Mașina de diferențe a lui Charles Babbage este un aparat mecanic inventat de matematicianul englez Charles Babbage , conceput pentru a automatiza calculele prin aproximarea funcțiilor prin polinoame și calculul diferențelor finite . Posibilitatea unei reprezentări aproximative în polinoame de logaritmi și funcții trigonometrice ne permite să considerăm această mașină ca un dispozitiv de calcul destul de universal.
Prima idee pentru un motor diferit a fost prezentată de inginerul german Johann Müller într-o carte publicată în 1788.
Babbage era familiarizat cu articolul lui Muller din traducerea lui John Herschel , dar din moment ce data traducerii este necunoscută – dacă a fost înainte de a construi mașina sau după – nu se știe dacă Babbage a fost influențat de opera lui Muller.
Se crede că Babbage a obținut ideile principale pentru crearea proiectului său din munca lui Gaspard de Prony , care a servit ca șef al biroului de recensământ sub guvernul francez între 1790 și 1800.
Prony, care a fost însărcinat cu revizuirea și îmbunătățirea tabelelor trigonometrice logaritmice în pregătirea pentru introducerea sistemului metric , a sugerat ca munca să fie împărțită în trei niveluri. La cel mai înalt nivel, un grup de matematicieni proeminenți s-a angajat în derivarea expresiilor matematice potrivite pentru calcule numerice. Al doilea grup a calculat valorile funcției pentru argumente care erau între cinci sau zece intervale. Valorile calculate au fost incluse în tabel ca valori de referință. După aceea, formulele au fost trimise celui de-al treilea, cel mai numeros grup, ai cărui membri efectuau calcule de rutină și erau numiți „calculatoare”. Li s-a cerut doar să adauge și să scadă cu atenție în succesiunea determinată de formulele primite de la al doilea grup.
Lucrările lui de Prony (niciodată finalizate din cauza timpului revoluționar), cu care Babbage s-a întâlnit în Franța , l-au condus pe Babbage la ideea posibilității de a crea o mașină care ar putea înlocui al treilea grup - calculatoarele. În 1822, Babbage a publicat un articol care descrie o astfel de mașină și în curând a început crearea sa practică. Ca matematician, Babbage era familiarizat cu metoda de aproximare a funcțiilor prin polinoame și de calculare a diferențelor finite . Pentru a automatiza acest proces, a început să proiecteze o mașină, care a fost numită așa - diferență . Această mașină trebuia să fie capabilă să calculeze valorile polinoamelor până la gradul al șaselea cu o precizie de până la a 18-a cifră.
În același 1822, Babbage a construit un model de motor diferențiat, format din role și roți dințate rotite manual folosind o pârghie specială. Obținând sprijinul Societății Regale , care a considerat munca sa „extrem de demnă de sprijin public”, Babbage a abordat guvernul Regatului Unit pentru finanțare pentru o dezvoltare la scară largă. În 1823, guvernul britanic i-a acordat un grant de 1.500 de lire sterline (suma totală a granturilor guvernamentale primite de Babbage pentru proiect a fost de 17.000 de lire sterline în final ).
La dezvoltarea mașinii, Babbage nu și-a imaginat toate dificultățile asociate cu implementarea acesteia și nu numai că nu a îndeplinit cei trei ani promis, dar nouă ani mai târziu a fost forțat să-și suspende munca. Cu toate acestea, o parte a mașinii a început să funcționeze și a făcut calcule cu o precizie și mai mare decât se aștepta.
Proiectarea motorului de diferențe sa bazat pe utilizarea sistemului numeric zecimal . Mecanismul era acţionat de mânere speciale. Când finanțarea pentru Difference Engine s-a oprit, Babbage a trecut la proiectarea unui motor analitic mult mai general , dar apoi a revenit la designul original. Designul îmbunătățit la care a lucrat între 1847 și 1849 a fost numit Difference Engine No. 2 .
Între 1989 și 1991, la bicentenarul nașterii lui Charles Babbage , o copie de lucru a Difference Engine No. 2 a fost asamblată din lucrarea sa originală la Muzeul de Știință din Londra . În 2000, în același muzeu a început să funcționeze o imprimantă, inventată și de Babbage pentru mașina lui. După eliminarea micilor inexactități de design găsite în desenele vechi, ambele modele au funcționat impecabil. Aceste experimente au pus capăt unei lungi dezbateri despre operabilitatea fundamentală a desenelor lui Charles Babbage (unii cercetători cred că Babbage a introdus în mod deliberat inexactități în desenele sale, încercând astfel să-și protejeze creațiile de copierea neautorizată).
În ciuda faptului că motorul diferențelor nu a fost construit de inventatorul său, principalul lucru pentru dezvoltarea viitoare a tehnologiei informatice a fost altceva: în cursul muncii, Babbage a avut ideea de a crea un computer universal , care el a numit analitic şi care a devenit prototipul computerului digital modern . Într-un singur circuit logic, Babbage a legat un dispozitiv aritmetic (numit de el „moara”), registrele de memorie combinate într-un singur întreg („depozit”) și un dispozitiv de intrare-ieșire implementat folosind trei tipuri de carduri perforate . Cărțile perforate de operare au schimbat mașina între modurile de adunare, scădere, împărțire și înmulțire. Cardurile perforate variabile controlau transferul datelor din memorie la unitatea aritmetică și înapoi. Cardurile numerice perforate puteau fi folosite atât pentru a introduce date în aparat, cât și pentru a stoca rezultatele calculelor dacă nu era suficientă memorie.
Pe baza muncii și sfatului lui Babbage, editorul, inventatorul și traducătorul suedez Georg Schutz ( suedez . Georg Scheutz ) a reușit să construiască mai multe motoare diferențiate începând din 1854 și chiar a reușit să vândă unul dintre ele biroului guvernului britanic în 1859. . În 1855, motorul de diferență al lui Schutz a primit o medalie de aur la Expoziția Mondială de la Paris . Un timp mai târziu, un alt inventator, Martin Wiberg ( suedez. Martin Wiberg ), a îmbunătățit designul mașinii Schutz și l-a folosit pentru a calcula și a publica tabele logaritmice tipărite .
În 1972, de Harry Harrison în romanul Trăiască tunelul transatlantic! Ura! ”, scris în genul steampunk , a menționat „Mașina de calculator a lui Babbage, care ocupa aproape un sfert din volumul submarinului”, a fost folosită pentru a analiza starea cablurilor și a regla tensiunea acestora în timpul transportului tronsoanelor de construcții ale Transatlanticului. Tunnel, precum și pentru a calibra cursul Nautilus II.
În 1990, Michael Flynn a scris un roman fantastic În țara orbilor . O anumită organizație secretă cu ajutorul mașinilor analitice avansate ale lui Charles Babbage calculează matematic posibila desfășurare a evenimentelor și are astfel ocazia de a influența cursul istoriei.
În 1990, Bruce Sterling și William Gibson au scris romanul științifico-fantastic The Difference Engine . Romanul este conceput în stilul steampunk și descrie, de asemenea, un motor diferit .
În 2005 , John Crowley a publicat romanul lui Lord Byron. Aceasta este o poveste fictivă despre descoperirea și descifrarea manuscrisului singurei lucrări în proză a lui Byron , romanul Evening Land . Pentru a salva romanul de la distrugere, fiica lui Byron, Ada Lovelace , l-a criptat astfel încât numai posteritatea să poată citi textul folosind mașini de calcul care datează din Babbage’s Difference Engine.
Proiectul online Hand of Orion descrie IA mecanice pe deplin simțitoare și autonome de dimensiunea unui asteroid mare , pe baza ideilor lui Babbage .
Cardurile RM sunt împărțite în trei tipuri