100 знаменитых ученых

Скляренко Валентина Марковна

Еще в 1812 году студенту Беббиджу пришла в голову мысль создать машину для исправления ошибок в логарифмических таблицах. Позже сам ученый писал: «Я сидел в помещении Аналитического общества Кембриджа. Моя голова склонялась в приступе сонливости над столом, на котором были разложены таблицы логарифмов. Еще один член Общества вошел в комнату и, застав меня в полусонном состоянии, воскликнул: “Ну, Беббидж, о чем вы мечтаете?” Я ответил, показав на логарифмы: “Я думаю, что расчеты всех этих таблиц могли бы быть сделаны машиной”».

Но, конечно же, в студенческие времена Беббидж еще не мог реализовать эту идею. Второй раз она захватила его, когда он работал над организацией Астрономического общества: счетная машина могла бы

стать хорошим помощником в астрономических расчетах. В 1819 году Беббидж приступил к созданию машины для составления математических таблиц. В 1822 году она была готова. Машина состояла из валиков и шестеренок, которые приводились в движение рычагом. Устройство могло производить некоторые математические расчеты с точностью до восьмого знака после запятой. 14 июня 1822 года Беббидж представил свое изобретение Королевскому астрономическому обществу в докладе «Замечания о применении механизмов в расчетах астрономических и математических таблиц». Изобретатель планировал создать машину, способную распечатывать результаты, но первый образец к этому приспособлен не был, и полученные данные необходимо было записывать вручную.

За свое изобретение Беббидж был удостоен золотой медали Астрономического общества. Кроме того, получив одобрение Королевского общества, ученый смог добиться от канцлера казначейства выделения средств для постройки большой разностной машины, способной производить вычисления с точностью до 20 знаков после запятой и распечатывать результаты. Беббидж намеревался реализовать этот проект за три года. Но этот прогноз оказался слишком смелым. Конструкция механизма все более усложнялась и, соответственно, становилась дороже.

В 1827 году деньги, выделенные на строительство, закончились. Этот год вообще принес ученому массу несчастий: умерли его отец, жена, двое детей. Под грузом навалившихся на Беббиджа бед пошатнулось и его и без того не очень крепкое здоровье. По совету врачей он отправился на континент, откуда вернулся только в конце следующего года.

Вернувшись в Англию, Чарлз Беббидж занял престижную Лукасовскую кафедру в Кембридже. Он руководил ею более десяти лет, но лекций не читал. Чарлз по-прежнему был всецело поглощен созданием своей машины. В 1830 году правительство согласилось выделить на ее строительство дополнительные средства. Изобретатель вложил в свое детище немало и собственных денег. Но реализовать проект так и не удалось, и в 1834 году работа над ним прекратилась. Восемь лет вопрос о продолжении работ находился в подвешенном состоянии, а затем было принято решение строительство прекратить.

Тем временем Беббиджем овладела гораздо более сложная и одновременно тонкая идея, которая и принесла ему славу изобретателя первого компьютера. Ученый решил создать механизм, который мог бы осуществлять не стандартный набор отдельных математических операций, а любые заданные вычисления. К 1834 году Беббидж сделал первые наброски аналитической машины, ставшей предшественницей современных электронно-вычислительных машин. Забегая вперед, скажем, что аналитическая машина так и осталась проектом. Тем не менее, Беббидж удивительно правильно установил пять логических элементов, из которых должен состоять такой механизм. Соответствующие элементы аналитической машины получили название «Мельница», «Склад», «Контроль», «Ввод» и «Вывод».

«Мельница» – аналог процессора современного компьютера. В «мельнице» Беббидж предполагал использовать зубчатые колеса, подобные тем, которые лежали в основе работы разностной машины. «Склад» – содержал все переменные, находящиеся в работе, и все числа, полученные в результате других операций. «Склад» соответствует памяти современных компьютеров. Изобретатель предполагал, что «склад» будет состоять из тысячи 50-разрядных регистров (на 50 колес каждый). «Контроль» – устройство управления, которое было разработано на основе ткацкого станка Жаккарда. В этом станке узор на изготовляемых тканях задавался с помощью перфокарт. В устройство контроля аналитической машины Беббиджа с помощью перфокарт должна была вводиться программа вычисления. Ввод исходных данных и вывод результатов вычисления также должны были осуществляться перфокартами.

В 1840 году Чарлз Беббидж побывал в Турине. Там он выступал перед коллегами и обсуждал с ними свои идеи, в частности с Луиджи Менабриа [58] . Менабриа конспектировал сообщения Беббиджа, собирал другие материалы и в октябре 1842 года опубликовал работу «Очерк аналитической машины Чарлза Беббиджа». Годом позже появился перевод этой работы на английский язык. Сделала его Ада Лавлейс. Эта удивительная женщина, без которой ни история развития информатики, ни описание деятельности Чарлза Беббиджа полным быть не может, заслуживает отдельного рассказа.

58

Луиджи Федериго Менабриа – итальянский ученый, военный инженер, генерал, политический деятель, с 1867 по 1869 год премьер-министр Италии.

Итак, Ада Лавлейс, урожденная Байрон, была дочерью великого английского поэта. Правда, в ее воспитании Байрон участия не принимал – вскоре после рождения дочери он покинул Британию. Обучением девочки занимались частные преподаватели. Ада с детства увлекалась точными науками. Позже училась самостоятельно, при содействии профессора математики Августа де Моргана. В 1833 году Ада познакомилась с разностной машиной Беббиджа и проявила к ней большой интерес. Двумя годами позже она вышла замуж за барона Уильяма Кинга, который вскоре получил титул графа и фамилию Лавлейс. Муж, что интересно, поощрял тягу жены к математике.

В 1843 году леди Лавлейс сделала перевод статьи Менабриа «Очерк аналитической машины Чарлза Беббиджа» на английский язык. Вместе со статьей были опубликованы «Комментарии переводчика», написанные Адой при содействии Беббиджа. Комментарии, в частности, содержали примеры возможного практического использования аналитической машины. Среди них было и описание алгоритма вычисления чисел Бернулли [59] . Часто пишут, что это описание было первой программой для вычислительной машины. Вряд ли такое утверждение можно считать корректным. Программы для различных вычислений до этого составляли и сам Беббидж, и Гершель, и сын Беббиджа Генри. Но то, что Аду Лавлейс можно назвать первой женщиной-программистом, – сомнений не вызывает. В 1975 году министерство США приняло решение о разработке универсального языка программирования. В честь леди Лавлейс он получил название «Ада».

59

Числа Бернулли – специальная последовательность рациональных чисел, фигурирующая в различных вопросах математического анализа и теории чисел.

Аналитическая машина Беббиджа, также как и разностная, построена не была. В 1851 году изобретатель писал: «Чертежи аналитической машины полностью были сделаны за мой счет: я начал длительную серию экспериментов, целью которых было сокращение расходов по строительству до таких размеров, чтобы я мог самостоятельно оплатить ее постройку. В данный же момент я стою перед необходимостью воздержаться от строительства». Тем не менее, надежда не покидала ученого. Еще в 1864 году он писал: «…если я проживу еще несколько лет, аналитическая машина будет существовать…» Чарлз Беббидж умер 18 октября 1871 года. Надеждам ученого сбыться было не суждено. Технологии того времени не позволили осуществить задуманное.