Аналітична машина.jpg) Аналітична машина (англ. Analytical Engine) — проєкт механічної обчислювальної машини загального призначення з програмним керуванням. Її структуру та принцип дії запропонував і розробив 1834 року (перший опис 1837 року) англійський математик та піонер інформатики Чарлз Беббідж[1][2]. Аналітична машина створена як спадкоємиця різницевої машини[3][2]. Чарлз Беббідж ніколи не збудував її (крім незакінченого прототипу), але витратив решту свого життя, проєктуючи її до найдрібніших деталей. Беббідж продовжував вдосконалювати дизайн аналітичної машини — одного із найамбітніших своїх задумів, аж до своєї смерті 1871 року. Часто аналітичну машину описують як механічний комп'ютер загального призначення або механічний арифметичний пристрій, який можна розглядати як перший програмований комп'ютер. Однак, її планувалося використовувати не зовсім так, як сучасні комп'ютери. Її головним призначенням, як і ранішої різницевої машини, була автоматизація складання й друку математичних таблиць. Проте розробка пристрою є важливим кроком в історії обчислювальної техніки. Комп'ютери, які можна було б порівняти з аналітичною машиною за обчислювальною потужністю, з'явилися лише в наступному столітті[4]. Ідею через 80 років реалізував Говард Айкен, створивши у 1944 році релейно-механічний комп'ютер під назвою MARK-I, який називали «втіленням мрії Беббіджа».[5] Будова Попри повністю механічне влаштування, аналітична машина складалася з функціональних елементів, властивих сучасним комп'ютерам. Це «млин» (процесор), «сховище» (оперативна пам'ять), зчитувач перфокарт (пристрій введення) та принтер (пристрій виведення). Машина, за задумом Беббіджа, рухалася б від парового двигуна, а обслуговувати її могла б одна людина[6]. Аналітична машина використовувала десяткову систему числення замість двійкової[7], якою послуговуються сучасні комп'ютери. Дані та інструкції з їх обробки вводилися у машину в вигляді перфокарт на зразок тих, які використовувалися в ткацьких верстатах Джозефа Марі Жакара. Вони містили початкові числові значення та інструкції щодо подальших дій. Складний механізм дозволяв машині використовувати набори карт повторно під час обчислень — тобто, реалізувати програмний цикл[8]. Перфокарта вставлялася у прийомний пристрій і система важелів проходила або не проходила в отвори перфокарти, передаючи числа та дії в «сховище». Декілька перфокарт могли вводитися послідовно[9]. «Сховище», реалізоване як система дисків з зубчатими коліщатами та цифрами від 0 до 9, вміщувало б від 100 до 1000 50-розрядних чисел[8]. «Млин» також складався з металевих дисків із зубчатими коліщатами, що містили числа від 0 до 9. Диски формували стовпці, де кожен рівень відповідав числовим розрядам. На першому були одиниці, далі — десятки, сотні й т.д. Окремі додаткові диски біля кожного з них визначали додатне чи від'ємне значення. Взаємне зчеплення дисків дозволяло додавати, віднімати, ділити й множити числа, а також обраховувати змінні. Передбачалося, що в стовпцях буде по 40 дисків[9]. «Млин» міг би виконувати обчислення нелінійно, обираючи ті чи інші дії, залежно від проміжних результатів (виконувати розгалуження)[6]. Його влаштування зображено на «плані 25», який Беббідж виконав у серпні 1840 року та презентував у Турині[10]. Для виведення інформації слугували принтер, перфоратор перфокарт або плотер[8]. Можливості.jpg) Головним застосуванням аналітичної машини Беббідж вбачав автоматизацію створення та друку математичних таблиць[6]. Чарлз Беббідж розпочав роботу над нею в середині 1830-х років з задумом, щоб вона могла «поїдати власний хвіст» — під цим він мав на увазі, що машина повинна використовувати обраховані нею ж дані, щоб на певних етапах обирати наступний крок[8]. Введення інформації та інструкції з її обробки здійснювалися б перфокартами, що дозволяло вперше в історії розділити апаратне і програмне забезпечення. Тим самим було усунено необхідність закладати всі можливі функції апаратно, а отже розмір і складність машини суттєво зменшувалися[11]. Ада Лавлейс стверджувала, що машина придатна для оперування не тільки числами, а й літерами та будь-якими іншими символами[12]. Обчислювальні можливості аналітичної машини можна прирівняти до потужностей електронного комп'ютера, що має 675 байтів (20 КБ, якщо спиратися на пізні ідеї Беббіджа) оперативної пам'яті та процесор частотою 7 Гц[13]. Розвиток проєкту Чарлз Беббідж отримав державне фінансування на розробку різницевої машини (фактично це був один із перших у світі державних грантів на технології), але робота над нею припинилася в 1833 році. Джозеф Клемент, який виготовляв деталі для неї, відмовився працювати далі без передоплати. На той час було витрачено 17,5 тис. фунтів стерлінгів, а різницева машина була готова тільки на ⅐[7]. Однак, Беббідж не відмовився від задуму і взявся за розробку другої різницевої машини. Вона повинна була бути простішої конструкції (8 тис. деталей проти 25 тис. у першої машини). Використовуючи напрацювання, Беббідж запропонував амбітну ідею аналітичної машини, здатної виконувати обчислення будь-якого характеру[7]. Вперше він згадав про неї в 1834 році[12], а в 1836 описав керування нею за допомогою перфокарт[11]. В 1840 році в Турині Беббідж прочитав лекцію про цю машину. Італійський математик Луїджі Федеріко Менабреа опублікував опис аналітичної машини французькою мовою у 1842 році під назвою «Notions sur la machine analytique» («Поняття про аналітичну машину»)[14]. У розробці аналітичної машини Беббіджу допомагала Ада Лавлейс, дочка британського поета лорда Джорджа Байрона, одна з небагатьох жінок своєї епохи з математичною освітою[7]. Ада Лавлейс переклала «Поняття про аналітичну машину» Менабреа англійською мовою. Чарлз Вітстон запропонував Аді доповнити переклад прикладом роботи аналітичної машини. В 1843 році вона видала переклад у «Наукових мемуарах» Річарда Тейлора, додавши опис алгоритму або комп'ютерної програми[14] для обчислення числа Бернуллі[6]. «Поняття про аналітичну машину» містить найповніший опис аналітичної машини, хоча навіть він не є вичерпним[12]. Робота Беббіджа забулася і аналітична машина лишалася невідомою розробникам електромеханічних та електронних обчислювальних машин у 1930-х та 1940-х роках. Говард Ейкен, який створив електромеханічний комп'ютер Harvard Mark I між 1937 і 1945 роками, знав про проєкт аналітичної машини, але йому нічого не було відомо про її архітектуру[15]. РеалізаціїПовноцінний робочий зразок аналітичної машини ніколи не був створений, хоча Беббідж та його послідовники створювали окремі її частини. Історик комп'ютерів, доктор Дорон Свейд, який займався створенням музейної реконструкції різницевої машини, вважав, що будівництво аналітичної машини могло б дати відповідь на питання: чи могла інформаційна ера настати раніше, ніж це сталося в реальності?[13][16] У 2010 році британський програміст Джон Грем-Каммінг розпочав збір коштів на побудову такої машини, якій повинно було передувати створення віртуальної моделі. Проєкт отримав назву «План 28». Але станом на 2017 рік він ще перебував на стадії розшифровки рукописів і креслень Беббіджа[13][17] і перебуває там же станом на 2025[18]. У масовій культурі
Див. такожЗноски
Посилання Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Аналітична машина |
Portal di Ensiklopedia Dunia
