England såg datorn födas

Till alla övriga sorger som drabbar Jakob Bokhandlare sedan hans korta kärlekslycka tagit slut läggs denna vår ännu en: när efter en lång väntan positiv

14 mars 2001 av Anna Larsdotter

Till alla övriga sorger som drabbar Jakob Bokhandlare sedan hans korta kärlekslycka tagit slut läggs denna vår ännu en: när efter en lång väntan positivets toner äntligen ljuder i Grimsby, är det inte ”komiantaren”, den enarmade veteranen Bottafugi, som vevar det. Det säkraste sommartecknet uteblir och för bokhandlaren råder allt framgent den mörka årstiden:

”Då halva maj gått och våren släppt all känning med vintern hade Bottafugi ännu inte kommit och Jakob förstod att han var död. Han sörjde den gamle positivspelaren som man sörjer den siste anhörige man ägt.”

Charles Babbage sörjde förvisso inte en positivhalares uteblivande; under sina sista år förföljde han skoningslöst och effektivt alla ”komiantare”, lytta såväl som hela, och hans ansträngningar kulminerade med att ”Babbage’s Bill” den 25 juli 1864 antogs som ännu gällande lag. Propositionen, ”An Act for the better regulation of Street Music within the Metropolitan Police District”, stadgar att gatumusikanter vid vite av fyrtio shilling eller tre dagars fängelse torde avlägsna sig från grannskapet, för det fall sjukt skulle finnas i huset eller de inneboendes sysselsättning störas.

Det senare, ansåg Babbage och hans krets, var i allmänhet förhållandet; matematikern Augustus De Morgan skrev kort efter det att lagförslaget gått igenom till astronomen sir John Herschel: ”Babbages lagförslag blev antaget, och han är i sanning en allmänhetens välgörare. En positivhalare lämnade mitt hus vid första anmodan.”

Briljant matematiker

Men Babbage var långtifrån enbart den snarstuckne excentriker han ibland porträtteras som. Han var en synnerligen dugande matematiker under en tid då engelsk matematik knappast utmärkte sig för duglighet, och 1828 utnämndes han till Lucasprofessor vid universitetet i Cambridge, en lärostol som först inrättats åt sir Isaac Newton (och som för tillfället innehas av kosmologen Stephen Hawking). Han var en briljant ingenjör och uppfinnare av da vinciska dimensioner, med så skilda och oväntade nyttigheter som oftalmoskopet, hastighetsmätaren, kofångaren, fyrkaraktärerna och stämpeluret på sin meritlista.

Han var en mänsklig statistisk centralbyrå som närmast tvångsmässigt samlade in och bearbetade fakta om allt från könsfördelningen i födelsetalen och de relativa bokstavsfrekvenserna i olika språk till yrkestiggeriets utbredning i London och de olika orsakerna till att glasrutor spräcks. Han var en reformivrare såväl inom vetenskapen och ingenjörskonsten som politiken, med kloka och sorgfälligt underbyggda synpunkter på allehanda företeelser från livförsäkringar och postväsende till skatter. Han var en ledande gestalt i umgängeslivet med en välbesökt salong, där den liberala intellektuella eliten möttes. Och han var datorns skapare.

Det är ett porträtt av en föregångsman, och Charles Babbage var obestridligen såväl framsynt som framstegsivrande, men detta gör honom inte unik.

Den tid han levde i var en tid av framstegsivrande, framtidstro och utvecklingsoptimism; det land han verkade i karaktäriserades av storslagna ingenjörsvetenskapliga landvinningar, av kolossal industriell expansion och av genomgripande förändringar vad beträffar kommunikationsmedel och byggnadsteknik, vilka i sin tur ledde till drastiska omdaningar av såväl landsbygd som stadsmiljö.

På kort tid undergick London en dramatisk metamorfos: broar slogs över Themsen i smäckra fackverkskonstruktioner, i sköna stenvalv eller i behagfullt hängande spann; en tunnel, ett av den dåtida världens underverk, grävdes under floden; Kristallpalatset restes i luftiga spann av glas och järn – alster av nydanande ingenjörer som far och son Rennie eller far och son Brunel (och botanisten Joseph Paxton).

På landsbygden dundrade tågen förbi på bredfotad räls, eller stånkade sig mödosamt fram på smalspår – år 1850 hade inalles 10 000 km räls lagts ut, 200 ton järn per bankilometer, och i en bok från tiden om rävjaktens ädla sport utgjuter sig författaren över det trefalt onda järnvägarna åstadkommit för ”the Hunt”, där de utan hänsyn till lyor och gryt skär genom landskapet. Och Britannia härskade över vågorna med väldiga, ångdrivna fartyg av järn, större än något man tillförne kunnat föreställa sig, möjligen med undantag för den ark av goferträ Noa en gång gjorde sig.

Det var en tid av febril och sjudande teknologisk aktivitet, av omvälvningar och modernisering. Det var ångans och järnets tid, kolets tid och stålets. Bland gröna kullar glödde Blakes ”dark Satanic Mills”, och England var ”the Workshop of the World”.

På det parlamentariska planet var framsyntheten, framstegsivern och framtidstron måhända inte lika stor; det politiska systemet var föråldrat och reformer skedde blott långsamt och halvhjärtat. Först gradvis och motvilligt vande sig ministrar och ministärer vid den nya värld som redan var ett faktum. Det är mot denna bakgrund man måste se Charles Babbages gärning.

Växte upp i London

Fadern, bankiren Benjamin Babbage, kom av gammal guldsmedssläkt från Totnes, Devonshire, men flyttade för affärernas skull med sin hustru Betty Plumleigh till ett hus i byn Walworth – ett drygt stenkast från puben The Elephant and Castle i nuvarande London – och det var här sonen Charles föddes annandag jul 1791. Han följdes av ytterligare två söner, vilka bägge dog i späd ålder, samt en dotter, Mary Anne.

Sin skolning erhöll Charles först i Alphington, där han utöver latin och grekiska även lärde sig bokföring och navigation (och därmed erhöll en avsevärt mer gedigen naturvetenskaplig utbildning än den som erbjöds vid Oxford och Cambridge), och därefter i Enfield, där han tillsammans med en kamrat tog för vana att stiga upp klockan 3 om morgonen för att studera algebra fram till klockan 5.

Detta ofog uppdagades emellertid sedan ännu en skara kamrater, däribland Frederick Marryat (sedermera kapten Marryat och författare till pojkboksklassikern Jakob Ärlig) anslutit sig och de tysta matematiska studierna övergått i ljudlig lek med smällare. Läraren höll en moralpredikan över det skadliga i att vrida tiden ur led; han sade sig av deras glåmiga utseende omedelbart kunna skilja ut deltagarna i dessa nattliga upptåg. ”Och han pekade verkligen ut varje pojke som varit uppe den natt vi uppdagades”, berättar Babbage i sin självbiografi, Passages from the Life of a Philosopher. ”Men det syntes mig mycket underligt att samma bedömningsgrund inte långt tidigare satt honom i stånd att upptäcka de två pojkar som under åtskilliga månader vanemässigt tillämpat detta system med att vända natten till dag.” Så talar den kritiske vetenskapsmannen.

Till Cambridge 1810

Efter ytterligare några års avputsning, anstaltad av informatorer, säkrade Babbage en plats vid Trinity College, Cambridge, år 1810. Det enda råd han fått på vägen av den handledare hans fader konsulterat var att inte köpa sitt vin i Cambridge, och den handledning han erhöll på ort och ställe var inte stort mer värd.

Första dagen införskaffade han efter viss tvekan Silvestre François Lacroix klassiska verk om analys, Sur le Calcul Différentiel et Intégral, för den oerhörda summan av sju pund (priserna på franska böcker hade trissats upp av napoleonkrigen) och tillbragte första natten med att läsa det; när han uppsökte handledaren Hudson för att få en matematisk detalj utredd, avspisades han med påpekandet att den frågan ändå inte skulle komma på tentamen. En andra föreläsare han konsulterade gav enahanda svar; den tredje visade sig inte ens begripa vad frågan gällde, ett faktum han förgäves sökte överskyla.

Därefter handledde Babbage själv sina studier med hjälp av årsskrifterna från akademierna i St. Petersburg, Berlin och Paris, vilka han hade tillgång till i biblioteket. När han många år senare gav sitt omdöme om den naturvetenskapliga utbildningen vid de engelska universiteten var också biblioteken en av de få posterna på kreditsidan.

Utöver studierna ägnade sig Babbage åt segling på floden Cam; han knöt också vänskapsband som skulle vara livet ut. En av de förtrogna var John Herschel, ende son till astronomen sir William Herschel, som 1781 upptäckt Uranus (vilken han dock först ansåg vara en komet, och sedan, när dess rätta natur uppdagats, ville döpa till George, efter kung George III). John, sedermera sir John, blev även han astronom och berömd för sin kartläggning av södra stjärnhimlen och sin mätning av solens energiutstrålning.

En annan nära vän var algebraikern George Peacock; tillsammans med några likasinnade instiftade dessa tre år 1812 Analytical Society, vilket hade till syfte att reformera den hopplöst föråldrade matematikundervisningen i England och bland annat kämpade för införandet av Leibniz beteckning för derivata (den moderna d/dt) mot ett etablissemang som av patriotiska skäl ännu höll kvar vid Newtons prickar och ofta inte ens kunde läsa matematiska arbeten från Kontinenten.

Fursten av Canino

Under Cambridge-tiden träffade Babbage även sin blivande hustru och genom hennes familj den landsflyktige Lucien Bonaparte, sedermera furste av Canino, vilken undervisade honom i franskt akademiskt liv och grundlade hans livslånga entusiasm för Frankrike.

1814 gifte sig Charles Babbage med sin Georgiana (Whitmore) – mot faderns vilja, vilket han meddelade vännen Herschel i ett brev, tillsammans med ett par nya teorem i funktionsanalysen. Herschel svarade prompt: ”Jag är gift och har blivit osams med min far – Gode Gud, Babbage – hur kan det vara möjligt för en människa att lugnt slå sig ned och skriva dessa två satser – lägga till ytterligare några som verkar självrättfärdigande – och övergå till funktionsekvationer?” Men sådant var fullt möjligt för den rationelle Babbage, som ett kort tag funderat på att inträda i det andliga ståndet till utkomsternas förvärvande, men nu inrättade sig med sin hustru i London till ett liv som privatlärd – det årliga underhållet från fadern om £300 (vilket utbetalades trots osämjan) plus Georgianas £150 per år räckte på den tiden långt.

Resan till Paris

1816 invaldes han i Royal Society, vilket närmast utvecklats till att ha karaktären av en exklusiv klubb; 1819 företog han tillsammans med John Herschel en resa till Paris och besökte därvid Société d’Arcueil, dåtidens förnämsta vetenskapliga sällskap. Det blev ett mål för Babbage att organisera brittisk vetenskap efter liknande mönster.

Under denna resa fick Babbage också tillfälle att bese de tabeller i sjutton foliovolymer med bland annat logaritmerna för samtliga heltal mellan 1 och 200 000, vilka framställts under överinseende av Gaspard François de Prony, chef för École des Ponts et Chaussées.

Idag lär väl ingen bli särskilt upphetsad över logaritmtabeller, men före miniräknarnas tid hade de en viktig roll att spela: logaritmfunktionen har nämligen den trevliga egenskapen att logaritmen av produkten av två tal är lika med summan av logaritmerna för de två talen, vilket innebär att den besvärliga multiplikationen kan ersättas med den enklare additionen (ett faktum som exempelvis utnyttjades i den numera saligen avsomnade räknestickan). de Pronys kolossala tabeller möjliggjordes genom tillämpandet av en ny teknik, arbetsfördelningen, till vilken han erhållit uppslaget ur Adam Smiths An inquiry into the nature and causes of the wealth of nations. En grupp matematiker hade valt ut de formler som bäst lämpade sig för stegvisa beräkningar, en andra grupp hade tagit formlerna om hand och omvandlat dem till tal, en tredje grupp hade utfört nödvändiga additioner och subtraktioner av talen. Babbage begrundade likt Maria detta i sitt hjärta.

Astronomiskt tabellverk

Det var 1820 eller 1821 som The Astronomical Society uppdrog åt John Herschel och Charles Babbage att iordningställa ett astronomiskt tabellverk. Nödvändiga formler plockades fram, och beräkningarna lades på övligt sätt ut på entreprenad hos två aritmetiker; när Babbage och Herschel jämförde deras resultat, inspirerade alla diskrepanserna Babbage till den berömda kommentaren:

”Jag önskar vid Gud att dessa beräkningar kunde ha utförts med ånga!” ”Och”, skriver han om Herschels reaktion i History of the Invention of the Calculating Engines, ”härtill nickade han samtycke, som till något inom det möjligas gräns.”

Det tog en ledig kväll att skissera en maskin med erforderliga egenskaper; året därpå hade Babbage byggt en fungerande modell som räknade med sex siffrors noggrannhet, en mekanisk motsvarighet till de Pronys system.

Den grundläggande metoden är enkel att förstå. Betrakta funktionen x2, x gånger x, för alla heltalsvärden, x. Den utgör en följd av tal 1, 4, 9, 16, 25, 36 Låt oss skapa en ny följd genom att ta skillnaden mellan varje par av två på varandra följande tal. Resultatet,första differensen, blir 3, 5, 7, 9, 11... Upprepar vi samma förfarande med denna följd får vi 2, 2, 2, 2... Skillnaden, andra differensen, är konstant. Men det innebär att vi kan rekonstruera den ursprungliga följden genom att helt enkelt räkna baklänges från 2. En maskin som kan lagra tal i två poster samt utföra addition kan alltså skapa följden x2.

För funktionen x3 blir tredje differensen konstant; denna beräkning fordrar således tre poster. x4 kräver fyra poster, x5 fem, och så vidare. Och med hjälp av en summa av sådana potenser, x, x2, x3, x4, kan varje ”snäll” funktion approximeras godtyckligt noggrant – till exempel ges ln(1 + x), den naturliga logaritmen av talet 1 + x, av uttrycket x ﷓ 1/2 x2 + 1/3 x3 ﷓ 1/4 x4 + En sådan differensmaskin kan alltså principiellt tabellera (nästan) vilken funktion som helst. Observera, att varje nytt värde beror på samtliga föregående, vilket är både en svaghet och en styrka: blir det fel någonstans, blir alla följande värden fel; är å andra sidan det sista värdet rätt, är det ytterst osannolikt att det förekommer något fel tidigare i tabellen – metoden ger möjlighet till enkel kontroll av resultatet.

Fullskalig maskin

Efter uppvaktning av dåvarande Chancellor of the Exchequer, mr Robinson, sedermera lord Goderich och Earl of Ripon, fick Babbage löfte om finansiering av en fullskalig differensmaskin, avsedd att hantera 7 poster 21-ställiga tal. Denna Difference Engine No. 1 skulle även kunna sätta och trycka resultaten. Babbage ritade, en ingenjör vid namn Joseph Clement svarvade detaljer och hållfastheten prövades av Babbages barn, som fick leka med de färdiga bitarna före monteringen. Projektet fullbordades aldrig; efter 10 års möda och sedan Clement färdigställt cirka 12 000 av de erforderliga 25 000 detaljerna, upphörde statsunderstödet.

Räkningen stannade på drygt 17 000 pund, vilket ska jämföras med kostnaden för ett ånglok, knappt 1000 pund. En liten del av maskinen, omfattande 2000 detaljer, monterades och fungerar än idag oklanderligt.

Samtidigt hade Babbage gjort ritningar till den mer avancerade Difference Engine No. 2, som med blott tredjedelen så många detaljer skulle kunna hantera 7 poster 31﷓ställiga tal. Brittiska regeringen vägrade stödja projektet, sedan Astronomer Royal, George Biddell Airy, förklarat maskinen värdelös (samme Airy förhalade också upptäckten av Neptunus); i maj 1991 färdigställdes Difference Engine No. 2 efter Babbages ritningar vid Science Museum i London. Arbetet tog ungefär två år och kostade 300 000 pund. Resultatet blev en manshög 3﷓tons mässingskonstruktion, ett finmekaniskt under, vilket tabellerar funktioner alldeles som avsett.

Blev alltmer bitter

Naturligt nog förbittrades Babbage av dessa motigheter – myndigheternas sätt att behandla honom gav vännen Dickens uppslaget till The Circumlocution Office i Little Dorrit; bitterheten skymtar dock fram först sedan hans hustru dött 1828.

Ändå var inte differensmaskinerna hans verkliga skötebarn, det var istället hans Analytical Engine, egentligen en hel serie generella beräkningsmaskiner, vilkas funktioner kunde styras med hålkort (på liknande sätt som Joseph-Marie Jacquards vävstolar), mekaniska föregångare till datorn. De byggdes aldrig, utan förblev ritbordskonstruktioner, men deras arkitektur och logiska struktur är häpnadsväckande moderna, liksom Babbages visioner av vad de skulle kunna uträtta.

Babbage samarbetade i dessa projekt med lady Ada Augusta Lovelace, dotter till lord Byron i hans kortlivade äktenskap med Augusta Leigh; den välfunna formuleringen att de analytiska maskinerna ”vävde algebraiska strukturer” är hennes, och hon skrev det första datorprogrammet för en av dem 1843. (Dataloger har hedrat hennes minne genom att uppkalla programspråket ADA efter henne; hennes plågsamma död i livmodercancer medan modern i moraliskt nit undanhöll henne det ordinerade morfinet och nekade henne besök kan i gräslighet mäta sig med det värsta i biografisk litteratur.) Det är på ritningarna till dessa analytiska maskiner som Babbages rykte som datorpionjär vilar; hans arkitekturer, hans in﷓ och utenheter och hans ”mekaniska notation” – en systematisk metod för att karaktärisera maskindelars funktion och konstruera flödesdiagram – inspirerade och föregrep Jevons logiska piano och Holleriths hålkortsmaskin, liksom Turings och Aitkens arbeten.

Kandidat i val

Motgångarna inverkade inte på hans verksamhetslusta: medan arbetet på Difference Engine No. 1 stapplade framåt engagerade sig Babbage aktivt i den välbehövliga parlamentsreformen, organiserade effektivt William Cavendishs valkampanjer och ställde själv upp som kandidat i två val. Han färdigställde det banbrytande verket On the Economy of Machinery and Manufacture, vilket utövade ett så starkt inflytande på bland andra Karl Marx och John Stuart Mills författarskap, och han genomförde med hjälp av egenhändigt uppfunna färdskrivare de sorgfälliga mätningar som slutgiltigt knäckte motståndet mot den breda spårvidden på Isambard Kingdom Brunels Great Western Railway.

Inte heller tilläts bitterheten gå ut över hans storsinthet: när de svenska tryckarna Georg och Edvard Scheutz visade upp sin förenklade differensmaskin efter Babbages modell, skänkte han dem sitt helhjärtade stöd och sin vänskap därtill, och han utnyttjade sitt avsevärda inflytande inom fransk vetenskap för att se till att de erhöll guldmedalj för maskinen vid Parisutställningen 1855. (Den svenska maskinen hamnade i USA; ödets ironi ville, att en kopia byggd av ingenjören Bryan Donkin inköptes och användes för framställning av tabeller av brittiska regeringen.)

Bitterheten tog sig andra uttryck, som i irritationen över positivhalare, eller som i den episod vännen Charles Darwin återger i sin An Autobiographical Fragment, Written in 1838:

”Jag brukade ofta hälsa på Babbage och besökte regelbundet hans berömda soiréer. Han var alltid värd att lyssna till, men han var en besviken och missnöjd människa; och hans ansiktsuttryck var ofta eller i allmänhet vresigt. Jag tror inte han var hälften så surmulen som han låtsades vara. En dag berättade han för mig, att han uppfunnit en plan för att effektivt förhindra alla bränder, men tillade: ‘Jag kommer inte att publicera den – förbannelse över allesammans, låt deras hus brinna.’ ‘Allesammans’ var Londons invånare. En annan dag berättade han för mig att han sett en pump vid vägkanten i Italien, försedd med en from inskrift att ägaren låtit resa pumpen av kärlek till Gud och fosterlandet, så att den trötte vägfaranden måtte kunna dricka. Detta fick Babbage att undersöka pumpen närmare och han upptäckte snart att varje gång vägfaranden pumpade upp en smula vatten åt sig själv, pumpade han en än större mängd in i ägarens hus. Babbage tillade: ‘Det finns bara en sak jag avskyr mer än fromhet, och det är fosterlandskärlek.’ Men jag tror han skällde värre än han bet.”

Först på dödsbädden lyser en förståelsens solstrimma in i Jakob Bokhandlares evigt dunkla vinter, och han utbrister: ”Vad nytta gör oss kunskapen om fysikens lagar om vi ej förstå använda vårt vetande i vårt dagliga liv! Här har jag ödelagt mitt liv och höljt det i mörker därför att jag ej vetat tillämpa en av optikens enklaste grundsatser på min egen bak.” Även i detta avseende skiljer han sig från Babbage, som noggrant och omsorgsfullt tillämpade fysikens och logikens lagar på varje företeelse i vardagslivet, och därigenom också blev en stor humanist.

Jag vet inte om det är sant, som Göran Printz﷓Påhlson skriver i prosadikten ”Sir Charles Babbage återvänder till Trinity College efter att ha uppdragit åt den svenske ingenjören Scheutz att bygga en differensmaskin. Vid stranden av floden Cam betraktar han Suckarnas bro och begrundar sländornas liv” ur diktsamlingen Gradiva, men formuleringen har i vilket fall en inre sanning, som gör att den gott kan stå som gravskrift över den mästerlige vävaren av algebraiska strukturer:

”Jag skrev till Tennyson att hans uppgifter var oegentliga då han sjöng att ‘varje dag en mänska dör och varje dag en mänska föds’. Det föds i själva verket varje dag en och en sextondels människa. Jag vägrar att överge denna sextondels människa.”

Hans﷓Uno Bengtsson är docent i teoretisk fysik och aktuell med den nyligen utgivna boken Nalle Puh och atomens existens.

Publicerad i Populär Historia 4/1993

Kanske är du intresserad av...

Läs också