Знание-сила, 1999 № 04

Бэббидж был весьма одаренным и разносторонним человеком. Он был необычайно общителен – среди его друзей числятся Лаплас, Гумбольдт, Био, он поддерживал близкие отношения с Дарвином, Мальтусом, Теккереем, Юнгом, Стефенсоном, Фурье, Пуассоном, Фуко, Дэви, Бесселем и многими, многими другими. Менее всего он похож на сложившийся стереотип гениального изобретателя как непризнанного гения и мизантропа. Вовсе нет, большинство его идей было вполне понято современниками (хотя и не все, не всеми и не в полной мере), включая главное дело его жизни – разностную, а затем аналитическую машину. Более того, правительство Англии, которое обычно не финансировало в то время научные исследования, в виде исключения периодически выделяло Бэббиджу определенные суммы. Причины неудачи Бэббиджа (если можно назвать неудачной деятельность человека, частичка труда которого заложена в каждом из миллионов компьютеров, ежемесячно производя шихся в сегодняшнем мире) лежат в иной области. Но об этом ниже.

Работать над созданием разностной машины Бэббидж начал вскоре после 1812 года. Прежде всего, у него возникло множество, как сейчас бы сказали, технологических проблем. Приходилось изобретать не только узлы и механизмы, но и способы их изготовления с достаточной точностью. Тем не менее при всех сложностях Бэббидж сумел к 1822 году построить действующую модель, на которой он рассчитал, в частности, таблицу квадратов. В том же году он обратился с письмом к президенту Королевского общества известному химику Гэмфри Дэви с предложением построить значительно большую машину, позволяющую вести расчет навигационных, астрономических и тригонометрических таблиц с достаточной точностью. Он предвидел масштабы необходимых затрат, но, как выяснилось позднее, все же ошибся как минимум на порядок. В 1823 году при содействии Дэви, который подтвердил осуществимость проекта, правительство Англии выделило первые 1500 фунтов с обязательством со стороны Бэббиджа построить машину затри года. Через десять лет машина все еще не была построена, хотя истрачено было к тому времени 17 тысяч фунтов правительственных денег и 13 тысяч собственных денег Бэббиджа – огромное состояние по тем временам!

Тем не менее история, возможно, имела бы более счастливый конец для разностной машины, если бы не одно обстоятельство, из-за которого имя Бэббиджа и осталось навсегда в истории науки. Около 1833 года ему пришла в голову идея усовершенствованной машины – «аналитической», после чего он разностную машину практически похоронил. Ибо возможности новой машины значительно перекрывали возможности разностной. И это была первая в истории идея ЦВМ.

Догадываетесь, чем калькулятор отличается от компьютера? Первый раоотает, подобно музыкальному автомату, по раз и навсегда заданной программе. Программ может быть и несколько, но для каждой из них требуется менять конструкцию устройства – в современных калькуляторах и микроконтроллерах менять содержимое ПЗУ. А идея «аналитической машины» состояла в том, чтобы использовать единую конструкцию для выполнения многих – теоретически любых – программ. Это и есть идея ЦВМ – во вполне современном виде. И, надо сказать, идея эта вовсе не тривиальная. Так, самолет или связь на расстоянии в некотором смысле изобретать было не надо – идея сама просто напрашивается, нужно только придумать, как ее осуществить. А вот, скажем, железная дорога – ее еще надо было выдумать. Так же и компьютер – как компьютер, а не как калькулятор.

Аналитическая машина Бэббиджа содержала все узлы сегодняшнего компьютера: ОЗУ на регистрах из колес (Бэббидж назвал его «store» – склад), АЛ У – арифметико-логическое устройство («mill» – мельница), устройство управления и устройства ввода-вывода, последних было даже целых три: печать одной или двух копий (!), изготовление стереотипного отпечатка и пробивка на перфокартах. Перфокарты (изобретение отнюдь не Бэббиджа) служили и для ввода программы и данных в машину ОЗУ имело емкость 1000 чисел по 50 десятичных знаков (то есть около 20 килобайт), что более чем прилично – для сравнения укажем: ЗУ одной из первых ЭВМ «Эниак» (1945 г.) имело объем всего 20 десяти разрядных чисел, а знаменитый Aplle II (1980 г.) поступал в продажу чаще всего с 48 килобайт общей памяти – для программ и данных. АЛУ имело, как мы бы сейчас сказали, аппаратную поддержку всех четырех действий арифметики. Можете себе представить – на дворе 1834 год! Еще не изобретены фотография и электрические генераторы, и в помине нет телефона и радио, только-только начали прокладывать первые железные дороги и телеграфные линии. Радиоактивность, которая повлечет за собой всю цепочку событий, приведших в том числе и к достижениям современной технологии полупроводников, откроют только в 1890-х годах. На морях еще безраздельно господствует парус, а в передвижении по суше – друг человека, лошадь. А тут – ЦВМ! И ведь конструкцией дело не ограничилось.

В 1991 году к 200-летию Бэббиджа Научный музей в Кенсингтоне, Англия. изготовил разностную машину по собственноручным чертежам Бэббиджа. В них были обнаружены лишь две ошибки.

Туг на сцену выходит другой персонаж, а именно – Ада Августа Лавлейс, дочь Байрона и первая в истории программистка. Рискуя утомить читателя, все же остановлюсь на нескольких штрихах к биографии уникальной леди. Хотя она прожила короткую жизнь, умерев в 1852 году в возрасте 37 лет, эта жизнь сложилась довольно счастливо, не в пример жизни ее матери, вынужденной расстаться со знаменитым, но неудобным мужем, еше когда Аде не исполнилось и месяца. Ада с малолетства привлекала внимание современников нетривиальным сочетанием черт характера – будучи вполне миловидной и женственной, в то же время она поражала своим быстрым математическим умом. Кроме того, в отличие от Бэббиджа, на дух не переносившего никакой лирики. Ада прилично играла на нескольких инструментах и владела несколькими языками. Окружающие поощряли математические занятия Ады, в том числе и ее богатый муж, граф Лавлейс, что само по себе вешь не очень обычная для тех времен.

В 1842 году итальянец Менабреа (впоследствии премьер-министр Италии!) опубликовал описание аналитической машины Бэббиджа на итальянском языке. Сам Бэббидж не был расположен к популяризации своих идей – еще одна черта неутомимого характера, попросту ему было жалко времени. Поэтому он активно приветствовал появление английского перевода работы Менабреа, сделанного Адой Лавлейс, с которой к тому времени уже был прекрасно знаком и проводил некоторые совместные работы. Пожалуй, Ада наиболее глубоко понимала сущность и перспективы идей Бэббиджа и потому последний предложил ей сделать свои комментарии к переводу. Вот эти-то комментарии, явившиеся единственной печатной работой Ады Георгиевны, значительно превысившие как по объему, так и по значению сам оригинал, и вошли в историю как пример первого описания ЦВМ и инструкций по программированию к ней.