查尔斯凯特 不同的引擎带来了多大的不同：从查尔斯·巴贝奇的计算器中诞生了今天的计算机

不同的引擎带来了多大的不同：从查尔斯·巴贝奇的计算器中诞生了今天的计算机  

正如您从它的名字中可以预料到的，“差分引擎”是一个难以描述的奇怪对象。你可以先想象一下一个大婴儿床的侧面，它的立柱被小金属轮（或者更确切地说，是线轴）环绕，但最好还是自己去看。

除尘良好，所有黄铜配件都经过抛光，陈列在美国国家历史博物馆“信息时代”展览的第一个画廊里。尽管放大的声音表明了这台机器在科学史上的重要性，但它很少吸引人群。不过，千万不要怀疑，差异引擎是一个与强大的智力兴奋有关的环节，也是与一个令人惊讶的人有关的，英国政府最近以自己的邮票向他致敬。他就是查尔斯·巴贝奇，150多年前第一次隐约瞥见当今计算机时代并努力实现它的人。

差异引擎是一个计算器。它使用一种称为差分法的数学技术来编制数值表。如今，这类表格——导航和天文学中常用的表格——将以电子方式计算和存储。将近一个半世纪前，差分引擎做了几乎相同的工作，但缓慢而机械地。

两个瑞典人，乔治舒茨和他的儿子埃德瓦德，在1853年建造了史密森尼的机器。它的每个长轴都装有圆盘，每个圆盘都有与圆盘上的标记相对应的十个齿的轮子。科学家可以用已知的奇数或偶数数字来设置圆盘，转动曲柄，通过在每个轴上向下读取，找到计算结果。这个特殊的“引擎”也可以打印出它的答案。1963年卖给了纽约奥尔巴尼的一个天文台，这台望远镜被送给了史密森尼号。不过，他们的装置工作得很好，因为他们遵循了19世纪最杰出的思想之一的概念，并在实践中得以完成。巴贝奇是发明家和哲学家，他早在1822年就制作了一个原始差分引擎的原型，然后不断地进行改进，但从未完全完成。他热情地支持他的朋友乔治和埃德瓦尔德舍兹的工作。但在他们花了几年时间来完成他们的机器，发明家的想法是摸索一个机械设备，将远远超出计算。它实际上会存储它生成的数据，然后重用这些信息来添加更多的数据。巴贝奇把这个过程描述为“发动机吃自己的尾巴。”

他预见到的是一台原始的计算机。正如他的传记作家安东尼·海曼（Anthony Hyman）所写，“巴贝奇自己工作，远远领先于当代思想。他不仅要精心设计，还要开发概念、工程，甚至是制造零件的工具。他。. . 独树一帜：计算机的伟大祖先。

查尔斯巴贝奇于1791年出生于德文郡的一个富裕和休闲的家庭。他上了一所好学校，然后出发去剑桥，除了警告说那里是个买酒的坏地方外，对那里的期望一无所知。天生擅长数学的他发现，他的数学教授其实知道的比他少。

显然是个天才，查尔斯似乎也是个迷人的年轻人，充满了在剑桥改进数学教学的年轻决心。巴贝奇和他的密友、著名天文学家威廉·赫歇尔的儿子约翰·赫歇尔一起，帮助建立了一个分析社会。

就像约西亚·韦奇伍德和伊拉斯谟·达尔文（查尔斯的祖父）时代的月球社会，两代以前，“分析者”聚集在嘈杂的社交场合，讨论除其他外由棉花和羊毛制成的布料，以及铁厂和钢铁厂，然后填充了英格兰的绿色中部地区。他们的目的是计算科学如何能以新技术、更好的工具、更精确的规划来最好地支持持续的工业革命。

早在上剑桥之前，巴贝奇就设计了一种在水上行走的方式。”他写道：“我的计划是“每只脚上都有两块木板，它们通过固定在鞋底上的铰链紧密地连在一起。”这件事对年轻的查尔斯来说已经足够有效了，可以在退潮时顺流而下。但出了问题，他不得不终生游泳。

他离开剑桥，一心想用机器加速耗时的数学计算。于是，差异引擎的概念诞生了。查尔斯还设想了一种能处理更多小数位的机器，以加快“携带”和“借用”的过程。

“他总是很好的改进者，”史密森学会Scheutz差异引擎的馆长Peggy Kidwell说。《数字计算地标》（Landmarks in Digital Computing）的合著者基德威尔（Kidwell）认为，巴贝奇不断受到这样一种冲动的刺激：不仅要改进他的引擎，还要改善19世纪的生活质量。在其他的例子中，她引用了他的实验，在不同颜色的纸上打印不同颜色的桌子（白纸上的黑印对眼睛来说很难）。1826年，他在151张不同颜色的纸上用13种不同的墨水印了一页表格，更重要的是，他不断地寻找方法，把这项令人生厌的苦差工作从工厂里拿出来。例如，计量装置会自动对磨机中的一些重复动作进行无意识计数。他发明了一种打孔用的时钟；可疑的工人称之为“信号装置”。他设计了一种记录地震易发地区地震方向的装置，一种印刷用的墨辊，也许还想到了那些孩提时代的“水鞋”，“提出了一个水上飞机的想法。”

他试图让政府改变传统的磅、先令和便士的十进制值。多年来，他徒劳地请求引入公制，但现在他已经达到了美国科学家的水平。尽管如此，英国人还是采用了他提议的两先令，也就是弗洛林，使十个弗洛林等于一英镑。

巴贝奇从未完全完成扩展的差分引擎，他开始称之为“分析引擎”，但原引擎的部分在显示上运行平稳，并不断给他带来更多的关注“现在巴贝奇先生，”一个女人听了他的解释后说，“我只想知道一件事。如果你把问题放错了，答案会正确吗？”人们最终认识到计算机并不比程序员聪明。俗话说，“垃圾进，垃圾出。”

巴贝奇是一位出色的主人。惠灵顿公爵来电话了。查尔斯·狄更斯也是。巴贝奇与测量电阻的惠斯通电桥发明者查尔斯·惠斯通爵士商谈；与约瑟夫·惠特沃斯商谈，约瑟夫·惠特沃斯的六角孔步枪大炮是由美国南部邦联购买的，用于对付不幸的联邦军队时极其精确；与伊桑巴德王国布鲁内尔商谈，“大东方”号巨型铁船的建造者（史密森尼安，1994年11月），

首先是诗人的女儿奥古斯塔·阿达·拜伦。她是一个聪明漂亮的女人，拜伦以他同父异母的妹妹命名为“奥古斯塔”，她也是他的情妇。尽管奥古斯塔·阿达是她的女儿，拜伦夫人却从未原谅这个女孩和她所鄙视的女人同名。

阿达精通数学，是少数能够理解和解释巴贝奇发明的人之一。这是一桩贞洁的婚外情——艾达嫁给了洛夫莱斯伯爵。但她多年来一直致力于帮助巴贝奇，为他的成就和梦想撰写解释，以专业和孝顺的精神敬佩他。她把他的一些笔记写得很好，他想用她的署名发表。她拒绝了。然而，当他重写了她的一小段抄本——只是换了一两个字——她明确表示，从来没有人像维多利亚时代的许多人那样重写拜伦的

，艾达成了一个瘾君子。在她死于癌症的痛苦中，她的母亲把她当时用来减轻痛苦的鸦片藏了起来，这样艾达就会承受更多的痛苦——并且忏悔。她的死留给巴贝奇失去了安东尼·海曼称之为“他心爱的诠释者”的女人。他的计划要求建立一个穿孔卡片系统，可以控制这个理论机器的功能。他是从18世纪初约瑟夫·玛丽·雅卡尔（Joseph Marie Jacquard）引进的一种著名的法国织机上得到这一卡片创意的，这种织机使用精选的卡片自动编织多色图案。正是艾达最能表达卡片系统对查尔斯机器的作用：“我们可以很恰当地说，分析引擎就像提花织机织花和叶子一样编织代数图案。”虽然Babbage的“蓄积信息”的概念只存在于他庞大的计划中，但他的概念却不断地靠近。我们的电脑时代。卡片系统对于最早的电子计算机是至关重要的，二战后充满了整个房间的设备。

Scheutz差异引擎也将我们与史密森早期联系在一起。1837年，该机构的第一任秘书约瑟夫·亨利（Joseph Henry）访问了巴贝奇，并写道：“他也许比任何一个曾经生活过的人都能缩小科学与实用力学之间的鸿沟。”这是一个温和的评价。今天，当计算机在我们周围呼啸，使从太空飞行到互联网的生活体验成为可能时，很难不带着困惑的敬畏之情来看待这位19世纪的预言家