Я познаю мир. Компьютеры и интернет - [6]

В самом конце XVII столетия немецкий математик и философ Готфрид Вильгельм фон Лейбниц изобрел ступенчатый калькулятор, способный производить арифметические действия с 12–значными чцслами. Этот калькулятор остался по сути неизвестен. Действующий образец такой машины, построенный парижским мастером Оливье, случайно обнаружили лишь в 1879 году.

К тому времени уже шесть десятков лет, начиная с 1820 года, успешно использовался арифмометр, который изобрел француз Шарль Ксавье Тома де Кольмар. Эта машина, занимавшая весь письменный стол, но умевшая безошибочно умножать и делить числа, стала первым распространенным механическим арифмометром.

Компьютер на паровом ходу

Следующий логический шаг в совершенствовании вычислительных машин сделала весьма любопытная пара исследователей – программистка Ада Августа Кинг, в замужестве графиня Лавлейс, и чудак–изобретатель Чарлз Бэббидж, который всем заморочил голову безумным проектом какой–то «дифференциальной машины», якобы способной решать сложные математические уравнения.

Принципиальное устройство этого аппарата, обеспечивающего точность вычислений до восьмого знака после запятой, сын английского банкира, вдруг решивший заняться математикой, впервые описал в 1822 году, в возрасте 30 лет.

Разностная машина Бэббиджа

Более того, по своему описанию он смог построить довольно простой механизм – систему валиков и шестеренок, вращаемых с помощью рычага – для составления таблиц многочленов.

Убедившись, что машина Бэббиджа исправно работает, Адмиралтейство дало ему грандиозный заказ – разработать еще более совершенное устройство для расчета навигационных таблиц, которыми пользуются моряки.

По замыслу, машина, приводимая в действие паром, должна была занимать целую комнату и производить вычисления с точностью уже до 20–го знака! Однако за 10 лет Бэббидж смог построить лишь один из ее блоков, и на этом дело застопорилось. Во–первых, не хватало денег, а во–вторых, изобретатель увлекся идеей принципиально иной машины – «аналитической», способной выполнять по заказу любые счетные операции с какой угодно точностью.

К середине XIX века Бэббидж разработал и описал принцип центрального процессора («мельницу»), ввод программ («инструкций») с помощью перфорированных карт, блок памяти («склад»), печатающее устройство, роль которого должен был выполнять печатный пресс. Словом, единственное, чего не хватало паровому компьютеру, чтобы с полным правом называться прародителем современных ЭВМ, – так это возможности хранения команд (stored–program) в том же оперативном запоминающем устройстве, где содержатся исходные данные.

Впрочем, скорость счета «аналитической машины» Бэббиджа вызывает сегодня улыбку: по идее, одна операция сложения занимала три секунды, а умножения или деления – 2–3 минуты. Впрочем, и это было чистой фантастикой для эпохи, когда самым быстрым средством передачи информации являлась скаковая лошадь с всадником.

Аналитическая машина Бэббиджа

Первая программистка

Бэббидж долго мучился со своим проектом; возможно, он так и забросил бы его, если бы не помощь удивительной женщины. Она была единственной дочерью поэта Байрона, увлекалась математикой и бескорыстно помогала (деньгами и расчетами) своему кумиру.

Судьба ее удивительна. Ее родители – Джордж Гордон Байрон и Аннабелла Милбэнк – расстались, когда девочке был всего месяц.

Отец больше не интересовался дочерью, зато мать и ее друзья всячески поддерживали интерес растущей Августы Ады к разным наукам и искусствам. В итоге к совершеннолетию она прекрасно играла на многих музыкальных инструментах, свободно владела несколькими иностранными языками и всерьез увлекалась математикой.

Семейная жизнь ее тоже сложилась счастливее, чем у родителей. Ее муж, граф Лавлейс с одобрением относился к научным занятиям жены и помогал ей, чем мог.

Ада же, познакомившаяся в доме матери с изобретателем Бэббиджем, всерьез заинтересовалась его работой и занялась математическим обоснованием его проекта. Говоря проще, она составила ряд первых программ, по которым должна была работать эта удивительная машина.

Однако ни она, ни сам Бэббидж так и не увидели в работе машину, способную, по словам Лавлейс, «ткать математические уравнения так же искусно, как жаккардовый станок – узоры из цветов и листьев». Леди вскоре заболела и 27 ноября 1852 года скончалась, не дожив несколько дней до своего 37–летия.

А изобретатель, оставшись без помощницы, так и не сумел довести свой замысел до логического завершения. В 1879 году правительственная комиссия решила, что нет решительно никаких возможностей достроить машину, поскольку к тому времени умер и сам Бэббидж. Но вот что интересно. В 1989–1991 годах группа энтузиастов из Лондонского музея науки построила–таки придуманный им аппарат. И он заработал, считая до 31–го знака после запятой!

В те же времена (1843 год) первую деревянную (!) модель «дифференциальной машины» построили шведы – отец и сын Шойтцы, наслышанные о работах Бэббиджа. Шведское правительство решило профинансировать их, и спустя десять лет после начала работы конструкция, созданная Шойтцами, успешно справлялась с уравнениями четвертого порядка.