Разностная машина Чарльза Бэббиджа

Ра́зностная маши́на Чарльза Бэббиджа — механический аппарат, изобретённый

Первая идея разностной машины была выдвинута немецким инженером Иоганном Мюллером в книге, изданной в 1788 году.

Бэббидж был знаком со статьёй Мюллера в переводе Джона Гершеля, но поскольку дата перевода неизвестна — было ли это до постройки Бэббиджем машины или уже после, — то остаётся неизвестным, находился ли Бэббидж под влиянием работ Мюллера.

Считается, что основные идеи для создания своего проекта Бэббидж почерпнул из работ

Прони, которому было поручено выверить и улучшить логарифмические тригонометрические таблицы для подготовки к введению метрической системы, предложил распределить работу по трём уровням. На верхнем уровне группа крупных математиков занималась выводом математических выражений, пригодных для численных расчётов. Вторая группа вычисляла значения функций для аргументов, отстоящих друг от друга на пять или десять интервалов. Подсчитанные значения входили в таблицу в качестве опорных. После этого формулы отправляли третьей, наиболее многочисленной группе, члены которой проводили рутинные расчёты и именовались «вычислителями». От них требовалось только аккуратно складывать и вычитать в последовательности, определённой формулами, полученными от второй группы.

Работы

В том же 1822 году Бэббиджем была построена модель разностной машины, состоящая из валиков и шестерней, вращаемых вручную при помощи специального рычага. Заручившись поддержкой Королевского общества, посчитавшего его работу «в высшей степени достойной общественной поддержки», Бэббидж обратился к правительству Великобритании с просьбой о финансировании полномасштабной разработки. В 1823 году правительство Великобритании предоставило ему субсидию в размере 1500 фунтов стерлингов (общая сумма правительственных субсидий, полученных Бэббиджем на реализацию проекта, составила в конечном счёте 17 000 фунтов стерлингов).

Разрабатывая машину, Бэббидж и не представлял всех трудностей, связанных с её реализацией, и не только не уложился в обещанные три года, но и спустя девять лет вынужден был приостановить свою работу. Однако часть машины все же начала функционировать и производила вычисления даже с большей точностью, чем ожидалось.

Конструкция разностной машины основывалась на использовании десятичной системы счисления. Механизм приводился в действие специальными рукоятками. Когда финансирование создания разностной машины прекратилось, Бэббидж занялся проектированием гораздо более общей аналитической машины, но затем всё-таки вернулся к первоначальной разработке. Улучшенный проект, над которым он работал между 1847 и 1849 годами, носил название «Разностная машина № 2» (англ. Difference Engine No. 2).

В период с 1989 по 1991 год к двухсотлетию со дня рождения Чарльза Бэббиджа на основе его оригинальных работ в лондонском Музее науки была собрана работающая копия разностной машины № 2. В 2000 году в том же музее заработал принтер, также придуманный Бэббиджем для своей машины. После устранения обнаруженных в старых чертежах небольших конструктивных неточностей обе конструкции заработали безупречно. Эти эксперименты подвели черту под долгими дебатами о принципиальной работоспособности конструкций Чарльза Бэббиджа (некоторые исследователи полагают, что Бэббидж умышленно вносил неточности в свои чертежи, пытаясь таким образом защитить свои творения от несанкционированного копирования).

Несмотря на то, что разностная машина не была построена её изобретателем, для будущего развития

Бэббидж разрабатывал конструкцию аналитической машины в одиночку, его очень близким другом, помощником и единственным единомышленником стала Ада Августа Лавлейс (дочь Джорджа Байрона). В 1840 году Бэббидж ездил по приглашению итальянских математиков в Турин, где читал лекции о своей машине. Луиджи Менабреа, преподаватель туринской артиллерийской академии, создал и опубликовал конспект лекций на французском языке. Позже Ада Лавлейс перевела эти лекции на английский язык, дополнив их комментариями, по объёму превосходящими исходный текст. В комментариях Ада сделала описание машины и инструкции по программированию к ней. Это были первые в мире программы. Именно поэтому Аду Лавлейс справедливо называют первым программистом.

Основываясь на работах и советах Бэббиджа,

В 1972 году

В 1990 году Брюсом Стерлингом и Уильямом Гибсоном написан фантастический роман «Машина различий» (англ. The Difference Engine). Роман выдержан в стилистике стимпанка и также описывает разностную машину.

В 2005

В онлайн-проекте «Рука Ориона» описываются созданные на основе идей Бэббиджа полностью разумные и автономные механические ИИ величиной с крупный астероид.

Машина Бэббиджа упоминается в фентезийном романе Андрея Уланова «На всех хватит». По версии романа, машина Бэббиджа была успешно воплощена в металле британскими гномами и активно использовалась для расчета заклинаний криптомагии.

В игре Star Citizen существует планета с космопортом под названием New Babbage.

• Метод конечных разностей
• Вычислительная машина
• Калькулятор Лейбница
• Суммирующая машина Паскаля
• Жаккардовый ткацкий станок

На русском

• Петренко А. К., Петренко О. Л. Машина Беббиджа и возникновение программирования // Историко-математические исследования. — 1979. — Т. 24. — С. 340.
• Шилов В. В. Удивительная история информатики и автоматики. — Москва : ЭНАС, 2011. — 214 с. — (О чём умолчали учебники).; ISBN 978-5-4216-0007-7
• Пер. с англ. К. Г. Батаев, ред. В. М. Курочкин. Знакомьтесь: компьютер = Understanding computers. — М.: Мир, 1989. — 240 с. — (Знакомство с компьютером). — ISBN 5-03-001147-1.

На других языках

• Doron Swade. The difference engine: Charles Babbage and the quest to build the first computer. — 2001. — ISBN 0-670-91020-1.

• Georgi Dalakov. The calculating machines of Johann Helfrich Müller (англ.). Дата обращения: 25 января 2012. Архивировано 4 февраля 2012 года.
• Онлайн-выставка лондонского Музея науки (англ.)
• Модель первой разностной машины Чарльза Бэббиджа, собранная из элементов детского конструктора Meccano (англ.)
• Сборка разностной машины из элементов конструктора LEGO (англ.)
• Протокомпьютер Бэббиджа — Разностная машина № 2