Kronik

Lageret og Møllen

10. december 1999

Allerede i forrige århundrede udviklede pionerer som Charles Babbage computerens forgængere. Det var dengang en harddisk hed Lageret og en processor blev kaldt Møllen

Det virtuelle rum
Computere er efterhånden blevet en integreret del af den verden vi kender i dag, og mange, i hvert fald i den vestlige verden, bruger den dagligt.
Men nutidens computer, der benytter sig af elektronisk teknologi har haft mindre kendte forgængere i det attende og nittende århundrede, baseret på mekanisk teknologi - en art dampmaskine-computere.
Charles Babbage (1791-1871) var en af pionererne bag udviklingen af det vi i dag kender som computeren.
Hans opfindelser The Difference Engine og den endnu mere komplekse og kraftige Analytical Engine var i store træk computere - maskiner designet til at kunne udføre lange beregninger.
Men hvor vi i dag benytter os af digital og elektronisk teknologi var man på Babbage's tid af naturlige årsager henvist til mekaniske hjælpe-midler.
Dog, brugen af et system af mekaniske tandhjul og lignende til at imitere aritmetiske processer var allerede central i de 'regnemaskiner' som blandt andet Pascal og Leibniz havde udtænkt mere end hundrede år tidligere.
Men Babbage så, at en sådan maskine kunne bringes til at foretage mere komplicerede funktioner, end blot at udføre de fire basale aritmetiske processer, samt at samtidens teknologi tillod en effektiv demonstration af en sådan maskines potentiale.
Charles Babbage var før præsentationen af sine to maskiner kendt som en ivrig og produktiv opfinder, hvis familie havde en lovende bankforretning (hvad der senere skulle vise sig at være heldigt for Babbage - han måtte selv finansiere store dele af omkostningerne til sine to opfindelser).
Ideen til sin Difference Engine fik han, mens han læste korrektur på lister med astronomiske data for The Royal Astronomical Society i 1820. Disse lister var skrevet og kopieret igen og igen i hånden; denne manuelle proces resulterede i en endeløs række af fejl og mislæsninger, der i nogle tilfælde rakte over 200 år tilbage.
Mange af beregningerne måtte regnes efter igen af folk som Babbage, som indså, at en stor del af disse beregninger var af så rutinemæssig karakter, at man måtte kunne konstruere en maskine, der kunne udføre disse beregninger mekanisk.
Babbage udtænkte derfor den såkaldte Difference Engine, der fik sit navn efter den matematiske metode, man brugte til at beregne polynomier - flerleddede størrelser, der er udtryk for mere end to algebraiske udsagn - The Method of Difference. Metoden bestod i al sin enkelthed i, at alle polynomiale beregninger i princippet kunne reduceres til simpel addition.
Og i 1822 tilbød Babbage The Royal Astronomical Society, at konstruere en maskine, der kunne udregne og trykke lister med videnskabelige data med en præcision på tyve decimaler.
Selskabet var imponeret, men selv med dets støtte rendte Babbage ind i et for videnskaben kendt, men af den grund ikke mindre kedeligt, problem - at rejse penge. Statssubsidier til videnskabelig forskning var på Babbage's tid nærmest ukendt, men datidens Englands svar på vore dages finansminister antydede vagt, at han ville understøtte projektet finansielt.

Babbage fik 1.500 pund (ca. 7,5 millioner danske kroner i 1999-tal), men havde selv beregnet, at han over en periode på to til tre år skulle bruge omkring 5.000 pund.
Han havde tolket finansministerens svar sådan, at de 1.500 pund kun var første del af en samlet sum på 5.000. Desværre havde finansministeren en anden opfattelse, og de resterende 3500 kom aldrig, og selvom Babbage selv finansierede en stor del af projektet blev The Difference Engine aldrig færdig. Efter 10 års arbejde, endeløse disputer med regeringen om finansiering og beskyldninger om bedrageri, standsede Babbage arbejdet med sin maskine. Den del af maskinen, der blev færdig er nu udstillet på Videnskabernes Museum i London.
Babbage opgav dog ikke sit værk på grund af de endeløse trakasserier med regeringen, men fordi han i mellemtiden havde revideret sin opfindelse og nu var kommet frem til en forbedret udgave eller version, nemlig The Analytical Engine.
Denne maskine bestod af to dele:
nLageret (the Store), hvor alle de ubekendte variabler, der skulle beregnes blev opbevaret sammen med de resultater, der var produktet af tidligere operationer; og
n Møllen (the Mill), hvor selve beregningen skulle foregå.
Man ser her ligheden til vore dages computer og Lageret og Møllens slægtskab med så velkendte enheder, som harddisken og processoren. Maskinen fungerede ved hjælp af to sæt kort, efter samme princip som Jacquards Vævekort (se dagens apropos). Det første sæt skulle dirigere arten af de operationer, der skulle udføres i Møllen - disse kort kaldtes operationskort; det andet sæt bestemte de ubekendte eller variabler, de første kort skulle udføre beregninger på - disse kort kaldtes variable kort. Maskinen var derfor i sit udgangspunkt en meget generel maskine. Den var i stand til at udføre næsten en hvilken som helst operation:
Ligegyldigt hvilken algoritme (den bestemte følge af regneoperationer, der fordres af et givent problem), den blev bedt om at udføre, måtte udførelsen kommunikeres til maskinen af to kort, et fra hvert sæt.Når disse var blevet placeret, var maskinen specialiseret til netop den særlige algoritme.
The Analytical Engine havde dog en væsentlig forskel fra vore dages computer, nemlig evnen til at gemme og genbruge delresultater: Hver gang en beregning var blevet udført, måtte resultatet 'skrives' ind igen, hvis det atter skulle bruges i de videre beregninger. Dette gjorde naturligvis længere processeringer ikke bare besværlige, men nærmest umulige, da de åbnede op for netop de samme fejltastninger, som det oprindeligt var meningen maskinen skulle eliminere. At gå ind i en nøjere beskrivelse af, hvordan den mekaniske del af maskinen fungerede vil føre for vidt. Det må række at fortælle at Charles Babbage havde forestillet sig, at den skulle drives ved dampkraft. Og det er godt det samme, for mere end 150 år efter Charles Babbage fik idèen til den tidligere Difference Engine konstruerede man på Londons Videnskabernes Museum en fuldt operationsklar maskine ud fra de originale tegninger. Den var tre meter bred og 1,90 høj, blev udført i støbejern, bronze og stål og bestod af 4.000 komponenter, der tilsammen gav en vægt på tre tons.Denne sene udgave udførte sine første beregninger i begyndelsen af 1990'erne - med resultater af en nøjagtighed på 31 decimaler, langt mere præcist end en almindelig lommeregner i 1990'erne.
Men hver eneste beregning kræver, at man drejer et håndtag helt op til tusinde gange, hvilket ville gøre selv de mest enkle beregninger til en noget tidskrævende affære. The Analytical Engine blev ligesom sin forgænger aldrig bygget færdig, men historien om den er farverig.
Ikke bare fordi verden havde set radikalt anderledes ud i dag, hvis Babbage havde fået bygget sin maskine. Men også fordi han fandt en entusiastisk inspirationskilde og idepartner i den engelske digter Lord Byrons eneste datter, hertuginden af Lovelace, Augusta Ada Byron, der levede fra 1816-52.
Ada hørte om Babbage ved en af datidens utallige society-events, hvor nye opfindelser blev præsenteret - dels for at amusere de højere sociale cirkler, og dels for at rejse penge til samme opfindelsers udførelse. Her præsenteredes en prototype på Babbage's Difference Engine.

Ada blev fascineret af opfindelsen og satte sig for at møde maskinens opfinder for at diskutere den med ham. Frem til hendes død stod de to i stadig forbindelse med hinanden, og Ada kom i sine breve til Babbage med mange betydningsfulde ændringsforslag til hans maskiner. Ada skrev blandt andet et 'program' til den analytiske maskine, der, hvis maskinen nogensinde var blevet funktionsklar ville have været i stand til at behandle Bernoulli's lov om høje tal. Jakob Bernoulli's teori om sandsynlighed bruges i dag blandt andet i lottospil, og er sandsynlighedsberegning af tilfældigheder - det er altså meget høje tal, der opereres med her. Babbage og Ada Byrons samarbejde var umådeligt betydningsfuldt i udvidelsen af de mekaniske regnemaskiners funktionsområde og de hævede dem til en grad af sofistikation, der ikke hidtil var set; og i anerkendelse af Ada's arbejde blev et programmeringssprog opkaldt efter hende i 1979, ADA.
Hele denne historie har også inspireret forfattere; blandt andet science fiction-forfatterne William Gibson og Bruce Sterling, der sammen har skrevet den dickenske dystopi, The Difference Engine, om et London, hvor Babbage og Ada Byrons maskine er blevet fuldt udviklet og blandt andet bruges af regeringen under Lord Byron til at holde øje med dissidenter.
Yderligere oplysninger kan findes på internet-adressen: http://www.csc.liv.ac.uk/~ped/teachadmin/histsci/htmlform/lect4.html

Jakob Melander læser litteraturvidenskab ved Københavns Universitet

Apropos - Jacquard-væven
Joseph-Marie Jacquard (1752-1834) opfandt en af de teknikker, der gjorde Babbage's Difference og Analytical Engine mulige, nemlig jaquardvæven.
I løbet af det 18. århundrede blev mange nye teknologiske hjælpemidler introduceret. I særdeleshed inden for væveindustrien i England blev mange af de arbejdere, der før var anerkendt som specialister, overflødige i takt med at maskinerne overtog det manuelle arbejde.
Men omvendt gjorde udviklingen af mekaniske vævemaskiner, at store mængder tekstil kunne masseproduceres langt hurtigere end før. Der var dog stadig et felt tilbage, hvor maskinerne ikke kunne erstatte de faglærte arbejdere, nemlig i fremstillingen af mønstrede tekstiler. Jacquardvæven præsenterede en løsning på dette problem:
Med den kunne store mængder stof vævet i ekstremt komplicerede mønstre fremstilles nogenlunde ligeså hurtigt som almindelige, mønsterløse tekstiler; her kunne maskinerne ikke være med.
Idèen bag Jacquards opfindelse var at forbinde vævens bevægelser med en kodet udgave af det mønster væven skulle reproducere. Jacquard lod mønstret afbillede som en række huller i en serie af kort af karton. Tilstedeværelsen eller fraværet af huller i et kort bestemte vævens bevægelser, og ved at sætte en række af kort i serie kunne vævens bevægelser styres nøje og gentages præcist i det uendelige - i realiteten indtil kortene blev slidt op. En given serie af kort var et simpelt 'program' og et sådant på 10.000 kort producerede et, endnu eksisterende, silkeportræt af Joseph-Marie Jacquard.
Jacquards opfindelse er i dag anerkendt som et betydende skridt på vejen mod den moderne computer - og den havde altså også betydning for Babbage's maskiner.JM

Bliv opdateret med nyt om disse emner på mail

Vores abonnenter kalder os kritisk, seriøs og troværdig.
Få ubegrænset adgang med et digitalt abonnement.
Prøv en måned gratis.

Prøv nu

Er du abonnent? Log ind her

Anbefalinger

anbefalede denne artikel

Kommentarer

Der er ingen kommentarer endnu