De supercomputer van de 19e eeuw

Deze kolossale machine van brons, ijzer en staal is gebouwd naar negentiende
eeuwse plannen van de Engelse uitvinder en wiskundige Charles Babbage en wordt vanaf volgende
week tentoongesteld in het Amerikaanse Museum voor computergeschiedenis. Dankzij
een complex radarwerk van tandwielen, dat wordt aangezwengeld zoals een
draaiorgel, kan de 5 ton zware machine berekeningen maken die accurater zijn dan die van een
eenvoudige hedendaagse zakrekenmachine. Als Charles Babbage zijn plannen toen
had kunnen uitvoeren, dan zou de informatierevolutie al 150 jaar geleden
begonnen zijn. (Foto via io9)

——————————————————————————————————-

——————————————————————————————————-

Het uitvoeren van ingewikkelde berekeningen was niet evident in de negentiende eeuw, toen er van
computers en elektronische rekenmachines nog lang geen sprake was. Er bestonden
al “computers”, maar met die term werden mensen bedoeld, geen machines.

Menselijke computers

Ze
voerden in team en onder leiding van een ervaren wiskundige de hele dag
berekeningen uit, waarmee vervolgens mathematische tabellen werden opgesteld.
Die tabellen – gebaseerd op hetzelfde principe als de tafels van
vermenigvuldiging – waren van groot belang voor navigatie, ingenieurswerken, de
wetenschap en het bankwezen. Ook belastingontvangers, verzekeringswiskundigen
en landmeters deden beroep op mathematische tabellen.

Fouten

Het opstellen van die cijferkolommen was arbeidsintensief,
en het proces verliep evenmin foutloos, met soms rampzalige gevolgen: schepen
vergingen met man en muis, of bruggen stortten in de diepte. Hoewel dezelfde
berekening altijd door minstens twee “computers” werd uitgevoerd, slopen er
vaak fouten in de tabellen. Niet alleen omdat er een misrekening over het hoofd
werd gezien, maar ook omdat er vergissingen gebeurden bij het noteren van het
resultaat of bij het zetten van de tekst.

Charles Babbage vatte daarom de
ambitie op om het hele proces te automatiseren. De machine zou de resultaten
meteen afdrukken, zodat ook typografische vergissingen uitgesloten waren. De
nood aan accurate en snelle berekeningen was groot tijdens de industriële
revolutie, en de uitvinder kreeg een stevig onderzoeksbudget van de Britse
overheid.

Charles Babbage slaagde in zijn opzet, maar alleen op
papier. Zijn “Difference Engine no.2” werd pas nu gebouwd. In tegenstelling tot
wat de Amerikanen beweren, gaat het niet om de eerste replica van deze
legendarische Victoriaanse machine – in Londen staat er sinds 1991 al eentje
van 2,5 ton, en in 2000 werd daar ook de 2,5 ton zware printer bijgevoegd. De mechanische calculator maakt gebruik van logaritmen, waarbij alle berekeningen worden herleid tot optellingen.

De
Engelse wetenschappers bouwden die calculator volgens de productiemethoden van
die tijd, om erachter te komen of ze wel degelijk in de negentiende eeuw had
gebouwd kunnen worden. De lopende band bestond nog niet en dus was de productie
van honderden identieke onderdelen niet vanzelfsprekend. De rekenkracht van een
mechanische computer wordt bepaald door de precisie (en daardoor ook het
gewicht) van het radarwerk. Er werden recent ook versies van de machine gebouwd
met meccano en met legoblokken. Die functioneren maar zijn een stuk minder precies,
omdat er meer speling zit op de onderdelen.

Het karakter van Babbage speelde wellicht een grotere rol in
het mislukken van de negentiende eeuwse informatierevolutie. In plaats
van de
machine effectief in elkaar te zetten, bleef hij de plannen verbeteren.
De
calculators die in de VS en het VK worden tentoongesteld, zijn
gebaseerd op de
“Difference engine no.2”, het derde en laatste design van Babbage uit
1849. Maar de uitvinder deed er enige tijd over om tot dat ontwerp te
komen, hij begon
al in 1821. Zijn “Difference Engine no.1” zou vijf keer zo zwaar
geweest zijn.
Die plannen werden vervolgens tijdelijk opgeborgen voor een zijproject
– de
“Analytical Engine”, klaar in 1834.

Computer op stoomkracht

Daarmee was Babbage zijn tijd nog verder vooruit want deze
machine – die moest worden aangedreven door stoomkracht – was in feite de
eerste echte computer, op papier dan, als concept. Het zou nog honderd jaar
duren eer er opnieuw iemand op het idee van de computer kwam, en de
informatierevolutie uit de twintigste eeuw voltrok zonder enige invloed van het
werk van Babbage, dat in de vergetelheid was geraakt.

Toen de uitvinder aan
zijn “Difference Engine no.2” begon, had de Britse overheid haar geloof in het
project al verloren en was de subsidiekraan dichtgedraaid. Babbage vroeg steeds
meer geld voor het verbeteren van zijn ontwerpen, maar bouwde ondertussen (zo goed als) niets. (Illustratie boven: de plannen van de machine).

Informatierevolutie
in de 19^e eeuw

Als de machines van Babbage toen effectief gebouwd zouden
zijn, dan had de geschiedenis er anders uitgezien (een idee dat overigens begin
jaren negentig door William Gibson en Bruce Sterling werd uitgewerkt in een
roman: “The Difference Engine” – vertaald in het Nederlands als de “Stoomvlinder”). De prestaties van
deze negentiende-eeuwse supercomputers werden pas na 1960 gerealiseerd.

Mathematische tabellen bleven tot aan die tijd een essentieel instrument voor
boekhouders, wetenschappers, landmeters, ingenieurs – iedereen die
gedetailleerde mathematische resultaten nodig had. Mathematische tabellen
worden overigens nog altijd gebruikt in computers, om rekenkracht te besparen (ten koste van geheugen).

Ijzeren telmachines

Voor minder ingewikkelde berekeningen kwamen er al
vroeger
mechanische hulpmiddelen op de markt, die volgens hetzelfde principe
werkten. Deze ijzeren telmachines, even groot en zwaar als een
ouderwetse typemachine, werden
aangedreven met een hendel.

Met de hand aangedreven rekenmachines bleven ook
populair na de komst van elektrische exemplaren vaaf 1940, omdat ze stiller,
kleiner, lichter en goedkoper waren. In plaats van tien toetsen met daarop alle
cijfers van een tot tien, telden deze rekenmachines aanvankelijk verschillende
rijen met tien toetsen om achtereenvolgens eenheden, tientallen, honderdtallen,
enzovoort, in te geven. Om te vermenigvuldigen en te delen waren meerdere
bewerkingen nodig en kon de berekening enige tijd vragen (voor een ingewikkelde
berekening op de Difference engine kan duizenden draaibewegingen nodig zijn). (Foto: hpmuseum)

Draagbare telmachines

Elektronische rekenmachines veroverden de markt pas in de
jaren zeventig. De enige draagbare rekeninstrumenten voor die tijd (mathematische
tabellen waren verzamelingen boeken en dus niet echt draagbaar) waren de
rekenlineaal en vanaf 1948 machines zoals de “curta”. Dit zeer vernuftige apparaat, dat tot
1970 werd verkocht, was de eerste mechanische zakrekenmachine, en
werd met een hendeltje bediend (foto rechts).

Ingewikkelde mathematische berekeningen zijn vandaag een
product van fossiele brandstoffen. Supercomputers (die een groot deel van het
werk van rekenmachines hebben overgenomen) verbruiken evenveel energie als een
kolonne vrachtwagens. Met de uiterst nauwkeurige resultaten van deze
“rekenmonsters” bouwen we vervolgens snelle auto’s, reuzenvliegtuigen en
informatiesnelwegen die op hun beurt meer energie verbruiken. We construeren er
ook ondoorzichtige financiële producten, krakkemikkige elektronische stemsystemen
en elkaar tegensprekende “global warming” scenarios mee. Het zal moeilijk zijn
om dat alles in stand te houden als we door een energietekort gedwongen zouden
worden om terug te grijpen naar de telmachines van honderd jaar geleden.

© Kris De Decker

——————————————————————————————————–
Meer informatie : historische rekenmachines (met foto’s) vind je hier, hier en hier.

——————————————————————————————————–
Verwante artikels op Lowtech Magazine :

Hoeveel energie kost digitale technologie? De productie van microchips

De optische telegraaf : e-mail in de 18e eeuw

Het sneakernet : wanneer is een postduif sneller dan het internet?

Televisie in de 17e eeuw : de rarekiek, de stereoscoop en de toverlantaarn

Windows schaadt het milieu : het energieverbruik van software

De fabrieken van het internet : het energieverbruik van het wereldwijde web

——————————————————————————————————–