тринадцать лет брака, пятеро из которых умерли в детстве. В 1828 году умерла его жена.

Бэббидж был весьма одаренным и разносторонним человеком. Среди его друзей числятся Лаплас, Гумбольт, Био, он поддерживал близкие отношения с Дарвином, Мальтусом, Теккереем, Юнгом, Стефенсоном, Фурье, Пуассоном, Фуко, Дэви, Бесселем и многими-многими другими. Менее всего он соответствовал сложившемуся стереотипу гениального изобретателя как непризнанного гения. Вовсе нет, большинство его идей были вполне поняты современниками (хотя и не все, не всеми и не в полной мере), включая и главное дело его жизни – разностную, а затем аналитическую машину. Более того, правительство Англии, которое в то время обычно не финансировало научные исследования, в виде исключения периодически выделяло Бэббиджу определенные суммы. Причины практических неудач Бэббиджа (он сам считал себя неудачником и к концу жизни обозлился на все человечество, но уместно задать вопрос: можно ли по большому счету назвать неудачной деятельность этого человека?) лежат в иной области.

Считается, что непосредственным толчком, заставившим Ч. Бэббиджа создавать свои разностные машины явилось введение метрической системы мер во Франции, которое потребовало пересчета огромного числа различных таблиц. Работать над созданием разностной машины Бэббидж начал вскоре после 1812 года. Выражаясь современным языком, разностные машины явились первыми специализированными цифровыми вычислительными машинами. Алгоритм вычислений был неизменным и определял конструкцию машины. Таким образом, управление ходом вычислений осуществлялось не программно, а \"конструктивно\".

Прежде всего, у него возникло множество, как сейчас бы сказали, технологических проблем. Приходилось не только изобретать узлы и механизмы, но и способы их изготовления с достаточной точностью. Тем не менее, Бэббидж сумел к 1822 году построить действующую модель, на которой он рассчитал, в частности, таблицу квадратов. В том же году он обратился с письмом к президенту Королевского общества – знаменитому химику Гэмфри Дэви – с предложением построить значительно большую машину, позволяющую с достаточной точностью вести расчет навигационных, астрономических и тригонометрических таблиц. Он предвидел масштабы необходимых затрат, но, как выяснилось позднее, все же ошибся почти на порядок. В 1823 году при содействии Дэви, который подтвердил реальность проекта, правительство Англии выделило первые 1500 фунтов с обязательством со стороны Бэббиджа построить машину за три года. Через десять лет машина все еще не была построена, хотя истрачено было 17 000 фунтов правительственных денег и 13 000 собственных денег Бэббиджа – огромное состояние по тем временам!

История разностной машины, возможно, имела бы более счастливый конец, если бы не одно обстоятельство, из-за которого имя Бэббиджа и осталось навсегда в истории науки и технологии. Около 1833 года ему пришла в голову идея усовершенствованной машины – \"аналитической\" , после чего он разностную машину практически похоронил. И это была первая в истории идея ЦВМ.

Аналитическая машина Бэббиджа содержала все узлы сегодняшнего компьютера: ОЗУ на регистрах из колес (Бэббидж назвал его \"store\" – склад), АЛУ – арифметико-логическое устройство (он предложил для него название \"mill\" – мельница), устройство управления и устройства ввода-вывода, последних было даже целых три: печать одной или двух копий (!), изготовление стереотипного отпечатка и пробивка на перфокартах. Перфокарты (изобретение отнюдь не Бэббиджа, они использовались в ткацких станках Жаккара к тому времени уже несколько десятилетий) служили и для ввода программы и данных в машину. ОЗУ имело емкость 1000 чисел по 50 десятичных знаков (то есть около 20 Кбайт), что более чем прилично – для сравнения укажем, что ЗУ одной из первых ЭВМ \"Эниак\" (1945 г.) имело объем всего 20 десятиразрядных чисел, а знаменитый Aplle II (1980 г.) поступал в продажу чаще всего с 48 Кбайт общей памяти – для программ и данных.

АЛУ имело, как мы бы сейчас сказали, аппаратную поддержку всех четырех действий арифметики. Новая машина отличалась от арифмометра наличием регистров. В них сохранялся промежуточный результат вычисления, и с их же помощью выполнялись действия, предписанные \"программой\" . Вычислительные возможности, открывшиеся с изобретением регистров, поразили самого автора: \"Шесть месяцев я составлял проект машины, более совершенной, чем первая. Я сам поражен той вычислительной мощностью, которой она будет обладать; еще год назад я не смог бы в это поверить\".

Разбирая возможности аналитической машины в сравнении с разностной, Ада Лавлейс указывает, что нет никаких причин для ограничения операций только действиями над числами: \"Она позволяет осуществить полное управление при выполнении действий над алгебраическими и цифровыми символами\", и еще: \"Она может выдавать результаты трех видов: символические… численные… и алгебраические в буквенных обозначениях\".

В примечании рассматривается ЗУ и предлагается система для символического обозначения данных, содержащихся в памяти: кружок – число, квадратик – символ и т. д. (чем не прообраз современного ассемблера?). Также дана программа машинного расчета системы уравнений с двумя неизвестными. Программа представлена в виде таблицы, и при этом часто используется вполне современная символика, включая термин \"рабочая ячейка\" . В примечании E рассматривается краеугольное понятие программирования – цикл операций и даже цикл циклов! В число управляющих команд была включена даже команда условного перехода. В процессе знакомства с работой молодой леди приходится себе все время напоминать, что это было в эпоху графа Монте-Кристо и начала покорения Дикого Запада.

Бэббидж в 1838 году упоминал о возможности, как бы мы сейчас сказали, моделирования химических процессов на ВМ и о \"шахматных способностях\" вычислительных машин! Даже создание библиотек программ они тогда обсуждали…

Так почему же хотя бы разностная машина так и не была построена Бэббиджем, а ведь еще при его жизни появилось несколько действующих экземпляров других конструкторов? Причин много, и одна из них – технологическая. Тогда не умели обрабатывать металл с нужной степенью точности, с достаточной производительностью – а машина Бэббиджа содержала не одну тысячу только зубчатых колес. Вероятно, и в наше время, когда англичане любовно воспроизвели дифференциальную машину по сохранившимся чертежам, эта задачка была не из легких. А тогда, как уже упоминалось, ему самому пришлось изобретать новые технологии. Интересно, что процесс создания его машины привел к заметному прогрессу в области тогдашней металлообработки. В частности, при прямом участии Бэббиджа были изобретены поперечно-строгальный, токарно-револьверный станки, калибры, методы изготовления зубчатых колес и даже высказана идея стандартизации деталей при массовом производстве. На разработке узлов разностной машины оттачивал мастерство выдающийся механик XIX столетия Уинворт.

Другой причиной неудач послужил его упрямый характер. Бэббидж был совершенно по-английски \"принципиально принципиален\". С Королевским обществом он рассорился в самом начале, упрямо выдвигая передовые, но неприемлемые для того времени идеи политического характера. С его президентом, упомянутым Дэви, он разругался в 1826 году, когда тот фактически предал его при выдвижении кандидатур на пост секретаря общества. Если Бэббиджу что-то не нравилось, он не стеснялся заявлять об этом во всеуслышание, и более того – пытался бороться до победного, даже в пустяках: к примеру, он не переносил уличных музыкантов и хотел добиться законодательного запрета на их деятельность.

И все-таки Бэббидж не был фанатом одной идеи, пусть даже она стала главным делом его жизни. Просто удивительно, сколь разносторонним был круг его интересов – кроме механизации вычислений, он занимался безопасностью движения на железнодорожном транспорте; световой сигнализацией для военных нужд; теорией функционального анализа: экспериментальными исследованиями электромагнетизма; вопросами шифрования; оптикой; геологией; религиозно-философскими вопросами; теорией и практикой машиностроения и многим-многим другим.

В числе изобретений Бэббиджа – спидометр, офтальмоскоп, солнечный коронограф, устройство для наведения артиллерийских орудий, сейсмограф… Но главным была аналитическая машина, которой он продолжал заниматься все годы – он всего год не дожил до своего восьмидесятилетия и застал начало новой электронной эры, если ее считать с прокладки первых телекоммуникационных линий – телеграфный кабель между Европой и Америкой поражал воображение современников ничуть не меньше, чем сто лет спустя первые полеты в космос, но настоящее развитие идеи Бэббиджа получили сто лет спустя.

Большое влияние на посмертную судьбу машин оказал генерал Бэббидж, сын изобретателя. Выйдя в отставку в 1874 году, он несколько лет посвятил изучению отцовского наследия, а в 1880 году начал работу по восстановлению Аналитической машины в \"железе\". Работа продолжалась с переменным успехом до 1896 г. В конце концов к 1904 году был создан небольшой фрагмент машины, который печатал результаты вычислений. Кроме того, Бэббидж-младший сделал несколько мини-копий Difference Engine и разослал их по всему миру.

В 1991 году, к двухсотлетию со дня рождения ученого, сотрудники лондонского Музея науки воссоздали по его чертежам 2,6-тонную \"разностную машину № 2\", а в 2000 году – еще и 3,5-тонный принтер Бэббиджа. Оба устройства, изготовленные по технологиям середины XIX века, превосходно работают – в расчётах Бэббиджа было найдено всего две ошибки.

История развития вычислительной техники