Чарльз Бэббидж – человек, который опередил свою эпоху
ания разностной машины для расчета функций, не имеющих постоянных
разностей. Он пишет, что уже протабулировал некоторые из специальных
функций. Среди них, например, функция, в которой третьи разности равны
числу единиц первых разностей; может быть также рассчитана таблица, в
которой третьи разности постоянны и меньше 1/10000 первых разностей.
Возможности разностной машины были достаточно широки. При использовании
некоторых дополнительных несложных узлов машина могла извлекать корни из
чисел. Точность результата могла быть тем выше, чем больше было счетных
колес в машине, т. е. зависела только от ее конструкции.
Работать над созданием разностной машины Бэббидж начал вскоре после 1812
г. Разработка и постройка механической вычислительной машины представляла в
то время сложную проблему. Многое из того, что было необходимо Бэббиджу, не
существовало. Он должен был изобретать не только узлы и механизмы, но и в
отдельных случаях — средства для их изготовления. Инженерную помощь
получить было трудно и дорого, квалифицированных рабочих также было нелегко
найти. Проблемой являлось и достижение требуемой точности обработки
металла.
В 1819 г. Бэббидж встречается с секретарем Королевского общества
Волластоном и обсуждает с ним вопросы, связанные с разностной машиной.
Волластон одобрительно отозвался о работе Бэббиджа.
При всех сложностях Бэббидж сумел к 1822 г. построить небольшую
действующую разностную машину. На этой машине Бэббидж рассчитал, например,
таблицу квадратов.
После окончания первой разностной машины Бэббидж был полон энтузиазма. Он
считал, что основные трудности уже преодолены, и поэтому его дальнейшие
планы были достаточно оптимистичны.
Судьба разностной машины
В 1822 г. Бэббидж обратился к президенту Королевского общества Дэви с
письмом, в котором предлагал построить разностную машину значительно
больших размеров, чем предыдущая, для расчета, в первую очередь,
астрономических и навигационных таблиц.
Бэббидж обратился за помощью также и в Астрономическое общество. Оба
общества с энтузиазмом отозвались о новом проекте Бэббиджа. При содействии
Королевского общества, которое официально подтвердило практическую
осуществимость схемы машины, в 1823 г. между Бэббиджем и канцлером
казначейства было заключено довольно расплывчатое соглашение, по которому
правительство предоставляло деньги для работы над машиной и помощь в
необходимых материалах, а Бэббидж обязан был через три года окончить
разработку машины. В том же 1823 году Бэббидж приступил к работе над новой
машиной.
Бэббидж считал, что на ее постройку должно уйти два-три года при затратах
3 - 5 тысяч фунтов стерлингов, причем в окончательном виде вес машины
должен составить примерно две тонны. Для работы над этой машиной была
выстроена мастерская, привлечены инженеры и чертежники.
13 июня 1823 г. Бэббидж был награжден первой золотой медалью
Астрономического общества. В речи, произнесенной по случаю этого
награждения, президент общества Г. Коулбрук высоко оценил значение машины
Бэббиджа для астрономических расчетов: «Ни в одной области науки или
техники это изобретение не может быть использовано так эффективно, как в
астрономии и связанных с ней областях, а также в различных разделах
техники, зависящих от них. Нет расчетов более трудоемких, чем те, которые
зачастую нужны в астрономии; нет аппаратуры, более необходимой для
первоначальной обработки данных; и нет ошибок, более приносящих ущерб.
Практически астронома прерывают в его занятиях и отвлекают от наблюдений
утомительной расчетной работой, в противном случае его старания в
наблюдениях становятся неэффективными из-за необходимости дальнейших
расчетов. Пусть помощь, которую приносят предварительно рассчитанные
таблицы, будет неограниченно возрастать благодаря изобретению Бэббиджа,
тогда более легкой станет наиболее утомительная часть труда астронома и
исследованиям в астрономии будет дан дополнительный толчок». Работа
Бэббиджа «по размаху и результатам не похожа на что-либо выполненное ранее
для помощи при проведении оперативных расчетов».
Несмотря на столь хорошее начало и оптимистические надежды, разностная
машина не была изготовлена даже через десять лет, хотя на ее постройку было
истрачено 17 тыс. фунтов стерлингов правительственных средств и 13 тыс.
собственных средств Бэббиджа.
На разностную машину требуется все больше средств. И о Бэббидже злословят
как в научных кругах, так и в литературных. Впоследствии считали даже, что
Бэббидж присвоил себе 17 тысяч фунтов правительственных средств, хотя
денежная документация у него была в идеальном порядке, учитывался каждый
потраченный пенс. К концу 1827 г. на машину было уже израсходовано 3475
фунтов стерлингов. Перед поездкой на континент Бэббидж выделил еще 1000
фунтов из своих личных денег.
Бэббидж уделял большое внимание сокращению времени выполнения операций и
для этого неоднократно перерабатывал узлы машины. Обычно при сложении
вручную складывают единицы исходных чисел, перенос, если он есть,
запоминают и добавляют при сложении десятков чисел; затем запоминают
перенос десятков и добавляют при сложении сотен и т. д. При работе на
машине можно выполнить поразрядное сложение, запомнить переносы и затем
осуществить их сложение с полученным числом; это и будет окончательная
сумма. Такое сложение выполняется в разностной машине с помощью
механического способа переноса.
Из-за нехватки механизмов, квалифицированных сотрудников, денег,
бесконечных поправок и изменений в конструкции машины — возникали
многочисленные конфликты, работа продвигалась крайне медленно. Это привело
к тому, что энтузиазм окружающих, в том числе и ученых, сменился
недоверием. Постепенно от работы отвернулись почти все.
К началу 1833 г. небольшая часть машины все же была построена. Испытания
показали, что она выполняет действия с запланированной точностью и
скоростью.
Проявляя устойчивый интерес к проблемам теории чисел, Бэббидж рассчитал
на своей машине таблицу значений функции x2 + x + 41, позволяющей получать
простые числа.
Несмотря на то, что определенные успехи в создании разностной машины были
очевидны, Бэббидж в 1833 г. фактически почти прекратил дальнейшую работу
над ней. Он писал: «В этот период обстоятельства, которыми я не мог
управлять, привели меня к решению временно приостановить работу по
улучшению конструкции машины».
В ноябре 1842 г. Гоулбури, канцлер казначейства кабинета Р. Пиля,
ознакомил Бэббиджа с окончательным решением правительства относительно
разностной машины. В нем отмечалось, что правительство сожалеет о
необходимости отказать в поддержке постройки разностной машины из-за
больших и неопределенных затрат, требуемых для ее завершения. Во время
обсуждение вопроса в парламенте только один член парламента проголосовал за
оказание помощи Бэббиджу. Бэббиджу так и не удалось завершить большую
разностную машину Небольшая часть машины, готовая к 1833 г., могла
рассчитывать полиномы с разностями третьего порядка и имел,
удовлетворительную скорость. Незаконченная разностная машина вместе со
всеми чертежами в 1843 г. была сдана, на хранение в музей Королевского
колледжа в Лондоне Из ее частей впоследствии была построена
демонстрационная модель, находящаяся сейчас в Кембридже.
Бэббидж всеми способами старался пропагандировать свою машину, но,
несмотря на все усилия, ему не удалоесь добиться, чтобы машина была
представлена на первой международной промышленной выставке в Лондоне в 1849
г. Лишь в 1862 г., когда Бэббиджу шел 71-й год, часть разностной машины,
которая хранилась в Королевском колледже, была показана на международной
выставке в Лондоне в Южном Кенсингтоне. Но машину поместили в маленькой
комнате, одновременно осматривать ее могли только несколько человек.
Бэббидж вместе со своим младшим сыном подготовил плакаты, поясняющие
принцип работы машины, но их негде было повесить, так как на стенах комнаты
демонстрировались ковры и клеенки.
После закрытия выставки музей Королевского колледжа отказался принять
машину обратно. Разностная машина и сделанные Бэббиджем плакаты были
переданы в Научный музей в Южном Кенсингтоне.
У Бэббиджа оказались непосредственные последователи в работе над
разностной машиной. Шведы Георг и Эдвард Шейц (отец и сын) в 1840г.
сконструировали действующую модель разностной машины, а в 1853 г.
изготовили и саму машину, которая работала до четвертых разностей с
десятичными числами длиной 15 разрядов. Машина Шейцев демонстрировалась в
Лондоне в 1854 г. и в Париже в 1855 г., где ей была присуждена золотая
медаль. Описание машины было опубликовано 30 июня 1855 г. в
«Иллюстрированных лондонских новостях». Бэббидж ходатайствовал перед
Королевским обществом о награждении Шейцев почетными медалями. Машина
находилась затем в Дадлеевской обсерватории в Олбени (штат Нью-Йорк) и
использовалась для расчета астрономических таблиц.
При жизни Бэббиджа была сконструирована еще одна разностная машина. Ее
изготовил швед М. Виберг, в 1863 г. машина демонстрировалась в Париже. В
машине Виберга использовались основные идеи разностной машины Бэббиджа,
однако конструкция ее была более удачной.
Нескольк
| |  скачать работу |
Чарльз Бэббидж – человек, который опередил свою эпоху |
