От абака до компьютера icon

От абака до компьютера



Смотрите также:
Назначение и устройство компьютера...
Лекция 12. Архитектура компьютера 1...
1. Функциональная схема компьютера. Основные устройства компьютера, их назначение и взаимосвязь...
Тема: «основные компоненты компьютера и их функции. Соединение блоков и устройств компьютера...
Обучение с помощью компьютера в сравнении с традиционным обучением...
Экзаменационные билеты по "Информатика и информационные технологии"...
Тест программное обеспечение компьютера вариант 1 Назовите виды программного обеспечения...
Конспект п о курсу «Организация ЭВМ и систем»...
Программа учебного курса «Архитектура ЭВМ и сетей»...
Что означают звуковые сигналы при включении компьютера?...
История вт краткий курс 4 Легенда персонального компьютера 5 Структура компьютера 8...
Контрольные вопросы По теоретическому материалу 2 семестра Структурно-функциональная схема...



страницы: 1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12
вернуться в начало
скачать
Часть разностной машины Бэббиджа, находившаяся в музее Королевского колледжа, демонстрируется на большой международной выставке в Лондоне.

Бэббидж безуспешно пытался выставить свою маши­ну на выставках в Дублине (1847), Лондоне (1851), Нью-Йорке (1853), Париже (1855). Правительство, чьей собственностью была машина, всякий раз отвечало от­казом.

Наконец в 1862 году удалось добиться согласия. Но и здесь Бэббиджу не повезло. Машину разместили в ма­ленькой и к тому же проходной комнате. Только три человека могли одновременно осматривать машину. Бэб­бидж вместе со своим младшим сыном подготовил пла­каты, иллюстрирующие принципы действия его изобрете­ния, но развесить их было негде: на стенах комнаты устроители выставки разместили стенды с коврами и кле­енками. Бэббидж писал, что «организаторы выставки были более квалифицированы для того, чтобы судить о фурнитуре для ног, чем о фурнитуре для головы».

- После окончания работы выставки разностная'ма­шина и сделанные Бэббиджем иллюстративные плакаты были переданы в научный музей в Южном Кенсингтоне, так как музей Королевского колледжа отказался при­нять машину.

1863 год.

Швед Виберг привозит в Париж свой вариант раз­ностной машины. В ней используются идеи Бэббиджа и

132

Шютца, но благодаря удачным конструктивным реше­ниям она имеет меньшие размеры.

1859—1871 годы.

Бэббидж продолжает работу над аналитической ма­шиной. До последних дней жизни сохранил он ясность и остроту ума.

^ 1871 год,18 октября.

В 11 часов 35 минут Чарлз Бэббидж умер, не дожив двух месяцев до своего 80-летия. Перефразируя слова Кондорсе об Эйлере, можно сказать, что Бэббидж «пе­рестал жить и строить вычислительные машины».

^ 1871 год, ноябрь.

Служа науке, он терпел лишенья,

Был рок его тревожен и суров,

Он злой судьбою избран был мишенью

Скорей ударов, нежели даров,

С тех пор, когда влекомый блеском таийСТв,

Присущих математике, решил

Ступить на многотрудный путь, пытаясь

Достичь аналитических вершин *.

^ Из английского журнала «Панч»

1872 год.

Из отчета специального комитета Британской ассо­циации содействия развития науки, изучавшего материа­лы по аналитической машине:

«Мы полагаем, что существование подобных уст­ройств, помимо экономии труда при выполнении обыч­ных (т. е. арифметических) операций, сделает осущест­вимым то многое, что, будучи практически осуществи­мым, находится слишком близко к пределам человече­ских возможностей».

1871—1876 годы.

Идеи Бэббиджа пересекают океан. В 1871 году 22-летний студент Гарвардского колледжа Джордж Бар-нард Ррант предлагает свой вариант разностной маши­ны. Первый экземпляр машины Гранта, изготовленный к 1876 году, был передан Пенсильванскому университе­ту. Построенный несколько позже второй экземпляр свыше 20 лет эксплуатировался одной из американских страховых компаний.

1874—1879 годы.

Генерал-майор Генри Провоет Бэббидж (1824—1918), выйдя в отставку после возвращения из Индии, намере-

* Перевод И. М. Липкина.

133

вается завершить работы отца. Он за свой счет изготов­ляет недостающие части разностной машины. Финансо­вые трудности заставляют его отказаться от завершения постройки машины.

1880—1888 годы.

Генри Бэббидж решает-заняться аналитической ма­шиной, ограничившись разработкой ее основных бло­ков — «мельницы» (арифметическое устройство) и печа­тающего механизма.

1888 год, 21 января.

Аналитическая машина вычислила и напечатала про­изведение на числа натурального ряда с '29 знаками. При вычислении 32-го члена сбой в механизме переноса привел к неверному результату.

1888 год, 12 октября.

Генри Бэббидж выступает на собрании членов Бри­танской ассоциации содействия развитию науки с до­кладом об аналитической машине.

1906 год.

Генри Бэббидж переконструирует некоторые узлы аналитической машины и изготовляет их с помощью фирмы «Р. В. Мунро».

1909 год.

Немецкий инженер К. Гаманн строит немецкую раз­ностную машину, которая табулирует функции с посто­янными вторыми разностями с точностью до восьми зна­ков. С помощью этой машины были получены логариф-мическо-тригонометрические таблицы, изданные в 1910 году Баушингером и Петерсом.

1914 год.

Первое применение счетных («коммерческих») машин для научных расчетов. Сотрудник департамента морско­го календаря Т. Хадсон использует машину фирмы «Бэрроуз» для табулирования функций с постоянной первой разностью.

... год.

Эта хроника не может быть закончена, так как все-дальнейшее развитие вычислительной техники и автома­тизации вычислений можно рассматривать- как продол­жение работ Бэббиджа. Поэтому мы прервем ее.

С идеями и именем Бэббиджа мы еще встретимся при упоминании работ Комри и Айкена.

134

^ АНАЛИТИЧЕСКАЯ МАШИНА

Разностная машина Бэббиджа отличалась от пред­шествовавших тем, что в процессе вычислений не требо­вала вмешательства человека. Это был, конечно, шаг вперед по сравнению с простыми суммирующими устрой­ствами, но и разностная машина обладала ограниченны­ми возможностями. Она, пользуясь современной терми­нологией, представляла собой специализированное вы­числительное устройство с фиксированной программой действий: установив в регистрах машины некоторые исходные данные, можно было табулировать многочлен одного вида. Чтобы перейти к вычислению другой функ­ции, необходимо вмешательство человека — он должен ввести в регистры новые исходные данные. Кроме того, «арифметические способности» разностной машины, как мы помним, были невелики, она могла выполнять толь­ко одно действие — сложение.

А нельзя ли создать машину, которая была бы уни­версальным вычислителем, то есть выполняла бы все действия без вмешательства человека и в зависимости от полученного на определенном этапе решения резуль­тата сама выбирала дальнейший путь вычислений?

Бэббидж дает положительный ответ на этот вопрос — он изобретает аналитическую машину. Он испытал бы полное удовлетворение, узнав, что структура вновь изо­бретенных почти через столетие универсальных цифро­вых вычислительных машин по существу повторяет структуру его машины!

По словам Генри Бэббиджа, его отец пришел к идее аналитической машины путем следующих рассуждений. При табулировании функций приходится время от вре­мени заменять значение последней разности, причем это делается, в зависимости от результата в «регистре табли­цы». Чарлз Бэббидж попытался автоматизировать эту замену, предложив круговую конструкцию разностной машины, в которой регистры «последней разности» и «таблицы» располагались бы рядом и «регистр табли­цы» управлял бы ходом вычислительного процесса *.

Развивая эту идею, Бэббидж пришел к мысли о воз­можности создания других способов и устройств для

* «Машина, съедающая собственный хвост»,—говорил о такой конструкции сам изобретатель.

135

управления процессом вычислений, причем не только для табулирования.

Аналитическая машина имела следующие составные части:

1) «склад» для хранения чисел (по современной тер­минологии «накопитель», или «запоминающее устрой­ство», «память»);

2) «мельницу» — для производства арифметических действий над числами («арифметическое устройство») ;

3) устройство, управляющее в определенной последо­вательности операциями машины * (сейчас — «устрой­ство управления»);

4) устройства ввода и вывода данных.

Для хранения чисел Бэббидж предложил использо­вать регистры из десятичных счетных колес. Каждое из колес могло останавливаться в одном из 10 положений и таким образом «запоминать» один десятичный знак.

Для переноса чисел из памяти в другие устройства машины предполагалось' использовать зубчатые рейки, которые должны были зацепляться с зубцами на коле­сах. Каждая рейка продвигалась до тех.пор, пока ко­лесо не занимало нулевое положение. Движение переда­валось стержнями и связями в арифметическое устрой­ство, где посредством другой рейки оно использовалось для перемещения в нужное положение одного из колес регистра.

Бэббидж считал, что запоминающее устройство долж­но иметь емкость в 1000 чисел по 50 десятичных знаков «для того, чтобы иметь некоторый запас по отношению к наибольшему числу, которое может потребоваться». Для сравнения укажем, что запоминающее устройство одной из первых английских ЭВМ (EDSAC) имело объем 2НСГ десятиразрядных чисел.

Особое внимание Бэббидж уделял конструированию арифметического устройства. Здесь ему удалось сделать одно из наиболее выдающихся своих изобретений: си­стему предварительного переноса (по современной тер­минологии — систему сквозного переноса).

В разностной машине время, затрачиваемое на фазу сложения, было значительно меньше времени, необходи­мого для выполнения переноса. Бэббидж упорно работал над усовершенствованием механизма последовательного

Бэббидж не дал ему названия.

136

переноса. Он придумал более 20 (I) вариантов его ис­полнения, пока не понял, что для кардинального ускоре­ния -процесса необходим совершенно новый принцип.

Чтобы легче разобраться в этом изобретении Бэбби-джа, представим, что счетные колеса приводятся в дви­жение электрически и могут перемещаться из данной позиции в следующую при помощи приложения электри­ческого импульса к входному зажиму.

Во время фазы сложения импульсы, представляющие добавляемое слагаемое, прикладываются ко входным зажимам счетных колес Ci—€4 регистра, в котором на­ходится второе слагаемое. Двухпозиционные ключи Si— Sz замыкаются, если соответствующие колеса (Ci—Сз) проходят от 9 к 0. В следующей фазе импульсы перено­са последовательно прикладываются к проводникам 1, 2 и 3; если ключи замкнуты, то они перемещают колеса Ci, Са и Сз соответственно на одну позицию каждое. За­метим, что между импульсами переноса должно оста­ваться определенное время для переключения; если со­ответствующее колесо передвинулось в этой фазе от 9 к 0 (рис. 62).

В схеме сквозного переноса, разработанной Бэбби-джем, перенос во всех разрядах происходит одновремен­но. В этой схеме переключатели нормально находятся в нейтральном положении."Если соответствующее колесо переходит от 9 к 0, то замыкается верхний контакт; если оно оказывается в положении 9, то — нижний, а во всех остальных случаях переключатель остается в нейтраль­ном положении. Единственный импульс, приложенный к линии переноса, производит одновременный перенос во всех разрядах (рис. 63).

Название «перенос с предварением» объясняется тем, что если на некотором колесе была девятка, то возник­ший сигнал переноса в этот разряд «обходит» его, попа­дая сразу в следующий, и т. д. Этим самым значитель­но сокращается время, необходимое для выполнения фа­зы переноса.

При вычитании (а оно выполняется введением допол­нительной шестерни, вращающей колеса в противопо­ложную сторону) перенос возникает на переходе от О к 9.

Бэббидж предполагал указывать алгебраический знак числа особым зубчатым колесом, не соединенным с другими колесами устройством переноса и располо-

137

женным над регистром. Если это колесо показывало чет­ное число, то знак должен был считаться положитель­ным, в случае нечетного числа — отрицательным. .

При умножении знак образовывался сложением, при делении — вычитанием чисел на знаковых колесах.

Умножение и деление в аналитической машине вы­полнялись последовательными сложениями и вычитания­ми соответственно. Каждому сложению соответствовал поворот очередного колеса регистра множителя в нуле­вое положение. Когда в некотором разряде это положе­ние достигалось, кулачок, расположенный на колесе, тол­кал рычаг, который разрывал «цепь сложения» и полу­чалась «цепь сдвига» частичной суммы на один разряд, а затем снова восстанавливал «цепь сложения».

Время на производство арифметических операций оценивалось Бэббиджем так: сложение или вычитание — 1 секунда: умножение (двух 50-разрядных чисел) — 1 минута; деление (100-разрядное число на 50-разряд­ное) — 1 минута.

Для управления машиной Бэббидж предложил при­менить механизм, аналогичный механизму ткацкого станка Жаккара. Так как он играет принципиальную роль, то полезно сначала коротко ознакомиться с дей­ствием механизма станка Жаккара.

Ткань представляет собой переплетение взаимно пер­пендикулярных нитей. Нити основы (продольные) про­деты через глазки — отверстия в проволочных петлях. При самом простом переплетении петли через одну под­нимаются, соответственно приподнимая продетые через них нити основы. Между поднятыми и оставшимися на месте нитями образуется промежуток, в который челнок протягивает за собой нить утка (поперечную), после чего поднятые петли опускаются, остальные поднимаются. Ес­ли нужен более сложный узор, переплетения петли сле­дует приподнимать в различных других комбинациях.

Сын лионского ткача Жаккар после настойчивой 30-летней работы изобрел в 1801 году механизм, позво­лявший автоматизировать движения петель в соответ­ствии с заданным законом с помощью набора картонных карт с пробитыми в них отверстиями — перфокарт. В станке Жаккара глазки связаны с длинными иглами, упирающимися в перфокарту. Встречая отверстие, иглы продвигаются, в результате чего связанные с ними глаз­ки будут приподниматься. Иглы, упирающиеся в карты

138

в том месте, где отверстия нет, остаются на месте вме­сте со связанными с ними глазками. Таким образом, про­межуток для челнока, в который протягивается уток, а тем самым и узор переплетения нитей определяется набором отверстий на соответствующих картах.

Идея Бэббиджа заключалась в том, чтобы заставить два жаккаровских механизма с цепочкой карт в каждом управлять действиями машины.

Один механизм с «картами операции» (управляющи­ми картами) должен был соединяться с арифметическим устройством и приводить его в состояние готовности для выполнения той или иной арифметической операции в зависимости от отверстий, пробитых в соответствующей карте.

Второй механизм должен был управлять переносом чисел из «склада» в «мельницу» и обратно. Для него го­товились карты нескольких типов: «поставляющие кар­ты» предназначались для передачи чисел из памяти в арифметическое устройство, «получающие карты» — для передачи чисел в обратном направлении. Кроме того, «поставляющие карты» делились на два класса: «нуле-V вые карты» — при их использовании после передачи на «мельницу» содержимое соответствующего регистра ста­новилось равным нулю (осуществлялось «стирание» ре­гистра) и «сохраняющие карты»— содержимое регистра оставалось после передачи чисел прежним.

Таким образом,'с помощью жаккаровских карт, про­образа современных перфокарт, Бэббидж предполагал осуществить автоматическое управление процессом меха­нических вычислений. Он предполагал также с помощью карт осуществлять ввод числовой информации в маши­ну, благодаря чему в машину могли подаваться логариф­мические и другие таблицы.

Бэббидж довольно подробно рассматривал вопросы, связанные, как мы сейчас говорим, с программированием. В частности, им была разработана весьма важная в'про-граммировании идея «условной передачи управления».

Один из видных итальянских математиков того вре-' мени, профессор Мосотти обратился к Бэббиджу во вре­мя его пребывания в Италии по поводу следующего затруднения. «Он заметил, что теперь вполне готов пове­рить в способность механизма овладеть арифметически­ми и даже алгебраическими соотношениями в любой нужной степени. Но он добавил, что не может понять,

139

как машина может сделать выбор, который часто необ­ходим при аналитическом исследовании (т. е. в процес­се вычислений), когда представляются два или более путей, особенно в том случае, когда правильный путь, как это часто бывает, неизвестен до тех пор, пока не проделаны предшествующие- вычисления».

В ответ на это Бэббидж показал, что решение вопро­са о выборе одного из двух возможных путей зависит от того, какой знак (плюс или минус) имеет некоторая вычисляемая величина. Если она отрицательна, то это значит, что из меньшего числа вычитается большее. Про­цесс переноса приведет в этом случае к тому, что на всех местах слева от «существенных» цифр появятся де­вятки. Движение механизма переноса, который заставил бы девятку появиться левее самого левого из суще­ствующих в машине разрядов, можно использовать для пуска любой требуемой цепи действий.

Поскольку соответствующий рычаг движется только в случае отрицательного результата, то действие будет иметь место условно, Бэббидж предложил для этой условной операции использовать движение вперед или назад карт в механизме Жаккара. Если карты продви­нутся вперед, то часть программы будет опущена. Если они продвинутся назад, то часть программы будет повто­рена. Тем самым можно будет повторять некоторый цикл операций нужное число раз.

В аналитической машине предусматривались три раз­личных способа вывода полученных результатов: печа­тание одной или двух копий, изготовление стереотипного отпечатка, пробивки на перфокартах.

Аналитическая машина не была построена. Но Бэб­бидж сделал более 200 чертежей ее .различных узлов и около 30 вариантов общей компоновки машины. При этом было. использовано более 4 тысяч «механических обозначений»!

^ ЛЕДИ ЛАВЛЕЙС -ПЕРВАЯ ПРОГРАММИСТКА

За свою долгую жизнь Чарлз Бэббидж написал более 80 заметок, статей и книг по самым различным вопро­сам. Однако подробное изложение принципов работы разностной и аналитической машин сделано не им (Бэббидж говорил, что слишком занят созданием ма-

140

шин, чтобы еще заниматься и их описанием). Разност­ная машина весьма детально описана в упоминавшейся уже статье Ларднера, аналитическая — в статье Л. Ф. Менабреа, переведенной на английский язык леди Лавлейс.

Леди Лавлейс не только перевела отчет Менабреа, но и дополнила' его собственными комментариями, сви­детельствующими о замечательном понимании ею прин­ципов работы вычислительных машин Бэббиджа. Кро­ме того, она привела ряд примеров практического ис­пользования машин и, выражаясь современным языком, составила программу вычисления чисел Бернулли по довольно сложному алгоритму.

В то время" как статья Менабреа касается в большей степени технической стороны дела, комментарии леди Лавлейс посвящены в основном математическим вопро­сам. По этой причине статья Менабреа представляет сейчас лишь исторический интерес, поскольку современ­ные вычислительные машины построены на иных техни­ческих принципах, тогда как комментарии Лавлейс за­ложили основы современного программирования, бази­рующегося именно на тех идеях и принципах, которые были ею здесь высказаны.

Леди Лавлейс была единственной «дочерью дома и сердца» Джорджа Гордона Байрона. Семейная жизнь великого поэта сложилась неудачно. Он женился на Аннабелле Милбэнк 2 января 1815 года. 10 декабря у них родилась дочь, которую назвали Августа Ада, а с января 1816 года супруги разъехались навсегда. Когда лорд Байрон видел последний раз дочь, ей был всего месяц от роду.

Математические способности Ады проявились доволь­но рано. Леди Байрон и ее интеллектуальные друзья — профессор и миссис де Морган, БэбЗндж, Мэри Соммер-вил — всячески поддерживали увлечение Августы Ады математикой. Профессор де Морган был высокого мне­ния о способностях своей ученицы и даже сравнивал ее с Марией Аньези, выдающимся итальянским математи­ком. Впрочем, Ада также превосходно играла на не­скольких музыкальных инструментах и владела несколь­кими языками.

Семейная жизнь Августы Ады сложилась счастливей, чем у ее родителей. В июле 1835 года она вышла замуж за Уильяма, 18-го лорда Кинга, ставшего впоследствии

14^

первым графом Лавлейсом. Сэр Уильям, которому в то время исполнилось 29 лет, был спокойным, уравнове­шенным и приветливым человеком. Он с одобрением от­носился к научным занятиям своей жены и помогал ей как мог.

Супруги вели светский образ жизни, регулярно устраивая вечера и приемы, на которых бывал «весь Лондон».

Один из постоянных посетителей этих вечеров, редак­тор популярного журнала «Экзаминер» Олбани Фон-бланк оставил такой портрет хозяйки дома:

«Она была ни на кого не похожа и обладала талан­том не поэтическим, но математическим и метафизиче­ским...

Наряду с совершенно мужской способностью к пони­манию, проявлявшейся в умении решительно и быстро схватывать суть дела в целом, леди Лавлейс обладала всеми прелестями утонченного женского характера. Ее манера, ее вкусы, ее образование — особенно музыкаль­ное, в котором она достигла совершенства,— были жен­ственными в наиболее прекрасном смысле этого слова, и поверхностный наблюдатель никогда не угадал бы, сколько внутренней силы и знания скрыто под ее жен­ской грацией. В той же степени, в какой она не терпела легкомыслия и банальности, она получала удовольствие от истинно интеллектуального общества и поэтому энер­гично искала знакомства со всеми, кто был известен в науке, искусстве и литературе».

В начале 50-х годов Ада тяжело заболела и 27 нояб­ря 1852 года скончалась, не дожив нескольких дней до 37 лет (она умерла в том же возрасте, что и лорд Бай­рон). Согласно завещанию она была похоронена рядом с могилой отца в семейном склепе Байронов в Ньюстеде.

Наиболее яркая страница короткой жизни Августы Ады — дружба с Чарлзом Бэббиджем.

Вот как описывает в своих мемуарах миссис де Мор­ган первое посещение юной Адой мастерской Бэббиджа:

«В то время как большинство из присутствующих только глазело на это прекрасное устройство (разностную ма­шину.—Лег.), выражая свое восхищение возгласами, ха­рактерными для дикарей, которые впервые увидели зер­кало или услышали пушечный выстрел, юная мисс Бай­рон разобралась в принципе его работы и оценила его красоту».

142

Чтобы склонить правительство к финансированию ра­бот по постройке аналитической машины, Бэббиджу не­обходимо было получить одобрение и поддержку его планов в различных кругах общества, а для этого требо­валась популяризация идеи автоматических вычислений;

четкое и законченное, но понятное для достаточно ши­роких кругов изложение принципов действия .аналитиче­ской машины, разъяснение различий между разностной и аналитической машинами и колоссальных преиму­ществ последней. Здесь и был источник научного сотруд­ничества Чарлза Бэббиджа и Августы Ады Лавлейс.

«Спустя некоторое время после появления его очер­ка,— писал Бэббидж в своих «Страницах жизни фило­софа»,— покойная графиня Лавлейс сообщила мне, что она перевела очерк Менабреа. Я спросил, почему она не написала самостоятельной статьи по этому вопросу, с которым была так хорошо знакома. На это леди Лав­лейс отвечала, что эта мысль не пришла ей в голову. Тогда я предложил, чтобы она добавила некоторые ком­ментарии к очерку Менабреа. Эта идея была немедленно принята».

План комментариев разрабатывался совместно с Бэб­биджем, который ограничивается об этом в «Страни­цах...» фразой: «Мы обсуждали вместе различные иллю­страции, которые могли быть использованы; я пред­ложил несколько, но выбор она сделала совершенно самостоятельно». В это же время Бэббидж договорился с редактором солидного научного журнала «Ученые за­писки Тейлора» о публикации перевода статьи Менабреа и комментариев к нему.

Первый вариант перевода и комментариев был пере­дан в типографию 6 июля 1843 года. Спустя несколько дней графиня Лавлейс получила оттиски своей первой (и единственной!) научной работы. Однако потребова­лось еще немало напряженного труда, чтобы завершить работу. Отчасти в этом были виноваты печатники, до­пускавшие большое число ошибок, отчасти и автор, ко­торая непрерывно дополняла, исправляла и совершен­ствовала свои «Комментарии».

Уже после получения корректур она пишет Бэббиджу:

«Я хочу вставить в одно из моих примечаний кое-что о числах Бернулли в качестве примера того, как неяв­ная функция может быть вычислена машиной без того,

143

чтобы предварительно быть разрешенной с помощью головы и рук человека. Пришлите. мне необходимые дан­ные и формулы». Бэббидж прислал все необходимые сведения. Желая избавить Аду от трудностей, он сам составил, как мы сказали бы сейчас, алгоритм для на­хождения этих чисел, но... допустил при этом грубую ошибку, которую Ада обнаружила. 19 июля она сообщи­ла Бэббиджу, что самостоятельно «составила список . операций для вычисления каждого коэффициента для каждой переменной», то есть написала программу для вычисления чисел Бернулли.

Эта программа вызвала восторг Бэббиджа. Он счи­тал, что ее описание достойно отдельной статьи, а не скромных комментариев к переводу. Бэббидж догово- J рился о публикации такой статьи в одном из научных журналов. Однако графиня Лавлейс не приняла предло­жения, так как это было связано с отказом или по край­ней мере задержкой публикации примечаний в журнале Тейлора и она считала невозможным не сдержать дан­ного ею обещания.,

Ежедневно Бэббидж получал страницы «Коммента­риев» с поправками и. дополнениями, просматривал их и либо передавал в типографию Тейлора, либо возвра­щал с замечаниями обратно Аде. Когда встречались особые трудности, Ада приезжала из своего загородного имения в Лондон, чтобы разрешить их в личной беседе.

Нельзя сказать, чтобы Бэббидж, охотно помогавший Аде, был внимательным редактором. Он часто путал параграфы, таблицы, листы, верстки, по нескольку раз смотрел одни и те же листы, оставляя без внимания их новый вариант, а иногда и терял некоторые страницы. . Все это раздражало весьма пунктуальную леди Аду. Впрочем, и она была не очень «удобным» автором для своего редактора. Дочь своего отца, Ада очень ревниво относилась к попыткам Бэббиджа исправлять что-либо в ее работе без ее ведома.

Следует сказать, что Бэббидж, вообще человек желч­ный и раздражительный, нетерпимый и к критике, и к возражениям, в данном случае проявил максимум чутко­сти и тактичности. Он высоко ценил и ее способности, и ее работу и, зная, как много значит его высокая оцен­ка для неуравновешенной и легко впадающей в крайно­сти Ады, не жалел хвалебных слов по ее адресу, впрочем • вполне ею заслуженных,

144

Успехи давались ей большим напряжением и не без ущерба для здоровья. «Я едва ли смогу описать Вам, как меня мучит и изводит болезнь...» — пишет она Бэб­биджу в письме 4 июля; «Я работала непрерывно с семи часов утра, до тех пор, пока не была вынуждена оста­вить ее из-за полной невозможности сконцентрировать далее внимание...» — в письме 26 июля.

Наконец 8 августа 1843 года напряженная работа закончена. Ада долго не могла решить, как подписать перевод и комментарии: не в обычаях того времени для графини подписывать литературные произведения. Тем не менее Аде хотелось, чтобы последующие работы, о которых она мечтала, могли бы как-то связываться с ее именем. По совету мужа она решает под каждым комментарием поставить свои инициалы.

Читая «Комментарии», поражаешься проницательно-» сти молодой женщины, точности ее формулировок, не потерявших своего значения даже сейчас.

Вот, например, некоторые из них.

«Машина (аналитическая.— Авт.) может быть опре­делена как материальное воплощение любой неопреде­ленной функции, имеющей любую степень общности или сложности».

«Под словом «операция» мы понимаем любой про­цесс, который изменяет взаимное соотношение двух или более вещей... Аналитическая машина воплощает в себе науку операций».

Некоторые высказывания леди Лавлейс, относящиеся к 1843 году, производят впечатление выступления участ­ника бурных дискуссий на тему «Может ли машина мыс­лить?», происходивших в 60-х годах, нашего столетия:

«Необходимо предостеречь от вероятных преувеличе­ний возможностей аналитической машины. При рассмо­трении любого нового изобретения мы довольно часто сталкиваемся с попытками переоценить то, что мы уже считали интересным или даже выдающимся, а с другой стороны — недооценить истинное положение дел, когда мы обнаруживаем, что наши новые идеи вытесняют те, которые мы считали незыблемыми.

Аналитическая машина не претендует на то, чтобы создать что-либо. Она может делать все то, что мы знаем, как приказать ей делать. Она может только сле­довать анализу (то есть программе.—Лег.), она не в со­стоянии предугадать какие-либо аналитические соотно-

145.

шения или истины. Сфера ее деятельности — помочь нам^ сделать то, с чем мы уже знакомы». \

Эти соображения отнюдь не оставались незамечен'', ными. В знаменитой статье Алана Тьюринга «Может ли;

машина мыслить?», впервые опубликованной в 1950 го­ду, специальный раздел, озаглавленный «Возражения леди Лавлейс», посвящен разбору приведенных нами высказываний.

Интересно также отметить, что терминология, кото­рую ввела леди Лавлейс, в заметной степени использу­ется и современными программистами. Так, ей принад' лежат термины «рабочие ячейки», «цикл» и некоторые. другие.

Стефан Цвейг писал когда-то о «звездных часах че­ловечества». Песня, написанная за одну ночь скромным армейским капитаном Руже де Лиллем, сделала его имя бессмертным. Несколько десятков страничек, исписан­ных накануне дуэли Эваристом Галуа, открыли миру великого математика. «Комментарии переводчика» Ав­густы Ады Лавлейс навсегда оставили ее имя в истории кибернетики и вычислительной техники.

^ «ВКЛАД ФИЛОСОФА В ЧЕЛОВЕЧЕСКИЕ ЗНАНИЯ»*

«Я считаю, что величайшее проявление человеческих способностей состоит в попытках открыть те законы мышления, руководствуясь которыми человек проходит путь от уже известных фактов к открытию новых явле­ний»,— писал Бэббидж.

Если попытаться обобщить разбросанные в его ста­тьях и книгах многочисленные замечания о характере и особенностях научной работы, то получим следующую «философию открытия».

1. Любому открытию должно предшествовать накоп­ление знаний в данной области.

2. Открытию нового явления должна предшествовать тщательная систематизация и классификация известных факторов.

3. Один из основных принципов «совершения» откры­тий во многих областях знаний заключается в обобще-

* Так Бэббидж назвал главу своих автобиографических «Стра­ниц...». -

146

нии отдельных случаев до целого вида, а затем — воз­вращении к частным случаям.

4. Если в процессе работы над некоторым изобрете­нием исследователь сталкивается с каким-либо дефектом, недостатком, он должен помнить, что этот недостаток может послужить основой другого изобретения *.

По характеру творческого мышления и деятельности Бэббидж — типичный «генератор идей». Он, как правило, • не доводил до полного завершения свои многочисленные предложения и проекты. Очень часто, убедившись в том, что им найдено принципиально правильное решение, Бэб­бидж терял всякий интерес к своему изобретению и на­чинал заниматься исследованиями, совершенно не свя­занными с тем, что было сделано ранее.

Бэббидж был великим тружеником науки.

Никогда не упускал он возможности измерить, пощу­пать, осмотреть то, что представлялось ему объектом ис­следований. В своих многочисленных путешествиях он измеряет пульс и частоту дыхания животных и публи­кует статью «Таблицы постоянных одного класса мле­копитающих»; желая испытать влияние высокой темпе­ратуры на человеческий организм, он проводит 10 минут в специальной печи при температуре 265 градусов по Фаренгейту, предвосхищая тем самым эксперименты профессора Дж. Холдейна **; он опускается под воду в водолазном колоколе" и под впечатлением этого собы­тия' конструирует , двухместную подводную лодку; он поднимается на действующий Везувий, чтобы наблюдать за извержением вулкана и собрать коллекцию камней;

намереваясь исследовать природу рудничного газа и провести эксперименты с лампой Дэви, с опасностью для жизни опускается в шахты; он участвует в археоло­гических раскопках, наблюдает расчистку канала для Темзы и обследует горячие источники вблизи Неаполя...

Конечно, главным делом Бэббиджа всегда были вы­числительные машины, и многие выдающиеся его изо­бретения являются «побочным продуктом» работы над ними.

* Бэббидж писал, что, руководствуясь этим правилом, он при­думал, в частности, систему световой сигнализации.

** В 1926 году этот выдающийся английский ученый опубли­ковав статью «Я сам себе кролик» о целесообразности опытов на себе и провел ряд экспериментов для исследования влияния резких перепадов давления на человеческий организм.

147

Но кроме того...

Чарлз Бэббидж является автором 18 математических! статей. Его основные математические работы посвящены ' созданию аппарата, аналогичного дифференциальному^ и интегральному исчислениям, в котором роль перемен­ной будет играть функция *. Ряд других работ Бэббиджа посвящен вычислению сумм степенных рядов и уравне­ниям в конечных разностях, вопросам, относящимся к геометрии, теории чисел, теории вероятностей. Интере­сен цикл статей о математических обозначениях и их роли в доказательстве теорем.

Но кроме того...

Чарлз Бэббидж — один из пионеров научного изуче­ния проблем железнодорожного транспорта. Будучи дру­гом сэра Айсамборда Брунеля, главного инженера За­падной железной дороги, он в течение 5 месяцев 1838 го­да проводил эксперименты по изучению безопасности железнодорожного движения и мер предупреждения не­счастных случаев. В результате этой работы Бэббидж изобрел спидометр (правда, не дал ему наименования) и динамометр для измерения силы тяги паровоза, спо­собы отделения паровоза от состава после крушения, решетку-скотоотбрасыватель и т; д.

Но кроме того...

Чарлз Бэббидж предложил метод определения цик­лов влажной и сухой погоды по годовым кольцам на де­ревьях (этот метод в XX веке вновь был открыт амери­канцем Эндрю Эликоттом Дугласом); изобрел—после солнечного затмения 1851 года—коронограф и скон­струировал офтальмоскоп; описал устройство для на- -ведения артиллерийских орудий и прибор для регистра­ции интенсивности и направления подземных толчков;

придумал широко известный в настоящее время способ световой сигнализации путем ритмичного прерывания светового потока (Бэббидж разослал свое предложение правительствам 12 стран, но первыми применили этот способ в русской армии во время Крымской войны);

предложил -и экспериментально проверил способ изме­рения высоты гор с помощью барометра; выдвинул весь­ма оригинальную теорию образования глетчеров; пы­таясь одним из первых в геологии-дать физическую трак-

* Такой аппарат был действительно создан в "конце XIX — на­чале XX века под названием «функциональный анализ».

148

ж? товку геологических явлений, создал теорию «изотерми-Ц*,ческих поверхностей Земли»; написал статью «Предпо-^ " ложения по поводу физического состояния поверхности Ц~ Луны»—через столетие один из лунных кратеров-будет

назван именем Бэббиджа.

Он проводил глубокие экспериментальные исследова­ния электромагнитных явлений. Их хорошо знал и це­нил великий Майкл Фарадей, присылавший Бэббиджу свои статьи на ту же тему с припиской — «мне особенно важно знать Ваше мнение по этому вопросу». Бэббидж увлекался оптическими экспериментами и редактировал «Scriptores optici...» — сборник наиболее выдающихся работ по оптике, вышедший в 1828 году в Лондоне. Он автор памфлета «Мысли по поводу налогообложения», вызвавшего горячее одобрение Чарлза Диккенса, и ... статьи «Об искусстве открывания любых замков» (пр-ав-да, неопубликованной); он издал религиозно-метафизи­ческий «Девятый Бриджуотеровский трактат», в котором пытался доказать, что наука не враждебна религии, черпая аргументы из своего личного опыта создания вы­числительных машин (один из современных авторов остроумно заметил по этому поводу, что «если Джине рассматривал Создателя как математика, то Бэббидж несомненно считал Бога программистом...»).

Этот список можно было бы продолжить, но мы огра­ничимся сказанным, остановивщись несколько подробней * на тбм, что непосредственно связано с «главным делом» Бэббиджа или является косвенным следствие^! его работ над проблемами вычислительной техники.

«Наука вычислений». Вера Бэббиджа во всемогуще­ство численных методов решения инженерных" и научных задач была безгранична. В одной из его книг мы нахо­дим восторженные слова в адрес «науки вычислений, ко­торая единовластно должна управлять всеми практиче­скими применениями науки...».

Бэббидж постоянно обращал внимание научных об­ществ и правительственных учреждений на огромную практическую важность различных математических таб­лиц—как мы уже знаем, стремление увеличить их точ­ность послужило импульсом, для создания вычислитель­ных машин. Выступая на одной из первых конференций Британской ассоциации содействия развитию науки, он настаивал на необходимости вычисления таблиц .всех тех данных в различных областях науки и техники, которые

149

могли быть выражены числами. Бэббидж называл этч таблицы «Постоянными Природы и Техники».

Сам он составил несколько весьма ценных для своего! времени таблиц, и прежде всего таблицу логарифмов от| 1 до 108000 (1826). Кропотливая работа позволила Бэб-! биджу обнаружить и исправить множество ошибок в ра-| нее составленных таблицах и сделала его таблицы одни-1 ми из наиболее точных для своего времени. Они выдер-;

жали несколько изданий как в Англии, так и за ее пределами. В 1831 году Бэббидж за собственный счет'| издает копию этих таблиц. Издание состояло из 21 тома,' отпечатанного различным шрифтом на бумаге разной толщины и цвета, чтобы установить наилучшие для вы­числителя сочетания указанных факторов.

Эта работа может служить образцом эргономическо­го исследования середины XX века!

Другие важные таблицы, составленные Бэббиджем — таблицы смертности,— явились следствием его увлечения проблемами страхования жизни. Он опубликовал в 1826 году небольшую книжку «Сравнительный обзор различных институтов страхования жизни», которая стала первым четким и достаточно популярным изложе­нием теории страхового дела. Книга была переведена на немецкий язык, а составленные Бэббиджем таблицы использовались долгое время страховыми компаниями Англии и Германии.

Бэббидж прекрасно понимал огромные возможности вычислительных машин. Он, например, пророчески пи­сал в 1838 году:

«Вся химия и кристаллография станут ветвью мате­матического анализа, который, подобно астрономии *, получающей свои постоянные из наблюдений, даст нам возможность предсказать характер любого создания и указать источники, из которых его образование может ожидаться». Через какие-нибудь 130 лет американская вычислительная машина SWAC была использована для определения структуры кристалла витамина Biz. Бэб­бидж указывал также на возможность численного реше­ния трансцендентных и нелинейных дифференциальных уравнений на вычислительной машине и за 130 лет до первого шахматного матча между вычислительными ма-

* Имеется, очевидно, в виду открытие планет, координаты кото­рых были сначала определены теоретически, путем вычислений, а за­тем уже обнаружены в телескоп.

150

шинами Института теоретической и экспериментальной физики (ИТЭФ) и Стенфордского университета (этот матч, кстати, со счетом 3 : 1 выиграла машина, а точ­нее— программа ИТЭФа) выражал твердую уверенность в «шахматных способностях» вычислительных машин.

Бэббидж был, вероятно, одним из первых, кто понял огромное практическое значение статистики. Тематика его статистических работ весьма разнообразна. Здесь и «О пропорциональном соотношении между полами но­ворожденных среди законных и незаконных детей», и «О статистике маяков», и «О пропорциональном соотно­шении букв в различных языках» — примерно через 100 лет этой проблемой (в связи с вопросами кодирова­ния) будут заниматься лингвисты и связисты во всем мире, и «Анализ статистик Расчетной палаты за 1839 год».

Пропагандируя статистические методы, Бэббидж стал инициатором организации Лондонского статистиче­ского общества; первое учредительное собрание этого общества состоялось в его доме.

Как и многие математики, Бэббидж увлекался шиф­рами. Он написал несколько статей об искусстве дешиф­ровки и даже составлял специальный словарь для этой цели, в котором в алфавитном порядке располагались двухбуквенные, затем трехбуквенные и т. д. слова.

^ Научные методы исследования производства. В 1832 году Бэббидж написал удивительную книгу — «Экономи­ка машин и производства». Удивительную потому, что в ней высказаны идеи, которые через много лет состави­ли основу таких научных дисциплин, как системный ана­лиз, исследование операций, научная организация труда и производства, научное управление им, контроль ка­чества и т. д.

«Экономика...» является, пожалуй, единственной впол­не завершенной работой Бэббиджа. Написанная на основе знакомства автора с машиностроительным произ­водством в Англии и на континенте, она вскоре была переиздана в Америке и переведена на французский, немецкий, итальянский и испанский языки.

Значение этой книги определяется прежде всего тем, что в ней Бэббидж впервые показал возможность науч­ного анализа в сфере производства и возможность изу­чения общих принципов управления предприятиями, аб­страгируясь от конкретного содержания технологических

151

процессов. Он рассматривал производство как сложную систему, а не как совокупность и последовательность технологических процедур.

Книга написана простым и четким языком, без ма­тематических выкладок и туманных «философских» рас­суждений, и даже сейчас, спустя 150 лет, представляет интересное чтение — формулировки автора просты и недвусмысленна. Каждая высказанная мысль подтвер­ждается примером из области машиностроения, точнее машинерии. Под этим старинным, но более емким сло­вом в книге Бэббиджа понимаются и машины, и инстру­менты, и приспособления, и средства передачи информа­ции, и транспортные средства, и приборы — измеритель­ные и регистрирующие.

Таких примеров в «Экономике...» неисчислимое мно­жество: строительство мостов, подрывные работы, утили­зация отходов, производство сапожных гвоздей, выплав­ка чугуна, сборка часов, изготовление шнурков для бо­тинок, фармакопея, добыча угля, книгопечатание, выпуск газет, дубление кожи, выпаривание соли, измерение уровня жидкости, счет ярдов ткани, станкостроение, Ли­тография, железнодорожный и водный транспорт и мно­гое, многое другое.-

Для графического изображения связей между раз­личными структурными единицами предприятия Бэб-бидж предлагал использовать систему своих «механиче­ских обозначений». Он считал, что -такое графическое представление позволит улучшить организацию произ­водства, обнаружив его слабые точки. Тем самым Бэб-бидж предвосхитил диаграммы Ганта и сетевые графики!

Он писал: «Если известны все факторы, относящие­ся к морскому или сухопутному сражению, то с помо­щью механических обозначений его можно описать так же, как любую сложную машину». Через сто с лиш­ним лет, во время второй мировой войны, в Англии был осуществлен проект «Омега», смысл которого заключал­ся в применении операционистских методов при пла­нировании воздушных битв.

Бэббидж не ограничился теоретическим рассмотре­нием. На примере булавочного производства, действуя почти так же, как и современные операционисты, он под­верг анализу характер выполняемых в этом производ­стве операций, оценил требуемую квалификацию рабо­чих, издержки каждого процесса и показал направление

152

увеличения эффективности производства булавок (ана­логичный анализ книгопечатного дела так обидел кни­гоиздателей, что они отказались принять книгу к пере­изданию) .

Несколько позже Бэббидж таким же образом проана­лизировал работу британского почтамта. В те времена стоимость отправления письма (почтовый тариф) опре­делялась местом жительства адресата. Бэббидж показал, что сортировка писем, штемпелевка и доставка обходят­ся дороже, чем пересылка писем по единому почтовому тарифу (независимо от расстояния, на которое они пе­ресылаются). И под впечатлением работы Бэббиджа через несколько лет в Англии был введен единый почто­вый тариф.

Бэббидж неоднократно подчеркивал, что основу опе-рационистского исследования должны составлять точ­ные факты. Его высказывания по этому поводу могут послужить девизом современных исследователей опера­ций: «Экономистов следует упрекнуть в слишком скуд­ном использовании фактов и излишнем увлечении тео­рией... Ошибки из-за отсутствия фактов гораздо более многочисленны и долговечны, чем ошибки от неправиль­ного объяснения данных».

Книгу Бэббиджа высоко ценили его современники, ее хорошо знал Карл Маркс. Ссылки на книгу и цита­ты из «Экономики...» мы встречаем в таких его произве­дениях, как «Капитал» (-1, 3 и 4 тома), «Нищета фило­софии», «К критике политической экономии».

Да и не только современники — о ней, например, с восхищением отзывался такой крупный английский эко­номист, как Дж. Кейнс. Сам же Бэббидж считал, что высшей похвалой для него были слова рабочего малень­кой фабрики в Лидсе: «Сэр, эта книга заставила меня думать!» Описывая этот эпизод, Бэббидж добавляет:

«Заставить человека думать — это значит сделать для него значительно больше, чем снабдить его определен­ным количеством инструкций...»




Скачать 2,64 Mb.
оставить комментарий
страница8/12
Дата26.09.2011
Размер2,64 Mb.
ТипКнига, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

страницы: 1   ...   4   5   6   7   8   9   10   11   12
отлично
  1
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Документы

наверх