Charles Babbage

Charles Babbage, né le et mort le à Londres, est un polymathe, mathématicien et inventeur visionnaire britannique du XIXe siècle qui fut l'un des principaux précurseurs de l'informatique.

Pour les articles homonymes, voir Babbage.

Charles Babbage
Charles Babbage en 1860.
Naissance
Southwark, Londres (Angleterre)
Décès
Marylebone, Londres (Angleterre)
Domicile Angleterre
Nationalité  Britannique
Domaines Mathématiques
Philosophie analytique
Informatique
Institutions Peterhouse (Cambridge)
Diplôme Université de Cambridge
Renommé pour La machine à différences

Il fut le premier à énoncer le principe d'un ordinateur. C'est en 1834, pendant le développement d'une machine à calculer destinée au calcul et à l'impression de tables mathématiques (la machine à différences) qu'il eut l'idée d'y incorporer des cartes du métier Jacquard, dont la lecture séquentielle donnerait des instructions et des données à sa machine, et donc imagina l'ancêtre mécanique des ordinateurs d'aujourd'hui. Il n'acheva jamais sa machine analytique, mais il passa le reste de sa vie à la concevoir dans les moindres détails et à en construire un prototype. Un de ses fils en construisit l'unité centrale (le moulin) et l'imprimante en 1888 et fit une démonstration réussie de calcul de table à l'académie royale d'astronomie en 1908[1].

C'est entre 1847 et 1849 que Charles Babbage entreprit d'utiliser les avancées technologiques de sa machine analytique pour concevoir les plans d'une deuxième machine à différences no 2 qui, à spécifications égales, demandait trois fois moins de pièces que la précédente.

En 1991, à partir de ces plans, on a pu reconstruire une partie de cette machine qui fonctionne parfaitement en utilisant les techniques qui étaient disponibles au XIXe siècle ce qui montre qu'elle aurait pu être construite du vivant de Charles Babbage.

Biographie

Famille, enfance et études
On the economy of machinery and manufactures, 1835

Charles Babbage est né au 44 Crosby Row, Walworth Road, Londres[2] dans ce qui est maintenant le quartier londonien de Southwark. Son père était un prospère banquier londonien ce qui lui a permis d'entrer à l'école privée de Forty Hill, Enfield dans le Middlesex. C'est dans cette école qu'a commencé sa passion pour les mathématiques et à la sortie de l'académie Forty Hill, il a poursuivi ses études à la maison sous la tutelle d'un professeur d'Oxford. Il a étudié au Trinity College en 1810 et au Peterhouse.

Durant ce séjour au Trinity College, il fonde la Société Analytique en 1812 en compagnie de neuf autres mathématiciens universitaires et ainsi peut faire sa première publication en 1813 : On continued products dans Memoirs of the Analytical Society. Il obtint son diplôme à Cambridge en 1814 et, cette même année, épouse Georgiana Whitmore sans l'autorisation de son père.

Différents postes et sociétés

Dès l'âge de 29 ans, il est élu membre à la Société Royale de Londres et à celle d'Édimbourg, en 1820. La même année il fonde la « Société Royale d'Astronomie » où il est secrétaire pour les quatre premières années de l'existence de cette société.

Il eut huit enfants avec son épouse, dont seulement trois atteignirent l'âge adulte.

1827 – 1871

À la mort de son père en 1827, Charles Babbage a hérité d'un grand domaine (valeur environ 100 000 £, soit 7 810 000 £ dans les livres d'aujourd'hui), ce qui le rend riche[3]. Son épouse meurt la même année, Charles Babbage avait alors 36 ans et décida de voyager en Europe.

Il meurt le 18 octobre 1871. Vers la fin de sa vie, il déclara qu'il aurait accepté une mort immédiate à condition de pouvoir passer trois jours, cinq cents ans plus tard, avec un guide scientifique pouvant lui expliquer toutes les inventions apparues depuis sa mort[4].

Contributions scientifiques

Conception d'un ordinateur
Une partie de la machine à différences de Charles Babbage

L'objectif de Charles Babbage était avant tout de concevoir des tables nautiques, astronomiques et mathématiques exactes, car celles de son époque comportaient de nombreuses erreurs[5]. Charles Babbage s'aperçoit en effet que les tables de calculs comportent beaucoup d'erreurs, responsables, entre autres, de beaucoup d'accidents de navigation. Ainsi, il essaie de concevoir une machine (Difference Engine 1) qui pourrait exécuter le travail sans faute, les erreurs humaines étant occasionnées par la fatigue ou l'ennui.

Il a approché cette idée depuis 1812. Deux facteurs semblent avoir contribué à sa décision de concevoir un tel appareil : sa connaissance des tables de logarithmes, et le travail déjà commencé dans ce domaine par Blaise Pascal (avec la « Pascaline ») et Gottfried Leibniz (multiplicatrice). Au cours de la conception de la machine, il entre en correspondance avec une jeune femme, Ada Lovelace : citée par Charles Babbage dans ses comptes-rendus de 1843, elle apparaît comme à l'origine de la résolution d'un algorithme basé sur une suite de Bernoulli[6]. C'est d’ailleurs sous son nom, « Lady Ada », qu'elle publie le premier algorithme destiné à être exécuté sur une machine[7] : la machine à différences de Charles Babbage. Dans une correspondance avec Sir Humphry Davy en 1822, Charles Babbage y discute de certaines applications d'une telle machine, notamment pour le calcul et l'impression des tables mathématiques, et y discute aussi des principes d'une machine à calculer.

La machine à différences

Il présente un modèle de sa machine à différences à la Société royale d'astronomie en 1821. Le but de la machine est de calculer les polynômes en utilisant une méthode de calcul dite méthode des différences. La société approuve ce projet et demande au gouvernement britannique de lui accorder une bourse de 1 500 £ en 1823.

Débute alors la construction de cette machine qui ne sera jamais terminée. Il y eut deux problèmes. Premièrement, le frottement affectant les embrayages de l'époque grippait le mécanisme et les vibrations étaient gênantes. Deuxièmement, Charles Babbage modifiait perpétuellement la conception de son projet. En 1833, 17 000 £ avaient été déboursées pour le projet sans aucun résultat satisfaisant, entraînant la brouille avec son constructeur, Joseph Clement.

Un roman de science-fiction (steampunk) de William Gibson et Bruce Sterling, La Machine à différences, est construit autour de l'uchronie : « Et si Charles Babbage avait réussi à construire ses machines à différences ».

La machine analytique
Modèle d'essai d'une partie de la machine analytique, construit par Charles Babbage, exposée au Science Museum de Londres.
Les cartes utilisées par Charles Babbage pour sa machine analytique. Les cartes d'instructions sont au premier plan, devant les cartes de données.

Une avancée fondamentale en matière d'automatisation des calculs fut réalisée par Charles Babbage entre 1834 et 1836. Il y définit les principaux concepts sur lesquels reposent les machines informatiques,

La machine analytique de Charles Babbage utilisait des cartes perforées pour ses données et ses instructions[8].

Mais Charles Babbage fut dans l'incapacité, malgré ses efforts, de réaliser sa machine car les techniques de l'époque (roues dentées, leviers, tambours) étaient insuffisantes.

Charles Babbage a été le premier lauréat de la médaille d'or de la Royal Astronomical Society en 1824.

La machine à différences no 2
Difference Engine no 2 (Computer History Museum).

Pendant son travail sur la machine analytique, Charles Babbage se rendit compte qu'il pouvait simplifier les plans de sa machine à différences.
Entre 1847 et 1849, il dessina les plans de la machine à différences no 2.

Cette nouvelle machine requérait trois fois moins de pièces que la machine à différences no 1, tout en offrant une puissance de calcul équivalente.
Charles Babbage n'essaya jamais de la construire.

En 1985, le musée des sciences de Londres entreprit de construire un exemplaire de la machine à différences no 2, afin de célébrer le 200e anniversaire de Babbage en 1991.
Le module de calcul fut terminé à temps en 1991, et c'est finalement en 2002 que la machine fut totalement achevée avec son module d'impression et de stéréotype.

Construite en respectant scrupuleusement les plans originaux, elle est composée de 8 000 pièces, pèse 5 tonnes, mesure 3 mètres de large, 2 mètres de haut et 45 cm de profondeur.
Cet exemplaire est aujourd'hui exposé au musée des sciences de Londres.

Un autre exemplaire, commandité par un des donateurs du projet, Nathan Myhrvold, fut terminé au printemps 2008 par le musée des sciences de Londres.
Cet exemplaire a été exposé au Computer History Museum de Californie jusqu'en mai 2009, il a rejoint ensuite la collection privée de M. Myhrvold.

Autres contributions
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Charles Babbage ne se limita pas seulement aux problèmes techniques, ses inventions vont du compteur de vitesse au pare-buffle que l'on place devant les locomotives pour écarter les animaux, il fut aussi le premier à comprendre que, dans un tronc d'arbre, la largeur d'un anneau dépend du temps qu'il a fait dans l'année. Il s'intéresse aussi aux statistiques : il est à l'origine des premières tables de mortalités encore aujourd'hui utilisées par les compagnies d'assurances et a pris une part importante à la fondation de la Royal Statistical Society. Charles Babbage fut aussi l'inventeur du prix unique du timbre poste indépendant de la destination de chaque lettre. Charles Babbage apporta une autre contribution importante à la cryptanalyse en réussissant à casser le chiffre de Vigenère.

Publications
Account of the repetition of M. Arago's experiments on the magnetism manifested by various substances during the act of rotation, 1825
  • (en) Account of the repetition of M. Arago's experiments on the magnetism manifested by various substances during the act of rotation, London, William Nicol, (lire en ligne)
  • A Comparative View of the Various Institutions for the Assurance of Lives, London, J. Mawman, (lire en ligne)
  • Reflections on the Decline of Science in England, and on Some of Its Causes, London, B. Fellowes, (lire en ligne)
  • (en) Abstract of a paper entitled Observations on the Temple of Serapis at Pozzuoli, London, Richard Taylor, (lire en ligne)
  • On the Economy of Machinery and Manufactures, London, Charles Knight, , 4th éd. (lire en ligne)
  • The Ninth Bridgewater Treatise, a Fragment, London, John Murray, (lire en ligne) Cambridge University Press 2009, (ISBN 978-1-108-00000-0).
  • Table of the Logarithms of the Natural Numbers from 1 to 108000, London, William Clowes and Sons, (lire en ligne)
  • The Exposition of 1851, London, John Murray, (lire en ligne)
  • (en) Laws of mechanical notation, (lire en ligne)
  • Passages from the Life of a Philosopher, London, Longman,
  • Science and Reform: Selected Works of Charles Babbage, Cambridge University Press, (ISBN 978-0-521-34311-4, lire en ligne)

Notes et références
  1. Le premier essai en 1888, qui devait imprimer une table des 44 premiers multiples de Pi, n'avait pu achever correctement que les 32 premiers multiples (Ligonnière, 1987, p. 109)
  2. J. M. Dubbey, 1978, p. 5. Certains livres mentionnent la ville de Teignmouths, Devonshire, ce qui est nié par le musée de Teignmouths, Charles Babbage fut baptisé quelques jours après sa naissance dans une paroisse Londonienne
  3. (en) Swade, Doron, Babbage, Charles, Oxford University Press., (lire en ligne)
  4. Morrison, p.xxxi, (1961)
  5. Pierre Levy, « L'invention de l'ordinateur », dans Michel Serres, Eléments d'histoire des sciences, Paris, Bordas, coll. « Cultures », , 575 p. (ISBN 978-2-040-18467-4, OCLC 123103986)
  6. (en) Francis J. Fuegi, « Lovelace & Babbage and the creation of the 1843 'notes' », in Annals of the History of Computing, volume 25, 4 , p. 16–26, 2003 (IV)- lire en ligne.
  7. (en) Benjamin Woolley, The Bride of Science : Romance, Reason, and Byron's Daughter, McGraw-Hill, , p. 269
  8. Robert Ligonnière, 1987, p. 91-94.

Bibliographie
  • L.F. Ménabréa, Notions sur la machine analytique de M. Charles Babbage (1842), Revue de Genève.
  • Traduction étendue par Ada Lovelace, et mise en perspective dans The Origins of Digital Computers: Selected Papers, Springer-Verlag, New York, 1982.
  • Robert Ligonnière, Préhistoire et histoire des ordinateurs : des origines du calcul aux premiers calculateurs électroniques, Paris, Robert Laffont, , 356 p. (ISBN 978-2-221-05261-7 et 2-221-05261-7, LCCN 88119489)
  • (en) Philip Morrison et Emily Morrison, Charles Babbage and his calculating engines, New York, Dover publications Inc.,
  • (en) John Michael Bubbey, The Mathematical Work of Charles Babbage, Cambridge, Cambridge University Press, , 1re éd. (ISBN 978-0-521-21649-4, LCCN 77071409)
  • James Gleick (trad. de l'anglais par Françoise Bouillot), L'information : L'histoire - La théorie : Le déluge [« The Information : A history, a theory, a flood »], Paris, Cassini, , 501 p. (ISBN 978-2-84225-203-8)
  • Simon Singh (trad. de l'anglais), Histoire des codes secrets [« The code book »], Fourth Estate,

Voir aussi

Article connexe

Liens externes
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