解析機?

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バベッジ自身が組み立てた解析機?の一部の試作品 [1] 。 サイエンス?ミュ?ジアム （ロンドン）

解析機? （かいせききかん、 analytical engine ）は、 イギリス人 ??者 チャ?ルズ?バベッジ が設計した、 蒸?機? で動くはずだった機械式汎用 コンピュ?タ であり、 コンピュ?タの?史 上、重要なステップを刻んだ。

バベッジが解析機?についてはじめて記述したのは 1837年 であるが、 1871年 の死去直前まで設計を?けた。資金や政治、法律などの問題があり、この機械は?際には製作されなかった。論理的に解析機?に匹敵する機能を持つ汎用コンピュ?タは、1940年代にやっと現?のものとなった。

この機械はしばしば、?時の工作精度のため製作できなかった、とされる。これはバベッジが機?のための精度が足りないとしていたためもある。しかし、息子のヘンリ??バベッジや現代の サイエンス?ミュ?ジアム による部分的構築によって、必要なだけの工作精度はあったことが確認されている（特に、現代の再現では、?時の工作機械についての考?のうえで行われている） [2] 。そのため、資金と政府の支援があれば、工作機械の精度に?しては、?時でも製作できたのではないかとされる。ただし、必要な精度がどれだけであるか、といった工?的な考え方は?時まだ無かった。

?史 [ 編集 ]

?明 [ 編集 ]

チャ?ルズ?バベッジ

チャ?ルズ?バベッジが最初に開?しようとした機械式計算機は 階差機? （ Difference Engine ）であったが、これは 多項式 による近似計算によって ?? や 三角?? の?表を作ることに特化した計算機であった。このプロジェクトはバベッジの性格的な問題や政治的な理由で失敗したが、彼はさらに汎用性のある設計が可能であると思いついた。バベッジはそれを解析機?（Analytical Engine）と呼び、設計を開始した。

構成 [ 編集 ]

解析機?は、制御情報にしたがって オルゴ?ル のようにピンを配置してあって回?、停止、逆回?するドラム群が中心となっている。そして、多くの?車や力の?達機構、位置や回?角などで情報を記憶?表示する仕組みなどから構成される、複?で大きな機械である。 蒸?機? を動力として、完成すれば長さ30m、幅10mという、いまの電車1.5?分もの巨大さとなっていたはずである。

プログラムとデ?タの入力は、?時?に ジャカ?ド織機 のような機械式 織機 で使われていた パンチカ?ド で供給される予定だった。出力としては印刷原版作成機、曲線プロッタ?およびベルを準備していた。演算方式は十進?の固定小?点演算である。

1,000個の50桁の?値を格納できる。 演算?置 （ミル、"mill"）は四則演算が可能で、さらに比較と、オプションで 平方根 の演算が可能であった。?初、それは 階差機? を円環?に配置したらどうなるかという考察から生まれ [3] 、その一方に?値格納?置を配置するようになった（さらに後に格子?の配置となった） [4] 。現代のコンピュ?タの CPU のように命令をもち、ミル?部の手?きはバレル（"barrels"）と呼ばれる回?するドラムにペグ（釘）を刺すことで格納され、それによって複?な命令を?現している [5] 。現代のコンピュ?タの同等の仕組みについては マイクロプログラム方式 を?照。

解析機?のプログラム用の2種類の パンチカ?ド 。手前：命令入力用の「演算カ?ド」、?：デ?タ入力用の「可?カ?ド」

プログラミングは 機械語 であるが、現在の アセンブリ言語 の原型のような記述法が考案されている。繰り返しと?件分岐が可能であった。 チュ?リング完全 を達成していたのではないかと考える者もいる。パンチカ?ドには演算用、定?用、ロ?ド/ストア用の3種類がある。ロ?ド/ストア用は演算?置と格納領域の間で?値のやりとりの指示をするパンチカ?ドである。これら3種類のパンチカ?ドについて、?立した3つの?取?置が??している。

?表 [ 編集 ]

エイダ?ラブレス

1842年 、イタリア人??者ルイジ?メナブレアはバベッジがイタリアを訪れた際にバベッジと?い、フランス語で解析機?に?する記?を?し出版した。 1843年 、 ラブレス伯爵夫人 エイダ?キング はこれを??し、本文以上の?注を記述している。彼女はその十年ほど前から解析機?に興味を持っていた。その?注の解?によっては、彼女を世界初の プログラマ とする者もおり、 ベルヌ?イ? を計算する方法（プログラム）が示されているという。プログラミング言語 Ada は彼女にちなんで名づけられている。

完全製作の挫折そして本人と息子による部分製作 [ 編集 ]

バベッジは晩年になって解析機?の?純化したバ?ジョンの製作を思い立ち、 1871年 に亡くなる直前にその一部を組み立てた [5] 。しかし、 1878年 、英?科?振興協?の委員?に、解析機?の開?は政府の財政を?迫するという理由で製造しないことを進言されるという憂き目を見た。

解析機?の完全開?は、資金枯?そして技師とのトラブルにより?現できなかったのである。しかしそれらの問題が無くても、階差機?についてと同?、後世に?達した、複?な機械の製作を管理する工?的手法がまだ無かったことは見落とせない。

ヘンリ??バベッジの1910年製作の階差機?演算?置 [6] 。ロンドンの サイエンス?ミュ?ジアム に展示されている。

1910年 、バベッジの末の息子ヘンリ??バベッジはmill（演算?置）の一部とプリンタ?一式を製作した [7] 。そして、これを使って 円周率 の倍?の計算を行った（ただし、結果は間違っていた）。これは父親の?明した解析機?のごく一部を使ったもので、プログラマブルでなく、記憶領域もなかった。

ヘンリ??バベッジは、小規模な記憶?置を備えた完全な解析機?の製作も考えていた [8] 。25桁の?値を20個操作できるものを想定しており、完成すればそれでも十分印象的なものとなっただろう。1888年、ヘンリ??バベッジは「カ?ド（プログラム）枚?と時間の問題にすぎない。??者が解析機?で目的を果たすために枚?が要るなら使えばよいだけだ」と書いている [8] （62.）。

後年の階差機?完成 [ 編集 ]

ヘンリ??バベッジの1910年製作の 階差機? 第2?の演算?置が、設計後153年の時を?て2002年に完成された。ロンドンのサイエンス?ミュ?ジアムに展示されている [6] 。

もうひとつ2008年3月に、大富豪の資金で階差機?第2?と同一のものが完全に製作された。 米?のコンピュ?タ?史博物館で展示されている。 動く?子が 同館サイト で見られる。

解析機?完成へ向かって [ 編集 ]

2010年 10月 、イギリスのプログラマ? ジョン?グラハム＝カミング が、完全な解析機?を製作するために寄付を募るキャンペ?ンを開始した [9] 。そして2011年、グラハム＝カミングらは解析機?を製作するプロジェクト "Plan 28" を立ち上げた。バベッジは設計を改良し?け、完了させていなかったため、まずクラウドソ?シングによってベ?スとなる設計を確定させるプロジェクトを開始した [10] 。675バイト相?のメモリを持ち、7Hzのクロック周波?相?で動作する予定であった。グラハム＝カミングは、バベッジの?後150周年の 2021年 までに完成させることを目標とした [11] 。 2013年 の時点では、解析機?製作プロジェクトは進行途中の?態であり、完成してはいない [12] 。

解析機?は世界初のコンピュ?タか？ [ 編集 ]

階差機? も解析機?も、 二進 方式ではないにしても アナログ計算機 ではなくディジタル的な計算機械である。階差機?は命令に基づいて動くものではない点で、ある種の「?用演算?置」であった。解析機?は、命令によってプログラマブルになった点は、原始的なコンピュ?タといえる。しかし、解析機?はいくつかの点で現在のコンピュ?タの要件を欠いている。

大きく異なるのはメモリにアドレスがないことである。解析機?の記憶領域はいわば レジスタ であり、レジスタを個別に指定することはできるが、整?値のリニアなアドレスで指定できるメモリが無かったため、第2次世界大?後に?現されたいわゆる プログラム??方式 （ ノイマン型 ）のコンピュ?タにおける プログラムカウンタ に直接相?するものは存在しないことになり、それらを前提としたプログラミング技法も不可能だったということになる。

プログラムが可?か否かについては否定的な意見もあるが、バベッジの?している記述をもとに備わっていたとする論者もいる。たとえば ダグラス?ホフスタッタ? は（『 ゲ?デル、エッシャ?、バッハ 』p. 42）解析機?についてバベッジとラブレスが、自分自身のプログラムを書き換えることが可能であると考えていたとみている。さらに、?を計算する計算機としての機能だけでなく、?以外の?象も扱う 情報?理 機械であると認識していたとしている。

性能 [ 編集 ]

上記のように解析機?は、 デジタル 方式で プログラム 可能で チュ?リング完全 であるが、もちろん今の感?からすれば非常に低速であった。 エイダ?ラブレス は「バベッジ氏は彼の機?を使えば、20桁の?同士の?算を3分以?に計算できると信じている」と記している。同じ計算を Harvard Mark I なら6秒でできる。現代のPCなら187 ナノ秒 でできる（ Intel Core 2 Duo T7800 2.6 GHz, Java 言語 任意精度BigDecimal型による9×(10の19?)に同じものを?算）。

影響 [ 編集 ]

コンピュ?タ科? [ 編集 ]

この節は、主として コンピュ?タ科? 的視点から、解析機?とその後の計算機械の?係について記述する。

解析機?は、後世にいくらか散?的に?がついた者もいたが、多くは忘れられていた。パ?シ?ル?ドゲイトは1915年に解析機?について記述しており、?自の解析機?も詳細に設計している（ただし、製作はしなかった）。ル?ドゲイトの機?はバベッジのものよりも小さく（約230リットルの容積）、20桁の?値の?算を6秒でできると予測された。 レオナルド?ト?レス?ケベ?ド と ヴァネヴァ??ブッシュ も同?にバベッジの解析機?を知っていたが、彼ら3人の?明家は互いを知らなかった。

バベッジの解析機?と密接に?連する業績としては、 ニュ?ヨ?ク の ベル?究所 で ジョ?ジ?スティビッツ が 第二次世界大? 中に行った?究開?と、第二次世界大?中に ハワ?ド?エイケン が ハ?バ?ド大? で行った?究開?がある。彼らは電?機械式（リレ?と機械（?車など）を?用する）コンピュ?タを開?しており、解析機?と似ている部分があった。エイケンのマシンは IBM の援助によって開?されたもので Harvard Mark I と呼ばれている。

ハワ?ド?エイケン はチャ?ルズ?バベッジを心の師と仰いでいた [13] 。エイケンは1886年にヘンリ??バベッジが製作した解析機?の一部を大?で1930年代に?見し、そこから着想を得たという [14] 。彼は後にバベッジの著作を手にする機?を得ており、それについて次のように述べている。

そこに計算機について?ぶべきことがあった。それは全てであり、私はその本から全てを?んだ。

しかし、その後の「全電子式」コンピュ?タへと開?を進めたのは、エイケンではなく、そこからの影響を受けた、より「冒?的」な人?であった。

分子ナノテクノロジ? では、超小型の高性能コンピュ?タの構築手法として、解析機?のような機構による 論理回路 が提案されている [15] [5] 。

解析機?が現?となれば、科?の未?を導くのに必須の道具となるだろう。
— チャ?ルズ?バベッジ、Passages from the Life of a Philosopher

小? [ 編集 ]

「 サイバ?パンク の?祖と煽動者」 ウィリアム?ギブスン と ブル?ス?スタ?リング は、（サイバ?パンクから派生した） スチ?ムパンク をうけて「彼らのスチ?ムパンク」として ?史改? 小?『 ディファレンス?エンジン 』を共同執筆した。この小?では、ビクトリア朝時代の社?でバベッジの（階差機?と）解析機?が?現し、さらにその技術が高度に?展した世界を描いている。この小?は、コンピュ?タ?の?達が史?よりも早かった世界で、?史がいかに史?と違う方向に?化するかを描いた小?である。

イギリスの作家 チャイナ?ミエヴィル の『ペルディ?ド?ストリ?ト?ステ?ション』にもバベッジの解析機?に似た?置が登場する。 S?M?スタ?リング の The Peshawar Lancers にも巨大な蒸??動の解析機?が登場する。 ニ?ル?スティ?ヴンスン の『 ダイヤモンド?エイジ 』では、分子ナノテクノロジ?が遍在する世界を描いており、バベッジの解析機?に似た設計の分子サイズの機械が描かれている。他にも、 チャ?ルズ?シェフィ?ルド の「わが心のジョ?ジア」がある。

脚注 [ 編集 ]

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出典 [ 編集 ]

  1. ^ Babbage's Analytical Engine, 1834-1871. (Trial model) -Science Museum, London
  2. ^ “ Objects and stories | Science Museum ” (英語). www.sciencemuseum.org.uk . 2023年10月14日 ??。
  3. ^ Babbage’s Analytical Engine: The First True Digital Computer
  4. ^ Calculating Engines - The Babbage Pages
  5. ^ a b c “ Difference Engines ”. www.meccano.us . 2023年10月14日 ??。
  6. ^ a b Henry Babbage's Analytical Engine Mill, 1910 Science Museum, London
  7. ^ Henry Prevost Babbage
  8. ^ a b “ The Analytical Engine ”. www.fourmilab.ch . 2023年10月14日 ??。
  9. ^ “Campaign builds to construct Babbage Analytical Engine” (英語). BBC News . (2010年10月14日) . https://www.bbc.com/news/technology-11530905 2023年10月14日 ??。  
  10. ^ “It Started Digital Wheels Turning” . New York Times . http://www.nytimes.com/2011/11/08/science/computer-experts-building-1830s-babbage-analytical-engine.html?_r=1/ 2011年11月10日 ??。  
  11. ^ “Babbage Analytical Engine designs to be digitised” . BBC News . (2011年9月21日) . http://www.bbc.co.uk/news/technology-15001514 2012年3月19日 ??。  
  12. ^ “ Plan 28 Blog ” (英語). 2023年10月14日 ??。
  13. ^ book Howard Aiken: Portrait of a Computer Pioneer by Bernard Cohen, Chapter 8 Aiken's Background in Computing and Knowledge of Babbage's Machines. pp61-71
  14. ^ Cohen, I. Bernard (1988-07-01). “Babbage and Aiken” . IEEE Annals of the History of Computing 10 (3): 171?193. doi : 10.1109/MAHC.1988.10029 . ISSN   1058-6180 . https://doi.org/10.1109/MAHC.1988.10029 .  
  15. ^ “ Alternate View Column AV-35 ”. www.npl.washington.edu . 2023年10月14日 ??。

?考文? [ 編集 ]

外部リンク [ 編集 ]

すべて英文。

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