2022-02-24 08:02

查尔斯·巴贝奇

查尔斯·巴贝奇,FRS(英语:Charles Babbage,1791年12月26日-1871年10月18日),英国数学家、发明家兼机械工程师。由于提出了差分机与分析机的设计概念(并有部分实做机器),被视为计算机先驱。

1828年至1839年,巴贝奇曾在剑桥大学担任卢卡斯教授。 除了数学和计算机之外,巴贝奇也是当时重要的经济学者之一。 他还参与了一些政治活动,但是这方面颇不成功。

生平

巴贝奇的出生地点具有争议,然而依据《牛津国家人物传记大辞典》,他最可能出生于英国伦敦瓦尔渥斯路英语A215 road克罗斯比巷(Crosby Row)44号。如今在拉崁街(Larcom Street)与瓦尔渥斯路的交叉口,设有一块蓝色牌匾记念此一事件。

巴贝奇的父亲是银行家。由于他父亲宽裕的的资金,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,巴贝奇进入剑桥大学三一学院。他已经自行研修现代数学的某些部分,读过罗伯特·伍特浩斯英语Robert Woodhouse、约瑟夫·拉格朗日及玛利亚·阿涅西等人的著作。因此,他对剑桥的制式代的数学教法颇感失望。

1812年,巴贝奇、约翰·赫歇尔、乔治·皮科克与几位朋友共同组成分析学会英语Analytical Society,他们也与爱德华·莱恩英语Edward Ryan亲近。身为一个学生,巴贝奇也参与其他社团,例如从事于探索超自然现象的鬼魅俱乐部英语The Ghost Club、专注于协助成员释放身心的抽离者俱乐部,而且都相当投入。

同年巴贝奇转学至剑桥大学彼得学院。在那里他成为优秀的数学家,但并未因此在毕业时获奖。1814年,他未试而获得学位。他曾在为一篇论文辩护时被认为有公开亵渎神明之举,但未知是否因此而未参加考试。

设计电脑

差分机一号

巴贝奇设计计算机器的基本想法是利用“机器”将计算到印刷的过程全部自动化,全面去除人为疏失(如:计算错误、抄写错误、校对错误、印制错误等)。而差分机一号(Difference Engine No.1)则是利用N次多项式求值会有共通的N次阶差的特性,以齿轮运转,带动十进制的数值相加减、进位。

差分机一号(Difference Engine No.1)由英国政府出资,工匠Joseph Clement英语Joseph Clement打造,预计完工需要25,000个零件(大致均分在计算和印刷两部分),重达4吨,可计算到第六阶差,最高可以存16位数(相当于千兆的数)。但因为大量精密零件制造困难,加上巴贝奇不停地边制造边修改设计,从1822到1832年的十年间,巴贝奇只能拿出完成品的1/7部分来展示,不过差分机运转的精密程度仍令当时的人们叹为观止,至今依然是人类踏进科技的一个重大起步。

巴贝奇不断延后完成期限的严重超支(英国政府在1842年的最后清算发现整个项目一共让国库支出了£17,500)、制作过程不断修改设计、时常与克里门发生冲突等诸多原因,让完整的差分机一号一直未能完成,一万两千多个还没用到的精密零件后来都被熔解报废。

分析机

失去了政府的资助后,巴贝奇仍继续工作,设计一台更为复杂的机器——分析机。这台机器本有希望成为真正的电脑,可以执行包含“条件”、“循环”语句的程序,有寄存器用来存储资料,不过同样没有完成。

差分机二号

差分机二号(或称大型差分机)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。

其它成就

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

在《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。巴贝奇原则与弗雷德里克·温斯洛·泰勒的科学管理的假设有异曲同工之妙, 虽然后者较为知名, 但事实上巴贝奇原则比泰勒更早将科学概念引进管理学中

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