La máquina de diferencias de Charles Babbage es un aparato mecánico inventado por el matemático inglés Charles Babbage , diseñado para automatizar cálculos mediante la aproximación de funciones por polinomios y el cálculo de diferencias finitas . La posibilidad de una representación aproximada en polinomios de logaritmos y funciones trigonométricas nos permite considerar esta máquina como un dispositivo informático bastante universal.
La primera idea de un motor diferencial fue propuesta por el ingeniero alemán Johann Müller en un libro publicado en 1788.
Babbage estaba familiarizado con el artículo de Muller en la traducción de John Herschel , pero dado que se desconoce la fecha de la traducción, si fue antes de que Babbage construyera la máquina o después, se desconoce si Babbage fue influenciado por el trabajo de Muller.
Se cree que Babbage obtuvo las ideas principales para crear su proyecto del trabajo de Gaspard de Prony , quien se desempeñó como jefe de la oficina del censo bajo el gobierno francés desde 1790 hasta 1800.
Prony, a quien se le encargó revisar y mejorar las tablas trigonométricas logarítmicas como preparación para la introducción del sistema métrico , sugirió que el trabajo se dividiera en tres niveles. En el nivel más alto, un grupo de destacados matemáticos se dedicaba a la derivación de expresiones matemáticas adecuadas para cálculos numéricos. El segundo grupo calculó valores de función para argumentos que estaban separados por cinco o diez intervalos. Los valores calculados se incluyeron en la tabla como valores de referencia. Después de eso, las fórmulas se enviaban al tercer grupo, el más numeroso, cuyos miembros realizaban cálculos de rutina y eran llamados "computadoras". Solo se les pidió que sumaran y restaran cuidadosamente en la secuencia determinada por las fórmulas recibidas del segundo grupo.
Los trabajos de de Prony (nunca completados debido a la época revolucionaria), con los que Babbage se reunió en Francia , llevaron a Babbage a la idea de la posibilidad de crear una máquina que pudiera reemplazar al tercer grupo: las calculadoras. En 1822, Babbage publicó un artículo que describía una máquina de este tipo y pronto comenzó su creación práctica. Como matemático, Babbage estaba familiarizado con el método de aproximación de funciones mediante polinomios y el cálculo de diferencias finitas . Para automatizar este proceso, comenzó a diseñar una máquina, que se llamó así: diferencia . Esta máquina tenía que ser capaz de calcular los valores de polinomios hasta el sexto grado con una precisión de hasta el dígito 18.
En el mismo 1822, Babbage construyó un modelo de motor diferencial, que consiste en rodillos y engranajes que giran manualmente con una palanca especial. Al obtener el apoyo de la Royal Society , que consideró que su trabajo era "extremadamente digno de apoyo público", Babbage se acercó al gobierno del Reino Unido para obtener fondos para un desarrollo a gran escala. En 1823, el gobierno británico le otorgó una subvención de 1.500 libras esterlinas (la cantidad total de subvenciones gubernamentales que recibió Babbage para el proyecto fue de 17.000 libras esterlinas al final ).
Al desarrollar la máquina, Babbage no imaginó todas las dificultades asociadas con su implementación, y no solo no cumplió los tres años prometidos, sino que nueve años después se vio obligado a suspender su trabajo. Sin embargo, parte de la máquina aún comenzó a funcionar y realizó cálculos con una precisión aún mayor de lo esperado.
El diseño de la máquina diferencial se basó en el uso del sistema numérico decimal . El mecanismo fue accionado por manijas especiales. Cuando se detuvo la financiación de la máquina diferencial, Babbage se dedicó a diseñar una máquina analítica mucho más general , pero luego volvió al diseño original. El diseño mejorado en el que trabajó entre 1847 y 1849 se llamó Difference Engine No. 2 .
Entre 1989 y 1991, en el bicentenario del nacimiento de Charles Babbage , se montó una copia de trabajo de Difference Engine No. 2 a partir de su trabajo original en el Museo de Ciencias de Londres . En 2000, una impresora, también inventada por Babbage para su máquina, comenzó a funcionar en el mismo museo. Después de eliminar las pequeñas imprecisiones de diseño encontradas en los dibujos antiguos, ambos diseños funcionaron a la perfección. Estos experimentos pusieron fin a un largo debate sobre la operatividad fundamental de los diseños de Charles Babbage (algunos investigadores creen que Babbage introdujo deliberadamente inexactitudes en sus dibujos, tratando así de proteger sus creaciones de copias no autorizadas).
A pesar de que el motor diferencial no fue construido por su inventor, lo principal para el desarrollo futuro de la tecnología informática fue otra cosa: en el curso del trabajo, Babbage tuvo la idea de crear una computadora universal , que llamó analítico y que se convirtió en el prototipo de la computadora digital moderna . En un solo circuito lógico, Babbage vinculó un dispositivo aritmético (llamado por él "molino"), registros de memoria combinados en un solo todo ("almacén") y un dispositivo de entrada-salida implementado utilizando tres tipos de tarjetas perforadas . Las tarjetas perforadas de operación cambiaron la máquina entre los modos de suma, resta, división y multiplicación. Las tarjetas perforadas variables controlaban la transferencia de datos de la memoria a la unidad aritmética y viceversa. Las tarjetas perforadas numéricas se podían usar tanto para ingresar datos en la máquina como para almacenar los resultados de los cálculos si no había suficiente memoria.
Basado en el trabajo y los consejos de Babbage, el editor, inventor y traductor sueco Georg Schutz ( Sueco Georg Scheutz ) logró construir varios motores diferenciales a partir de 1854 e incluso logró vender uno de ellos a la oficina del gobierno británico en 1859 . . En 1855, la máquina diferencial de Schutz recibió una medalla de oro en la Exposición Universal de París . Tiempo después, otro inventor, Martin Wiberg ( sueco Martin Wiberg ), mejoró el diseño de la máquina Schutz y la utilizó para calcular y publicar tablas logarítmicas impresas .
En 1972, por Harry Harrison en la novela ¡Viva el túnel transatlántico! ¡Hurra! ”, escrito en género steampunk , mencionó “La máquina de computadora de Babbage, que ocupaba casi una cuarta parte del volumen del submarino”, se utilizó para analizar el estado de los cables y regular su tensión durante el transporte de los tramos de construcción del Transatlántico. Túnel, así como para calibrar el rumbo del Nautilus II.
En 1990, Michael Flynn escribió una novela de fantasía En el país de los ciegos . Una organización secreta con la ayuda de las máquinas analíticas avanzadas de Charles Babbage calcula matemáticamente el posible desarrollo de los eventos y así tiene la oportunidad de influir en el curso de la historia.
En 1990, Bruce Sterling y William Gibson escribieron la novela de ciencia ficción The Difference Engine . La novela está diseñada al estilo steampunk y también describe una máquina diferente .
En 2005 , John Crowley publicó la novela de Lord Byron. Esta es una historia ficticia sobre el descubrimiento y desciframiento del manuscrito de la única obra en prosa de Byron , la novela Evening Land . Para salvar la novela de la destrucción, la hija de Byron, Ada Lovelace , la cifró para que solo la posteridad pudiera leer el texto utilizando máquinas calculadoras que se remontan a la máquina diferencial de Babbage.
El proyecto en línea Hand of Orion describe IA mecánicas totalmente conscientes y autónomas del tamaño de un gran asteroide basadas en las ideas de Babbage .
Las tarjetas RM se dividen en tres tipos