Máquina analítica
A máquina analítica, também conhecido como engenho analítico foi proposto pelo professor de matemática e pioneiro da ciência da computação Charles Babbage. A maquina foi descrita pela primeira vez em 1837, como a sucessora da máquina diferencial.
A primeira tentativa de Babbage em um dispositivo de computação mecânica, a Máquina de Diferenças, era uma máquina de propósito especial projetada para tabular logaritmos e funções trigonométricas avaliando diferenças finitas para criar polinômios aproximados. A construção dessa máquina nunca foi concluída; Babbage teve conflitos com seu engenheiro-chefe, Joseph Clement, e, em última instância, o governo britânico retirou seu financiamento para o projeto. Durante esse projeto, Babbage percebeu que um design muito mais geral, a máquina analítica, era possível. O trabalho no design da máquina analítica começou por volta de 1833. A entrada, consistindo de programas ("fórmulas") e dados, seria fornecida à máquina por meio de cartões perfurados, um método utilizado na época para direcionar teares mecânicos, como o tear Jacquard. Para saída, a máquina teria uma impressora, um traçador de curvas e um sino. A máquina também seria capaz de perfurar números em cartões para leitura posterior. Ela empregava aritmética com ponto fixo de base 10.
No final de sua vida, Babbage procurou maneiras de construir uma versão simplificada da máquina e montou uma pequena parte dela antes de sua morte em 1871.Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (em inglês). [S.l.]: Priestley and Weale. 1910. p. 517 </ref> Em 1878, um comitê da British Association for the Advancement of Science descreveu a máquina analítica como "uma maravilha de engenhosidade mecânica", mas recomendou contra sua construção. O comitê reconheceu a utilidade e o valor da máquina, mas não pôde estimar o custo de construí-la e tinha dúvidas sobre se a máquina funcionaria corretamente após ser construída. Intermitentemente de 1880 a 1910, o filho de Babbage, Henry Prevost Babbage, estava construindo uma parte do moinho e do aparato de impressão. Em 1910, ela foi capaz de calcular uma lista (com falhas) de múltiplos de pi. Isso constituía apenas uma pequena parte da máquina; ela não era programável e não tinha armazenamento. (Imagens populares dessa seção às vezes foram rotuladas erroneamente, dando a entender que era todo o moinho ou mesmo toda a máquina.) O "moinho da máquina analítica" de Henry Babbage está em exibição no Science Museum em Londres. Henry também propôs a construção de uma versão de demonstração da máquina completa, com uma capacidade de armazenamento menor: "talvez para uma primeira máquina, dez (colunas) seriam suficientes, com quinze rodas em cada uma". Essa versão poderia manipular 20 números de 25 dígitos cada, e o que poderia ser feito com esses números ainda seria impressionante. "É apenas uma questão de cartões e tempo", escreveu Henry Babbage em 1888, "... e não há motivo para não usar (vinte mil) cartões, se necessário, em uma máquina analítica para os fins do matemático".
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Não se sabe se Babbage chegou a registrar um conjunto explícito de instruções para a máquina da maneira de um manual de processador moderno. Em vez disso, ele mostrou seus programas como listas de estados durante sua execução, mostrando qual operador era executado em cada etapa com pouca indicação de como o fluxo de controle seria guiado. Allan G. Bromley assumiu que o baralho de cartas poderia ser lido nas direções para frente e para trás como uma função de ramificações condicionais após testar condições, o que tornaria a máquina Turing-completa: ...os cartões poderiam ser ordenados para se mover para a frente e para trás (e, portanto, fazer loops)... A introdução pela primeira vez, em 1845, de operações do usuário para uma variedade de funções de serviço, incluindo, mais importante, um sistema eficaz para o controle do usuário sobre o looping nos programas do usuário. Não há indicação de como a direção de virada dos cartões de operação e variáveis é especificada. Na ausência de outras evidências, tive que adotar a mínima suposição padrão de que tanto os cartões de operação quanto os de variáveis só podem ser virados para trás, conforme necessário para implementar os loops usados nos programas de amostra de Babbage. Não haveria dificuldade mecânica ou de microprogramação em colocar a direção do movimento sob o controle do usuário.
Influência Prevista
Babbage entendia que a existência de um computador automático despertaria interesse no campo agora conhecido como eficiência algorítmica, escrevendo em suas Passagens da Vida de um Filósofo: "Assim que uma máquina analítica existir, ela necessariamente guiará o curso futuro da ciência. Sempre que algum resultado for buscado por sua ajuda, surgirá então a pergunta - Por qual curso de cálculos esses resultados podem ser obtidos pela máquina no menor tempo possível?"
Ciência da Computação
A partir de 1872, Henry continuou diligentemente com o trabalho de seu pai e, posteriormente, intermitentemente na aposentadoria em 1875. Percy Ludgate escreveu sobre a máquina em 1914 e publicou seu próprio design de motor analítico em 1909. Foi detalhadamente elaborado, mas nunca foi construído, e os desenhos nunca foram encontrados. A máquina de Ludgate seria muito menor (cerca de 8 pés cúbicos (230 L), correspondendo ao cubo com lado de 2 pés (61 cm)) do que a de Babbage e, hipoteticamente, seria capaz de multiplicar dois números de 20 dígitos decimais em cerca de seis segundos. Em seu trabalho "Ensaios sobre Automática" (1914), Leonardo Torres Quevedo, inspirado por Babbage, projetou uma máquina teórica de cálculo eletromecânica que seria controlada por um programa somente de leitura. O artigo também contém a ideia de aritmética de ponto flutuante. Em 1920, para celebrar o 100º aniversário da invenção do aritmômetro, Torres apresentou em Paris o Aritmômetro Eletromecânico, que consistia em uma unidade aritmética conectada a uma máquina de escrever (possivelmente remota), na qual comandos poderiam ser digitados e os resultados impressos automaticamente.
