Charles Babbage'ın (1791-1871) geliştirdiği hesaplama motorları olan Fark Motoru ve Analitik Motoru, hesaplama ve bilgisayar tarihinin belki de en ünlü simgeleridir. Diğer adıyla Fark Makinesi ilk başarılı otomatik hesap makinesiydi ve bilgisayara giden süreci başlattı. Dönemin hassas mühendisliğinin en iyi örneklerinden olan Charles Babbage'ın Fark Makinesi'nin bir kısmı 1832'de Joseph Clement tarafından Londra'da inşa edildi.
Fark Makinesi nedir?
Çağdaş hesap makinelerinin aksine Fark Makinesi sıradan günlük aritmetik işlemleri yapmak için değil, sayısal değerleri hesaplamak ve sonuçları otomatik olarak yazdırmak için tasarlandı. Fark Makinesi, ismini dayandığı ilkeden yani sonlu farklar yönteminden alıyor. Bu ilke o zamanlar iyi biliniyordu ve matematikçiler tarafından tabloların hazırlanmasında kullanılıyordu (ör. ikinci dereceden polinom).
Yukarıda gösterilen kısım 1832'de Babbage'ın mühendisi Joseph Clement tarafından bir araya getirildi. Yaklaşık 2.000 parçadan oluşuyor ve tüm makinenin 7'de 1'ini temsil ediyor. Babbage henüz bitmemiş makinenin bu bitmiş kısmını sergi için kullandı. Ancak makine hiçbir zaman tamamlanmamış ve üretilen 12.000 parçanın çoğu daha sonra hurda için eritilmiştir.
Fark Makinesi nasıl çalışır?
Babbage projeyi son derece önemsedi: İşinde ehil bir makinist ile anlaştı, yangına dayanıklı bir atölye kurdu ve atölyesini toz geçirmez hale getirdi. O dönemde matematik hesaplamaları nadiren 6 haneyi aşardı ancak Babbage 20 ila 30 haneli sonuçlar verebilecek güçte bir cihaz tasarlamak istiyordu. Makinenin önemli bir işlevi denizcilikte kullanılan logaritma tablolarını üretmek olacaktı.
Dijital bir cihaz olan Fark Makinesi düz sayılar yerine ayrık rakamlarla çalışıyordu. Dişli çarkların pozisyonu 0 ila 9 arasındaki rakamlara karşılık gelirdi. Dişli çark fikri Alman matematikçi ve filozof Gottfried Wilhelm von Leibniz'in dijital hesap makinesi Step Reckoner'da kullandığı bit'lerden (ikili rakamlardan) farklıydı. Çarklar iç içe geçmiş durumdaydı. Birinin dönmesi diğerinin dönüşünü sağlıyor ve rakamı aktarıyordu.
Makine 1'den N'ye kadar numaralandırılmış sütunlara sahip ve her sütun bir ondalık sayıya karşılık geliyor. Eğer n'nin yeni değerine ulaşılmak isteniyorsa n + 1 sütununun değeri n sütununa ekleniyor. N sütunu yalnızca sabit sayıları depoluyor ve sütun 1 ise hesaplamanın değerini görüntülüyor ve de basıyor.
Fark Makinesi basit bir hesap makinesinden fazlasıydı. Birden fazla değişkeni kapsayan işlemler peş peşe yapılabiliyor ve karmaşık bir problemi çözmeyi mümkün kılıyordu. Birçok yönden bilgisayarın atasıdır. Tıpkı onun gibi bir depolaması vardı ve veriler daha sonra kullanılmak üzere orada tutuluyordu. Daha da önemlisi sonucu yani çıktıyı yumuşak metal üzerine basıyordu. Operatör metali, baskı levhasına dönüştürebiliyordu.
Fark Makinesi tek seferde tek bir problemi çözmeye olanak tanısa da hem karmaşıklığı hem de tasarımı ile döneminin tüm hesaplama cihazlarını gölgede bırakmıştır.
2002'de tamamlandı
Ne yazık ki Fark Makinesi asla bitirilemedi. Babbage oda büyüklüğünde tasarladığı bu cihazını inşa etmek için hükümetten destek almıştı ancak destek düzenli değildi ve Babbage'ın makinenin birçok maliyetini üstlenmesi gerekti.
Makinenin yapımından sorumlu olan makinist Joseph Clement makinenin geri kalanı için önden ödeme yapılmasını talep edince Babbage bunu karşılayamadı ve proje 1833'te iptal edildi. İlk kez tasarlandıktan 153 yıl sonra Fark Makinesi 2002'de Londra'da tamamlandı. Özgün çizimlere sadık kalınan projede ortaya 8.000 parçadan oluşan, 5 ton ağırlığında ve 3,3 metre uzunluğunda bir cihaz çıktı. Cihaz bugün Science Museum'da sergileniyor.
Fark Makinesi No. 2
İngiliz hükümetinin Babbage'ın projesinin önemini anlayamaması ve projenin kaynaksız kalmasının ardından Babbage çok daha genel bir amacı olan Analitik Makine'yi tasarladı. Analitik Makine'den edindiği tecrübeyle 1846 ile 1849 arasında Fark Makinesi No. 2'yi tasarladı. 31 basamaklı sayıları destekliyor ve 7. dereceden denklemleri çözebiliyordu. Babbage'ın bu yeni makinesi hem daha hızlı hesaplama yaptı hem de daha az parça barındırdı.