巴貝奇

查爾斯·巴貝奇(Charles Babbage，1792-1871)是一名英國發明家，科學管理的先驅者，出生於一個富有的銀行家的家庭，曾就讀於劍橋大學三一學院。

查爾斯·巴貝奇
原圖鏈接 來自360網 查爾斯·巴貝奇
原文名	Charles Babbage
出生	英國
國籍	英國
職業	數學家

巴貝奇在1812~1813年初次想到用機械來計算數學表;後來，製造了一台小型計算機，能進行8位數的某些數學運算。

目錄

基本信息

中文名稱： 查爾斯·巴貝奇

外文名稱： Charles Babbage

國籍： 英國

出生日期： 1792年

逝世日期： 1871年

職業： 數學家

畢業院校： 劍橋大學

代表作品： 《各種人壽保險機構的比較觀點》

簡介

1812年他協助建立了分析學會，其宗旨是向英國介紹歐洲大陸在數學方面的成就。該學會推動了數學在英國的復興。

1814年和1817年先後獲得文學學士和碩士學位。

1816年，被選為英國皇家學會會員。

1820年，協助創建了劍橋大學天文學會。

1815-1827年期間在倫敦從事科學活動，1827-1828年期間在歐洲大陸考察工廠。

1828-1839年期間在劍橋大學任盧卡斯數學教授(原為艾薩克·牛頓的教席)。

1831年，協助創建了不列顛科學促進協會。

1834年，協助創建了倫敦統計學會。

成就

發明分析機

1823年得到政府的支持，設計一台容量為20位數的計算機。它的製造要求有較高的機械工程技術。

於是巴貝奇專心從事於這方面的研究。他於1834年發明了分析機(現代電子計算機的前身)的原理。在這項設計中，他曾設想根據儲存數據的穿孔卡上的指令進行任何數學運算的可能性，並設想了現代計算機所具有的大多數其他特性，但因 1842 年政府拒絕進一步支持他的工作，巴貝奇的計算器未能完成。斯德歌爾摩的舒茨公司按他的設計於1855年製造了一台計算器。使真正的計算機時至到電子時代才製成。 巴貝奇在24歲時就被選為英國皇家學會會員。他參與創建了英國天文學會和統計學會，並且是天文學會金質獎章獲得者。他還是巴黎倫理科學院、愛爾蘭皇家學會和美國科學學院的成員。

著作 他的主要著作有:

《各種人壽保險機構的比較觀點》、

《關於科學在英國的衰落及其某些原因的思考》、

• 《對數表樣本》、《論機器和製造業的經濟》、

《有關徵稅原則的思考、關於財產稅及其免除》、

《一個哲學家生涯的片段》。

此外，還有以下一些論文:

《機器在數學表計算中的應用》、

《論用符號表示機器動作的方法》、

《關於調節機器的應用一般原則的論文》。

主要貢獻

巴貝奇從小就養成對任何事情都要尋根究底的習慣，拿到玩具也會拆開來看看裡面的構造。以後他又受了數學和其他科學的訓練並考察了許多工廠。這使得他在管理方面提出了許多創見和新的措施。他的貢獻主要有以下幾點: * 提出了在科學分析的基礎上的可能測定出企業管理的一般原則。他在《論機械和製造業的經濟》一書中指出:"我在過去10年中曾被吸引去訪問英國和歐洲大陸的許多工場和工廠，以便熟悉其機械工藝，在這過程中，我不由自主地把我在其他研究中自然形成的各種一般化原則應用到這些工場和工廠中去。" 這同80年代以後泰羅在《科學管理原理》一書中的下述一段話是很相似的(雖然泰羅並不知道巴貝奇的著作)。泰羅說:"有些人的教育使他們養成了概括並在各處尋找規模的習慣。當這些人碰到了在每一行業中都存在並極為相似的許多問題以後，他們不可避免地試圖把這些問題進行邏輯歸類，並找出解決這些問題的某些規律或規則。"

他設計出世界上第一台計算機。他於1823年設計出來的世界上第1台計算機小型差數機，雖然沒有製成，但其基本原理於92年後被應用於巴勒式會計計算機。他還利用計數機來計算工人的工作數量、原材料的利用程度等。他把這叫做"管理的機械原則"。

他制定了一種"觀察製造業的方法"。這種方法同後來別人提出的"作業研究的科學的、系統的方法"非常相似。觀察者用這種方法進行觀察時利用一種印好的標準提問表。表中包括的項目有:生產所用的材料，正常的耗費、費用、工具、價格，最終市場，工人、工資、需要的技術，工作周期的長度等。

他進一步發展了亞當·斯密關於勞動分工的利益的思想，分析了分工能提高勞動生產率的原因。他指出，這些原因是:

節省了學習所需要的時間。生產中包含的工序愈多，則所需要的學習時間愈長。例如一個工人無需從事全部工序而只做其中少數工序或一道工序，就只需要少量的學習時間。

節省了學習中所耗費的材料。因為在學習中都要耗費一定的材料。實行勞動分工後，需要學習的內容減少了，所耗費的材料也相應地減少。

節省了從一道工序轉變到另一道工序的耗費的時間。而且，由於分工後經常作某一項作業，肌肉得到了鍛煉，就更不易疲勞。

節省了改變工具所耗費的時間。在許多手藝中，工具常常是很精細的，需要作精密的調節。調節這些工具所占的時間相當多，分工後就可以大大節省這些時間。

由於經常重複同一操作，技術熟練，工作速度可以加快。

分工後注意力集中於比較單純的作業，能改進工具和機器，設計出更精緻合用的工具和機器，從而提高勞動生產率。 差分機 差分機 巴貝奇還指出，腦力勞動也同體力勞動一樣地可以進行分工。他指出，法國橋樑和道路學校校長普隆尼把他的工作人員分成技術性、半技術性、非技術性3類，把複雜的工作交給有高度能力的數學家去做，把簡單的工作交給只能從事加減運算的人去做，從而大大提高了整個工作的效率。

他進行了有關工作時間問題的研究。在這項研究中，他徵得同意後引用了法國庫倫布的觀察材料。這是在管理問題上國際合作的最早範例。

在勞資關係方面，他強調勞資協作，強調工人要認識到工廠制度對他們有利的方面。這也同泰羅在幾十年後發表的論點很相似。他提出一種固定工資加利潤分享的制度，認為這種制度有以下的好處:

每個工人同工廠的發展和利潤的多少有直接的利害關係;

每個工人都會關心浪費和管理不善的問題;

能促使每個部門改進工作;

鼓勵工人提高技術和品德，表現不好者減少分享的利潤;

由於工人同僱主的利益一致，能消除隔閡，共求繁榮。

他還探討了能使投資效率更高的大工廠的優越性，以及這些工廠對原料來源的恰當位置;工藝過程和製造成本的分析(如在制針業中);在同一領域中各個企業的比較研究。(如《各種人壽保險機構的比較觀點》)等。

失敗的英雄

今天出版的許多計算機書籍扉頁里，都登載着這位先生的照片:寬闊的額，狹長的嘴，銳利的目光顯得有些憤世嫉俗，堅定的但絕非缺乏幽默的外貌，給人以一種極富深邃思想的學者形象，有人或許知道他的大名──查爾斯·巴貝奇。

巴貝奇，1792年出生在英格蘭西南部的托特納斯，是一位富有的銀行家的兒子，後來繼承了相當豐厚的遺產，但他把金錢都用於了科學研究。童年時代的巴貝奇顯示出極高的數學天賦，考入劍橋大學後，他發現自己掌握的代數知識甚至超過了教師。畢業留校，24歲的年青人榮幸地受聘擔任劍橋"路卡辛講座"的數學教授。這是一個很少有人能夠獲得的殊榮，牛頓的老師巴羅是第一名，牛頓是第二名。假若巴貝奇繼續在數學理論領域耕耘，他本來是可以走上鮮花鋪就的坦途。然而，這位曠世奇才卻選擇了一條無人敢於攀登的崎嶇險路。

事情恐怕還得從法國講起。18世紀末，法蘭西發起了一項宏大的計算工程──人工編制《數學用表》，這在沒有先進計算工具的當時，可是件極其艱巨的工作。法國數學界調集大批精兵強將，組成了人工手算的流水線，算得個天昏地暗，才完成了17卷大部頭書稿。即便如此，計算出的數學用表仍然存在大量錯誤。

據說有一天，巴貝奇與著名的天文學家赫舍爾湊在一起，對兩大部頭的天文數表評頭論足，翻一頁就是一個錯，翻兩頁就有好幾雙。面對錯誤百出的數學表，巴貝奇目噔口呆，他甚至喊出聲來:"天哪，但願上帝知道，這些計算錯誤已經充斥瀰漫了整個宇宙!"這件事也許就是巴貝奇萌生研製計算機構想的起因。巴貝奇在他的自傳《一個哲學家的生命歷程》里，寫到了大約發生在1812年的一件事:"有一天晚上，我坐在劍橋大學的分析學會辦公室里，神志恍惚地低頭看着面前打開的一張對數表。一位會員走進屋來，瞧見我的樣子，忙喊道:'餵!你夢見什麼啦?'我指着對數表回答說:'我正在考慮這些表也許能用機器來計算!'"

巴貝奇的第一個目標是製作一台"差分機"，那年他剛滿20歲。他從法國人傑卡德發明的提花織布機上獲得了靈感，差分機設計閃爍出了程序控制的靈光──它能夠按照設計者的旨意，自動處理不同函數的計算過程。1822年，巴貝奇小試鋒芒，初戰告捷，第一台差分機呱呱墜地。但是，這一"小試"也耗去了整整10年。這是因為當時的工業技術水平極差，從設計繪圖到零件加工，都得自己親自動手。好在巴貝奇自小就酷愛並熟悉機械加工，車鉗刨銑磨，樣樣拿手。在他孤軍奮戰下造出的這台機器，運算精度達到了6位小數，當即就演算出好幾種函數表。以後實際運用證明，這種機器非常適合於編制航海和天文方面的數學用表。 "春風得意馬蹄疾"。成功的喜悅激勵着巴貝奇，他連夜奮筆上書皇家學會，要求政府資助他建造第二台運算精度為20位的大型差分機。英國政府看到巴貝奇的研究有利可圖，破天荒地與科學家簽訂了第一個合同，財政部慷慨地為這台大型差分機提供出1.7萬英鎊的資助。巴貝奇自己也貼進去1.3萬英鎊巨款，用以彌補研製經費的不足。在當年，這筆款項的數額無異於天文數字──有關資料介紹說，1831年約翰·布爾製造一台蒸汽機車的費用才784英磅。

然而，英國政府和巴貝奇都失了算，第二台差分機在劍橋的"陰溝"裡面翻了船!我們可以設身處地替巴貝奇想一想，第二台差分機大約有25000個零件，主要零件的誤差不得超過每英寸千分之一，即使用現在的加工設備和技術，要想造出這種高精度的機械也絕非易事。巴貝奇把差分機交給了英國最著名的機械工程師約瑟夫·克萊門特所屬的工廠製造，但工程進度十分緩慢。設計師心急火燎，從劍橋到工廠，從工廠到劍橋，一天幾個來回。他把圖紙改了又改，讓工人把零件重做一遍又一遍。年復一年，日復一日，直到又一個10年過去後，巴貝奇依然望着那些不能運轉的機器發愁，全部零件亦只完成不足一半數量。參加試驗的同事們再也堅持不下去，紛紛離他而去如鳥獸散。巴貝奇獨自苦苦支撐了第三個10年，終於感到自己再也無力回天。那天清晨，巴貝奇蹣跚走進車間。偌大的作業場空無一人，只剩下滿地的滑車和齒輪，四處一片狼籍。他呆立在尚未完工的機器旁,深深地嘆了口氣，終於"愴然而涕下"。在痛苦的煎熬中，他無計可施，只得把全部設計圖紙和已完成的部分零件送進倫敦皇家學院博物館供人觀賞。

1842年，在巴貝奇的一生中是極不平常的一年。那年冬天，倫敦的氣候格外寒冷，巴貝奇的身心全都冷得發顫。英國政府宣布斷絕對他的一切資助，連科學界的友人都用一種怪異的目光看着他。英國首相譏諷道:"這部機器的唯一用途，就是花掉大筆金錢!"同行們譏笑他是"愚笨的巴貝奇"。皇家學院的權威人士，包括著名的天文學家艾瑞等人，都公開宣稱他的差分機"毫無任何價值"……

就在這痛苦艱難的時刻，一縷春風悄然吹開巴貝奇苦悶的心扉。他意外地收到一封來信，寫信人不僅對他表示理解而且還希望與他共同工作。娟秀字體的簽名，表明了她不凡的身份──伯爵夫人。

接到信函後不久，巴貝奇實驗室門口走進來一位年輕的女士。只見她身披素雅的斗蓬，鬢角上斜插一束白色的康乃馨，顯得那麼典雅端莊，面帶着衿持的微笑，向巴貝奇彎腰行了個致敬禮。巴貝奇一時愣在那裡，他與這位女士似曾相識，又想不起曾在何處邂逅。女士落落大方地作了自我介紹，來訪者正是那位伯爵夫人。

"您還記得我嗎?"女士低聲問道，"十多年前，您還給我講過差分機原理。"看到巴貝奇迷惑的眼神，她又笑着補充說:"您說我像野人見到瞭望遠鏡。"巴貝奇恍然大悟，想起已經十分遙遠的往事。面前這位俏麗的女士和那個小女孩之間，依稀還有幾分相似。

原來，夫人本名叫阿達·奧古斯塔，是英國大名鼎鼎的詩人拜倫之獨生女。她比巴貝奇的年齡要小20多歲，1815年才出生。阿達自小命運多蹇，來到人世的第二年，父親拜倫因性格不合與她的母親離異，從此別離英國。可能是從未得到過父愛的緣由，小阿達沒有繼承到父親詩一般的浪漫熱情，卻繼承了母親的數學才能和毅力。那還是阿達的少女時代，母親的一位朋友領着她們去參觀巴貝奇的差分機。其他女孩子圍着差分機嘰嘰喳喳亂髮議論，摸頭不是腦。只有阿達看得非常仔細，她十分理解並且深知巴貝奇這項發明的重大意義。

或許是這個小女孩特殊的氣質，在巴貝奇的記憶里打下了較深的印記。他趕緊請阿達入座，並欣然同意與這位小有名氣的數學才女共同研製新的計算機器。

就這樣，在阿達27歲時，她成為巴貝奇科學研究上的合作夥伴，迷上這項常人不可理喻的"怪誕"研究。其時，她已經成了家，丈夫是洛甫雷斯伯爵。按照英國的習俗，許多資料在介紹里都把她稱為"洛甫雷斯伯爵夫人"。

30年的困難和挫折並沒有使巴貝奇折服，阿達的友情援助更堅定了他的決心。還在大型差分機進軍受挫的1834年，巴貝奇就已經提出了一項新的更大膽的設計。他最後衝刺的目標，不是僅僅能夠制表的差分機，而是一種通用的數學計算機。巴貝奇把這種新的設計叫做"分析機"，它能夠自動解算有100個變量的複雜算題，每個數可達25位，速度可達每秒鐘運算一次。今天我們再回首看看巴貝奇的設計，分析機的思想仍然閃爍着天才的光芒。

巴貝奇首先為分析機構思了一種齒輪式的"存貯庫"，每一齒輪可貯存10個數，總共能夠儲存1000個50位數。分析機的第二個部件是所謂"運算室"，其基本原理與帕斯卡的轉輪相似，但他改進了進位裝置，使得50位數加50位數的運算可完成於一次轉輪之中。此外，巴貝奇也構思了送入和取出數據的機構、以及在"存儲庫"和"運算室"之間運輸數據的部件。他甚至還考慮到如何使這台機器處理依條件轉移的動作。一個多世紀過去後，現代電腦的結構幾乎就是巴貝奇分析機的翻版，只不過它的主要部件被換成了大規模集成電路而已。僅此一說，巴貝奇就當之無愧於計算機系統設計的"開山鼻祖"。

俏阿達"心有靈犀一點通"，她非常準確地評價道:"分析機'編織'的代數模式同傑卡德織布機編織的花葉完全一樣"。於是，為分析機編制一批函數計算程序的重擔，落到了數學才女柔弱的肩頭。阿達開天闢地第一回為計算機編出了程序，其中包括計算三角函數的程序、級數相乘程序、伯努利函數程序等等。阿達編制的這些程序，即使到了今天，電腦軟件界的後輩仍然不敢輕易改動一條指令。人們公認她是世界上第一位軟件工程師，港台地區的書刊，還把她請上了軟件界"開山祖師奶"的赫赫寶座。眾所周知，美國國防部據說是花了250億美元和10年的光陰，把它所需要軟件的全部功能混合在一種計算機語言中，希望它能成為軍方數千種電腦的標準。1981年，這種語言被正式命名為ADA語言，使阿達的英名流傳至今。

不過，以上講的都是後話，殊不知巴貝奇和阿達當年處在怎樣痛苦的水深火熱之中!由於得不到任何資助，巴貝奇為把分析機的圖紙變成現實，耗盡了自己全部財產，搞得一貧如洗。他只好暫時放下手頭的活，和阿達商量設法賺一些錢，如製作什麼國際象棋玩具，什麼賽馬遊戲機等等。為籌措科研經費，他們不得不"下海"搞"創收"。最後，兩人陷入了惶惶不可終日的窘境。阿達忍痛兩次把丈夫家中祖傳的珍寶送進當鋪，以維持日常開銷，而這些財寶又兩次被她母親出資贖了回來。

貧困交夾，無休無止腦力勞動，阿達的健康狀況急劇惡化。1852年，懷着對分析機成功的美好夢想和無言的悲愴，巾幗軟件奇才魂歸黃泉，香消魄散，死時年僅36歲。

阿達去後，巴貝奇又默默地獨自堅持了近20年。晚年的他已經不能準確地發音，甚至不能有條理地表達自己的意思，但是他仍然百折不撓地堅持工作。

上帝對巴貝奇和阿達太不公平!分析機終於沒能造出來，他們失敗了。巴貝奇和阿達的失敗是因為他們看得太遠，分析機的設想超出了他們所處時代至少一個世紀!然而，他們留給了計算機界後輩們一份極其珍貴的精神遺產，包括30種不同的設計方案，近2100張組裝圖和50000張零件圖……，更包括那種在逆境中自強不息，為追求理想奮不顧身的拼搏!

1871年，為計算機事業而貢獻了終生的先驅者終於閉上了眼睛。當時就有人把他的大腦用鹽漬着保存起來，想經過若干年後，有更先進技術來研究他大腦特別的機制;現在的人們，當然更不會以成敗來論英雄!