Charles Babbage — ohjelmoitavan tietokoneen isä, matemaatikko ja insinööri

Charles Babbage — ohjelmoitavan tietokoneen isä, matemaatikko ja insinööri. Tutustu hänen läpimurtoihinsa, mekanismeihinsa ja Lontoon tiedemuseon näyttelyihin.

Charles Babbage (26. joulukuuta 1791 - 18. lokakuuta 1871) oli englantilainen matemaatikko, analyyttinen filosofi, koneinsinööri ja tietojenkäsittelytieteilijä. Häntä pidetään laajalti ohjelmoitavan tietokoneen isänä, sillä hän esitteli 1800‑luvulla konseptit sekä mekaanisesta laskukoneesta, joka voisi laskea taulukoita automaattisesti (Difference Engine), että laajemmasta, ohjelmoitavasta laskentakoneesta (Analytical Engine). Hänen mekanismiensa keskeneräisiä osia on esillä Lontoon tiedemuseossa, ja museon rakentama jäljennös Difference Engine No. 2 havainnollistaa Babbagen suunnitelmien toteuttamiskelpoisuutta.

Charles Babbage syntyi Englannissa osoitteessa 44 Crosby Row, Walworth Road, Lontoo. Babbagen isä Benjamin Babbage oli lontoolainen pankkiiri, joka omisti Bittonin tilan Teignmouthissa. Hänen äitinsä oli Betsy Plumleigh Babbage. Osoitteessa 1808Babbagen perhe muutti vanhaan Rowdensin taloon East Teignmouthissa. Nuorena Babbage osoitti poikkeuksellista lahjakkuutta matematiikassa ja kiinnostusta tarkkaan mekaniikkaan; hän opiskeli myöhemmin Cambridge'n yliopistossa, ja hänet valittiin Royal Societyn jäseneksi vuonna 1816.

Difference Engine oli suunniteltu tuottamaan matemaattisia taulukoita (esimerkiksi logaritmi- ja trigonometrisia taulukoita) tarkasti ja mekaanisesti käyttäen ääriarvoperiaatteen (finite differences) menetelmää. Babbage onnistui saamaan julkista rahoitusta osittaisiin rakentamishankkeisiin, mutta koneiden valmistus kohtasi käytännön ongelmia: tarkkuusvaatimukset olivat aikansa työkaluilla suuria, ja yhteistyö konepajamestari Joseph Clementin kanssa riitautui kustannuksista ja vastuista, minkä seurauksena projektit jäivät kesken.

Analytical Engine oli seuraava ja kunnianhimoisempi idea: se erotti laskentayksikön (the mill, eli nykyinen prosessori) ja muistin (the store), käytti reikäkortteja ohjelman ja datan syöttämiseen ja sisälsi ajatuksia, jotka vastaavat nykyaikaisen tietokoneen perusrakennetta. Babbagen suunnitelmat sisälsivät periaatteita, joiden avulla kone voitaisiin "ohjelmoida" suorittamaan erilaisia laskutehtäviä ilman mekaanisen rakenteen muuttamista.

Babbage työskenteli läheisesti useiden aikalaisten kanssa; tunnetuin yhteistyö liittyy Augusta Ada King (Lady Lovelace) -henkilöön, joka kirjoitti laajoja kommentaareja Babbagen ideoista ja esitti niistä yhden ensimmäisistä tunnetuista algoritmeista, joka oli tarkoitettu koneen suoritettavaksi. Näin Ada Lovelacea pidetään usein ensimmäisenä tietokoneohjelmoijana, ja Babbagen ja Lovelacen ajatukset ovat osa tietojenkäsittelytieteen varhaishistoriaa.

Babbage julkaisi myös teoksia teollisuuden ja talouden aiheista, esimerkiksi merkittävä teos On the Economy of Machinery and Manufactures (1832), jossa hän analysoi koneiden ja tehtaanjärjestelyjen vaikutusta tuottavuuteen. Hän oli arvostettu tiedeyhteisössä, osallistui tieteelliseen keskusteluun ja ajoi reformeja mittajärjestelmissä, postijärjestelmässä ja valtion tilastoinnissa.

Vaikka Babbagen suurimmat koneet jäivät osin toteutumatta hänen elinaikanaan, hänen konseptinsa ohjelmoitavuudesta, muistista ja erillisestä laskentayksiköstä muodostavat perustan nykyaikaiselle tietotekniikalle. Hänen piirustuksensa ja osia hänen koneistaan säilytetään sekä niistä on tehty myöhemmin toimivia rekonstruointeja, jotka sijaitsevat esillä Lontoon tiedemuseossa. Babbage tunnetaan myös persoonallisena ja tinkimättömänä hahmona: hän oli vaativainen sekä teorioissaan että menetelmissään, mikä osaltaan vaikutti siihen, etteivät kaikki hänen suunnitelmansa valmistuneet hänen aikanaan.

Charles Babbagen elämä ja työt ovat jättäneet pysyvän perinnön matematiikassa, koneenrakennuksessa ja tietojenkäsittelytieteessä. Hänen ideansa innoittivat myöhempiä keksintöjä ja tutkimusta, ja hänen nimensä yhdistetään yhä tietokoneiden syntyhistoriaan.

Teokset

Babbage työskenteli ja kirjoitti monista tieteeseen, tekniikkaan ja matematiikkaan liittyvistä ideoista, mutta hän on kuuluisin kahdesta koneesta, jotka hän aloitti, mutta joita hän ei koskaan saanut valmiiksi. Hänen Difference Engine -koneensa olisi ollut paljon parempi laskukone kuin yksikään ennen sitä tehty laskukone. Hänen Analytical Engine -konepajansa olisi ollut ensimmäinen oikea tietokone.

Koska Babbage tiesi, että matemaattisten taulukoiden laskennassa oli paljon virheitä, hän halusi löytää keinon laskea ne mekaanisesti ja poistaa ihmisten tekemät virheet. Häneen näyttää vaikuttaneen kolme eri tekijää: inho epäsiisteyttä kohtaan, hänen kokemuksensa logaritmitaulukoiden ja differentiaalilaskennan parissa työskentelystä sekä Wilhelm Schickardin, Blaise Pascalin ja Gottfried Leibnizin jo tekemä työ laskukoneiden parissa. Ensimmäisen kerran hän puhui laskukoneen periaatteista kirjeessä Sir Humphrey Davylle vuonna 1822.

Babbagen moottorit olivat ensimmäisiä mekaanisia tietokoneita. Hänen moottorinsa eivät valmistuneet, koska hänellä ei ollut tarpeeksi rahaa. Babbage tajusi, että kone voisi tehdä työn paremmin ja luotettavammin kuin ihminen. Babbage ohjasi joidenkin höyrykäyttöisten koneiden rakentamista, jotka tekivät enemmän tai vähemmän työnsä; laskutoimitukset voitiin jossain määrin koneellistaa. Vaikka Babbagen koneet olivat suuria koneita, ne oli organisoitu samalla tavalla kuin nykyaikainen tietokonearkkitehtuuri. Tieto- ja ohjelmamuisti oli erotettu toisistaan, toiminta perustui käskyihin, ohjausyksikkö saattoi tehdä ehdollisia hyppyjä ja koneessa oli erillinen I/O-yksikkö. Ada Lovelace tutki, miten niitä ohjelmoitiin.

Osa Babbagen erotusmoottorista, jonka Babbagen poika kokosi Babbagen kuoleman jälkeen hänen laboratoriostaan löytyneistä osista.

Kysymyksiä ja vastauksia

Kysymys: Kuka oli Sir Charles Babbage?

K: Mistä Sir Charles Babbage oli kuuluisa?

K: Missä voit nähdä Sir Charles Babbagen mekanismien keskeneräisiä osia?

K: Missä Sir Charles Babbage syntyi?

K: Mitä Sir Charles Babbagen isä teki työkseen?

K: Mihin Babbagen perhe muutti vuonna 1808?

K: Missä Sir Charles Babbagen aivot ovat esillä?

Hae kirjaimella