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查尔斯·巴贝奇

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查尔斯·巴贝奇

查尔斯·巴贝奇英语Charles Babbage,FRS;1791年12月26日-1871年10月18日),英国数学家發明家機械工程師。由於提出了差分機分析機的設計概念(並有部份實做機器),被視為计算机先驱。

1828年至1839年,巴貝奇曾在劍橋大學擔任盧卡斯教授

生平[编辑]

巴貝奇的出生地點具有爭議,然而依據《牛津國家人物傳記大辭典》,他最可能出生於英國倫敦瓦爾渥斯路英语A215 road克羅斯比巷(Crosby Row)44號。[1]如今在拉崁街(Larcom Street)與瓦爾渥斯路的交叉口,設有一塊藍色牌匾記念此一事件。[2]

巴贝奇的父亲是银行家。由于他父亲寬裕的的資金,使得他能够在初级教育阶段就接受几个学校和教师的指导。在8岁左右的时候为了能从一个致命的高烧中康复,他被送到一个乡村学校。

1810年10月,巴貝奇進入劍橋大學三一學院[3]他已經自行研修現代數學的某些部分,[4]讀過羅伯特·伍特浩斯英语Robert Woodhouse約瑟夫·拉格朗日瑪利亞·阿涅西等人的著作。因此,他對劍橋的制式代的數學教法頗感失望。[1]

1812年,巴貝奇、約翰·赫歇爾乔治·皮科克與幾位朋友共同組成分析學會英语Analytical Society,他們也與愛德華·萊恩英语Edward Ryan親近。[5]身為一個學生,巴貝奇也參與其他社團,例如從事於探索超自然現象的鬼魅俱樂部英语The Ghost Club、專注於協助成員釋放身心的抽離者俱樂部,而且都相當投入。[6][7]

同年巴貝奇轉學至劍橋大學彼得學院[3]在那裡他成為優秀的數學家,但並未因此在畢業時獲獎。1814年,他未試而獲得學位。他曾在為一篇論文辯護時被認為有公開褻瀆神明之舉,但未知是否因此而未參加考試。[1]

設計電腦[编辑]

差分機一號的1/7完成品
實驗性的部份分析機
後人製造的差分機二號

差分機一號[编辑]

巴貝奇設計計算機器的基本想法是利用「機器」將計算到印刷的過程全部自動化,全面去除人為疏失(如:計算錯誤、抄寫錯誤、校對錯誤、印製錯誤等)。而差分機一號(Difference Engine No.1)則是利用N次多項式求值會有共通的N次階差的特性,以齒輪運轉,帶動十進位的數值相加減、進位。

差分機一號(Difference Engine No.1)由英國政府出資,工匠克里門打造,預計完工需要25,000個零件(大致均分在計算和印刷兩部份),重達4噸,可計算到第六階差,最高可以存16位數(相當於千兆的數)。但因為大量精密零件製造困難,加上巴貝奇不停地邊製造邊修改設計,從1822到1832年的十年間,巴貝奇只能拿出完成品的1/7部份來展示,不過差分機運轉的精密程度仍令當時的人們嘆為觀止,至今依然是人类踏进科技的一个重大起步。

巴貝奇不斷延後完成期限的嚴重超支(英國政府在1842年的最後清算發現整個計畫一共讓國庫支出了£17,500)、製作過程不斷修改設計、時常與克里門發生衝突等諸多原因,讓完整的差分機一號一直未能完成,一萬兩千多個還沒用到的精密零件後來都被熔解報廢。

分析機[编辑]

失去了政府的資助後,巴貝奇仍繼續工作,設計一台更為複雜的機器——分析機。這台機器本有希望成為真正的電腦,可以執行包含「條件」、「迴圈」語句的程式,有暫存器用來儲存資料,不過同樣沒有完成。

差分機二號[编辑]

差分機二號(或稱大型差分機)在1849年設計出來,卻在有生之年只實作了很小一部分。這台機器可以進行相當複雜的數學計算,具有31位元精度。

其它成就[编辑]

在1824年,查尔斯因为发明了数学天文的表格计算工具,获得了皇家天文学会金奖

《论机械和制造业的经济》巴贝奇描述了现在被称作巴贝奇原则的观点,即由分工引起的一些优势。巴贝奇注意到高技能的(通常也是高薪水的)工人花费一部分他们的时间执行执行“低于”他们技能层次的任务。如果劳动过程能被分配给几个工人,就可以只安排高技能的任务给高技能(高成本)的工人并且留下其他工作任务给低一些技能(低一些薪水的)工人,因此减少劳动力成本。这个原则被卡尔·马克思批评,他认为这会导致劳动力隔离和增加异化。巴贝奇原则與弗雷德里克·温斯洛·泰勒科学管理的假设有異曲同工之妙, 雖然後者較為知名, 但事實上巴貝奇原則比泰勒更早將科學概念引進管理學中[8]

第二个差分机的制造[编辑]

英国数学家查尔斯·巴贝奇是可编程计算机的发明者,计算机的先驱。他设计过的计算机器有差分机、分析机和第二个差分机。其中第二个差分机在1849年设计出来却在有生之年只实现了很小一部分。这台机器可以进行相当复杂的数学计算,具有31位精度。

计算机博物馆董事长Shustek说,英国政府资助了他的早期工作,期望以此获得更高精度的导航、科学和工程数据,尽管巴贝奇很聪明,却没能够将其实现。“他的失败并非技术问题,而是管理。一个大问题是,总在半路他又有了新想法,在进行工程项目时不得不学会说‘不’这正是我们现在做的。”

在失去了政府的资助后,巴贝奇仍在继续工作,那是一台更为复杂的机器,称为分析机。这台机器本有希望成为真正的计算机,可以运行包含“条件”、“循环”语句的程序,有寄存器用来存储数据,不过同样没有完成。

1871年,巴贝奇在怨恨失望中去世,甚至《泰晤士报》在讣告中还嘲笑了他的失败。

家庭[编辑]

1814年1月25日,查尔斯·巴贝奇在聖麥可教堂(St. Michael's church)與乔治亚娜·惠特莫尔(Georgiana Whitmore)結婚。1827年,查尔斯的父亲、妻子和他其中的一个儿子死后,查尔斯进行了为期一年的欧洲旅行。查尔斯與乔治亚娜共育有8個子女,其中只有4個長到成年,包括邊傑明·赫謝爾英语Benjamin Herschel Babbage、乔治亚娜·惠特莫尔、杜加爾德·布羅姆黑爾德(Dugald Bromheald)及亨利·普里弗斯特(Henry Prevost)。

  • 邊傑明·赫謝爾·巴貝奇(1815年8月6日出生)
  • 查爾斯·惠特莫爾·巴貝奇(1817年1月22日出生)
  • 乔治亚娜·惠特莫尔·巴贝奇(1818年7月17日出生)
  • 愛德華·史都華·巴貝奇(Edward Stewart Babbage,1819年12月15日出生)
  • 法蘭西斯·莫爾·巴貝奇(Francis Moore Babbage,1821年6月1日出生)
  • 杜加爾德·布羅姆黑爾德·巴貝奇(1823年3月13日出生)
  • 亨利·普里弗斯特·巴貝奇(1824年9月16日出生)
  • 亞歷山大·佛比斯·巴貝奇(Alexander Forbes Babbage,1827年出生)

参见[编辑]

註解[编辑]

  1. ^ 1.0 1.1 1.2 Template:Cite ODNB
  2. ^ 1140 Plaque # 1140 on Open Plaques.
  3. ^ 3.0 3.1 Babbage, Charles (BBG810C). A Cambridge Alumni Database. University of Cambridge. 
  4. ^ E. S. Leedham-Green. A Concise History of the University of Cambridge. Cambridge University Press. 26 September 1996: 142– [18 April 2013]. ISBN 978-0-521-43978-7. 
  5. ^ Wilkes (2002) p.355
  6. ^ Hofstadter, Douglas R.. Gödel, Escher, Bach: an Eternal Golden Braid. Penguin Books. 1979, 2000: 726. 
  7. ^ Charles Babbage'S Computer Engines. [13 March 2012]. 
  8. ^ Wren, Daniel A.; Bedeian, Arthur G. Early Management Thought. The Evolution of Management Thought. John Wiley & Sons. : 66–67. ISBN 978-0470128978. 

参考书目[编辑]

  • Charles Babbage. Passages from the Life of a Philosopher. ISBN 1-85196-040-6
  • Anthony Hyman. Charles Babbage: Pioneer of the Computer. ISBN 0-691-02377-8
  • Maboth Moseley. Irascible Genius: A Life of Charles Babbage, Inventor.
  • Doron Swade. The Cogwheel Brain. ISBN 03166484772

外部链接[编辑]