Hoe de computer op stoom kwam

Charles Babbage: grootvader van de pc

, Erik van den Berg

Het oerontwerp van de computer werd niet in de jaren '30 van de vorige eeuw gemaakt door Alan Turing, maar al in 1837.

Op een avond in 1812 zat de Britse wiskundige Charles Babbage (1791-1871) in zijn kamer in Cambridge gebogen over een tabel met logaritmes. De Franse regering had net via een nieuwe methode een aantal tabellen ontwikkeld, waarbij enkele wiskundigen een rekenmethode bepaalden, die vervolgens in kleine stapjes werd onderverdeeld. Een leger van tachtig menselijke computers ('rekenaars') werkte elk stapje uit. Voor het eerst werd rekenkunde ingezet voor massaproductie. Maar Babbage zag nog steeds veel fouten in de tabel staan: kon dit mensenwerk niet veel beter vervangen worden door machines?

'kon dit mensenwerk niet veel beter vervangen worden door machines?'

Grote rekenmachines

In de jaren daarop werkte Babbage zijn idee uit. Hij begon aan diverse mechanische apparaten, waarvan de meeste nooit werden voltooid. Vanaf 1822 legde hij zich toe op de 'difference engine', een apparaat om een reeks waarden automatisch te berekenen. Ondanks gulle geldschieters zou ook dit project nooit worden afgemaakt.

Delen zijn te bezichtigen in het Museum of the History of Science in Oxford. Ze geven een indruk van de enorme omvang van de engine, die zou bestaan uit 25.000 onderdelen en vijftien ton zou hebben gewogen. Een door Babbage verbeterd ontwerp ('Nr. 2') werd in 1991 afgerond door het London Science Museum. Hoewel al deze ontwerpen gelijkenis vertonen met een moderne computer - data-opslag en programmeergeheugen waren bijvoorbeeld gescheiden en het controlesysteem kon voorwaardelijke sprongen maken - worden ze nu toch vooral gezien als heel groot uitgevallen rekenmachines.

(artikel loopt door onder afbeelding)

Charles Babbage in 1860

De difference engine van Charles Babbage aan het werk aan een polynomiale functie.

Oercomputer

Dat was anders met Babbage’ nieuwe ontwerp. Toen zijn pogingen om de difference engine te maken strandden, startte Babbage met het ontwerp van een nog complexere machine: de 'analytical engine'. In 1837 was dit plan gereed. Het grote verschil met zijn vorige plan was dat deze machine kon worden geprogrammeerd door middel van ponskaarten. Er was alleen een programma voor nodig dat op de kaarten gezet kon worden.

Naar verluidt was het Ada Lovelace, dochter van dichter Lord Byron, die dit algoritme schreef en zo bekend werd als ‘s werelds eerste computerprogrammeur. De analytical engine kon hierdoor resultaten van berekeningen formuleren, gebaseerd op eerder gemaakte calculaties. Zelfs complexere programmeerfuncties als branching en looping waren mogelijk. Hiermee kan het ontwerp van Babbage met recht een oercomputer genoemd worden.

Er is alleen één maar: de analytical engine uit dit Victoriaans computertijdperk werd nooit gerealiseerd. Tot aan zijn dood in 1871 schaafde Babbage de tekeningen bij. Eenmaal gebouwd zou het apparaat net zo complex zijn als Alan Turing's ontwerp voor de Logical Computing Machine uit 1936, de welbekende Turingmachine. Deze - eveneens theoretische - machine werd een belangrijke stap in de ontwikkeling naar computers en daarom zou Turing later worden beschouwd als Godfather van het digitale tijdperk. Ook werkte hij als een van de eersten de vraag uit of een machine menselijke intelligentie kon vertonen. Hij ontwierp de turingtest, een experiment om de mogelijkheid en mate van kunstmatige intelligentie te kunnen onderzoeken.

Het liep triest af met Turing. In 1952 werd hij veroordeeld wegens zijn homoseksuele geaardheid en kreeg de keuze: chemische castratie of een gevangenisstraf. Hij opteerde voor het eerste. Twee jaar later overleed Turing na een cyanidevergiftiging. Of het moord, zelfmoord, of een ongeluk was zou nooit duidelijk worden.

Alan Turing in 1930

Plan 28

Ere wie ere toekomt, vond de Britse computerprogrammeur John Graham-Cumming. In 2009 organiseerde Graham-Cumming een petitie om de Britse regering postuum te dwingen tot verontschuldigingen aan Turing. Na een stormachtige campagne slaagde Graham-Cumming erin om premier Gordon Brown op de knieën te krijgen en Turing namens de regering excuses aan te laten bieden voor de ‘verschrikkelijke manier waarop hij is behandeld’.

Met dit succes op zak startte Graham-Cumming in 2010 een campagne voor die andere miskende icoon uit de geschiedenis van de informatica: Charles Babbage. Doel: geld inzamelen om 'the greatest machine that never was' nu eindelijk in het echt te bouwen: Babbage' analytical engine. Het printmechanisme werd in 1906 door Babbage’ zoon Henry gebouwd en alleen dat is al immens.

In rap tempo haalde Graham-Cumming 60.000 pond binnen. Sindsdien is de programmeur bezig geweest met het doorwerken van de meer dan zevenduizend pagina's die Babbage tot aan zijn dood op papier zette. Met behulp van 3D-programma's werden de plannen doorberekend. Aan de grootste, meest gedetailleerde, tekening is de naam ontleend voor dit megaproject: Plan 28.

Voor het project is 400.000 pond inbegroot. De machine wordt 'zo groot als een stoomlocomotief' en de veertigduizend bewegende onderdelen zullen worden aangedreven door een stoommachine. Graham-Cumming hoopt het apparaat te voltooien vóór de 150ste geboortedag van Babbage in 2021. De duizenden getekende onderdelen worden nu verzameld, daarna kan aan de constructie begonnen worden.

En waar dat alles goed voor is: maar liefst 1.4 kilobyte aan geheugen. De analytical engine wordt gigantisch veel groter, maar 13.000 keer langzamer dan de inmiddels middeleeuwse Sinclair ZX83, die begin jaren '1980 werd gelanceerd en bejubeld. Sindsdien ging het alleen maar sneller. Voor een berekening met 2 getallen van twintig cijfers heeft de engine 3 minuten nodig, een pc van nu doet hetzelfde in nog geen miljoenste van een seconde. Voor wie zo’n supertrage, immense, stoomcomputer toch een magische aantrekkingskracht heeft: doneren aan Plan 28 kan nog steeds.