Charles Babbage

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Charles Babbage

Charles Babbage (Teignmouth, 26 dicembre 1791 – Londra, 18 ottobre 1871) è stato un matematico e filosofo britannico, scienziato proto-informatico che per primo ebbe l'idea di un calcolatore programmabile.

Nel mondo dell'informatica è conosciuto grazie alle sue macchine: della prima, la macchina differenziale, fu realizzato un prototipo imperfetto mentre la seconda, la macchina analitica, fu solo progettata.

Parti dei meccanismi incompleti di Babbage sono in mostra al London Science Museum. Nel 1991, lavorando a partire dai suoi progetti originali, fu completata una macchina differenziale [1] perfettamente funzionante, assemblata seguendo gli standard disponibili nel XIX secolo, il che sta ad indicare che la macchina di Babbage avrebbe potuto funzionare.

[modifica] Primi anni

Nato a Londra, fu studente al Trinity College di Cambridge e al Peterhouse di Cambridge. Laureatosi a Cambridge nel 1814, nello stesso anno sposò Georgiana Whitmore. Ebbero otto figli, di cui solo tre sopravvissero fino a raggiungere l'età adulta. La signora Babbage morì nel 1827.

[modifica] Progettazione dei calcolatori

Trovandosi di fronte all'alto numero di errori di calcolo delle tavole matematiche, Babbage pensò di trovare un metodo grazie al quale queste potessero essere calcolate da una macchina, non soggetta agli errori, alla stanchezza e alla noia in cui potevano incorrere i calcolatori umani. Questa idea gli venne già nel 1812. Sembra che Babbage sia stato influenzato da tre fattori: avversione per il disordine, familiarità con tavole logaritmiche, e il lavoro sulle macchine per il calcolo portato avanti da Wilhelm Schickard, Blaise Pascal e Gottfried Leibniz. Nel 1822, in una lettera a Sir Humphrey Davy sull'applicazione di macchine al calcolo e alla stampa di tavole matematiche, Babbage discusse i principi di un motore di calcolo.

[modifica] Macchina differenziale

Parte della macchina differenziale di Babbage, assemblata dopo la sua morte dal figlio, utilizzando parti trovate nel suo laboratorio

Per approfondire, vedi la voce Macchina differenziale.

Babbage presentò il modello di quella che lui chiamò una macchina differenziale (Difference Engine) alla Royal Astronomical Society il 14 giugno 1822 in un lavoro intitolato Note on the application of machinery to the computation of astronomical and mathematical tables (nota sull'applicazione di una macchina al calcolo delle tabelle astronomiche e matematiche) [2]. Il suo scopo era quello di creare tabelle di polinomi utilizzando un metodo numerico chiamato il "metodo delle differenze". La sua idea fu approvata, e ciò gli permise di ricevere un fondo di 1500 sterline dal governo britannico nel 1823. La Royal Astronomical Society lo premiò con la medaglia d'oro nel 1824.

La costruzione di questa macchina iniziò, ma non fu portata a termine. Due cose andarono male. Una fu che l'attrito interno e gli ingranaggi disponibili a quel tempo non erano sufficientemente buoni per realizzare i modelli – le vibrazioni rimasero un problema costante. L'altra era che egli continuò a cambiare idea riguardo al progetto della macchina. Un'ulteriore possibile questione erano le discussioni con i meccanici assunti per il lavoro. Fino al 1833 furono spese 17000 sterline senza alcun risultato soddisfacente.

[modifica] Macchina analitica

Per approfondire, vedi la voce Macchina analitica.

Tra il 1833 e il 1842, Babbage provò di nuovo; questa volta, cercò di costruire una macchina che fosse programmabile per eseguire ogni genere di calcolo, non solo quelli relativi alle equazioni polinomiali. Questa era la macchina analitica. Il progetto era basato sul telaio di Joseph Marie Jacquard, che usava schede perforate per determinare come dovesse essere la trama del tessuto. Babbage adattò questo progetto in modo che generasse operazioni matematiche.

La Macchina Analitica aveva dispositivi di ingresso basati sulle schede perforate, come nel progetto di Jacquard, un processore aritmetico che calcolava numeri, una unità di controllo che determinava che fosse eseguito il compito corretto, un meccanismo di uscita ed una memoria dove i numeri potevano essere mantenuti in attesa del loro turno di processamento. Questo dispositivo fu il primo "computer" al mondo. Un suo progetto concreto venne alla luce nel 1837; tuttavia, in parte a causa di difficoltà simili a quelle incontrate con la Macchina Differenziale, in parte a causa dei conflitti con i meccanici che stavano costruendo i componenti (e che li tennero come merce di scambio in quella che sembra essere stata una disputa sindacale in corso), la Macchina non fu mai costruita. Nel 1842, a seguito di ripetuti tentativi a vuoto di ottenere sovvenzioni da parte del First Lord del Tesoro, Babbage si rivolse a Sir Robert Peel per richiedergli sovvenzioni. Peel rifiutò e offrì invece a Babbage un cavalierato. Babbage a sua volta rifiutò l'offerta. La questione a questo punto ebbe termine.

Babbage in effetti ricevette un sostegno non trascurabile da una fonte. Ada, Lady Lovelace venne a conoscenza degli sforzi di Babbage e vi si interessò molto. Promosse attivamente la macchina analitica e scrisse diversi programmi in quello che oggi chiameremmo il Linguaggio assembly della macchina analitica, che tuttavia non furono mai eseguiti effettivamente. Ada Lovelace è quindi considerata il primo programmatore al mondo di computer, almeno in senso teorico.

[modifica] Sviluppi successivi

Nel 1855, due svedesi, padre e figlio, Georg e Edvard Scheutz, costruirono con successo una macchina differenziale, basata su un progetto di Babbage del 1834. Babbage fu tra quelli che la visionarono e ne diede un giudizio positivo. Nel 1859, il Governo britannico comprò una di queste macchine per usarla nel Registrar General's Office. L'acquisto non ebbe alcun effetto sui dinieghi di fondi per costruire la macchina analitica.

In parte a causa degli sforzi di Babbage nella costruzione di ingranaggi per queste macchine, il Regno Unito ebbe macchinari di livello superiore per alcuni decenni successivi, e questo contribuì alla superiorità della Marina britannica durante la Prima guerra mondiale.

[modifica] Promozione del calcolo analitico

Babbage è ricordato anche per altre iniziative. La promozione del calcolo analitico è forse la più rilevante tra queste. Nel 1812, Babbage contribuì a fondare la Analytical Society. Lo scopo di questa società, guidata dallo studente George Woodhouse, era di promuovere il calcolo leibniziano, o analitico, anziché il calcolo newtoniano allora in uso in tutto il Regno Britannico. Il calcolo di Isaac Newton era complicato ed era in uso più per ragioni politiche che pratiche. La Analytical Society includeva tra i suoi membri Sir John Herschel e George Peacock.

Negli anni 1815-1817 scrisse tre articoli sul "Calcolo delle funzioni" per Philosophical Transactions e nel 1816 fu nominato membro della Royal Society. Oltre alla fondazione della Analytical Society, Babbage si adoperò attivamente per la costituzione della Royal Astronomical Society e della Statistical Society.

[modifica] Altri risultati

Nel 1824 Babbage vinse la Medaglia d'Oro della Royal Astronomical Society "per la sua invenzione di una macchina per calcolare tavole matematiche e astronomiche". [3]

Dal 1828 al 1839 Babbage ricoprì il ruolo di professore di matematica all'Università di Cambridge, la prestigiosa cattedra che era stata in passato di Isaac Newton e che poi sarà di Stephen Hawking. Scrisse numerosi articoli per diverse riviste scientifiche; ebbe un ruolo determinante nel fondare la Astronomical Society nel 1820 e la Statistical Society nel 1834. Durante i suoi ultimi anni risiedette a Londra, dedicandosi alla costruzione di macchine capaci di eseguire calcoli aritmetici e anche algebrici.

Charles Babbage raggiunse anche importanti risultati nella crittografia. Riuscì a risolvere la cifratura a chiave autocifrante di Vigenère, così come anche la molto più debole cifratura che oggi viene chiamata "di Vigenère". La cifratura a chiave autocifrante era chiamata generalmente "la cifratura indecifrabile", sebbene, a causa di una confusione diffusa, molti pensassero che quella "indecifrabile" fosse la cifratura polialfabetica, più debole. La scoperta di Babbage venne usata per aiutare le campagne militari britanniche e non fu pubblicata se non diversi anni dopo; i meriti di questa scoperta finirono per questo attribuiti a Friedrich Kasiski, un colonnello dell'esercito prussiano che fece la stessa scoperta qualche anno dopo Babbage.

Babbage inventò anche il "pilota", la struttura metallica attaccata di fronte alle locomotive che spazza gli ostacoli dalla ferrovia.

La fervida mente dell'inventore ideò anche un'altra cosa che è ancora oggi utilizzata: la tariffazione postale unica. Prima di Babbage, infatti, il mittente pagava una tariffa variabile in base alla distanza dal destinatario, cosa che richiedeva calcoli a volte anche complessi da parte dell'impiegato delle poste. Babbage propose di utilizzare una tariffa unica, che avrebbe diminuito il carico di lavoro, e i possibili errori, degli impiegati, e in più avrebbe permesso allo stato di guadagnare sulle tratte più brevi.

Provò solo una volta a entrare nella vita pubblica, quando, nel 1832, si candidò senza successo nel collegio londinese di Finsbury.

[modifica] Babbage e la fantascienza

Le macchine di Babbage, antenate dei moderni computer, assieme alla figura stessa di questo illustre scienziato dell'età vittoriana sono risultate suggestive anche per gli scrittori di fantascienza. In particolare il romanzo La macchina della realtà (The difference engine), scritto a quattro mani da William Gibson e Bruce Sterling, è una ucronia in cui i temi e i principi ispiratori delle storie cyberpunk degli autori sono applicati ad un'età vittoriana alternativa, nella quale la macchina analitica di Charles Babbage è stata effettivamente costruita, anticipando di un secolo e mezzo la rivoluzione informatica degli anni ottanta. Questo romanzo è considerato uno dei più rappresentativi dello steampunk, sottogenere della narrativa fantastica frequentemente ambientato nell'epoca vittoriana.

Altro esempio interessante è il romanzo Tunnel negli abissi (Tunnel Through the Deeps, 1972, pubblicato in origine come A Transatlantic Tunnel, Hurrah!), di Harry Harrison, ambientato anch'esso in una realtà vittoriana alternativa, in un capitolo del quale si assiste all'avvento del calcolatore elettronico, ancora sperimentale e perciò considerato meno affidabile della macchina di Babbage tradizionale.

[modifica] Curiosità

Il libro di Babbage,On the Economy of Machines and Manufactures (L’economia delle lavorazioni e dei macchinari, 1832) fu all’origine del settore di ricerca oggi noto come ricerca operativa.

[modifica] Bibliografia

Doron Swade, The Cogwheel Brain, ISBN 0316648477 (biografia)

Narrativa

William Gibson, Bruce Sterling, La macchina della realtà, Mondadori 1999, ISBN 8804472251

[modifica] Voci correlate

Luigi Federico Menabrea fu il primo a studiare la programmazione della macchina.
Ada Byron, contessa di Lovelace, descrisse e programmò la macchina analitica
Storia del personal computer
Steampunk
Calcolo meccanico