查爾斯·巴貝奇

查爾斯·巴貝奇，FRS（Charles Babbage，1791年12月26日－1871年10月18日），英國數學家、哲學家、發明家兼機械工程師。由於提出了差分機與分析機的設計概念（並有部份實做機器），被視為電腦先驅。

1828年至1839年，巴貝奇曾在劍橋大學擔任盧卡斯教授。

除了數學和電腦之外，巴貝奇也是當時重要的經濟學者之一。他還參與了一些政治活動，但是這方面頗不成功。

## 生平

<image>

巴貝奇的出生地點具有爭議，然而依據《牛津國家人物傳記大辭典》，他最可能出生於英國倫敦A215路克羅斯比巷（Crosby Row）44號。如今在拉崁街（Larcom Street）與瓦爾渥斯路的交叉口，設有一塊藍色牌匾記念此一事件。

巴貝奇的父親是銀行家。由於他父親寬裕的的資金，使得他能夠在初級教育階段就接受幾個學校和教師的指導。在8歲左右的時候為了能從一個致命的高燒中康復，他被送到一個鄉村學校。

1810年10月，巴貝奇進入劍橋大學三一學院。他已經自行研修現代數學的某些部分，讀過羅伯特·伍特浩斯、約瑟夫·拉格朗日及瑪利亞·阿涅西等人的著作。因此，他對劍橋的制式代的數學教法頗感失望。

1812年，巴貝奇、約翰·赫歇爾、喬治·皮科克與幾位朋友共同組成分析學會，他們也與愛德華·萊恩親近。身為一個學生，巴貝奇也參與其他社團，例如從事於探索超自然現象的鬼魅俱樂部、專注於協助成員釋放身心的抽離者俱樂部,而且都相當投入。

同年巴貝奇轉學至劍橋大學彼得學院。在那裡他成為優秀的數學家，但並未因此在畢業時獲獎。1814年，他未試而獲得學位。他曾在為一篇論文辯護時被認為有公開褻瀆神明之舉，但未知是否因此而未參加考試。

## 設計電腦

<image>

<image>

<image>

### 差分機一號

巴貝奇設計計算機器的基本想法是利用「機器」將計算到印刷的過程全部自動化，全面去除人為疏失（如：計算錯誤、抄寫錯誤、校對錯誤、印製錯誤等）。而差分機一號（Difference Engine No.1）則是利用N次多項式求值會有共通的N次階差的特性，以齒輪運轉，帶動十進位的數值相加減、進位。

差分機一號（Difference Engine No.1）由英國政府出資，工匠Joseph Clement打造，預計完工需要25,000個零件（大致均分在計算和印刷兩部份），重達4噸，可計算到第六階差，最高可以存16位數（相當於千兆的數）。但因為大量精密零件製造困難，加上巴貝奇不停地邊製造邊修改設計，從1822到1832年的十年間，巴貝奇只能拿出完成品的1/7部份來展示，不過差分機運轉的精密程度仍令當時的人們嘆為觀止,至今依然是人類踏進科技的一個重大起步。

巴貝奇不斷延後完成期限的嚴重超支（英國政府在1842年的最後清算發現整個計畫一共讓國庫支出了￡17,500）、製作過程不斷修改設計、時常與克里門發生衝突等諸多原因，讓完整的差分機一號一直未能完成，一萬兩千多個還沒用到的精密零件後來都被熔解報廢。

### 分析機

失去了政府的資助後，巴貝奇仍繼續工作，設計一台更為複雜的機器——分析機。這台機器本有希望成為真正的電腦，可以執行包含「條件」、「迴圈」語句的程式，有暫存器用來儲存資料，不過同樣沒有完成。

### 差分機二號

差分機二號（或稱大型差分機）在1849年設計出來，卻在有生之年只實作了很小一部分。這台機器可以進行相當複雜的數學計算，具有31位元精度。

## 其它成就

在1824年，查爾斯因為發明了數學和天文的表格計算工具，獲得了皇家天文學會金獎。

在《論機械和製造業的經濟》，巴貝奇描述了現在被稱作巴貝奇原則的觀點，即由分工引起的一些優勢。巴貝奇注意到高技能的（通常也是高薪水的）工人花費一部分他們的時間執行「低於」他們技能層次的任務。如果勞動過程能被分配給幾個工人，就可以只安排高技能的任務給高技能（高成本）的工人並且留下其他工作任務給低一些技能（低一些薪水的）工人，因此減少勞動力成本。這個原則被卡爾·馬克思批評，他認為這會導致勞動力隔離和增加異化。巴貝奇原則與弗雷德里克·溫斯洛·泰勒的科學管理的假設有異曲同工之妙, 雖然後者較為知名, 但事實上巴貝奇原則比泰勒更早將科學概念引進管理學中

## 第二個差分機的製造

第二個差分機在1849年設計出來卻在有生之年只實現了很小一部分。這台機器可以進行相當複雜的數學計算，具有31位精度。

電腦博物館董事長Shustek說，英國政府資助了他的早期工作，期望以此獲得更高精度的導航、科學和工程數據，儘管巴貝奇很聰明，卻沒能夠將其實現。「他的失敗並非技術問題，而是管理。一個大問題是，總在半路他又有了新想法，在進行工程項目時不得不學會說『不』這正是我們現在做的。」

1871年，巴貝奇在怨恨失望中去世，甚至《泰晤士報》在訃告中還嘲笑了他的失敗。

## 家庭

1814年1月25日，查爾斯·巴貝奇在聖麥可教堂（St. Michael's church）與喬治亞娜·惠特莫爾（Georgiana Whitmore）結婚。1827年，查爾斯的父親、妻子和他其中的一個兒子死後，查爾斯進行了為期一年的歐洲旅行。查爾斯與喬治亞娜共育有8個子女，其中只有4個長到成年，包括邊傑明·赫謝爾·巴貝奇、喬治亞娜·惠特莫爾、杜加爾德·布羅姆黑爾德（Dugald Bromheald）及亨利·普里弗斯特（Henry Prevost）。

- 邊傑明·赫謝爾·巴貝奇（1815年8月6日出生）
- 查爾斯·惠特莫爾·巴貝奇（1817年1月22日出生）
- 喬治亞娜·惠特莫爾·巴貝奇（1818年7月17日出生）
- 愛德華·史都華·巴貝奇（Edward Stewart Babbage，1819年12月15日出生）
- 法蘭西斯·莫爾·巴貝奇（Francis Moore Babbage，1821年6月1日出生）
- 杜加爾德·布羅姆黑爾德·巴貝奇（1823年3月13日出生）
- 亨利·普里弗斯特·巴貝奇（1824年9月16日出生）
- 亞歷山大·佛比斯·巴貝奇（Alexander Forbes Babbage，1827年出生）

## 參考書目

- Charles Babbage. Passages from the Life of a Philosopher. ISBN 978-1-85196-040-8
- Anthony Hyman. Charles Babbage: Pioneer of the Computer. ISBN 978-0-691-02377-9
- Maboth Moseley. Irascible Genius: A Life of Charles Babbage, Inventor.
- Doron Swade. The Cogwheel Brain. ISBN 03166484772

## 外部連結

- 時光流轉 機械計算機降臨矽谷
- Science Museum's exhibit on the Difference engine
- Economy of Machinery and Manufactures at Archive for the History of Economic Thought
- The Ninth Bridgewater Treatise
- Francis Baily，"On Mr. Babbage's new machine for calculating and printing mathematical and astronomical tables" Astronomische Nachrichten, 2 (1824) 407/408
- "Address of the President of the Astronomical Society of London，on presenting the Gold Medal of the Society to Charles Baggage sic，Esq." Astronomische Nachrichten, 3 (1825) 169/170
- Obituary of Charles Babbage in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 32 (1872) 101
- Babbage's grave is in Kensal Green Cemetery London. Famous Economists Grave Sites。

## 基本資料

- 日語原文：查爾斯·巴貝奇、Charles Babbage
- 出生日期：1791年12月26日
- 出生地：倫敦（薩瑟克區）
- 逝世日期：1871年10月18日
- 逝世地：英國倫敦馬里波恩
- 國籍：英國
- 研究領域：數學，工程學，政治經濟學，電腦科學
- 機構：三一學院
- 母校：劍橋大學彼得學院
- 知名於：差分機
- 受影響自：羅伯特·伍德侯斯，加斯帕爾·蒙日，約翰·赫歇爾
- 施影響於：卡爾·馬克思，約翰·斯圖爾特·密爾，愛達·勒芙蕾絲