Игорь Апокин - Чарльз Бэбидж 1791—1871

Продолжая работать над разностной машиной и все время совершенствуя ее, Бэбидж увидел возможность создать новую машину, которая должна была значительно превзойти разностную. В его голове складывается представление, что будущая (впоследствии он назвал ее аналитической) машина должна быть более гибкой, обладать большей скоростью и иметь более простую конструкцию.

Первый рисунок аналитической машины появился в бумагах Бэбиджа в сентябре 1834 г.

О начале работы над этой машиной вспоминает сын Ч. Бэбиджа, генерал-майор Генри Превост Бэбидж. Он пишет о том, что, как ранее и предполагалось, законченная часть разностной машины, оказалось, обладает большими возможностями, чем те, на которые она была рассчитана [85, с. 331]. Ряд этих возможностей был продемонстрирован на изготовленной части машины.

После установки нескольких связывающих колес колонка результатов могла взаимодействовать с другими колонками и оказывать влияние на отдельные части машины; таким образом был изменен порядок расчета в машине. Конструктивно это было выполнено следующим образом.

Бэбидж предложил расположить оси разностной машины по окружности таким образом, чтобы колонка результатов находилась вблизи от колонки последней разности и соответственно легко связывалась с нею. Он называл это приспособление «машиной, которая ест свой собственный хвост» [там же]. Но вскоре у Бэбиджа возникла идея управления вычислительным устройством полностью независимым путем, что сделало возможным производить не только сложение, но и другие арифметические операции по желанию в любом порядке и столько раз, сколько требуется. Бэбидж писал, что аналитическая машина будет рассчитывать цифровые значения любой алгебраической 'функции в любой заранее известный или зависящий от определенных условий момент времени; она будет прекращать расчет одной алгебраической функции и начинать расчет какой-либо другой так, что эти изменения могут быть повторены сколько угодно раз [77].

Конструктивная разработка аналитической машины казалась Бэбиджу настолько простой, что, по его мнению, пришлось бы затратить больше средств на окончание разностной машины по первоначальному плану, чем конструировать новую машину из более простых механических элементов.

Аналитическая машина была задумана как чисто механическое устройство без каких бы то ни было электрических элементов, так как электротехника в то время только начинала развиваться. Электромеханические реле были изобретены американским физиком Дж. Генри (1797— 1878) в 1835 г. и Бэбидж еще не знал об этом.

Однако при разработке машин Бэбидж предполагал использовать не только механический привод. Уже в первых своих высказываниях о создании машины для расчета таблиц Бэбидж отмечал, что он хотел бы выполнять эти расчеты с помощью какого-либо внешнего источника энергии и, в частности, пара. В письме к Г. Дэви [10] он пишет 0 применении тяжести или любой другой «движущей силы». Уайт отмечает, что «по проекту Бэбиджа приводить аналитическую машину в действие должен был паровой двигатель» [102].

На аналитической машине Бэбидж собирался вычислить навигационные таблицы, выверить таблицы логарифмов, рассчитать ряд астрономических таблиц и провести много других вычислительных работ.

В письме президенту Королевской академии наук в Брюсселе Стассарту, представленном на общее собрание академии 7—8 мая 1835 г., Бэбидж останавливается на возможностях своей машины. Приведем выдержку из этого письма (в переводе В. Я. Буняковского): [ 1В России о проекте аналитической машины Бэбиджа впервые было сообщено в 1839 г. в работе академика Петербургской академии наук В. Я. Буняковского «Лексикон чистой и прикладной математики» [92].] «Я сам удивляюсь могуществу оставляемой мною машины, за год перед сим я не поверил бы возможности такого результата. Эта машина может производить действия над ста переменными (числами, которые могут изменяться); каждое число может состоять из 25 цифр. Если изобразим через v 1, . . ., v nкакие угодно числа, где n менее ста, и предположим, что имеет какую ни есть функцию ƒ (v 1,v 2, . . v n), которая составляется посредством сложения, вычитания, умножения, деления, извлечения корней и возвышения в степень, то машина определит численную величину этой функции. Она произведет подставление сей величины на место v или иной переменной и вычислит новую функцию относительно v 1. При пособии этой машины почти все управления в конечных разностях могут быть приведены в таблицы.

Положим, что посредством наблюдений получили до тысячи величин а, b,c, d и желаем вычислить их по формуле P=√((a + b)/cd); сперва приготовляют машину к вычислению этой формулы и располагают первый ряд величин а, b, с, d; потом машина вычислит их, напечатает и уравнит нулю; наконец, зазвонит колокольчик и тем самым даст знать, что надобно расположить второй ряд постоянных. Когда, между каким ни есть числом последовательных коэффициентов ряда, существует отношение, выражающееся, как сказано было выше, то машина вычислит их и определит последовательно члены того ряда; после того можно будет расположить машину так, что она даст сумму ряда для каких угодно значений переменного количества» [92, с. 90—91]. В конце письма Бэбидж пишет, что он уже сумел преодолеть самые большие трудности в своем изобретении и что чертежи машины будут закончены через несколько месяцев.

В 1840 г. Бэбидж получил от своего друга математика М. Плана письмо с просьбой приехать в Турин для встречи с итальянскими учеными. В этом письме Плана пишет, что он расспрашивал многих соотечественников Бэбиджа о возможностях и механизме аналитической машины. В результате собранных сведений он представляет себе следующую картину: «До сих пор законодательная часть анализа была весьма мощной, исполнительная — совершенно ничтожной. Ваша машина, кажется, представляет нам возможность управления исполнением, которую мы имели ранее только над законодательной частью» [85, с. 64].

Впоследствии Бэбидж, говоря об этом приглашении, писал: «Рассмотрев чрезвычайно ограниченную информацию, которую смог получить мой друг относительно аналитической машины, я был удивлен и обрадован точным предсказанием ее возможностей. Даже в настоящее время я не могу выразить более ясно и в нескольких словах ее действительное назначение.

Я собрал вместе те из моделей, чертежей и заметок, которые, как я полагал, должны были наиболее подходить для уяснения принципов и методов работы аналитической машины, и сообщил о своем намерении приехать» [там же].

По пути в Италию Бэбидж проехал через Францию и посетил Лион, чтобы посмотреть процесс производства шелковых и других тканей. В частности, он хотел увидеть станок, на котором был выткан портрет изобретателя перфокарт Ж. М. Жаккара. Он купил копию этого портрета и привез его в Италию для подарка королеве.