差分机零号

不值一提的往事

1791年12月26日，查尔斯·巴贝奇出生于英格兰一个富有的银行家家庭，这让他在后来继承了相当丰厚的遗产，为他的科学研究提供了不小的资本。

没错，接下来要说的就是，巴贝奇从小天资聪颖，具有极高的数学天赋。

似乎每一位科学家都是从小就有着这样或那样的，异于常人的天赋，仿佛所有为这些科学家做传记的故事都出自一人笔下。我们又没办法穿越到巴贝奇小时候，带着张数学试卷考考他，去检查一下他的数学天赋。

不过，至少有一点是确定的，巴贝奇考入了剑桥大学，并在毕业后成了学校“卢卡斯讲座”的数学教授。

如果继续在数学领域耕耘，巴贝奇可能也会像同时期的高斯一样，成为一位数学家。但是，他选择了另一条道路。

科学钓鱼法则

目标：钓到一名年富力强的科学家

鱼饵：人工编制《数学用表》。法国数学界调集大批精兵强将，组成了人工手算的流水线，算了个天昏地暗，才完成了17卷大部头书稿，而且错误连篇。

结论：发现《数学用表》满篇错误的巴贝奇上钩了！

我，查尔斯·巴贝奇，今年21岁，决定造一台能进行8位数的某些数学运算的机械仪器。我打算称呼它为——计算机？差分机？分析机？或者别的什么，我还没想好。

什么困难也无法阻止我！

“轻松”的科学档案

名字：差分机0号

基本情况：1822年，巴贝奇耗去了10年时间，初战告捷，第一台差分机呱呱坠地。从设计绘图到零件加工，车钳刨铣磨，都由巴贝奇自己亲自动手，样样不落。他孤军奋战下造出的这台机器，运算精度达到了6位小数。

深刻理解：差分机就是一台多项式求值机，以蒸汽机为动力，驱动大量的齿轮运转，通过常量差分计算数表，把结果记录到金属表盘上。

1822年6月14日，巴贝奇向皇家天文学会递交论文《论机械在天文及数学用表计算中的应用》，顺便向政府伸手要钱，资助他继续搞发明。

我真是个天才。我可不是吹嘘自己，只要你看到我设计的差分机，你就明白，嘿嘿，天才本来就是属于我的称号。连政府都为我提供了1.7万英镑，这可不是小钱，如果穿越到2022年，它将相当于3300万人民币。

为了证明我的天才设想，也为了不负众望，我决定利用这笔钱再造一台运算精度达到20位的大型差分机。

阴沟里翻船

根据巴贝奇设计的图纸，第二台差分机大约需要25000个零件，主要零件的误差不得超过每英寸的千分之一，许多具体设计还需要在过程中不断改进。巴贝奇把差分机交给了英国最著名的机械工程师约瑟夫·克莱门特所属的工厂制造，但要想造出这种高精度的机械绝非易事，工程进度十分缓慢。

日复一日，年复一年，巴贝奇把图纸改了又改，让工人把零件重做一遍又一遍。10年过去后，全部零件只完成不足一半数量。巴贝奇并不打算放弃，他又苦苦支撑了10年，机器却仍然无法运转，政府宣布不再为这个项目出一分钱，为期20年的差分机项目最终失败了。

英国首相：“我宣布，这部机器的唯一用途，就是花掉大笔金钱！”

发明，继续

奥古斯塔·阿达·金又叫阿达·洛芙莱斯，她是著名诗人拜伦的女儿。洛芙莱斯为巴贝奇的机器提供了全新的想法，她觉得差分机也许可以创造世界。“分析机‘编织的代数模式同杰卡德织布机编织的花叶完全一样”。于是，为分析机编制一批函数计算程序的重担，落到了数学才女柔弱的肩头。

他们一拍即合，成为新的发明伙伴。发明——继续向前！

我失败了，没能造出第二臺差分机，我大约连计划的一半都没完成。我甚至自己又投入了1.3万英镑，可摆在我面前的依然是一堆废弃的滑车和齿轮，工厂里一片狼藉。不过，我可不会这么容易就放弃。

没错，我又有了全新的想法，给机器来个大升级，造一台分析机（我想的名字怎么样）。那将是一台可以解决所有计算问题的通用机器，为每一个人服务。

但我现在一贫如洗，许多人都劝我，是时候考虑放弃发明了！

仪器检测报告

巴贝奇计划，分析机将由三个主要功能组成。

第一种齿轮式的“存贮库”，每一齿轮可储存10个数，总共能够储存1000个50位数。

第二种是“运算室”，基本原理与帕斯卡的转轮相似，但改进了进位装置，使得50位数加50位数的运算可完成于一次转轮之中。

第三种是送入和取出数据的机构，以及在“存储库”和“运算室”之间运输数据的部件。

预言：如果巴贝奇的计划实现了，那么，计算机时代也许会提前100多年到来。

失败与尾声

遗憾的是，巴贝奇无法再得到任何资助了。为把分析机的图纸变成现实，他耗尽了自己全部财产，弄得一贫如洗。

贫困交加，无休止的脑力劳动，让洛芙莱斯的健康状况也急剧恶化。1852年，36岁的洛芙莱斯去世。

1871年，为计算机事业贡献毕生精力的巴贝奇，终究没能完成神奇的发明，离开了人世。留给后世的是一台小小的模型，30种不同的设计方案，近2100张组装图和50000张零件图。

后记

1991年，伦敦科学博物馆弥补了查尔斯·巴贝奇的遗憾，制作了一台完整的差分机，它包含4000多个零件，重2.5吨。