Charles Babbage e a máquina analítica: como o matemático construiu o precursor do computador moderno?

Charles Babbage e a máquina analítica: como o matemático construiu o precursor do computador moderno?

230 anos de Charles Babbage e da história do computador 

 

Autor: Heitor Augusto Colli Trebien

 

The Late Mr. Babbage (1871), Thomas Dewell Scott, The Illustrated London News

 

Não se sabe exatamente quando Charles Babbage nasceu, sendo a data mais provável 26 de dezembro de 1791, em Londres na Inglaterra. Faleceu em 18 de outubro de 1871, na mesma cidade. De uma família abastada, os recursos de seu pai permitiram que tivesse uma educação de qualidade para a época.

No nível superior, encontrou problemas no ensino de matemática da Trinity College, em Cambridge, e para solucionar algumas lacunas criou junto com alguns colegas, em 1812, a Analytical Society (Sociedade Analítica). O objetivo principal do grupo era desenvolver o cálculo analítico de forma mais avançada. Queriam trazer os conhecimentos matemáticos do continente europeu para a Inglaterra. 

Em 1816, foi eleito membro da Sociedade Real de Londres e sua atuação foi importante para a criação da Sociedade Real Astronômica (Royal Astronomical Society) (1820) e da Sociedade Real de Estatística (Royal Statistical Society) (1834). Entre os anos de 1828-1839 atuou como professor lucasiano de matemática na Universidade de Cambridge (título outorgado a uma cátedra de matemática aos professores da Universidade de Cambridge)

No período em que viveu, era comum ocorrer erros nos cálculos, desse modo, o matemático buscou formas de aperfeiçoar essa atividade de forma a reduzir os erros e até a automatizá-los. Em 1821, começaram os esforços para projetar uma máquina que realizasse os cálculos de forma programada e solucionasse os problemas das tabelas logarítmicas, inspirado na calculadora Pascaline, criada por Blaise Pascal em 1642.

 

 

No ano seguinte (1822), Babbage iniciou o projeto da máquina diferencial (Difference Engine), que analisava números polinômios. Como também era membro fundador da Sociedade Astronômica Real, enviou uma carta ao senhor Humphry Davy, o presidente da sociedade, discutindo a possibilidade de automatizar a criação das tabelas matemáticas usadas na navegação. Mesmo os cálculos astronômicos poderiam ser realizados de forma mais rápida através do dispositivo mecânico projetado, com menor margem de erro.

Charles Babbage, 1860, autor desconhecido. Fonte: site do Wikimedia Commons

O matemático escreveu uma carta ao Dr. Brewster em seis de novembro de 1822 intitulada Sobre os Princípios Teóricos da Maquinaria de Cálculo de Tabelas (On the Theoretical Principles of the Machinery for Calculating Tables) com suas hipóteses e em 1823 ele recebeu a primeira medalha de ouro devido à carta. Os erros das tabelas poderiam significar vida ou morte para os navegantes, sendo assim, seu processo de automação iria assegurar a precisão das tabelas, o que ajudaria nas viagens marítimas. 

Babbage compartilhou suas ideias com o governo britânico com o intuito de receber financiamento, que lhe foi concedido. Foi um dos primeiros pesquisadores a receber subsídio governamental para pesquisa na área de desenvolvimento tecnológico. Semelhante aos computadores modernos, a máquina diferencial continha um armazém, um local para salvar os dados e posteriormente processá-los. 

Até 1830, seus esforços para ampliar essa máquina continuaram, no entanto, por ser muito avançada para o período no qual viveu, nunca conseguiu terminá-la. O principal destaque entre a máquina diferencial e as calculadoras da época é que Babbage buscou uma forma de tentar calcular uma série de valores numéricos com a impressão automática de resultados, enquanto as calculadoras comuns faziam um cálculo por vez.

A máquina diferencial conseguiu, durante a vida de Babbage, realizar apenas uma operação. O objetivo dessa operação era criar registros com os dados originais e repetir a ação com o intuito de atingir uma solução automática. Considerando-se a época em que foi pensada, o dispositivo foi um marco tecnológico. Em 1833, não conseguiu mais financiamento para dar continuidade à máquina diferencial, devido às dificuldades que ela apresentava. 

A máquina analítica

Nos anos de 1833 e 1834, pensou em uma forma de ampliar as potencialidades da máquina diferencial e projetou a máquina analítica (Analytical Engine). Esse novo dispositivo foi projetado para ser automático, controlado por um programa e com suporte digital – praticamente o nosso computador moderno. Seu uso era geral e poderia realizar qualquer tipo de cálculo com uma ampla variedade de números com o objetivo de resolver problemas complexos.  

Máquina Analítica de Charles Babbage, exposta no Museu de Ciência de Londres, 5 de maio de 2009, Bruno Barral (ByB). Fonte: site do Wikimedia Commons

Até aquele momento, de acordo com Swaine e Freiberger (2020), não havia registros de alguém que tivesse proposto uma máquina tão ambiciosa e que também tivesse tentado construí-la, o que lhe deu o título de pai do computador. A mãe da programação seria sua aluna, Ada Lovelace, que desenvolveu um código para a leitura dos números de Bernoulli com a tradução do artigo de Luigi Frederico Menabrea sobre a máquina analítica de Babbage Elements of Charles Babbage’s Analytical Machine

A máquina foi projetada para ser dividida em quatro componentes: o moinho, o armazém (store – local onde a informação ficaria guardada digitalmente), o leitor e a impressora, que são hoje os componentes dos computadores atuais. O moinho correspondia a unidade de cálculo, semelhante à CPU (Central Processing Unit – Unidade Central de Processamento), o armazém era o local onde os dados eram armazenados antes do processamento e o leitor e a impressora eram os dispositivos de entrada e saída respectivamente (input e output). O aparelho deveria ser movido a vapor e comandado por um assistente. 

Por ser um projeto muito ousado, não conseguiu construí-lo em vida. Entretanto, manteve-se estudando suas possibilidades até a morte (1871). Apenas a partir de 1960, segundo Swaine e Freiberger (2020), os computadores teriam potência o suficiente para armazenar mil números de cinquenta dígitos, informações que Babbage já pensava em processar na metade do século XIX. Cada componente foi à frente de seu tempo, mesmo a capacidade de impressão para as tabelas de números era avançada. 

O leitor também foi uma ideia ambiciosa: inspirado na máquina de tear automática de Jacquard, os dados deveriam ser inseridos através de cartões perfurados, contendo instruções para a atividade que a máquina deveria executar. A máquina analítica deveria conseguir executar as instruções dependendo do valor dos dados e não da sua sequência, o que sugere um poder de decisão que nem os computadores do início do século XX apresentaram.

Curiosidades 

Além de ser o precursor do computador digital, Babbage também contribuiu para o estabelecimento do sistema postal na Inglaterra e compilou as primeiras tabelas atuariais confiáveis, isto é, as tabelas que fazem uma estimativa de vida de determinado grupo social. Também criou um tipo de velocímetro e o piloto de locomotiva, o cowcatcher (“apanhador de vacas”), um dispositivo que fica na frente do trem para limpar a via e evitar que saia dos trilhos. 

Babbage escreveu a própria autobiografia em 1864 – Passages from the Life of a Philosopher (para acessar outras formas de ebook, além do HTML, acesse o Projeto Gutenberg) e, de acordo com Dubbey (2004), a biografia é um trabalho muito divertido e interessante, mas deve-se lembrar que é assistemático, ou seja, composto principalmente por lembranças e anedotas. Assim, a precisão histórica nem sempre é garantida, considerando a característica da memória de reconstruir os eventos do passado ao resgatá-los. O leitor terá a possibilidade de entrar em contato com a perspectiva de Babbage a partir de suas palavras, tendo acesso a várias informações, desde a infância até a vida adulta e seu trabalho em Cambridge. 

“As circunstâncias notáveis em que assisti às máquinas de calcular, das quais dediquei grande parte da minha vida, me fizeram desejar colocar um registro de alguns relatos de sua história passada. Como, contudo, tal trabalho seria totalmente desinteressante para a maior parte dos meus compatriotas, pensei que poderia torná-lo menos desagradável ao relacionar algumas das minhas experiências entre várias classes da sociedade, vastamente diferentes umas das outras, nas quais ocasionalmente me misturei”, descreve Babbage (1864) no prefácio. 

Seu objetivo principal com a obra era destacar os conhecimentos científicos acerca das máquinas de calcular, dispositivos que dedicou a vida toda para aprimorar.

Muitos artigos importantes de Babbage e relatórios da Sociedade Real e da Associação Britânica podem ser acessados através do livro editado e organizado pelo seu filho Henry Prevost Babbage – Babbage’s Calculating Engine (Máquinas de calcular de Babbage), de 1889, publicado em Londres.

 

REFERÊNCIAS

BRITTO, Rodrigo Alves de. Charles Babbage: um cientista muito além de seu tempo. Tecmundo, 15 nov. 2011. Disponível em: <https://www.tecmundo.com.br/historia/16641-charles-babbage-um-cientista-muito-alem-de-seu-tempo.htm>. Acesso em: 5 jan. 2022.

BRITANNICA, The Editors of Encyclopaedia. Charles Babbage. Encyclopedia Britannica, 22 Dec. 2021. Available in: <https://www.britannica.com/biography/Charles-Babbage>. Accessed 5 January 2022.

DUBBEY, J. M. The Mathematical Work of Charles Babbage. Cambridge: Cambridge University Press, 2004.

ENGINEERING and Technology History Wiki. Charles Babbage. Disponível em: <https://ethw.org/Charles_Babbage?gclid=Cj0KCQiAoNWOBhCwARIsAAiHnEh-7dsK-ySUL0uH5sP9mloTY0qdJ3DMROWGluD4tMYs7GbYg6TDHgIaAkFJEALw_wcB>. Acesso em: 5 jan. 2022.

SWAINE, Michael R.; FREIBERGER, Paul A. Analytical Engine. Encyclopedia Britannica, 26 May. 2020. Available in: <https://www.britannica.com/technology/Analytical-Engine>. Accessed 5 January 2022.

SWAINE, Michael R.; FREIBERGER, Paul A. Difference Engine. Encyclopedia Britannica, 28 Jun. 2017. Available in: <https://www.britannica.com/technology/Difference-Engine>. Accessed 6 January 2022.