Чтение онлайн

Бэббидж и Гершель начали свою работу над доработкой таблиц «Морского альманаха» с того, что выбрали необходимые для вычислений формулы и распределили расчёты среди клерков. Чтобы уменьшить число ошибок, каждое из вычислений осуществлялось параллельно двумя независимыми вычислителями, а затем полученные результаты подвергались сравнению. В ходе утомительных проверок Гершель и Бэббидж обнаружили ряд ошибок, и в какой-то момент Бэббидж, обращаясь к небесам, сказал, что хочет, чтобы подобные вычисления осуществлялись при помощи пара, на что Гершель заметил, что подобное вполне возможно.

Впрочем, если верить более поздней автобиографии Бэббиджа, первые мысли об автоматизации табличных расчётов возникли у него ещё раньше. Припоминая эпизод, произошедший в 1812 или 1813 г., Бэббидж пишет: «…Я сидел в помещении Аналитического общества, в Кембридже, склонив голову над столом в каком-то мечтательном настроении, с лежащей передо мной таблицей логарифмов. Другой член общества вошёл в комнату и, увидев меня в полудрёме, спросил: „Что, Бэббидж, о чём мечтаешь?“ На что я ответил: „Я думаю, что все эти таблицы (тут я указал на логарифмы) могут быть рассчитаны машинами“» [183] .

Уникальная роль Бэббиджа в обработке информации в XIX в. связана с тем, что он одновременно был математиком и экономистом: как математик он видел потребность в надёжных таблицах и знал принципы их создания, но именно как экономист он оценил значимость организационных технологий де Прони и был способен развить их. Де Прони разработал свой метод на основе принципов производства в то время, когда фабричная организация базировалась на ручном труде с применением чрезвычайно простых инструментов, но за последующие тридцать лет производство сделало огромный шаг вперёд. На смену рабочим фабрик по производству булавок, подобных фабрике, описанной Адамом Смитом, в определённый момент пришли машины. Машину для производства булавок изобрёл Джон Айленд Хоув в 1832 г., а спустя семь лет его фабрика в Коннектикуте уже производила 72 000 булавок в сутки [184] . Бэббидж решил, что, вместо того чтобы воспроизводить трудоёмкие и дорогостоящие процессы де Прони, он применит новейшие производственные технологии и создаст машину для изготовления таблиц. Бэббидж назвал её «разностной машиной» (Difference engine), поскольку в её основу должен был лечь всё тот же «метод разностей», использовавшийся де Прони [185] .

Бэббидж знал, что большая часть ошибок в таблицах связана не с расчётами, а с типографскими огрехами, поэтому проект машины изначально предполагал наличие печатного устройства. Примерно в 1820 или в 1821 г. Бэббидж начал работу над машиной, разработав несколько конструкций вычислительных механизмов, способных приводить в движение наборы печатающих колёс. Он сделал небольшую модель, состоящую из 96 колёс и 24 осей, а затем уменьшил число колёс до 18, а осей — до 3. Машина была готова к исходу весны 1822 г., а в июне — продемонстрирована членам Астрономического общества [186] .

Рабочая модель включала в себя расчётный механизм, позволяющий работать с разностями второго порядка, однако механизм печати отсутствовал. В ходе демонстрации модель успешно вычислила тридцать значений выражения x2 + x + 41 — это был излюбленный пример Бэббиджа, поскольку он содержал много простых чисел. Машина выдавала правильные результаты со скоростью 33 цифры в минуту, поэтому демонстрационный расчёт занял в общей сложности две с половиной минуты [187] .

Учёный применил незаурядный талант публициста для продвижения проекта разностной машины. Он начал свою кампанию с того, что в 1822 г. написал открытое письмо президенту Королевского общества сэру Хамфри Дэви, предлагая выделить для строительства машины государственное финансирование. Бэббидж утверждал, что точные навигационные таблицы имеют особую важность для морской и индустриальной державы, а его разностная машина обойдётся намного дешевле, чем почти сто контролёров и людей-счётчиков проекта де Прони. Учёный за свой счёт организовал публикацию письма в прессе и позаботился о том, чтобы оно попало в руки влиятельных людей. В результате в 1823 г. он получил государственное финансирование в размере 1500 фунтов стерлингов на постройку разностной машины, с возможностью увеличения в случае необходимости. Бэббидж сумел убедить большую часть научного сообщества поддержать его проект. Как утверждали сторонники Бэббиджа, идеальная точность разностной машины позволит полностью избавиться от ошибок. Изобретатель также намекал на то, что ошибки в «Морском альманахе» могут привести к затруднениям или даже к опасностям в мореплавании. Его друг Гершель ещё немного сгустил краски и писал: «Незаметная ошибка в логарифмической таблице похожа на скрытую подводную скалу в море; кто знает, какие крушения она может вызвать?» Постепенно опасность наличия ошибок в таблицах превратилась в страшные рассказы о том, что навигационные таблицы полны ошибок, которые постоянно приводят к кораблекрушениям. Историкам не удалось найти подтверждений подобным заявлениям, однако необходимость создания более точных таблиц была очевидна.

К сожалению, инженерная сторона дела была куда сложнее, чем разработка концепции: Бэббидж серьёзно недооценил объёмы финансовых и технических ресурсов, необходимых для создания машины. Он работал на переднем крае производственных технологий, и хотя относительно простые машины, такие как паровые двигатели и мощные ткацкие станки, уже широко использовались, но сложные устройства, вроде машин по производству булавок, были редкими новинками. Позже, в 1850-е гг., создать машину Бэббиджу было бы, вероятно, сильно проще, так как в то время уже была создана необходимая инфраструктура машиностроения. И хотя нельзя сказать, что разработка разностной машины в 1820-х гг. была вообще невозможной, но Бэббиджу приходилось платить очень высокую цену за то, чтобы создать первую такую; это было похоже на изготовление первых компьютеров в середине 1940-х гг.: очень сложно и чрезвычайно дорого. Ввиду этого Бэббидж был вынужден сражаться на двух фронтах: во-первых, проектируя разностную машину, а во-вторых, разрабатывая технологию для её создания. Хотя разностная машина отличалась концептуальной простотой, её механическое устройство было сложным, и сегодня в Лондонском музее науки можно увидеть доказательства этого в виде сотен чертежей машины Бэббиджа и тысяч страниц его записей. В течение 1820-х гг. Бэббидж объехал множество европейских фабрик в поисках устройств и технологий, которые могли быть использованы для его машины.

Немногие из его находок нашли своё место в разностной машине, зато самому Бэббиджу удалось превратиться в одного из лучших специалистов своего времени в области высокотехнологичного промышленного производства. В 1832 г. он опубликовал одну из самых важных своих работ — книгу под названием «Экономика технологий и производств» (Economy of Machines and Manufactures), которая выдержала четыре издания и была переведена на пять языков. Правительство продолжало финансировать работу Бэббиджа в течение 1820-х и в начале 1830-х гг., выделив в итоге в общей сложности около 17 500 фунтов стерлингов, при этом Бэббидж утверждал, что потратил почти столько же из собственного кармана. 35 000 фунтов стерлингов 1820–1830-х гг. примерно эквивалентны 4,3 млн современных фунтов стерлингов [188] , что составляет около 530 млн рублей на дату, когда я пишу эти строки (сентябрь 2023 г.). Как видно, сумма довольно внушительная, хотя и не идущая ни в какое сравнение с бюджетами современных крупных научно-исследовательских проектов.

В соответствии с чертежами Бэббиджа разностная машина должна была состоять из 25 000 деталей и весить около четырёх тонн. Подрядчиком Бэббиджа, ответственным за изготовление деталей, был инженер Джозеф Клемент. Однако весной 1833 г., после спора с Бэббиджем о компенсации за перемещение мастерской Клемента ближе к дому Бэббиджа, Клемент остановил все работы и уволил рабочих. Таким образом, изготовление машины было прервано, а около 12 000 неиспользованных деталей машины были позже отправлены в переплавку [189] .

В итоге сохранилась лишь небольшая демонстрационная модель, которую Клемент построил для Бэббиджа в 1832 г. Это чудо техники при размерах 75 x 60 x 60 см (примерно в одну седьмую от полномерной машины) было способно выполнять операции по возведению в степень и находить корни квадратных уравнений [190] , [191] . В настоящее время эта модель хранится в Лондонском музее науки, причём находится в функциональном состоянии.

Чтобы создать финальную версию машины, Бэббиджу потребовалось ещё больше денег, о чём он просил в письме премьер-министру Великобритании герцогу Артуру Уэлсли Веллингтону в 1834 г. К сожалению, в это время у Бэббиджа возникла новая идея, настолько потрясающая, что он просто не мог умолчать о ней: машина нового типа, которая могла бы сделать всё, что могла делать разностная машина, но помимо этого могла бы выполнять любые расчёты по заданию человека. Это устройство Бэббидж назвал аналитической машиной (Analytical Engine).