Чарльз Бэбидж (1791—1871) - Страница 1

РЕДКОЛЛЕГИЯ СЕРИИ «НАУЧНО-БИОГРАФИЧЕСКАЯ ЛИТЕРАТУРА» И ИСТОРИКО-МЕТОДОЛОГИЧЕСКАЯ КОМИССИЯ ИНСТИТУТА ИСТОРИИ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ И ТЕХНИКИ АН СССР ПО РАЗРАБОТКЕ НАУЧНЫХ БИОГРАФИЙ ДЕЯТЕЛЕЙ ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ И ТЕХНИКИ:

Апокин И. А., Майстров Л. Е., Эдлин И. С. Чарльз Бэбидж.

М.: Наука, 1981. - 127 c.

Ответственный редактор

доктор экономических наук В. С. РОЖНОВ

© Издательство «Наука», 1981 г.

Существенный вклад в развитие вычислительных машин был сделан английским математиком Чарльзом Бэбиджем. В истории вычислительной техники его имя связано в первую очередь с разработкой цифровой вычислительной машины с программным управлением, названной им аналитической. Идея такой машины была высказана Бэбиджем в 30-е годы XIX в.

Изобретением аналитической машины Бэбидж значительно опередил не только технические возможности своего времени, но и почти на столетие саму идею создания подобной машины. В его время лучшей вычислительной машиной был громоздкий арифмометр Томаса, предназначенный для выполнения четырех арифметических действий. Возможности же аналитической машины Бэбиджа в XIX и начале XX в. казались многим несбыточной фантазией.

Машина Бэбиджа состояла из основных блоков, характерных для современных электронных вычислительных машин: арифметического устройства, устройства управления, запоминающего устройства. Емкость запоминающего устройства, например, должна была составлять в аналитической машине 1000 чисел, каждое из которых могло иметь 50 десятичных разрядов; машины с таким объемом памяти начали разрабатывать вновь только в конце 40-х годов XX в.

На аналитической машине Бэбиджа предусматривалась работа с адресами и кодами команд, ввод данных должен был осуществляться с помощью перфокарт, вывод результатов — печататься или пробиваться на перфокартах. Принципы программирования были также впервые сформулированы Бэбиджем. Им была введена так называемая команда условного перехода для изменения программы вычислений при выполнении определенных условий.

Идеи Бэбиджа о логической структуре вычислительных машин и их математическом обеспечении явились одним из крупнейших достижений науки первой половины XIX в. Но в свое время эти идеи были восприняты и поддержаны очень немногими. Кроме того они не могли быть полностью реализованы на базе механических конструкций. В результате, несмотря на более чем тридцатилетний труд, Бэбиджу так и не удалось полностью завершить построение своей машины.

Хотя основной целью жизни Бэбиджа была работа над созданием вычислительных машин, интересы ученого распространялись на многие области: физику, геологию, археологию, транспорт и другие. Во всех этих областях он достиг существенных результатов. Деятельность «Аналитического общества», организатором которого он был совместно с Д. Пикоком и Д. Гершелем, оказала значительное влияние на дальнейшее развитие математики в Англии и развитие алгебры в целом.

Бэбидж высказал интересные соображения, касающиеся массового производства изделий, распределения работ в рамках мануфактуры, установления новых классов точности и др. В книге «Экономика машин и производства» Бэбидж рассматривал проблемы организации труда на крупных предприятиях, роль машин в разделении труда, и множество других вопросов. Маркс высоко ценил эту книгу Бэбиджа, использовал ее при работе над «Капиталом» и показал, что Бэбидж в своих выводах превосходил многих экономистов того времени.

В настоящей книге рассматривается жизненный и творческий путь ученого. Прослеживается развитие вычислительной техники от работ предшественников Бэбиджа до работ 50-х годов XX в., когда были созданы первые электронные цифровые вычислительные машины. Разработка этих машин подтвердила верность основных положений Бэбиджа.

Авторы выражают благодарность Э. К. Пироговой за помощь, которую она оказала при работе над книгой.

При переводе писем А. Лавлейс авторы использовали работу Р. С. Гутера и Ю. Л. Полунова [97].

С необходимостью считать люди столкнулись в каменном веке. Имеются свидетельства, что в палеолите насечками на костяных и каменных изделиях отмечали некоторый счет. Об относительно широком применении счета в неолите имеются неоспоримые данные.

С развитием общества счет стал еще более необходим, в обиходе появились большие числа, выкладки с которыми все усложнялись. Естественно возникла потребность в приборах, которые облегчили бы счет. Простейший из таких «приборов» был всегда с человеком — это 10 пальцев его рук. Кроме того, считали с помощью зарубок на палках, костях и камнях, узлов на веревках и других примитивных приспособлений. Но уже в древности широкое распространение получили счетные приборы, которые объединяются одним общим названием — абак [¹ Абак (греч.) — счетная доска. Филологи-считают, что оно произошло от древнееврейского слова «пыль».]. Под абаком понимается любой счетный прибор, на котором отмечены места расположения отдельных разрядов, а числа представляются количеством различных мелких предметов (камешков, косточек и т. п.).

Классический абак древности состоял из разделенного на колонки (или строки) счетного поля. Таким полем могла служить доска, гладкий камень, а то и просто площадка с песком. В колонки клались камешки: в крайней правой колонке каждый камешек означал единицу, в следующей слева — десяток, затем — сотню и т. д. Счет на абаке производился перекладыванием камешков. Были разработаны правила выполнения на абаке различных математических операций.

Основная особенность таких устройств состоит в том, что если в результате счета в одной колонке накапливается больше 10 единиц, то в высший разряд они передаются не автоматически, а каждый раз это должен делать вычислитель. До наших дней сохранились некоторые разновидности абаков: у нас — счеты, в Китае — суан-пан, в Японии — сарабан и др.

Абак в истории математики сыграл важную роль. В период распространения абака, который встречался почти у всех народов до введения десятичного позиционного принципа записи чисел, он являлся прибором, во многом определявшим лицо математики. Математическая задача считалась решенной, если решение можно было получить на счетной доске. Многие крупнейшие открытия в математике были совершены благодаря счету на абаке. Так, в Китае при работе на счетной доске впервые возникло представление об отрицательных числах. Возникновение позиционной (шестидесятиричной) системы счисления в Вавилоне также связано с техникой вычислений на абаке. Аналогичных примеров можно привести достаточно много.

Греки, славяне и другие народы использовали для записи чисел буквы алфавита. Однако в алфавитной нумерации арифметические действия не проводились, она употреблялась в основном для записи дат и результатов вычислений. Сами вычисления выполнялись на счетной доске. Арифметика была воплощена в абаке, точнее, счетная доска с ее возможностями и представляла арифметику; так продолжалось до распространения удобных для вычисления цифр и позиционной системы счисления.

В X—-XII вв. в Европе появилось много работ, посвященных вычислению на абаке. Но в связи с распространением десятичной позиционной системы счисления началось постепенное вытеснение вычислений на абаке письменными вычислениями. Этот процесс шел в острой борьбе, как тогда считали, двух наук: математики на абаке и математики без абака, на бумаге (так называемая борьба абакистов с алгоритмиками).

Следы этой борьбы мы можем увидеть и в России. Мы не знаем записей арифметических действий в России не только XII—XIII веков, но и XVI—XVII. Это объясняется тем, что была распространена алфавитная нумерация и все выкладки производились на абаке. Современные числа в России были введены в самом начале XVIII в. в «Арифметике» Л. Магницкого (ранее они встречались в отдельных рукописях XVII в.). С распространением десятичной системы счисления абак постепенно превращается во вспомогательный счетный прибор.