Čārlzs Beidžs bija angļu matemātiķis un izgudrotājs, kurš izstrādāja pirmo automātisko digitālo datoru. Turklāt viņš palīdzēja izveidot mūsdienu angļu pasta sistēmu un sastādīja pirmās uzticamās aktuāra tabulas, izgudroja spidometra veidu un izgudroja dzelzceļu skaidrāk.
Čārlza Beidža biogrāfija
Dzimis Londonā 1791. gada 26. decembrī Bendžamina Bebāža, Praeds Bank partnera, Bitton Estate īpašnieka Teignmutas un Betsijas Plumlijas Tipa ģimenē. 1808. gadā ģimene nolēma pārcelties uz veco Roudenu māju Austrumteignmutā, un tēvs kļuva par netālu esošās St Michael's uzraugu.
Čārlza tēvs bija bagāts cilvēks, tāpēc varēja mācīties vairākās elites skolās. 8 gadu vecumā viņam bija jāiet uz lauku skolu, lai atgūtos no bīstamas slimības. Viņa vecāki nolēma, ka bērna smadzenēm "nevajadzēja būt pārāk cietām". Saskaņā ar Beidža teikto: "Šī lielā dīkstāve, iespējams, ir izraisījusi dažus viņa bērnišķīgus argumentus."
Tad viņš iestājās Karaļa Edvarda VI ģimnāzijā Totnesā, Dienviddevonas štatā,plaukstoša valsts skola, kas darbojas vēl šodien, taču veselības apstākļi lika Čārlzam kādu laiku vērsties pie privātajiem skolotājiem. Beidzot viņš nokļuva slēgtā akadēmijā 30 studentiem, kuru vadīja godātais Stīvens Frīmens. Iestādei bija plaša bibliotēka, kuru Babage izmantoja, lai patstāvīgi studētu matemātiku un iemācītos to mīlēt. Pēc akadēmijas aiziešanas viņam bija vēl divi personīgi mentori. Viens no viņiem bija Kembridžas garīdznieks, par kura mācīšanu Čārlzs komentēja: "Es baidos, ka neesmu izmantojis visas priekšrocības, ko varētu iegūt." Otrs bija Oksfordas profesors. Viņš mācīja klasiku Čārlzam Beidžam, lai viņu varētu uzņemt Kembridžā.
Studijas augstskolā
1810. gada oktobrī Beidžs ieradās Kembridžā un iestājās Trīsvienības koledžā. Viņam bija izcila izglītība – viņš pazina Lagranžu, Leibnicu, Lakruā, Simpsonu un bija nopietni vīlies par pieejamajām matemātikas programmām. Tāpēc viņš nolēma izveidot analītisko biedrību ar Džonu Heršelu, Džordžu Pīkoku un citiem draugiem.
Kad Beidžs 1812. gadā pārcēlās uz Kembridžas Pīterhausu, viņš bija labākais matemātiķis; bet viņš nebeidza ar izcilību. Goda rakstu viņš saņēma vēlāk, pat nekārtojot eksāmenus, 1814. gadā.
1814. gadā Čārlzs Beidžs apprecējās ar Džordžinu Vitmoru. Viņa tēvs kaut kādu iemeslu dēļ nekad viņu nav svētījis. Ģimene mierīgi dzīvoja Londonas Devonšīras ielā 5. Tikai trīs no astoņiem bērniem izdzīvoja.līdz pilngadībai.
Čārlza tēvs, viņa sieva un viens no dēliem traģiski gāja bojā 1827. gadā.
Datorprojekts
Čārlza Beidža laikā matemātisko tabulu aprēķinos bieži bija kļūdas, tāpēc viņš nolēma atrast jaunu metodi, kas to izdarītu mehāniski, novēršot cilvēciskās kļūdas faktoru. Šī ideja viņam radās ļoti agri, tālajā 1812. gadā.
Viņa lēmumu ietekmēja trīs dažādi faktori:
- viņam nepatika paviršība un neprecizitāte;
- logaritmiskās tabulas viņam bija viegli;
- viņu iedvesmoja V. Šikarda, B. Paskāla un G. Leibnica pašreizējais darbs pie rēķināšanas mašīnām.
Viņš apsprieda ierīces aprēķina pamatprincipus vēstulē seram H. Deivijam 1822. gada sākumā.
Atšķirības dzinējs
Babbage 1822. gada 14. jūnijā Karaliskajai Astronomijas biedrībai iepazīstināja ar to, ko viņš sauca par "atšķirību dzinēju", rakstā "Piezīmes par astronomisko un matemātisko tabulu aprēķinu pielietojumu". Viņš varēja aprēķināt polinomus, izmantojot skaitlisko metodi, ko sauc par starpību.
Biedrība apstiprināja ideju, un 1823. gadā valdība viņam piešķīra 1500 £, lai to izveidotu. Bebidžs vienā no savas mājas istabām izveidoja darbnīcu un nolīga Džozefu Klementu, lai viņš pārraudzītu ierīces būvniecību. Katrs gabals bija jāizgatavo ar rokām, izmantojot īpašus instrumentus, no kuriem daudzus viņš izstrādāja pats. Čārlzs veica daudzus braucienus uz rūpniecības uzņēmumiem, lai labāk attīstītosizprast ražošanas procesus. Pamatojoties uz šiem ceļojumiem un savu personīgo pieredzi mašīnas konstruēšanā, 1832. gadā Babage publicēja rakstu On the Economics of Machinery and Production. Tā bija pirmā publikācija par to, ko mūsdienās sauc par "zinātnisko ražošanas organizāciju".
Personīga traģēdija un ceļojumi pa Eiropu
Sievas Džordžinas, Čārlza Beidža un viņa mazgadīgā dēla tēva, nāve pārtrauca celtniecību 1827. gadā. Darbs viņu ļoti apgrūtināja, un viņš bija uz sabrukuma robežas. Džons Heršels un vairāki citi draugi pārliecināja Beidžu doties uz Eiropu, lai atgūtu spēkus. Viņš ceļoja pa Nīderlandi, Beļģiju, Vāciju, Itāliju, apmeklējot universitātes un rūpnīcas.
Itālijā viņš uzzināja, ka ir iecelts par Lucasian matemātikas profesoru Kembridžas universitātē. Sākotnēji viņš gribēja atteikt, bet draugi viņu pārliecināja par pretējo. Atgriežoties Anglijā 1828. gadā, viņš pārcēlās uz 1 Dorset Street.
Darba atsākšana
Babbage prombūtnes laikā projekts Difference Engine tika kritizēts. Izplatījās baumas, ka viņš ir izšķērdējis valdības naudu, ka iekārta nedarbojas un ka tai nebūtu nekādas praktiskas vērtības, ja tā tiktu izgatavota. Džons Heršels un Karaliskā biedrība publiski aizstāvēja projektu. Valdība turpināja savu atbalstu, piešķirot 1500 £ 1829. gada 29. aprīlī, £ 3000 3. decembrī un tādu pašu summu 1830. gada 24. februārī. Darbs turpinājās, bet Babbage pastāvīgibija grūtības iegūt naudu no valsts kases.
Atteikšanās no projekta
Čārlza Beidža finansiālās problēmas sakrita ar pieaugošajām nesaskaņām ar Klementu. Babbage aiz savas mājas uzcēla divstāvu, 15 metrus garu darbnīcu. Viņai bija stikla jumts apgaismojumam, kā arī ugunsdroša tīra telpa, kur glabāt savu automašīnu. Klements atteicās pārcelties uz jaunu darbnīcu un pieprasīja naudu, lai ceļotu pa pilsētu, lai uzraudzītu darbu. Atbildot uz to, Bebidžs ieteica viņam maksāt tieši no valsts kases. Klements atteicās un pārtrauca darbu pie projekta.
Turklāt atteicās nodot projektus un rīkus, kas tika izmantoti, lai izveidotu Difference Engine. Ieguldot 23 000 mārciņu, tostarp 6 000 mārciņu no Bebadža pašu līdzekļiem, darbs pie nepabeigtās ierīces tika pārtraukts 1834. gadā. 1842. gadā valdība oficiāli atteicās no projekta.
Čārlzs Beidžs un viņa analītiskais dzinējs
Attālumā no atšķirības dzinēja, izgudrotājs sāka domāt par tā uzlaboto versiju. Laikā no 1833. līdz 1842. gadam Čārlzs mēģināja izveidot ierīci, kuru varētu ieprogrammēt, lai veiktu jebkādus aprēķinus, ne tikai tos, kas saistīti ar polinoma vienādojumiem. Pirmais izrāviens notika, kad viņš novirzīja iekārtas izvadi uz tās ievadi, lai atrisinātu turpmākos vienādojumus. Viņš to raksturoja kā mašīnu, kas "ēd savu asti". Nepagāja ilgs laiks, līdz viņš izdomāja analītiskā dzinēja pamatelementus.
Čārlza Beidža dators izmantoja no žakarda stellēm aizgūtas perfokartes, lai ievadītu datus un norādītu nepieciešamo aprēķinu secību. Ierīce sastāvēja no divām daļām: dzirnavām un noliktavas. Dzirnavas, kas atbilst mūsdienu datora procesoram, veica darbības ar datiem, kas saņemti no krātuves, ko var uzskatīt par atmiņu. Tas bija pasaulē pirmais vispārējas nozīmes dators.
Čārlza Beidža dators tika izstrādāts 1835. gadā. Darba apjoms bija patiesi neticams. Babage un vairāki palīgi izstrādāja 500 lielus dizaina rasējumus, 1000 mehānisko apzīmējumu lapu un 7000 aprakstu lapu. Pabeigtās dzirnavas bija 4,6 m augstas un 1,8 m diametrā. 100 ciparu krātuve tika paplašināta par 7,6 m. Savai jaunajai mašīnai Bebidžs uzbūvēja tikai nelielas testa daļas. Ierīce nekad netika pilnībā pabeigta. 1842. gadā pēc atkārtotiem neveiksmīgiem mēģinājumiem iegūt valsts finansējumu viņš vērsās pie sera Roberta Pīla. Viņš atteicās un tā vietā piedāvāja viņam bruņinieku titulu. Babbage atteicās. Viņš gadu gaitā turpināja modificēt un uzlabot dizainu.
grāfiene Lavleisa
1842. gada oktobrī Federiko Luidži, itāļu ģenerālis un matemātiķis, publicēja rakstu par analītisko dzinēju. Augusta Ada Kinga, Lavleisas grāfiene, sena Beidža draudzene, tulkoja darbu angļu valodā. Čārlzs ieteica viņai komentēt tulkojumu. No 1842. līdz 1843. gadam pāris kopā uzrakstīja 7 zīmītes,kuru kopējais garums trīs reizes pārsniedza rakstu faktisko izmēru. Vienā no tiem Ada sagatavoja programmas izpildes tabulu, ko Bebāžs izveidoja Bernulli skaitļu aprēķināšanai. Citā viņa rakstīja par vispārinātu algebrisko mašīnu, kas varētu veikt darbības ar simboliem, kā arī ar cipariem. Lavleiss, iespējams, bija pirmais, kurš saprata Beidža ierīces vispārīgākos mērķus, un daži uzskata, ka viņš ir pasaulē pirmais datorprogrammētājs. Viņa sāka strādāt pie grāmatas, kurā sīkāk aprakstīts analītiskais dzinējs, taču viņai nebija laika to pabeigt.
Inženierzinātņu brīnums
No 1846. gada oktobra līdz 1849. gada martam Beidžs sāka konstruēt otru atšķirību dzinēju, izmantojot zināšanas, ko viņš bija ieguvis, veidojot analītisku. Tas izmantoja tikai 8000 detaļu, kas ir trīs reizes mazāk nekā pirmajā. Tas bija inženierijas brīnums.
Atšķirībā no analītiskā, kuru viņš pastāvīgi atkļūdoja un modificēja, Čārlza Beidža otrais atšķirību dzinējs netika mainīts pēc sākotnējā izstrādes posma pabeigšanas. Nākotnē izgudrotājs nemēģināja izveidot ierīci.
24 zīmējumi palika Zinātnes muzeja arhīvā, līdz 1985.–1991. gadā tika realizētas Čārlza Beidža idejas, viņa dzimšanas 200. gadadienā izveidojot pilna izmēra kopiju. Ierīces izmēri bija 3,4 m garumā, 2,1 m augstumā un 46 cm dziļumā, bet tās svars bija 2,6 tonnas. Precizitātes robežas bija ierobežotas ar to, ko varēja sasniegt tajā laikā.
Sasniegumi
1824. gadā Beidžs saņēma Karaliskās Astronomijas biedrības zelta medaļu "par matemātisko un astronomisko tabulu aprēķināšanas mašīnas izgudrošanu".
No 1828. līdz 1839. gadam Beidžs bija Kembridžas matemātikas profesors no Lukasijas. Viņš daudz rakstīja vairākiem zinātniskiem periodiskiem izdevumiem un palīdzēja Astronomijas biedrības dibināšanā 1820. gadā un Statistikas biedrībā 1834. gadā.
1837. gadā, atbildot uz 8 oficiālajiem Bridžvotera traktātiem "Par Dieva spēku, gudrību un labestību, kas izpaužas radīšanā", viņš publicēja devīto Bridžvotera traktātu, izvirzot tēzi, ka Dievs, kam piemīt visvarenība un tālredzība, radīja dievišķais likumdevējs izstrādā likumus (vai programmas), kas pēc tam radīja sugas atbilstošos laikos, tādējādi novēršot vajadzību darīt brīnumus katru reizi, kad bija nepieciešama jauna suga. Grāmatā ir fragmenti no autora sarakstes ar Džonu Heršelu par šo tēmu.
Charles Babbage arī sasniedza ievērojamus rezultātus kriptogrāfijā. Viņš salauza automātiskās atslēgas šifru, kā arī daudz vājāko šifru, ko mūsdienās sauc par Vigenère šifru. Beidža atklājumu izmantoja Lielbritānijas militārpersonas, un tas tika publicēts tikai dažus gadus vēlāk. Rezultātā prioritātes tiesības pārgāja Frīdriham Kasiski, kurš pēc dažiem gadiem nonāca pie tāda paša rezultāta.
1838. gadā Beibidžs izgudroja sliežu ceļu skaidrāku, metāla rāmi, kas piestiprināts lokomotīvju priekšpusei, lai atbrīvotu sliežu ceļus.barjeras. Viņš arī veica vairākus pētījumus par Isambard Kingdom Brunel's Great Western Railway.
Viņš tikai vienu reizi mēģināja iekļūt politikā, kad 1832. gadā piedalījās vēlēšanās Finsberijas pilsētā. Pēc balsojuma rezultātiem Bebāžs ieņēma pēdējo vietu.
Matemātiķis un izgudrotājs nomira 1871. gada 18. oktobrī 79 gadu vecumā.
Daļas viņa radīto skaitļošanas ierīču nepabeigto mehānismu var apmeklēt Zinātnes muzejā Londonā. 1991. gadā Charles Bebbage's Difference Engine tika izveidots, pamatojoties uz viņa sākotnējiem plāniem, un tas darbojās lieliski.
