Najwspanialszy wynalazek, którego nie było

Charles Babbage i jego maszyna Foto: BE&W

Za­czę­ło się nie­mal 200 lat temu w umy­śle pew­ne­go lon­dyń­czy­ka. Na­zy­wał się Char­les Bab­ba­ge i wy­my­ślił kom­pu­ter.

Współ­cze­śni mieli świa­do­mość, że Bab­ba­ge jest ge­niu­szem, ale mało kto ro­zu­miał na­tu­rę jego ge­niu­szu. Na świe­cie było może kilka osób, które poj­mo­wa­ły, co An­glik robi. Resz­ta znała go głów­nie z tego, że nie­na­wi­dził ulicz­nych graj­ków i pro­wa­dził za­żar­tą kam­pa­nię prze­ciw­ko ka­ta­ry­nia­rzom.

Wy­daw­ca „Edin­burgh Jo­ur­nal of Scien­ce” na­pi­sał do Bab­ba­ge’a: „Z żalem muszę od­rzu­cić pań­skie ar­ty­ku­ły. Myślę jed­nak, że po roz­wa­że­niu spra­wy – zgo­dzi się pan ze mną – nie mam al­ter­na­ty­wy. Seria ma­te­ma­tycz­nych i me­ta­fi­zycz­nych ese­jów, które pan za­pro­po­no­wał, jest tak głę­bo­ka, że naj­praw­do­po­dob­niej nie znaj­dzie się po­śród na­szych abo­nen­tów choć­by jeden, który byłby w sta­nie po­dą­żać za pań­skim to­kiem ro­zu­mo­wa­nia”. Jeden z ame­ry­kań­skich przy­ja­ciół Bab­ba­ge’a po­wie­dział o nim, że „z za­pa­łem wni­kał w przy­czy­ny rze­czy, które za­dzi­wia­ją dzie­cię­ce umy­sły”. Fak­tycz­nie nie­wie­le było dzie­dzin, któ­ry­mi Bab­ba­ge się nie zaj­mo­wał na ja­kimś eta­pie swo­je­go życia. Na swoje nie­szczę­ście, w więk­szo­ści tych dzie­dzin wy­prze­dzał swoją epokę o kilka dzie­się­cio­le­ci, więc jego wy­na­laz­ki tra­fia­ły w próż­nię i po­pa­da­ły w za­po­mnie­nie. Wy­na­lazł na przy­kład oftal­mo­skop, czyli przy­rząd do ba­da­nia dna oka, ale przez nie­mal trzy de­ka­dy nikt nie wie­dział, jak z niego ko­rzy­stać. Uspraw­niał takie dzie­dzi­ny, jak bu­do­wa kolei że­la­znych (skon­stru­ował urzą­dze­nie mie­rzą­ce drga­nia i prze­cią­że­nia wa­go­nów na za­krę­tach), sys­tem dys­try­bu­cji pocz­ty, or­ga­ni­za­cja pracy w ma­nu­fak­tu­rach, sys­tem na­li­cza­nia skła­dek ubez­pie­cze­nio­wych. W dzie­ciń­stwie skon­stru­ował buty do cho­dze­nia po wo­dzie, ale to aku­rat nie był udany pro­jekt (testy na Ta­mi­zie o mało nie skoń­czy­ły się uto­nię­ciem mło­de­go Char­le­sa).

Maszyna Charlesa Babbage'a Foto: BE&W

Pra­gnął uspraw­niać nawet tak od­le­głą od in­ży­nie­rii dzie­dzi­nę jak po­ezja. Za­su­ge­ro­wał Al­fre­do­wi Ten­ny­so­no­wi ko­rek­tę w po­ema­cie „Wizja grze­chu”, w któ­rej słyn­ny poeta pisze: „Co mi­nu­tę umie­ra czło­wiek, co mi­nu­tę się rodzi”. Bab­ba­ge tłu­ma­czył, że kal­ku­la­cja taka jest nie­po­praw­na, gdyż pro­wa­dzi­ła­by do za­cho­wa­nia nie­zmien­nej licz­by miesz­kań­ców Ziemi. „Po­zwo­lę sobie za­su­ge­ro­wać – pisał na­uko­wiec – aby w na­stęp­nym wy­da­niu pań­skie­go wy­śmie­ni­te­go po­ema­tu sko­ry­go­wać tę błęd­ną kal­ku­la­cję, jak na­stę­pu­je: »Co mi­nu­tę rodzi się czło­wiek, co jedną i jedną szes­na­stą umie­ra«. Dodam, że do­kład­na licz­ba to 1,167, ale ro­zu­miem, że trze­ba usza­no­wać prawo po­etyc­kie­go me­trum”.

KOM­PU­TER NA KORBĘ

Na prze­ło­mie XVIII i XIX wieku zmorą ludz­ko­ści były ob­li­cze­nia ma­te­ma­tycz­ne. Mno­że­nie, dzie­le­nie, do­da­wa­nie, odej­mo­wa­nie wiel­kich liczb było nie­unik­nio­ne nie­mal w każ­dej dzie­dzi­nie in­ży­nie­rii, w na­wi­ga­cji mor­skiej, w ad­mi­ni­stra­cji, za­rzą­dza­niu. W ob­li­cze­niach po­moc­ne były ta­bli­ce lo­ga­ryt­micz­ne, które za­mie­nia­ły żmud­ne ra­chun­ki na pro­ste do­da­wa­nie. Ale ta­bli­ce za­wie­ra­ły błędy i trze­ba je było wciąż na nowo li­czyć, po­pra­wiać, po­pra­wiać ko­rek­ty i tak w kółko. Ob­li­cza­nie lo­ga­ryt­mów było cza­so­chłon­ne i kosz­tow­ne, a ewen­tu­al­ne błędy oka­zy­wa­ły się tra­gicz­ne w skut­kach. Złe ob­li­cze­nia mogły do­pro­wa­dzić do za­wa­le­nia się mostu, wy­ko­le­je­nia po­cią­gów, ka­ta­strof mor­skich czy ban­kructw przed­się­biorstw. Bab­ba­ge, który w mło­do­ści też li­czył lo­ga­ryt­my, do­znał pew­ne­go dnia ob­ja­wie­nia: „Modlę się do Boga, by te ob­li­cze­nia były kie­dyś wy­ko­ny­wa­ne przez ma­szy­nę pa­ro­wą!”. „To moż­li­we” – od­parł spo­koj­nie jego przy­ja­ciel, wy­bit­ny ma­te­ma­tyk i astro­nom John Her­schel. Bab­ba­ge zgo­dził się z nim, że to moż­li­we, i w 1820 roku miał go­to­wy plan bu­do­wy ma­szy­ny do ob­li­czeń lo­ga­ryt­mów. W 1822 roku do­stał 1500 fun­tów rzą­do­we­go gran­tu na bu­do­wę ma­szy­ny róż­ni­co­wej. Dzie­sięć lat póź­niej ma­szy­na – przy­naj­mniej na pa­pie­rze – osią­gnę­ła roz­mia­ry ma­łe­go po­ko­ju, wagę 14 ton. Miała się skła­dać z 25 tys. czę­ści.

Mon­strum z mo­sią­dzu, drew­na i że­la­za mu­sia­ło być wy­ko­na­ne z ze­gar­mi­strzow­ską pre­cy­zją, aby wszyst­kie me­cha­ni­zmy po­ru­sza­ły się z mi­ni­mal­nym opo­rem. Bo osta­tecz­nie nie ma­szy­na pa­ro­wa, tylko zwy­kła korba miała wpra­wiać te ty­sią­ce try­bi­ków w ruch. Kilka ob­ro­tów i ma­szy­na po­win­na wy­dru­ko­wać wynik skom­pli­ko­wa­ne­go ob­li­cze­nia. Tak miało być, ale po 20 la­tach cze­ka­nia i po wy­da­niu 17 tys. fun­tów rząd ob­ciął do­ta­cję dla na­ukow­ca, nie otrzy­maw­szy w za­mian spraw­nej ma­szy­ny. Były je­dy­nie frag­men­ty pod­ze­spo­łów i wciąż zmie­nia­ją­ce się plany coraz więk­szych ma­szyn. W tym cza­sie Bab­ba­ge zdą­żył za­rzu­cić pracę nad ma­szy­ną róż­ni­co­wą. Teraz pro­jek­to­wał coś znacz­nie am­bit­niej­sze­go i re­wo­lu­cyj­ne­go: ma­szy­nę ana­li­tycz­ną. W od­róż­nie­niu od swo­je­go pierw­sze­go pro­jek­tu ma­szy­na ana­li­tycz­na nie miała je­dy­nie ob­li­czać lo­ga­ryt­mów. Miała do­ko­ny­wać wszel­kich moż­li­wych ob­li­czeń. Można ją było pro­gra­mo­wać. Mogła sama wra­cać do punk­tu wyj­ścia i do­ko­ny­wać no­wych ob­li­czeń na pod­sta­wie tego, co już ob­li­czy­ła. Miała we­wnętrz­ną pa­mięć (no­śni­kiem były karty per­fo­ro­wa­ne)! Jed­nym sło­wem, miała być w pełni spraw­nym, uni­wer­sal­nym kom­pu­te­rem.

CZA­RO­DZIEJ­KA LICZB PISZE PIERW­SZY PRO­GRAM KOM­PU­TE­RO­WY

Bab­ba­ge nie ro­zu­miał, że rzą­do­wi nie tyle za­le­ży na samej ma­szy­nie, ile na tanim i nie­za­wod­nym spo­so­bie po­zy­ski­wa­nia ta­blic lo­ga­ryt­micz­nych. Idei ma­szy­ny ana­li­tycz­nej nikt nie poj­mo­wał ani nikt nie wi­dział dla niej prak­tycz­ne­go za­sto­so­wa­nia. A do­kład­niej – pra­wie nikt. Jed­nym z nie­licz­nych wy­jąt­ków była młod­sza od Bab­ba­ge’a o 24 lata Ada Byron, hra­bi­na Lo­ve­la­ce. Była córką ro­man­tycz­ne­go poety Geo­r­ge’a By­ro­na. Jej matka była tak prze­ra­żo­na myślą, że Ada mo­gła­by odzie­dzi­czyć po ojcu skłon­no­ści do sza­leń­stwa, że ro­bi­ła wszyst­ko, by zdu­sić w niej wszel­kie ozna­ki za­in­te­re­so­wa­nia po­ezją. Lo­gicz­ne więc się jej wy­da­ło, by kształ­cić córkę w dzie­dzi­nie ma­te­ma­ty­ki i nauk ści­słych. Bab­ba­ge – sam będąc jed­nym z naj­przed­niej­szych ma­te­ma­ty­ków swo­ich cza­sów – był olśnio­ny wie­dzą, wy­obraź­nią i prze­ni­kli­wo­ścią Ady. Na­zwał ją w jed­nym li­ście „cza­ro­dziej­ką liczb”.

Augusta Ada Lovelace Foto: BE&W

Sama Ada mó­wi­ła o sobie „ma­te­ma­tycz­ka i me­ta­fi­zycz­ka”. Przy­szło jej żyć w cza­sach, gdy ka­rie­ra na­uko­wa była dla ko­biet ab­so­lut­nie nie­do­stęp­na, więc re­ali­zo­wa­ła swoją pasję w pry­wat­nej ko­re­spon­den­cji z Bab­ba­ge’em. Nie byli parą w ści­słym ro­zu­mie­niu, ale Ada była czymś wię­cej niż tylko muzą star­sze­go na­ukow­ca. Do­sko­na­le poj­mo­wa­ła jego wizję i po­tra­fi­ła mu do­trzy­mać kroku. W jed­nej ze swo­ich no­ta­tek za­war­ła coś, co po­wszech­nie uważa się za pierw­szy w hi­sto­rii pro­gram kom­pu­te­ro­wy. Pro­gram był krót­ki, z dzi­siej­szej per­spek­ty­wy ra­czej pro­sty (miał ob­li­czać ciągi liczb Ber­no­ul­le­go). Ale i kom­pu­ter Bab­ba­ge’a miał tylko 16,7 kB pa­mię­ci i mógł pra­co­wać z szyb­ko­ścią 7 her­ców (bo trud­no szyb­ciej krę­cić korbą). Nie­mniej wy­prze­dzał swoją epokę o 100 lat. Pierw­szym zre­ali­zo­wa­nym kom­pu­te­rem do­rów­nu­ją­cym pro­jek­to­wi Bab­ba­ge’a pod wzglę­dem uni­wer­sal­no­ści i moż­li­wo­ści był do­pie­ro ame­ry­kań­ski ENIAC z 1946 roku (sły­ną­cy z nie­zno­śnej awa­ryj­no­ści)!

Char­les Bab­ba­ge zmarł w 1871 roku w wieku 80 lat. Sporą część ostat­nich 50 lat swo­je­go życia po­świę­cił na bu­do­wę ma­szyn – naj­pierw róż­ni­co­wej, potem ana­li­tycz­nej. Żad­nej z nich nie zre­ali­zo­wał. Przez długi czas hi­sto­ry­cy uwa­ża­li, że jego pro­jek­ty były zbyt am­bit­ne i wy­ma­ga­ły pre­cy­zji wy­ko­na­nia kom­po­nen­tów nie­osią­gal­nej w po­ło­wie XIX wieku. Ale w 1991 roku udało się pra­cow­ni­kom Mu­zeum Nauki w Lon­dy­nie zmon­to­wać w pełni spraw­ną ma­szy­nę róż­ni­co­wą Bab­ba­ge’a, po­słu­gu­jąc się wy­łącz­nie tech­ni­ka­mi sprzed pół­to­ra stu­le­cia. Ma­szy­na dzia­ła bez za­rzu­tu. Obec­nie trwa­ją prace nad skon­stru­owa­niem tej więk­szej, am­bit­niej­szej – ma­szy­ny ana­li­tycz­nej. Za­koń­cze­nie prac pla­no­wa­ne jest na rok 2021.

Ma­szy­na ana­li­tycz­na jest bez wąt­pie­nia jed­nym z naj­wspa­nial­szych wy­na­laz­ków, któ­rych nie udało się wcie­lić w życie. Nie spo­sób oce­nić, jak świat by wy­glą­dał, gdyby Bab­ba­ge’owi udało się swój plan do­pro­wa­dzić do końca. Można tylko po­dej­rze­wać, że przez dłu­gie dzie­się­cio­le­cia i tak nikt by nie wie­dział, do czego taki kom­pu­ter można by wy­ko­rzy­stać. Albo jego za­sto­so­wa­nie ogra­ni­cza­ło­by się do nie­zwy­kle wą­skich dzie­dzin. To stało się zresz­tą udzia­łem jed­ne­go z naj­oso­bliw­szych kom­pu­te­rów, jakie po­wsta­ły: gi­gan­tycz­ne­go ra­dziec­kie­go kom­pu­te­ra wod­ne­go Wła­di­mi­ra Łu­kja­no­wa. Kom­pu­ter dzia­łał na wodę, a słu­żył do ob­li­cza­nia wy­trzy­ma­ło­ści be­to­nu zbro­jo­ne­go. Co cie­ka­we, kom­pu­ter Łu­kja­no­wa po­wstał w 1928 roku i wy­ko­ny­wał za­da­nia, do któ­rych była prze­wi­dzia­na ma­szy­na za­pro­po­no­wa­na przez Bab­ba­ge’a w 1820 roku. Kom­pu­te­ry wodne sto­so­wa­ne w ZSRR wy­szły z uży­cia do­pie­ro w la­tach 80. XX wieku.

Autor: Krzysztof Miękus,