查尔斯·巴贝奇（1791年12月26日至1871年10月18日）是英国数学家和发明家，被认为是第一台数字可编程计算机的概念化者。巴贝奇的“差分引擎1号”设计于1821年，是第一台成功的、无错误的自动计算机，被认为是现代可编程计算机的灵感来源。巴贝奇经常被称为“计算机之父”，他也是一位多产作家，兴趣广泛，包括数学、工程、经济、政治和技术。

快速事实：查尔斯·巴贝奇

• 以：数字可编程计算机的概念而闻名。
• 也被称为：计算机之父
• 出生：1791年12月26日，英国伦敦
• 父母：Benjamin Babbage和Elizabeth Pumleigh Teape
• 逝世：1871年10月18日，英国伦敦
• 教育背景：剑桥大学
• 出版作品：《哲学家的一生》，英国科学衰落的反思
• 奖项和荣誉：皇家天文学会金质奖章
• 配偶：乔治亚娜·惠特莫尔
• 孩子们：杜加尔德、本杰明和亨利
• 值得注意的一句话：“由于缺乏事实而产生的错误远比那些由于尊重真实数据的不合理推理而产生的错误多得多，也更持久。”

早期生活和教育

查尔斯·巴贝奇于1791年12月26日出生于英国伦敦，是伦敦银行家本杰明·巴贝奇和伊丽莎白·普姆利·蒂佩四个孩子中的老大。只有查尔斯和他的妹妹玛丽·安在童年早期幸存下来。巴贝奇一家相当富裕，作为唯一幸存的儿子，查尔斯有私人家教，被送到最好的学校，包括埃克塞特、恩菲尔德、托特内斯和牛津，直到1810年最终进入剑桥三一学院。

在三一学院，巴贝奇读数学，1812年，他加入剑桥大学的彼得豪斯，在那里他是顶级数学家。在彼得豪斯期间，他与人共同创立了分析学会，这是一个或多或少的模拟科学学会，由英国一些最著名的年轻科学家组成。他还加入了一些学术性较低的学生社团，如关注超自然现象调查的幽灵俱乐部，以及致力于将其成员从被称为“疯人院”的精神病院中解放出来的提取器俱乐部（如果有人致力于精神病院的话）。

尽管巴贝奇是顶尖数学家，但他并没有以优异的成绩从剑桥彼得豪斯大学毕业。由于对其最终论文是否适合公开审查的争议，他在1814年未经考试获得了学位。

毕业后，巴贝奇成为位于伦敦的英国皇家研究所（Royal Institute of Britain）的天文学讲师，该机构致力于科学教育和研究。1816年，他因提高自然知识而被选为伦敦皇家学会的会员。

巴贝奇通往计算机的道路

1812年或1813年，巴贝奇首先想到了一种能够计算和打印无误差数学表格的机器。19世纪初，航海、天文和精算表是新兴工业革命的重要组成部分。在航海中，它们被用来计算时间、潮汐、洋流、风、太阳和月亮的位置、海岸线和纬度。当时手工制作的表格不准确，造成了灾难性的延误，甚至造成船只损失。

巴贝奇从1801年的提花织机（一种自动织机）中获得了设计计算机器的灵感，这台织机由手动曲柄转动，并通过穿孔卡发出的指令进行“编程”。看到了由提花织机自动编织成丝绸的复杂肖像后，巴贝奇开始建造一台可靠的蒸汽驱动或手摇计算机器，该机器同样可以计算和打印数学表格。

差异引擎

巴贝奇于1819年开始发明一种机器，以机械方式制作数学表格。1822年6月，他在一篇题为《机械在天文和数学表格计算中的应用说明》的论文中向英国皇家天文学会宣布了他的发明。他根据有限差分原理将其命名为差分引擎1号，通过加法解析多项式表达式的数学过程背后的原理，因此可以通过简单的机械来解析。巴贝奇的设计需要一台手摇机器，能够将计算结果排到小数点后20位。

1823年，英国政府感兴趣，给巴贝奇1700英镑，让他开始这项工程，希望他的机器能减少制作关键数学表格的时间和成本。尽管巴贝奇的设计是可行的，但当时的金属加工状况使得生产所需的数千个精密加工零件成本过高。因此，建造差分引擎1号的实际成本远远超过了政府的初步估计。1832年，巴贝奇成功地制造出一种工作模型，该模型是一台可缩小的机器，能够将计算结果制成表格，最多只能保留小数点后六位，而不是原始设计设想的小数点后二十位。

当英国政府在1842年放弃差分引擎1号项目时，巴贝奇已经在为他的“分析引擎”进行设计，这是一种更复杂、更可编程的计算机。1846年至1849年间，巴贝奇设计了一种改进的“2号差分引擎”，能够更快地计算多达31位小数，并且运动部件更少。

1834年，瑞典印刷商Per Georg Scheutz成功地基于巴贝奇的差异引擎（称为Scheutzian计算引擎）构建了一台适销对路的机器。虽然它不完美，重达半吨，有一架大钢琴那么大，但1855年在巴黎成功地展示了Scheutzian发动机，并向美国和英国政府出售了各种型号的发动机。

分析引擎，真正的计算机

到1834年，巴贝奇已经停止了差分引擎的工作，并开始计划开发一种更大、更全面的机器，他称之为分析引擎。巴贝奇的新机器是一个巨大的进步。它能够计算一个以上的数学任务，真正成为我们今天所说的“可编程的”。

与现代计算机非常相似，巴贝奇的分析引擎包括算术逻辑单元、条件分支和循环形式的控制流以及集成内存。像提花织机一样，巴贝奇早在几年前就受到提花织机的启发，他的分析引擎被编程为通过穿孔卡片进行计算。结果输出将在打印机、曲线绘图仪和钟上提供。

分析引擎的内存被称为“存储”，能够存储1000个数字，每个数字都有40个十进制数字。该引擎的“磨机”与现代计算机中的算术逻辑单元（ALU）一样，能够执行所有四种基本算术运算，加上比较和可选的平方根运算。与现代计算机的中央处理器（CPU）类似，该工厂依靠自己的内部程序来执行程序指令。巴贝奇甚至创造了一种与分析引擎一起使用的编程语言。与现代编程语言类似，它允许指令循环和条件分支。

很大程度上由于缺乏资金，巴贝奇一直无法构建任何一台计算机的完整工作版本。直到1941年，在巴贝奇提出他的分析引擎一个多世纪之后，德国机械工程师康拉德·祖斯才展示了他的Z3，世界上第一台可编程计算机。

1878年，甚至在宣布巴贝奇的分析引擎为英国科学促进会执行委员会建议不要建造“机械创新的奇迹”。虽然委员会承认这台机器的有用性和价值，但它对建造这台机器的估计费用犹豫不决，没有任何保证它能正常工作。

巴贝奇和ada lovelace，第一位程序员

1883年6月5日，巴贝奇会见了著名诗人拜伦勋爵17岁的女儿奥古斯塔·艾达·拜伦（Augusta Ada Byron），她是洛夫蕾丝伯爵夫人，更被称为“艾达·洛夫蕾丝”。艾达和她的母亲参加了巴贝奇的一次讲座，在一些通信之后，巴贝奇邀请他们去看一个小型版本的差异引擎。Ada被迷住了，她要求并收到了差异引擎的蓝图副本。她和母亲参观了工厂，看看其他机器在工作。

艾达·洛夫莱斯被认为是一位天赋异禀的数学家，她曾与当时最优秀的两位数学家一起学习：奥古斯都·德·摩根和玛丽·萨默维尔。当被要求翻译意大利工程师路易吉·费德里科·梅纳布雷亚（Luigi Federico Menabrea）关于巴贝奇分析引擎的文章时，艾达不仅将法语原文翻译成英语，还将自己的想法和想法添加到机器上。在她的补充说明中，她描述了如何让分析引擎处理数字之外的字母和符号。她还提出了指令重复过程的理论，即“循环”，这是当今计算机程序中使用的一项基本功能。

1843年出版的《Ada的翻译和注释》描述了如何对巴贝奇的分析引擎进行编程，基本上使Ada Byron Lovelace成为世界上第一位计算机程序员。

婚姻与个人生活

巴贝奇违背父亲的意愿，于1814年7月2日与乔治亚娜·惠特莫尔结婚。他的父亲一直不想让儿子结婚，直到他有足够的钱养活自己，但仍然承诺终身每年给他300英镑（2019年为36175英镑）。这对夫妇最终共有八个孩子，其中只有三个活到了成年。

从1827年到1828年的短短一年时间里，巴贝奇的父亲、第二个儿子（查尔斯）、妻子乔治亚娜和一个新生的儿子都去世了，这场悲剧袭击了巴贝奇。他几乎伤心欲绝，在欧洲进行了一次长途旅行。1834年左右，当他心爱的女儿乔治安娜去世时，饱受摧残的巴贝奇决定全身心投入到工作中，从此不再再婚。

1827年父亲去世后，巴贝奇继承了10万英镑（2019年超过1320万美元）。在很大程度上，这一巨大的遗产使巴贝奇有可能将自己的一生奉献给开发计算机的热情。

由于科学尚未被公认为一种职业，巴贝奇被他的同时代人视为“绅士科学家”——一大群贵族业余爱好者中的一员，他们凭借独立富有，能够在没有外界支持的情况下追求自己的兴趣。巴贝奇的兴趣绝不限于数学。1813年至1868年间，他撰写了几本关于制造业、工业生产过程和国际经济政治的书籍和论文。

巴贝奇的其他发明虽然从未像他的计算机器那样广为人知，但包括检眼镜、铁路灾难“黑匣子”记录器、地震仪、高度计和防止损坏铁路机车前端的奶牛捕捉器。此外，他还提议利用海洋潮汐运动来发电，这一过程目前正被开发为可再生能源。

尽管巴贝奇经常被认为是个怪人，但他是19世纪30年代伦敦社会和知识界的超级巨星。他经常在多塞特街的家中举行的周六聚会被认为是“不要错过”的事情。巴贝奇以其迷人的健谈口才而闻名，他会用伦敦最新的八卦以及关于科学、艺术、文学、哲学、宗教、政治和艺术的讲座来吸引他的客人。巴贝奇派对的哲学家哈丽特·马蒂诺写道：“所有人都渴望参加他的盛大晚会。”。

尽管巴贝奇在社会上很受欢迎，但他从未被误认为是外交官。他经常对他认为“科学机构”缺乏远见的成员发动激烈的公开口头攻击。不幸的是，他有时甚至攻击他正在寻求财政或技术支持的人。事实上，马博思·莫斯利（Maboth Moseley）1964年写的第一本传记的标题是《暴躁的天才：发明家查尔斯·巴贝奇的一生》

死亡与遗产

巴贝奇于1871年10月18日去世，享年79岁。他在伦敦马里勒本区多塞特街1号的家中和实验室去世，并被安葬在伦敦肯萨尔格林公墓。今天，巴贝奇的一半大脑保存在伦敦皇家外科学院的亨特博物馆，另一半在伦敦科学博物馆展出。

巴贝奇死后，他的儿子亨利继续他父亲的工作，但也未能制造出一台完全正常工作的机器。他的另一个儿子本杰明移民到了南澳大利亚，2015年在那里发现了巴贝奇的许多论文和原型。

1991年，伦敦科学博物馆馆长多伦·斯瓦德（Doron Swade）成功制造了巴贝奇2号差分引擎的全功能版本。精确到31位，超过4000个零件，重量超过3公吨，它的工作原理与巴贝奇142年前的设想完全一致。该打印机于2000年完工，另有4000个零件，重2.5公吨。今天，Swade是Plan 28项目的关键团队成员，该项目是伦敦科学博物馆试图构建一个全尺寸工作巴贝奇分析引擎的项目。

当他接近生命的尽头时，巴贝奇开始意识到他永远无法完成机器的工作版本。在他1864年的著作《哲学家的一生》中，他预言性地确认了自己的信念，即多年的工作没有白费。

查尔斯·巴贝奇是科技发展中最有影响力的人物之一。他的机器是一系列制造控制和计算技术的智力先驱。此外，他被认为是19世纪英国社会的重要人物。他出版了六部专著和至少86篇论文，并就从密码学和统计学到科学理论与工业实践之间的相互作用等主题进行了演讲。他对包括约翰·斯图尔特·密尔和卡尔·马克思在内的著名政治和社会哲学家产生了重大影响。

资料来源和进一步参考

• 巴贝奇，查尔斯。“哲学家生活中的段落”，查尔斯·巴贝奇的作品。埃德·坎贝尔·凯利，马丁。第11卷。伦敦：威廉·皮克林，1864年。印刷品。
• 《查尔斯·巴贝奇的分析引擎》，1838年《计算史年鉴》4.3（1982）：196-217。印刷品。
• 库克，西蒙。“《思想、机器和经济代理人：剑桥接受布勒和巴贝奇的历史和科学哲学研究》第36.2部分（2005）：331-50。印刷品。
• 巴贝奇的差异引擎中的“差异”，《数学教师》78.5（1985）：366-54。印刷品。
• 弗兰克森，奥利·伊曼纽尔。“巴贝奇与密码学。或者，波弗特海军上将密码之谜”，《模拟中的数学与计算机》35.4（1993）：327-67。
• 霍林斯、克里斯托弗、乌苏拉·马丁和阿德里安·赖斯。“Ada Lovelace的早期数学教育”，《BSHM公报：英国数学史学会杂志》32.3（2017）：221-34。印刷品。
• 海曼，安东尼。“计算机先驱查尔斯·巴贝奇”，《普林斯顿：普林斯顿大学出版社》，1982年。印刷品。
• 库斯基，杰西卡。“数学和机械思维：查尔斯·巴贝奇、查尔斯·狄更斯和《小多丽特》中的脑力劳动。”狄更斯研究年刊45（2014）：247-74。印刷品。
• 林格伦，迈克尔。《荣耀与失败：约翰·穆勒、查尔斯·巴贝奇、格奥尔格和埃德瓦尔德·斯库茨的不同引擎》，转译。麻省剑桥：麻省理工学院出版社，1990年。印刷品。

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