Тем не менее история, возможно, имела бы более счастливый конец для разностной машины, если бы не одно обстоятельство, из-за которого имя Бэббиджа и осталось навсегда в истории науки. Около 1833 года ему пришла в голову идея усовершенствованной машины – «аналитической», после чего он разностную машину практически похоронил. Ибо возможности новой машины значительно перекрывали возможности разностной. И это была первая в истории идея ЦВМ.
Догадываетесь, чем калькулятор отличается от компьютера? Первый раоотает, подобно музыкальному автомату, по раз и навсегда заданной программе. Программ может быть и несколько, но для каждой из них требуется менять конструкцию устройства – в современных калькуляторах и микроконтроллерах менять содержимое ПЗУ. А идея «аналитической машины» состояла в том, чтобы использовать единую конструкцию для выполнения многих – теоретически любых – программ. Это и есть идея ЦВМ – во вполне современном виде. И, надо сказать, идея эта вовсе не тривиальная. Так, самолет или связь на расстоянии в некотором смысле изобретать было не надо – идея сама просто напрашивается, нужно только придумать, как ее осуществить. А вот, скажем, железная дорога – ее еще надо было выдумать. Так же и компьютер – как компьютер, а не как калькулятор.
Аналитическая машина Бэббиджа содержала все узлы сегодняшнего компьютера: ОЗУ на регистрах из колес (Бэббидж назвал его «store» – склад), АЛ У – арифметико-логическое устройство («mill» – мельница), устройство управления и устройства ввода-вывода, последних было даже целых три: печать одной или двух копий (!), изготовление стереотипного отпечатка и пробивка на перфокартах. Перфокарты (изобретение отнюдь не Бэббиджа) служили и для ввода программы и данных в машину ОЗУ имело емкость 1000 чисел по 50 десятичных знаков (то есть около 20 килобайт), что более чем прилично – для сравнения укажем: ЗУ одной из первых ЭВМ «Эниак» (1945 г.) имело объем всего 20 десяти разрядных чисел, а знаменитый Aplle II (1980 г.) поступал в продажу чаще всего с 48 килобайт общей памяти – для программ и данных. АЛУ имело, как мы бы сейчас сказали, аппаратную поддержку всех четырех действий арифметики. Можете себе представить – на дворе 1834 год! Еще не изобретены фотография и электрические генераторы, и в помине нет телефона и радио, только-только начали прокладывать первые железные дороги и телеграфные линии. Радиоактивность, которая повлечет за собой всю цепочку событий, приведших в том числе и к достижениям современной технологии полупроводников, откроют только в 1890-х годах. На морях еще безраздельно господствует парус, а в передвижении по суше – друг человека, лошадь. А тут – ЦВМ! И ведь конструкцией дело не ограничилось.
В 1991 году к 200-летию Бэббиджа Научный музей в Кенсингтоне, Англия. изготовил разностную машину по собственноручным чертежам Бэббиджа. В них были обнаружены лишь две ошибки.
Туг на сцену выходит другой персонаж, а именно – Ада Августа Лавлейс, дочь Байрона и первая в истории программистка. Рискуя утомить читателя, все же остановлюсь на нескольких штрихах к биографии уникальной леди. Хотя она прожила короткую жизнь, умерев в 1852 году в возрасте 37 лет, эта жизнь сложилась довольно счастливо, не в пример жизни ее матери, вынужденной расстаться со знаменитым, но неудобным мужем, еше когда Аде не исполнилось и месяца. Ада с малолетства привлекала внимание современников нетривиальным сочетанием черт характера – будучи вполне миловидной и женственной, в то же время она поражала своим быстрым математическим умом. Кроме того, в отличие от Бэббиджа, на дух не переносившего никакой лирики. Ада прилично играла на нескольких инструментах и владела несколькими языками. Окружающие поощряли математические занятия Ады, в том числе и ее богатый муж, граф Лавлейс, что само по себе вешь не очень обычная для тех времен.
В 1842 году итальянец Менабреа (впоследствии премьер-министр Италии!) опубликовал описание аналитической машины Бэббиджа на итальянском языке. Сам Бэббидж не был расположен к популяризации своих идей – еще одна черта неутомимого характера, попросту ему было жалко времени. Поэтому он активно приветствовал появление английского перевода работы Менабреа, сделанного Адой Лавлейс, с которой к тому времени уже был прекрасно знаком и проводил некоторые совместные работы. Пожалуй, Ада наиболее глубоко понимала сущность и перспективы идей Бэббиджа и потому последний предложил ей сделать свои комментарии к переводу. Вот эти-то комментарии, явившиеся единственной печатной работой Ады Георгиевны, значительно превысившие как по объему, так и по значению сам оригинал, и вошли в историю как пример первого описания ЦВМ и инструкций по программированию к ней.
Один из чертежей аналитической машины (1858)
^Естественно, здесь не место для подробного разбора этой уникальной работы. Но некоторые моменты заслуживают, чтобы быть упомянутыми. Разбирая возможности аналитической машины в сравнении с разностной, Ала указывает, что нет никаких причин для ограничения операций только действиями над числами: «Она позволяет осуществить полное упривление при выполнении действий над алгебраическими и цифровыми символами», а в другом месте: «Она может выдавать результаты трех видов: символические… численные… и алгебраические в буквенных обозначениях». В примечании В рассматривается ЗУ и предлагается система для символического обозначения данных, содержащихся в памяти: кружок – число, квадратик – символ и так далее (чем не прообраз современного ассемблера?). В примечании D дана программа машинного расчета системы уравнений с двумя неизвестными. Программа дана в виде таблицы и при этом часто используется вполне современная символика, включая термин «рабочая ячейка». В примечании Е рассматривается краеугольное понятие программирования – цикл операций и даже цикл циклов! В процессе знакомства с работой молодой леди (ей тогда было всего 28 лет) приходится себе все время напоминать, что все это было в эпоху Пушкина, графа Монте- Кристо и начала покорения Дикого Запада.
И сам Бэббидж, и Ада прекрасно понимали, ЧТО они изобрели, – это доказывает довольно подробный разбор теоретических возможностей машины, см. цитату в эпиграфе. Это дало основания отцу современной информатики А.Тьюринту, увлекшемуся под конец жизни околофилософскими проблемами, ввести в своей знаменитой брошюре «А может ли машина мыслить?» (1956 г.) целый раздел под названием «Возражения леди Лавлейс». А Бэббидж в 1838 году упоминал о возможности, как бы мы сейчас сказали, моделирования химических процессов на ВМ и даже о «шахматных способностях» вычислительных машин! Даже создание библиотек программ они тогда обсуждали…
Так почему же хотя бы разностная машина так и не была изготовлена Бэббиджем, хотя еше при его жизни было построено несколько действующих экземпляров других конструкторов?
Причин тут много, одна из них – технологическая. Тогда не умели обрабатывать металл с нужной степенью точности с достаточной производительностью – а машина Бэббиджа содержала не одну тысячу только зубчатых колес. Вероятно, и сейчас технологи призадумались бы над возможностью постройки такой машины. А тогда, как уже упоминалось, ему самому пришлось изобретать технологии производства.
Интересно, что. кроме всего прочего, процесс создания его машины привел к заметному прогрессу в области тогдашней металлообработки. В частности, при прямом участии Бэббиджа были созданы поперечно-строгальный, токарно-револьверный станки, калибры, методы изготовления зубчатых колес и даже была высказана идея стандартизации деталей при массовом производстве. На разностной машине оттачивал мастерство выдающийся механик XIX столетия Уинворт.
Другой причиной его неудачи был его упрямый характер. Бэббидж был совершенно по-английски «принципиально принципиален», а это не лучшее качество для того, кто желает получить поддержку официальных кругов. С Королевским обществом он рассорился еше в самом начале, упрямо выдвигая передовые, но неприемлемые для того времени идеи политического характера. С его президентом Дэви он разошелся в 1826 году, когда тот фактически предал его при выдвижении кандидатур на пост секретаря общества. Если Бэббиджу что-то не нравилось, он не стеснялся заявлять об этом во всеуслышание, и более того – пытался бороться до победного, даже в пустяках, типа запрещения деятельности уличных музыкантов. (Несомненно, профессор Челленджер и подобные ему литературные персонажи во многом срисованы с Бэббиджа.) Конечно, это портило его имидж в верхах. Просто удивительно, что несмотря на весь его максимализм (как водится, он часто не замечал за собой того, чего требовал от других), у него все-таки было столько друзей. И – характерный штрих – его самолюбие и упрямство ни в коей мере не помешали ему всецело приветствовать появление действующей разностной машины шведских изобретателей Шютцев, что случилось уже в 1854 году. Впрочем, массовое производство разностных машин так никогда и не было налажено – слишком велика сложность и дешевле, очевидно, все-таки считать вручную.
