Charles Babbage: Nedoceněný génius světa počítačů
V polovině 19. století navrhl Charles Babbage stroj, který mohl změnit svět. Nešlo o pouhý mechanický kalkulátor, nýbrž rovnou o první programovatelný počítač.
Charles Babbage se narodil 26. prosince 1791 v Londýně do dobře situované rodiny bankéře a od mládí vynikal výrazným logickým myšlením i hlubokým zájmem o matematiku. Po soukromém vzdělávání se v roce 1810 zapsal na Trinity College v Cambridgi, kde ho však čekalo zklamání: Tamní výuku matematiky považoval za zastaralou a nepružnou, proto spolu se stejně smýšlejícími přáteli založil Analytickou společnost, jež si kladla za cíl přenést do Británie moderní poznatky z kontinentální Evropy – zejména od Gottfrieda Wilhelma Leibnize a Josepha-Louise Lagrange.
Jeho akademická dráha byla působivá: V roce 1828 získal v Cambridgi prestižní post lukasiánského profesora matematiky, který v minulosti zastával i Isaac Newton. Na rozdíl od většiny tehdejších akademiků však Babbage neusiloval pouze o teoretické poznání a toužil také po praktické změně společnosti. Byl posedlý přesností, racionalitou a odstraněním zbytečných chyb, jež podle něj paralyzovaly vědu i průmysl. Zajímal se proto nejen o výpočetní stroje, ale rovněž o reformu justice, dopravy či měření času.
Kalkulátor na kliku
Babbage udržoval kontakt se špičkami své doby. Dopisoval si s Michaelem Faradayem, byl přítelem astronoma Johna Herschela a navázal celoživotní spolupráci s Adou Lovelace, která se stala jeho nejvýznamnější spolupracovnicí a fakticky prvním světovým „programátorem“. Společně sdíleli vizi stroje, jenž by jednou myslel jako člověk – nebo by alespoň přesně počítal coby nejlepší matematik. Babbageův život však nebyl jen triumfem ducha. Opakovaně čelil osobním tragédiím, ztratil pět dětí i milovanou manželku, a navíc neměl právě bezproblémovou povahu: Byl tvrdohlavý, nezvládal dělat kompromisy a s úředníky i mechaniky často vedl vleklé spory.
S myšlenkou mechanizace přišel z velmi praktického důvodu: V jeho době se v námořnictví, inženýrství i astronomii běžně používaly tabulky logaritmů, trigonometrie či navigačních výpočtů – a byly plné chyb. Nedostatky vznikaly v důsledku ručního selhání a zmíněná nepřesnost Babbage dráždila. „Každé ráno se modlím k Bohu, aby už nikdo nikdy nemusel počítat ručně,“ pronesl sarkasticky a rozhodl se popsanou nedokonalost napravit.
V roce 1822 tak předložil návrh na tzv. diferenční stroj určený k výpočtu polynomiálních funkcí metodou konečných diferencí. Šlo o komplikovaný mechanický kalkulátor poháněný klikou, který měl automaticky tvořit číselné tabulky. Britská vláda si od něj slibovala revoluci v přesnosti tabulek pro loďstvo a vědu, takže Babbageův návrh podpořila a přislíbila mu štědré financování. Projekt se však záhy zkomplikoval.
Doba je pozadu
Technické problémy – především nedostatečná přesnost tehdejší výroby – a časté spory mezi Babbagem a jeho hlavním inženýrem Josephem Clementem způsobily zdržení a růst nákladů. Po deseti letech vývoje a utracení více než sedmnácti tisíc liber projekt skončil bez funkčního výsledku, vláda ztratila trpělivost a přísun peněz zastavila. Dochovaly se tak pouze některé dokončené části zařízení.
Zklamání z osudu diferenciálního stroje však Babbage neodradilo, spíš naopak. V roce 1837 představil návrh mnohonásobně složitějšího analytického stroje, který už obsahoval základní prvky moderního počítače: aritmetickou a řídicí jednotku, paměť, vstupní a výstupní zařízení. Navíc se dal programovat prostřednictvím děrných štítků, tudíž nešlo o pouhý kalkulátor, nýbrž o univerzální nástroj schopný vykonávat libovolné výpočetní instrukce. Jeho pojetí logických operací, iterací a podmíněných skoků bylo naprosto revoluční.
Jenže stejně jako dřív i tentokrát Babbage narazil na technické limity své doby. Pokud by novinka vznikla, musela by zaujímat plochu o rozměrech menší továrny. Vynálezce tak vytvořil hlavně koncept, jehož genialitu si svět uvědomil až o mnoho dekád později, s příchodem počítačů a výpočetní vědy ve 40. letech 20. století.
Především data
Ačkoliv je dnes Charles Babbage uznáván především jako technický génius, jeho zájmy sahaly daleko za hranice matematiky a mechaniky. Představoval typického „všelidského reformátora“ viktoriánské doby – muže, který chtěl zlepšit fungování celé společnosti prostřednictvím racionality, přesnosti a vědecké metody. Ve svých spisech často upozorňoval na plýtvání, neefektivitu a lidskou omylnost ve veřejné správě, průmyslu i běžném životě. Byl posedlý myšlenkou, že vše od výpočtu daní až po rozvrh dopravy lze zefektivnit logickým uspořádáním a mechanizací.
Vedle toho se angažoval i v měření společenských jevů. Patřil k průkopníkům statistického myšlení a ve své práci On the Economy of Machinery and Manufactures z roku 1832 rozebíral nejen výrobní procesy, ale i chování lidí ve městě, tok zboží a vliv technologie na pracovní sílu. V daném smyslu se stal předchůdcem průmyslové optimalizace i moderní sociologie. Věřil, že lepší správa společnosti závisí na přesnosti dat a že se jejich sběr i zpracování musejí provádět systematicky. V uvedené snaze předjímal datovou analytiku, jak ji známe dnes.
Ocenění po smrti
Babbage zemřel v roce 1871 v relativní izolaci a bez společenského uznání odpovídajícího zásluhám. Jeho návrhy a modely zůstávaly dlouhá desetiletí bez praktického využití a teprve s nástupem elektronických počítačů ve 40. letech si odborníci začali uvědomovat, jak přesně formuloval principy, na nichž digitální technika stojí. Významnou roli v jeho odkazu sehrála také Ada Lovelace, která jako první pochopila, že by Babbageův stroj mohl zvládnout zpracovávat nejen čísla, ale jakákoliv data – například i hudbu či jazyk. Její poznámky k analytickému stroji dnes mnozí označují za první počítačový program v dějinách. Dvojice tak položila základ informatického myšlení a algoritmického přístupu k okolnímu světu.
V posledních desetiletích 20. století došlo k rehabilitaci Babbageova jména: V roce 1991 vznikl v londýnském Science Museum plně funkční model diferenčního stroje, podle plánů z let 1847–1849. Zařízení přitom fungovalo přesně tak, jak autor předpokládal. Tento důkaz, že problém nespočíval v návrhu, nýbrž v tehdejších výrobních technologiích, posílil Babbageovu pověst geniálního konstruktéra. Dnes se proto jeho osobnost pevně pojí s počátky informatiky: Objevuje se v učebnicích, populárních knihách i kulturních odkazech – ať už jako seriózní vizionář, nebo mírně excentrický génius. Jeho jméno nese asteroid 11341 a zaznívá i ve spojitosti s různými výzkumnými a vzdělávacími institucemi.
V moderní společnosti, kde se výpočetní výkon stal měřítkem pokroku, působí Babbage dojmem proroka. Poprvé zformuloval teorii, že myšlení lze naprogramovat, a jeho vize zůstává základem světa, ve kterém dnes žijeme.
Stoletý náskok
Představme si, že by Babbageovy vize zvítězily nad dobovými omezeními. Co by se stalo, kdyby v roce 1850 stál ve Westminsterském paláci bzučící stroj poháněný klikou a párou, který by dokázal vyhodnocovat rovnice, zpracovávat data ze sčítání lidu nebo plánovat pohyby lodí Královského loďstva?
V první řadě by to znamenalo příchod mechanické informatizace o celých sto let dřív. Úředníci by nemuseli zdlouhavě přepisovat číselné tabulky, protože analytické stroje by to zvládly přesněji a rychleji. Daně, cla, evidence, námořní navigace či inženýrské výpočty by se opíraly o pevnou mechanickou racionalitu, nikoliv o ručně vedené rejstříky. Kolik lodí má vyplout, kolik uhlí spotřebuje jedna zbrojovka, jak efektivně rozdělit státní zakázky – to vše by se dalo modelovat pomocí ozubených kol, děrných štítků a programovatelných instrukcí.
Průmyslová revoluce by se spojila s tou algoritmickou. Výpočetní stroje by byly nejprve velké a drahé, ale trh by je brzy zlevnil a zpřístupnil. Továrny by optimalizovaly své výrobní linky podle dat, pojišťovny by počítaly rizika na základě statistických modelů, vědci by dostali výkonný nástroj pro simulace a predikce. Inženýrské školy by vyučovaly logické schéma programování dávno před narozením Alana Turinga.
Na druhou stranu by se možná zrodila i opoziční reakce. Představa, že rozhodnutí činí místo člověka stroj, by mohla narazit na odpor romantiků, duchovenstva či tradiční aristokracie. Vznikl by nejspíš první luddismus – nikoliv proti strojům v továrně, nýbrž proti „počítacím mozkovnám“ nahrazujícím lidský úsudek. Pokud by Babbage uspěl, svět by se možná vydal po zcela jiné trajektorii. První programátoři by nejspíš chodili ve fraku a v cylindru a první „bug“ by znamenal ozubené kolo zadrhlé skutečně kvůli mrtvému hmyzu.
