巴贝奇的差分机与分析机

巴贝奇的差分机与分析机

查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage），1792年12月26日出生于英国的德文郡，是一位计算机自动化研究与制造者的先驱者，是世界上第一位推出类似于现代计算机五大部件概念的科学家。巴贝奇是一位银行家的儿子，从小就接受良好教育，18岁进入英国剑桥大学，那时他掌握的代数学知识比他的授课老师还丰富。十九世界初期，各种数学表、航海表都是人工计算的，这不仅花费大量时间，而且充满了错误。巴贝奇在校学习期间，就萌发了用机器来计算数学表的想法，并和几位志同道合的朋友一起成立了“分析学会”，在数学计算领域里切磋、探索。 　　1816年，巴贝奇当选英国皇家学会会员，后又受聘为剑桥大学数学教授，为了研制他所构想的“差分机”，他毅然辞去了引以为自豪的大学教授职位。1822年巴贝奇花了近10年时间，构想、研制成功了第一台差分机，它能根据设计者的安排，自动完成高次多项式的整个运算过程，它的存储器是由齿轮组构成，“差分机”是程序设计思想萌芽阶段的产物。研制第二台差分机转眼又是10年，在研制过程中，他一味追求尽善尽美，对于多种部件的要求精益求精。可是这种近乎苛刻的想法与要求，超越了当时的技术水平，但却为英国机床工业的发展培训了不少工程师。巴贝奇花费了政府资助他的17000英镑和他本人的13000英镑仍然没有制成，这台差分机研制中途夭折，被送进了伦敦博物馆。 　　面对挫折和失败，巴贝奇没有气馁，他从法国用穿孔卡片操纵机械化织机上的织图装置得到启发，1833年又开始构思定名为“分析机”的新自动化计算机，其开创性在于这是历史上第一台具有运算器、存储器、控制器、输入输出器等基本部件的通用计算机，并且巴贝奇在设计中还创造性地提出了自动制定指令序列的概念，计算机借此可不需要人的帮助从而上一步运行到下一步。 　　为了该机的设计、研制，巴贝奇耗尽了毕生的精力。该“分析机”的设计方案是以齿轮为元件，以蒸气机为动力。他设计了30多种“分析机”的方案，并设计有2000多张详细的机器图纸和几万个零件的图纸，开创了大规模自动化计算机研究之先河。但他关于计算机的设计思想当时却没有几个人能够理解，而且又受到当时技术条件极大限制。近四十年的研制，“分析机”终未能制成。巴贝奇在生命垂危之际留言道：“任何人不惜步我的后尘，而能成功地建造一个包括了数学分析的全部执行部门的机器，……我就敢把我的声誉交给他去评价，因为只有他才能充分鉴赏我努力的实质及其成果的价值。”1871年巴贝奇遗憾地离开了人世，他留下厚厚的图纸，零散的“分析机”部件和一大堆笔记被收藏在伦敦博物馆。 　　巴贝奇知音难觅，但当时英国著名诗人拜仑的女儿爱达·拉夫拉夫斯基伯爵夫人却能理解巴贝奇的工作，由于她杰出的数学天赋在英国剑桥大学就拜巴贝奇为师，不仅深深理解巴贝奇的思想并全力协助研制“分析机”，而且在经济上也作了最大支持。可惜爱达早逝，但她在程序设计上的突出贡献，被誉为世界第一位程序员，她的名字也与现代计算机程序设计语言Ada紧紧地联系在一起。 　　巴贝奇去逝前的著名留言被后来制成自动程序控制的机电式计算机—MARK—I的研制者美国科学家霍华德·艾肯博士所引用，并将其写到MARK—I的说明书上，因为艾肯博士的研制完全是受到当时保存良好的巴贝奇科研资料启发，艾肯还认为巴贝奇的这段话简直就是对他的说的，巴贝奇设计思想不仅启发后人，而且他当时要制成“分析机”的理想，也于二十一世纪九十年代，由英国政府花巨款，在伦敦将它按原样设计制造成功并作展示，我国中央电视台还专门为此作过报到。人们无不为之设计的巧妙而加以赞叹，巴贝奇无愧于自动化计算机研制的先驱。