Charles Babbage

Charles Babbage (født 26. desember 1791, død 18. oktober 1871) var en engelsk matematiker. Han er berømt for sine skisser av maskiner, for eksempel sin differansemaskin (the Difference Engine), som var forløperen for dagens datamaskiner. Påbegynte konstruksjoner og tegninger av disse maskinene finnes på Science Museum i London. I 1991 ble det konstruert en komplett, fullt fungerende differansemaskin på grunnlag av Babbages tegninger. Den ble produsert med presisjonsnivåer og toleranser som var oppnåelige på 1700-tallet, noe som beviser at Babbages maskin ville ha fungert hvis han hadde fått ferdigstilt den.

Liv og virke

Bakgrunn 
Han ble født i Teignmouth, Devonshire og studerte ved Trinity College og Peterhouse ved University of Cambridge. Han ble uteksamnert fra Cambridge i 1814. Samme år giftet han seg med Georgiana Whitmore. De fikk åtte barn, men bare tre levde opp til voksen alder. Hans kone døde i 1827.

Beregningsmaskinene 

Astronomer og navigatører utfører mange regneoperasjoner, f.eks. multiplikasjoner og divisjoner, og helt opp til våre dager (før datamaskiner og andre elektroniske hjelpemidler) har det viktigste hjelpemidlet til dette vært logaritmer. Enklere logaritmetabeller strekker ikke til for presisjonsbehovene i astronomi og navigasjon. Siden det er arbeidskrevende å beregne en logaritme for hånd, ble det publisert logaritmetabeller i tykke bind, med mer nøyaktige logaritmer. Disse ble fremstilt ved hjelp av et stort antall ansatte som beregnet tabeller for hånd. Deretter ble tabellene satt i bly for trykking. Denne arbeidskrevende prosessen resulterte i mange feil, noe som forårsaket store og kostbare problemer for fartøyer.

Med bakgrunn i den høye feilfrekvensen i datidens logaritmetabeller, lette Babbage etter en metode for å gjøre disse beregningene automatisk. Målet var at beregninger og setting skulle gjøres uten menneskelig inngrep. Han kjente til, og var sikkert påvirket av de tidligere arbeidene med beregningsmaskiner av Blaise Pascal og Gottfried Leibniz. I 1822 beskrev han i et brev til Sir Humphry Davy sine ideer om hvordan en beregningsmaskin skulle kunne brukes til å beregne og trykke matematiske tabeller.

Differansemaskinen 
I 1821 presenterte Babbage en modell til noe han kalte differansemaskinen (the Difference Engine) for Royal Astronomical Society. Formålet med denne maskinen var å fremstille logaritmetabeller der logaritmeberegningen ble approksimert av polynomer med en numerisk metode, differansemetoden. Ideen ble godkjent, og i 1823 mottok han et bidrag fra den britiske regjeringen på 1500 pund for å realisere konstruksjonen.

Arbeidet ble påbegynt, men aldri avsluttet. For det første var friksjonen i de tannhjulmekanismene som kunne produseres med datidens teknikk for stor – vibrasjoner var et konstant problem. For det andre ombestemte han seg stadig med hensyn til hvordan maskinen skulle konstrueres. I 1833 hadde han brukt 17 000 pund uten at han kunne vise til tilfredsstillende resultater.

Den analytiske maskinen 
Mellom 1833 og 1842 gjorde han et nytt forsøk. Denne gangen forsøkte han å bygge en maskin som skulle kunne programmeres til å utføre alle typer beregninger, ikke bare polynomfunksjoner. Denne maskinen kalte han den analytiske maskinen (the Analytical Engine). Konstruksjonen bygde på prinsipper fra Joseph Marie Jacquards vevstolproduksjon, som brukte hullkort til å styre arbeidet. Babbage tilpasset denne konstruksjonen til å styre hvordan ulike matematiske beregninger skulle utføres. 

Den analytiske maskinen hadde innmatingsenheter som bygde på hullkort, etter Jacquards ideer, en beregningsenhet som utførte ulike matematiske operasjoner, en styreenhet som sørget at riktige operasjoner ble utført, og et minne der beregnede mellomresultater kunne lagres for senere bruk. Dette var verdens første datamaskin. 

Konstruksjonen var ferdig i 1835, men den så aldri dagens lys. Dette skyldtes i stor grad Babbages tidligere problemer med sin differansemaskin, han fikk flere avslag på søknad om økonomiske bidrag til arbeidet fra myndighetene. 

I oktober 1842 publiserte den italienske generalen og matematikeren Luigi Federico Menabrea en forskningsrapport om den analytiske maskinen. Augusta Ada King, grevinne av Lovelace, en mangeårig venn av Babbage, oversatte rapporten til engelsk. Charles foreslo at hun skrev kommentarer til rapporten. I en serie brev mellom 1842 og 1843, samarbeidet paret om sju kommentarer. I den ene kommentaren utarbeidet Ada en utføringstabell for et program som Babbage skrev for å beregne Bernoulli-tallene.  I en annen skrev hun om et generalisert algebraprogram som kunne utføre operasjoner på symboler i tillegg til tall. Av enkelte blir Lovelace regnet som historiens første programmerer. Hun begynte på arbeidet med en mer detaljert beskrivelse av den analytiske maskinen, men den ble aldri ferdig. Over hundre år senere ble et av de tidlige programmeringsspråkene, Ada, oppkalt til minne om henne.

Senere år 
I 1837 lyktes en svensk advokat Georg Scheutz å bygge en fungerende versjon av differansemaskinen. Konstruksjonen bygde på Babbages beskrivelser fra 1834. Babbage var blant dem som undersøkte maskinen og uttalte seg positivt om den. Den britiske regjeringen kjøpte et eksemplar av maskinen.

Babbages arbeid med å forbedre produksjonen av tannhjulmekanismer til sine maskiner, har etter manges mening bidratt til at britene fikk et teknisk forsprang, og til den britiske flåtens overlegenhet under første verdenskrig.

I 1816 ble han medlem i Royal Society.

Fra 1828 til 1839 var Babbage Lucasiansk professor i matematikk ved University of Cambridge. Han bidro med artikler i flere vitenskapelige tidsskrifter, og var delaktig i stiftelsen av The Astronomical Society 1820 og The Statistical Society 1834. De siste årene bodde han i London og arbeidet med å konstruere maskiner som kunne utføre aritmetiske og algebraiske beregninger.

Se også 
 Kryptoanalyse
 Kryptering
 Datamaskin

Priser og utmerkelser (utvalg) 
 1824 – Royal Astronomical Societys gullmedalje

Referanser

Eksterne lenker 
 
 Biografi om Babbage
 Science Museum's utstilling om differansemaskinen

Britiske matematikere
Mottakere av Royal Astronomical Societys gullmedalje
Medlemmer av Royal Society
Medlemmer av Det ungarske vitenskapsakademiet
Medlemmer av Det Kongelige Danske Videnskabernes Selskab
Personer fra distriktet Teignbridge
Personer fra London
Matematikere på 1800-tallet