ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                             ჩარლზ ბებიჯი

(ინგლ. Charles Babbage, დ. 26 დეკემბერი, 1791 — გ. 18 ოქტომბერი, 1871) — ინგლისელი მეცნიერი. ბებიჯმა, რომელიც აგრეთვე გამომგონებელი, ფილოსოფოსი, მათემატიკოსი და ინჟინერი იყო, პირველმა შეიმუშავა ციფრული პროგრამირებადი კომპიუტერის კონცეფცია. ამასთან, მისი წამოწყება წარუმატებელი იყო, ვინაიდან მანქანა ტექნიკურად ძალიან რთული აღმოჩნდა.

1834 წელს ბებიჯმა დაიწყო მუშაობა მანქანაზე, რომელიც „ანალიტიკური მექანიზმი“ უწოდა. მოწყობილობას ჰქონდა ცენტრალური პროცესორული მოწყობილობა, მეხსიერება და პერფობარათები, რომლებზეც პროგრამები იწერებოდა. ბებიჯის მანქანა ოცნიშნა რიცხვებზე ოპერირებდა.

იხ. ვიდეო - Charles Babbage

ბებიჯის გამოგონება - ბაბიჯი უდავოდ არის გამოთვლითი მანქანის შექმნის იდეის პირველი ავტორი, რომელსაც დღეს კომპიუტერს უწოდებენ.

On the economy of machinery and manufactures, 1835 - მანქანებისა და წარმოების ეკონომიკის შესახებ, 1835 წ

მცირე განსხვავების ძრავა

ბაბეიჯმა პირველად 1812 წელს იფიქრა მექანიზმის შექმნაზე, რომელიც ავტომატური რთული გამოთვლების საშუალებას მისცემს დიდი სიზუსტით. ეს აზრები აიძულა ლოგარითმული ცხრილების შესწავლამ, რომელთა ხელახალი გამოთვლამ გამოავლინა მრავალი შეცდომა ადამიანური ფაქტორის გამო. მაშინაც კი, მან დაიწყო მექანიკური მოწყობილობების გამოყენებით რთული მათემატიკური გამოთვლების განხორციელების შესაძლებლობის გააზრება.

ასევე, ბაბეჯზე დიდი გავლენა იქონია ფრანგი მეცნიერის ბარონ დე პრონის ნაშრომმა, რომელმაც შემოგვთავაზა შრომის დანაწილების იდეა დიდი ცხრილების გამოთვლაში (ლოგარითმული, ტრიგონომეტრიული და ა.შ.). მან შესთავაზა გაანგარიშების პროცესის სამ დონეზე დაყოფა. პირველი დონე არის რამდენიმე გამოჩენილი მათემატიკოსი, რომელიც ამზადებს პროგრამულ უზრუნველყოფას. მეორე საფეხურზე არიან განათლებული ტექნოლოგები, რომლებმაც მოაწყეს გამოთვლითი მუშაობის რუტინული პროცესი. მესამე დონე კი თავად კალკულატორებმა დაიკავეს, საიდანაც მხოლოდ შეკრების და გამოკლების უნარი იყო საჭირო. პრონის იდეებმა ბაბიჯი მიიყვანა მესამე დონის (კომპიუტერების) მექანიკური მოწყობილობით ჩანაცვლების იდეამდე.

თუმცა, ბაბიჯმა მაშინვე არ დაიწყო გამოთვლითი მექანიზმის აგების იდეის შემუშავება. მხოლოდ 1819 წელს, როდესაც იგი დაინტერესდა ასტრონომიით, მან უფრო ზუსტად განსაზღვრა თავისი იდეები და ჩამოაყალიბა ცხრილების გამოთვლის პრინციპები განსხვავებების მეთოდით მანქანის გამოყენებით, რომელსაც მოგვიანებით უწოდა განსხვავება მანქანა. ამ მანქანას უნდა შეესრულებინა რთული გამოთვლები მხოლოდ დამატების ოპერაციის გამოყენებით. 1819 წელს ჩარლზ ბაბიჯმა დაიწყო მცირე განსხვავება ძრავის შექმნა, ხოლო 1822 წელს მან დაასრულა მისი მშენებლობა და მოხსენება წარუდგინა სამეფო ასტრონომიულ საზოგადოებას ასტრონომიული და მათემატიკური ცხრილების გამოსათვლელი მანქანური მექანიზმის გამოყენების შესახებ. მან აჩვენა აპარატის მოქმედება მიმდევრობის პირობების გამოთვლის მაგალითით. განსხვავება ძრავის მოქმედება ეფუძნებოდა სასრული განსხვავების მეთოდს. პატარა მანქანა იყო სრულიად მექანიკური და შედგებოდა მრავალი მექანიზმისა და ბერკეტისგან. იგი იყენებდა ათობითი რიცხვების სისტემას. ის მოქმედებდა 18-ბიტიანი რიცხვებით მერვე ათწილადამდე და უზრუნველყოფდა მიმდევრობის 12 წევრის გამოთვლის სიჩქარეს 1 წუთში. მცირე განსხვავება ძრავას შეეძლო გამოთვალოს მე -7 ხარისხის მრავალწევრების მნიშვნელობები.

განსხვავება მანქანა შექმნისთვის ბაბეჯს მიენიჭა ასტრონომიული საზოგადოების პირველი ოქროს მედალი. თუმცა, მცირე განსხვავება ძრავა იყო ექსპერიმენტული, რადგან მას ჰქონდა მცირე მეხსიერება და არ შეიძლება გამოიყენებოდა დიდი გამოთვლებისთვის.

იხ . ვიდეო - False Dawn: The Babbage Engine

დიდი განსხვავება მანქანა

მთავარი სტატია: ჩარლზ ბაბეჯის განსხვავების ძრავა

1822 წელს ბაბიჯი ფიქრობდა დიდი განსხვავებების ძრავის შექმნაზე, რომელიც ჩაანაცვლებდა ადამიანთა უზარმაზარ რაოდენობას, რომლებიც მონაწილეობდნენ სხვადასხვა ასტრონომიული, სანავიგაციო და მათემატიკური ცხრილების გამოთვლაში. ეს დაზოგავს შრომის ხარჯებს, ასევე მოიშორებს ადამიანურ ფაქტორთან დაკავშირებულ შეცდომებს.

მისი წინადადებით დაფინანსება დიდი განსხვავება ძრავის შექმნის შესახებ, ჩარლზ ბაბიჯი მიმართა სამეფო და ასტრონომიულ საზოგადოებას. ამ წინადადებას ორივე მათგანი დადებითად გამოეხმაურა. 1823 წელს ბაბიჯმა მიიღო 1500 ფუნტი და შეუდგა ახალი მანქანის შექმნას. მანქანის აშენებას 3 წელიწადში გეგმავდა. თუმცა, ბაბიჯმა არ გაითვალისწინა დიზაინის სირთულე, ისევე როგორც იმდროინდელი ტექნიკური შესაძლებლობები. 1827 წლისთვის კი დაიხარჯა 3500 ფუნტი (აქედან 1000 ფუნტზე მეტი მისი პირადი ფული იყო). განსხვავება ძრავის შექმნაზე მუშაობის პროგრესი მნიშვნელოვნად შენელდა.

გარდა ამისა, მანქანის აგების პროცესზე დიდი გავლენა იქონია 1827 წელს ბაბეჯის ცხოვრებაში მომხდარმა ტრაგიკულმა მოვლენებმა. წელს მან დაკრძალა მამა, ცოლი და ორი შვილი. ამ მოვლენების შემდეგ, მისი ჯანმრთელობა გაუარესდა და მან ვერ შეძლო აპარატის დიზაინში ჩართვა. ჯანმრთელობის აღსადგენად მან კონტინენტზე იმოგზაურა.

1828 წელს მოგზაურობის შემდეგ ბაბიჯი განაგრძობდა განვითარებას, მაგრამ ფული გაქრა. მან დახმარებისთვის მიმართა ბევრ საზოგადოებას და მთავრობას. მხოლოდ 1830 წელს მან მიიღო კიდევ 9000 ფუნტი სტერლინგი მთავრობისგან, რის შემდეგაც მან განაგრძო განსხვავებული ძრავის დაპროექტება.

1834 წელს შეჩერდა სამუშაო აპარატის შექმნაზე. იმ დროს უკვე დახარჯული იყო 17000 ფუნტი სახელმწიფო ფული და 6000-დან 7000-მდე პირადი ფული. 1834 წლიდან 1842 წლამდე მთავრობამ განიხილა მხარი დაუჭირა თუ არა პროექტს, ხოლო 1842 წელს უარი თქვა პროექტის დაფინანსებაზე. Difference Engine არასოდეს დასრულებულა.

დიდი განსხვავება ძრავა უნდა შედგებოდა 25000 ნაწილისგან, იწონიდა თითქმის 14 ტონას და უნდა ყოფილიყო 2,5 მეტრი სიმაღლით. გარდა ამისა, განსხვავება ძრავა აღჭურვილი უნდა ყოფილიყო საბეჭდი მოწყობილობით შედეგების გამოსატანად. მეხსიერება განკუთვნილია 1000 50-ბიტიანი ნომრისთვის.

შესაძლოა, განსხვავება ძრავის შექმნის წარუმატებლობის მიზეზი, 1827 წლის ტრაგიკულ მოვლენებთან და იმდროინდელი ტექნოლოგიის არასაკმარისი დონესთან ერთად, იყო ბაბეჯის გადაჭარბებული მრავალფეროვნება. ის ექსპედიციით ავიდა ვეზუვიუსში, ჩაეფლო ტბის ფსკერზე მყვინთავის ზარით, მონაწილეობა მიიღო არქეოლოგიურ გათხრებში, შეისწავლა მადნების წარმოქმნა, მაღაროებში ჩაშვება. თითქმის ერთი წელი მუშაობდა რკინიგზის უსაფრთხოებაზე და ამზადებდა უამრავ სპეცტექნიკას - მათ შორის სპიდომეტრს. გარდა ამისა, განსხვავებული ძრავის დაპროექტებისას, მან შეიმუშავა მრავალი მოწყობილობა ლითონის დამუშავებისთვის. 1851 წელს ჩარლზ ბაბიჯმა სცადა შეიმუშავა Difference Engine-ის გაუმჯობესებული ვერსია, Difference Engine 2. მაგრამ არც ეს პროექტი იყო წარმატებული.

ჩარლზ ბაბეჯის სხვაობის ძრავის გამოთვლითი ნაწილის 6 სადემონსტრაციო მოდელიდან ერთ-ერთი, რომელიც მისი სიკვდილის შემდეგ მისი ვაჟის ჰენრის მიერ იქნა აწყობილი ლაბორატორიაში ნაპოვნი ნაწილებიდან.

თუმცა, ბაბიჯის მუშაობა სხვაობის ძრავის შექმნაზე უშედეგო არ იყო. 1854 წელს შვედმა გამომგონებელმა Scheutz-მა ააშენა რამდენიმე განსხვავებული ძრავა ბაბეჯის მუშაობის საფუძველზე. რამდენიმე ხნის შემდეგ მარტინ ვიბერგმა გააუმჯობესა Scheutz მანქანა და გამოიყენა იგი ლოგარითმული ცხრილების გამოსათვლელად და გამოსაქვეყნებლად.

1991 წელს ლონდონის მეცნიერების მუზეუმში აშენდა Difference Engine 2-ის სამუშაო ასლი.

იხ. ვიდეო - Разностная машина Чарльза Беббиджа

ანალიტიკური ძრავა

მიუხედავად სხვაობის ძრავის წარუმატებლობისა, ბაბიჯი 1833 წელს ფიქრობდა პროგრამირებადი კომპიუტერის შექმნაზე, რომელსაც მან უწოდა ანალიტიკური (თანამედროვე კომპიუტერის პროტოტიპი). განსხვავებული ძრავისგან განსხვავებით, ანალიტიკურმა ძრავამ შესაძლებელი გახადა პრობლემების უფრო ფართო სპექტრის გადაჭრა. სწორედ ეს მანქანა გახდა მისი ცხოვრების საქმე და მშობიარობის შემდგომი პოპულარობა მოუტანა. მან ივარაუდა, რომ ახალი აპარატის მშენებლობას ნაკლები დრო და ფული დასჭირდებოდა, ვიდრე განსხვავებული მანქანის დახვეწას, რადგან ის უფრო მარტივი მექანიკური ელემენტებისაგან უნდა შედგებოდეს. 1834 წლიდან ბაბიჯმა დაიწყო ანალიტიკური ძრავის დიზაინი.

თანამედროვე კომპიუტერის არქიტექტურა მრავალი თვალსაზრისით ჰგავს ანალიტიკური ძრავის არქიტექტურას. ანალიტიკურ ძრავში ბაბიჯმა უზრუნველყო შემდეგი ნაწილები: საწყობი (მაღაზია), ქარხანა ან წისქვილი (წისქვილი), საკონტროლო ელემენტი (კონტროლი) და ინფორმაციის შეყვანა-გამომავალი მოწყობილობები.

საწყობი შექმნილია იმისთვის, რომ შეინახოს როგორც ცვლადების მნიშვნელობები, რომლებითაც შესრულებულია ოპერაციები, ასევე ოპერაციების შედეგები. თანამედროვე ტერმინოლოგიაში ამას მეხსიერება ეწოდება.

წისქვილმა (არითმეტიკული ლოგიკური ერთეული, თანამედროვე პროცესორის ნაწილი) უნდა შეასრულოს ოპერაციები ცვლადებზე და ასევე რეგისტრებში შეინახოს იმ ცვლადების მნიშვნელობა, რომლითაც იგი ამჟამად ასრულებს ოპერაციას.

მესამე მოწყობილობა, რომელსაც ბაბიჯმა არ დაასახელა, ამუშავებდა ოპერაციების ნაკადს, ათავსებდა ცვლადებს და ათავსებდა საცავში და გამოჰქონდა შედეგები. ის კითხულობდა ოპერაციების და ცვლადების თანმიმდევრობას დახვეული ბარათებიდან. დარტყმული ბარათები იყო ორი სახის: ოპერატიული და ცვლადი ბარათები. ოპერატიული ბარათებიდან შესაძლებელი იყო ფუნქციების ბიბლიოთეკის შექმნა. გარდა ამისა, ბაბეჯის გეგმის მიხედვით, ანალიტიკურ ძრავას უნდა შეიცავდეს საბეჭდი მოწყობილობა და მოწყობილობა, რომელიც შედეგების გამოსატანად ასახავს მუშტი ბარათებს შემდგომი გამოყენებისთვის.

თანამედროვე გაგებით კომპიუტერის შესაქმნელად, დარჩა მხოლოდ შენახული პროგრამით სქემის შემუშავება, რაც 100 წლის შემდეგ შეასრულეს ეკერტმა, მაუხლიმ და ფონ ნეუმანმა.

ბაბიჯმა შეიმუშავა ანალიტიკური ძრავის დიზაინი მარტო. ხშირად სტუმრობდა სამრეწველო გამოფენებს, სადაც წარმოდგენილი იყო მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების სხვადასხვა სიახლეები. სწორედ იქ გაიცნო ადა ავგუსტა ლავლეისი (ჯორჯ ბაირონის ქალიშვილი), რომელიც გახდა მისი ძალიან ახლო მეგობარი, თანაშემწე და ერთადერთი თანამოაზრე. 1840 წელს ბაბეჯი იტალიელი მათემატიკოსების მიწვევით გაემგზავრა ტურინში, სადაც კითხულობდა ლექციებს თავისი მანქანის შესახებ. ტურინის საარტილერიო აკადემიის ლექტორმა ლუიჯი მენაბრეამ შექმნა და გამოაქვეყნა სალექციო ნოტები ფრანგულ ენაზე. მოგვიანებით, ადა ლავლეისმა თარგმნა ეს ლექციები ინგლისურად, შეავსო ისინი კომენტარებით, რომლებიც აჭარბებდა თავდაპირველ ტექსტს მოცულობით. კომენტარებში ადამ აღწერა ციფრული კომპიუტერი და მასზე დაპროგრამების ინსტრუქციები. ეს იყო პირველი პროგრამები მსოფლიოში. ამიტომ ადა ლავლეისს სამართლიანად უწოდებენ პირველ პროგრამისტს. თუმცა, ანალიტიკური ძრავა არასოდეს დასრულებულა. აი, რას წერდა ბაბიჯი 1851 წელს: „ყველა განვითარება, რომელიც დაკავშირებულია ანალიტიკურ ძრავასთან, განხორციელდა ჩემი ხარჯებით. ჩავატარე არაერთი ექსპერიმენტი და მივაღწიე იმ დონეს, რომლის მიღმაც ჩემი შესაძლებლობები არ არის საკმარისი. ამ მხრივ, იძულებული ვარ უარი ვთქვა შემდგომ მუშაობაზე. იმისდა მიუხედავად, რომ ბაბიჯმა დეტალურად აღწერა ანალიტიკური ძრავის დიზაინი და მისი მუშაობის პრინციპები, ის არასოდეს აშენდა მისი სიცოცხლის განმავლობაში. ამას ბევრი მიზეზი ჰქონდა, მაგრამ მთავარი იყო ანალიტიკური ძრავის შექმნის პროექტის სრული დაფინანსება და იმდროინდელი ტექნოლოგიის დაბალი დონე. ბაბეჯს ამჯერად მთავრობას დახმარება არ უთხოვია, რადგან მიხვდა, რომ განსხვავებულ ძრავთან ჩავარდნის შემდეგ მას მაინც უარს ეუბნებოდნენ.

ჩარლზ ბაბეჯის ტვინი ლონდონის მეცნიერების მუზეუმში
1864 წელს ჩარლზ ბაბიჯი წერდა: „ალბათ ნახევარი საუკუნე გავა, სანამ ხალხი დარწმუნდება, რომ იმ თანხების გაცემა, რასაც მე დავტოვებ, შეუძლებელია“. მისი ვარაუდით, ის 30 წლის განმავლობაში ცდებოდა. ამ განცხადებიდან მხოლოდ 80 წლის შემდეგ აშენდა MARK-I მანქანა, რომელსაც ეწოდა „ბაბიჯის ოცნება ახდა“. MARK-I არქიტექტურა ძალიან ჰგავდა ანალიტიკური ძრავის არქიტექტურას. ჰოვარდ აიკენი რეალურად სერიოზულად სწავლობდა ბაბეჯის და ადა ლავლეისის პუბლიკაციებს, სანამ მისი მანქანა ააშენებდა, და მისი მანქანა იდეოლოგიურად ოდნავ უსწრებდა დაუმთავრებელ ანალიტიკურ ძრავას. MARK-I-ის შესრულება მხოლოდ ათჯერ მეტი აღმოჩნდა ანალიტიკური ძრავის გამოთვლილ სიჩქარეზე.