miércoles, 18 de marzo de 2020

Charles Babbage


Hace ya unas décadas que perdimos a nuestro ilustre asociado.
Gracias a que hace relativamente poco su invento de la computadora ha revolucionado la navegación de las Airship, es de merecido rigor ofrecer un homenaje, explicando su vida.

Biografía
Charles Babbage nació en Teignmouth (Devonshire, Reino Unido), el 26 de diciembre 1791.
Es hijo de Benjamin Babbage y Betsy Plumleigh Teape.
Su padre era un rico banquero que le dio acceso a la educación en las escuelas privadas más prestigiosas de la época, de las que cabe destacar el Trinity College en Cambridge.

Babbage destacó sobre todo por su interés en los dispositivos mecánicos.
Dicho interés le hizo aprender matemáticas de forma autodidactica leyendo cualquier libro que le llegaba a las manos.


En 1810 llegó a la universidad de Cambridge, no sin antes haberse formado con la ayuda de un profesor privado proveniente de la universidad de Oxford.
Un par de años después de entrar en Cambridge formó la Sociedad Analítica junto con otros alumnos de Cambridge y en 1816 entró a formar parte de la Real Sociedad de Matemáticas de Londres.
En 1814 se casó con Georgiana Whitmore en St. Michael’s Church, Teignmouth, con la que ha llegado a tener 8 hijos de los cuales solo 4 están vivos en la actualidad.

Durante las primeras reuniones con la Sociedad Analítica ideó un dispositivo que más tarde se convertiría en la máquina diferencial, sobre la que empezó a trabajar a partir de 1819 y tras obtener un motor en diferencias funcional en 1822 y ganar una medalla honorífica de la Sociedad de Astronomía de Londres, consiguió una subvención para completar lo que hoy conocemos como su máquina diferencial. Aunque en un primer momento pensó que podía terminarla en 3 años tuvo que parar en 1834 por falta de fondos, año en el que empezó a pensar en construir su máquina analítica.

Desgraciadamente su esposa Georgiana murió durante el transcurso del verano de 1827, a la edad de 35 años.
A principio de los 1840 Babbage dio una conferencia en Turín a Federico Luigi, Conde de Menabrea, acerca de su máquina analítica publicando después las notas tomadas.
Tiempo después Ada Byron, hija mayor de Babbage, se encargó de traducir la publicación de Luigi añadiendo anotaciones propias, entre ellas programas que harían a la máquina poder ejecutar cálculos más complejos como por ejemplo los números de Bernoulli. Por ello Ada Byron, más conocida como Lady Ada Lovelace, se convirtió en la primera programadora de la Maquina Analítica.
Babbage quedó tan impresionado con el entendimiento de Lady Ada acerca de su máquina, que fue su tutor y más tarde trabajaron juntos hasta tal punto que este le reconoció su talento apodándola “La Encantadora de Números”.

Babbage hace dos décadas, el 18 de octubre de 1871, a la edad de 79 años.
Fue enterrado en el cementerio de Kensal Green, Londres.


Máquina Diferencial


Pese a que esta máquina es conocida por Babbage, la primera idea al respecto proviene de una publicación olvidada de J. H. Müller en el año 1786, pero no fue hasta 1822, cuando Charles enseñó su idea a la Sociedad de Astronomía que la idea tomó fuerza.
La máquina estaba pensada para operar tabulando funciones polinómicas, usando notación decimal y siendo accionada por una manivela.
El funcionamiento consiste en un número determinado de columnas cilíndricas numeradas, donde cada una de dichas columnas almacena un número decimal. La única operación de la que es capaz es sumar la columna n+1 a la n para obtener el nuevo valor de esta. La primera columna muestra el valor del cálculo en la iteración en la que se encuentra el cálculo.
La máquina se programa ajustando los valores iniciales de las columnas a los deseados. La columna 1 se fija al valor del polinomio al comienzo del cómputo. La columna 2 se fija a un valor derivado de la primera. Cada una de las columnas entre 3 y N se fija a un valor derivado de (n- 1) y las derivadas más altas del polinomio.
Como a esta máquina le resulta imposible multiplicar no puede calcular el valor de un polinomio directamente, sin embargo si el valor inicial del polinomio es calculado por algunos medios para un cierto valor de X, se puede calcular cualquier número de valores próximos usando el método conocido generalmente como el Método de las Diferencias Finitas.


Máquina Analítica


Fue descrita por primera vez en 1837 y por entonces ya contaba con unidad aritmética, control de flujo y memoria, además de permitir condiciones y bucles. Fue la primera máquina que tuvo un diseño Turing-completo que se conoce.
Después de diseñar la máquina de diferencias, se dio cuenta de que se podía construir una máquina que hiciera cálculos un poco más generales. Pensó en dotar a la máquina de una entrada en la que las instrucciones a “ejecutar” fueran introducidas mediante tarjetas perforadas como ya se habían empezado a usar en las tejedoras mecánicas de la época para introducir los patrones. Y una salida compuesta por una impresora, un trazador de curvas y una campana. Además la máquina es capaz de generar tarjetas perforadas con números para ser reutilizadas posteriormente por ella misma, todo ello empleando aritmética en base 10.
La memoria que se diseñó fue capaz de almacenar 1000 números de 50 dígitos, aproximadamente 20.7kB.
La unidad aritmética era capaz de utilizar las cuatro operaciones básicas además de comparaciones y raíces cuadradas.
La máquina funciona de manera aproximada a como lo hacen hoy en día las CPU, genera unos datos que se guardan en memoria, que en la máquina estaba formada por tambores en los que se insertaban clavijas.
Además si el programador desea usar operaciones complejas puede especificarse.

En la entrada de la máquina podemos diferenciar tres tipos distintos de tarjetas: unas para los operadores aritméticos, otra para las constantes y otras para la cargar y guardar operaciones en memoria.
Después de diseñar la máquina, Babbage entendió la importancia de optimizar el coste y hacer algoritmos más eficientes. Fue cuando escribió: “Passages from the Life of a Philosopher”.

Debido a incapacidades técnicas y la oposición de la British Association for the Advancement of Science le fue imposible ver su máquina construida.


Otros inventos
Además de las máquinas, Babbage también inventó otros dispositivos interesantes como:
  • Los planos de la máquina analítica contaban con una parte destinada a la impresión de resultados muy innovadora para la época, pudiendo añadir espacios en blanco, alternar entre columnas o incluso cambiar de tipografía. Fue el predecesor de la impresoras que acompañana a las computadoras de los Airship.
  • Creó la máquina de claves militar que el Real Cuerpo del Ejército Británico utiliza para encriptar las ordenes, aunque este invento el ejército le dio la autoría al creador del código, no, Friedrich Kasiski.
  • Creo la unificación tarifaria del correo postal, gracias a los cálculos generados por su primera computadora.
  • Inventó el Cowcatcher que sirve a los trenes para apartar objetos que hayan en la vía que podrían hacerlo descarrilar.

Otros logros
Además de lo de ya nombrado, algunos logros que caben destacarle a Babbage son:
  • En 1824 ganó la medalla de oro de la Royal Astronomical Society por su motor diferencial.
  • De 1828 a 1839 fue el titular de la Catedra Lucasiana de matemáticas de la Universidad de Cambridge.
  • En 1837 fue nombrado Miembro de Honor de Relaciones Exteriores de la American Academy of Arts and Sciences.

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