知友们，今天我们来认识一下机械史上最强大脑：英国数学家查尔斯·巴贝奇，他是可编程计算机的发明者，计算机的先驱。他设计过的计算机器有差分机、分析机和第二个差分机。差分机可谓是机械史最复杂的巅峰之作。 6park.com
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在英国政府的支持下，巴贝奇在 1822 年开始了差分机的设计和制造，希望将从计算到印刷的过程全部自动化，这样就可以避免人为误差。差分机使用有限差分方法来机器计算多项式函数的值。
有限差分方法是个简单但功能强大的技巧，它用重复加减的过程来避免需要的乘法和除法。 6park.com
差分机一号局部装置 6park.com
不过由于当时制造工艺水平较低，这个 10 英尺高，10 英尺宽，5 英尺长，重 2 吨，以蒸汽机驱动的庞然大物在 10 年间只完成了七分之一，看不到未来的英国政府不得不停止了对该项目的支持（毕竟按照这个趋势，要 70 年才能完成）。 6park.com
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差分机一号已完成的七分之一 6park.com
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差分机结构图
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虽然失去了政府的支持，但是在设计和制造差分机的十年让巴贝奇有了设计更强大机器的能力，更加精密的分析机因此面世。 6park.com
分析机模型 6park.com
它能用多项式展开的方法计算对数和三角函数，具体的计算过程则是用打孔卡片输入，完成类似汇编语言的程序指令。 6park.com
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 分析机部分组件的实验模型，巴贝奇自制，现藏伦敦科学博物馆
设计和尝试建造这个充满传奇色彩的机器成了他整个下半生的梦想。这个分析机的设计理念比差分机更超前，向未来穿越了大概一个世纪。 6park.com

在分析机之后，在1847~1849 年间巴贝奇运用在开发过程中得到的心得，重新设计了差分机2号，它可以计算到 31 位数及第7阶差，而且零件数还只有差分机1号的 1/3。可惜的是，这时候巴贝奇已经找不到愿意出资的人了，因此差分机2号也只停留在了纸面上。 6park.com
差分机2号 6park.com
第二个差分机在1849年设计出来却在有生之年只实现了很小一部分。尽管如此，巴贝奇为电脑科学留下了一份极其珍贵的精神遗产，包括30种不同设计方案，近2000张组装图和50000张零件图。。。
1985年时，伦敦科学博物馆照着巴贝奇的图纸，打造了一台完整的差分机2号，这台巨大的手摇智能机械计算机，长3.35米，高2.13米，有4000多个零件，重2.5吨。
伦敦科学博物馆的差分机2号
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美国加州的计算机历史博物馆也有一台差分机2号，是根据巴贝奇稍早的一个设计方案制作的。
加州计算机历史博物馆的差分机2号
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谁是查尔斯巴贝奇？ 
 介绍 
 英国数学家查尔斯巴贝奇（Charles Babbage，1791-1871）的计算引擎是计算史前最着名的标志之一。  Babbage的差异引擎No.1是第一个成功的自动计算器，并且仍然是当时精密工程的最佳例子之一。 巴贝奇有时被称为“计算之父”。 国际查尔斯巴贝奇协会（后来的查尔斯巴贝奇研究所）以他的名字来纪念他的智力贡献及其与现代计算机的关系。 
 传记 
 查尔斯巴贝奇于1791年12月26日出生，是伦敦银行家本杰明巴贝奇的儿子。 作为一个年轻人，巴贝奇是他自己的代数教师，他热情地喜欢这个，并且在他那个时代的大陆数学中得到很好的阅读。  1811年进入剑桥大学三一学院后，他发现自己远远超过了他的数学导师。 巴贝奇共同创立了分析学会，以促进大陆数学和改革牛顿的数学，然后在大学教授。 
 在他二十多岁的时候，巴贝奇作为一名数学家，主要是在函数的微积分中。 他于1816年当选为皇家学会会员，并于1820年在天文学会（后来的皇家天文学会）的基础上发挥了重要作用。就在这个时候，巴贝奇首次获得了计算机器的兴趣，对他余生的热情。 
  1821年巴贝奇发明了差异引擎来编译数学表。 在1832年完成它时，他设想了一种更好的机器的想法，它不仅可以执行一项数学任务，而且可以执行任何类型的计算。 这是分析引擎（1856），它被用作一般的符号操纵器，具有当今计算机的一些特征。 
 不幸的是，巴贝奇原型计算机的遗骸很少。 他的机器所需的临界公差超过了当时可用的技术水平。 而且，虽然巴贝奇的工作得到了受人尊敬的科学机构的正式认可，但英国政府在1832年暂停了他的差异引擎的资金，经过一段痛苦的等待期后，于1842年结束了这个项目。仅剩下巴贝奇原型差异引擎的碎片，尽管在1856年之后，他将大部分时间和大笔财力用于建造他的分析引擎，他从未成功地完成了他的几个设计。 瑞典打印机公司George Scheutz于1854年成功构建了一台基于巴贝奇差分引擎设计的机器。该机器以前所未有的精度印刷了数学，天文和精算表格，并被英国和美国政府使用。 尽管Babbage的工作继续由他的儿子亨利普雷沃斯特巴贝奇（Henry Prevost Babbage）继续工作，但他在1871年去世后，分析引擎从未成功完成，只运行了几个带有令人尴尬的明显错误的“程序”。 
 巴贝奇于1828年至1839年在剑桥大学担任数学博士。他在建立科学促进协会和统计学会（后来的皇家统计学会）方面发挥了重要作用。 他还试图改革这一时期的科学组织，同时呼吁政府和社会为科学努力提供更多的金钱和声望。 在他的一生中，巴贝奇在他那个时代典型的许多知识领域工作，并且无论差异和分析引擎如何，他们的贡献都能确保他的名气。 
 尽管他取得了许多成就，但未能建造他的计算机器，特别是政府未能支持他的工作，使巴贝奇在他的衰落岁月中成为一个失望和痛苦的人。 他于1871年10月18日在伦敦的家中去世。 
 构造差异引擎2号 
  1985年，伦敦科学博物馆开始使用巴贝奇原创设计建造差分引擎2号。 计算装置于1991年完成并正在工作，正好赶上巴贝奇诞生二百周年。 该设备由4000个零件组成，重量超过3公吨。  http://www.sciencemuseum.org.uk/online_science/explore_our_collections / objects / index / smxg-62748 
 差速器2号打印机在9年后于2000年完成。它有4000个零件，重量为2.5公吨。  http://news.bbc.co.uk/1/hi/sci/tech/710950.stm 
  Charles Babbage的出版作品包括： 
  各种保障机构的比较观 （1826）   自然数的对数表从1到108,000 （1827）   关于英国科学衰落的思考 （1830年）   论机械制造业 （1832）   第九布里奇沃特论文 （1837年）   哲学家生活的段落 （1864） 
 如何找到有关Charles Babbage的更多信息 
 手稿材料和展品： 
  CBI持有查尔斯巴贝奇论文的缩微版。 原始论文在英国图书馆http://www.bl.uk  新西兰奥克兰大学也有一些巴贝奇的材料。  CBI拥有其持有的复印件和这些副本的库存，以及Charles Babbage Collection（CBI 54）中持有的其他Charles Babbage材料   1991年，伦敦科学博物馆建造了巴贝奇差异引擎2号.Wroughton的科学博物馆图书馆和档案馆拥有最全面的原始手稿和设计图纸http://www.sciencemuseum.org.uk/about-us/收藏和研/收藏/归档收藏  在加拿大曼尼托巴省温尼伯市还有一个查尔斯巴贝奇研究中心。 
  Charles Babbage的出版物： 
 查尔斯·巴贝奇。  来自哲学家生活的段落 。  （New Brunswick，NJ：Rutgers University Press，Piscataway，NJ，1994）  巴贝奇，亨利普雷沃斯特。  巴贝奇的计算引擎：论文集 。  （洛杉矶：托马什，1982年）查尔斯巴贝奇研究所再版系列，第一卷。  2。   Bromley，Allan G.“巴贝奇计算引擎的演变”，“计算史”年刊 ，9（1987）：113-136。  巴克斯顿， 后来查尔斯巴布巴奇Esq 。 的生命和劳动回忆录 ， FRS （剑桥，麻省：麻省理工学院出版社，1988年）查尔斯巴贝奇研究所再版系列，第一卷。  13。   Cambell-Kelly，Martin（编辑） 查尔斯巴贝奇作品 （11卷）（纽约：纽约大学出版社，1989年）。  杜比，约翰迈克尔。  查尔斯巴贝奇的数学工作 。  （剑桥，麻省：剑桥大学出版社，1978年）  海曼，安东尼。  查尔斯巴贝奇：计算机的先驱 。  （普林斯顿，新泽西州：普林斯顿大学出版社，1983年）  莫斯利，马布斯。  暴躁的天才：查尔斯巴贝奇的生活，发明家 。  （伦敦：哈钦森，1964年）  兰德尔，布莱恩。  “从分析引擎到电子数字计算机：Ludgate，Torres和Bush的贡献” 计算史的年鉴 ，4（1982年10月）：327。   Swade，Doron。  查尔斯巴贝奇和他的计算引擎 。  （伦敦：科学博物馆，1991年）   Swade，Doron。  Cogwheel Brain：Charles Babbage和Quest构建第一台计算机 。  （伦敦：Little，Brown，2001）  范辛德伦，阿尔弗雷德W.“查尔斯巴贝奇的印刷论文” ，“计算史 ” 年鉴 ，2（1980年4月）：169-185。 
  Babbage和Ada Lovelace的出版物： 
  Huskey，Velma R.和Harry D. Huskey。  “Lady Lovelace和Charles Babbage” 计算机史 2（1980年10月）：299-329。  斯坦，多萝西。  阿达：生命和遗产 。  （剑桥：麻省理工学院出版社，1985年）   Toole，BA“Ada Byron，Lady Lovelace，分析师和形而上学家。”  “计算史”年鉴18＃3（1996年秋季）：4-12。  < 数字对象标识符 >   Fuegi，John和Jo Francis。  “Lovelace＆Babbage以及1843'笔记'的创作。”  “计算史”年鉴25＃4（2003年10月 -  12月）：16-26。  < 数字对象标识符 >  维基百科上的Ada Lovelace条目。