Charles Babbage foi um matemático inglês que promoveu diversas contribuições à matemática, astronomia e principalmente aos métodos de pensamento científico na Inglaterra. No entanto, a maior contribuição de Babbage para o mundo foras as idéias e os desenhos do motor analítico, que introduzia a idéia do computador moderno, se utilizando de cartões furados para programação e obtenção de dados.

Se Babbage tivesse conseguido realizar sua visão e transformado seu sonho em realidade, o século XIX teria sido muito mais SteamPunk do que foi – mais como hoje em dia fantasiamos. É só imaginar computadores realizando cálculos e operando maquinaria em 1850.

Infância e Estudos

Tanto a data quanto o local de nascimento de Charles Babbage eram motivo de discussão, mas aparentemente agora estão estabalecidos. Originalmente achava-se, incluindo um obituário no New York Times, que Babbage havia nascido em 26 de dezembro de 1792, mas um sobrinho escreveu ao jornal dizendo que a data correta seria um ano antes. Apenas em 1975 essa dúvida foi dirimida quando Hyman achou um registro do batismo de Charles Babbage em Londres no dia 6 de janeiro, apontando o ano correto de seu nascimento como sendo de fato, 1791.

Charles, filho do banqueiro Benjamin e de Betsy Plumleigh, tinha uma saúde muito frágil em sua infância, como relatado pelo próprio: “Having suffered in health at the age of five years, and again at that of ten by violent fevers, from which I was with difficulty saved, I was sent into Devonshire and placed under the care of a clergyman (who kept a school at Alphington, near Exeter), with instructions to attend to my health; but, not to press too much knowledge upon me: a mission which he faithfully accomplished.”[11]. Já que seu pai possuía riquezas consideráveis, ele pode pagar escolas particulares – após Alphington, Charles estudou em uma academia em Forty Hill, Middlesex, onde começou a mostrar uma paixão por matemática e uma aversão aos clássicos, e depois em casa, com um tutor de Oxford para levá-lo ao nível universitário, estudando as notações e os métodos matemáticos de Leibniz e Lagrange.

A Sociedade Analítica

Isso fez com que, ao entrar para a Trinity College, em Cambridge, em 1810, achasse as aulas inferiores ao conhecimento adquirido pelos livros, levando-o a criar uma sociedade para tentar levar a matemática européia continental (fora da Inglaterra) moderna para Cambridge. Isso ocorreu quando Babbage conseguiu comprar o livro de cálculo diferencial e integral de Lacroix, pagando uma fortuna por ele (livros oriundos da França, no período de expansionismo napoleônico, eram raríssimos), e resolveu tentar formar uma sociedade com o intuito de traduzi-lo: “I then drew up the sketch of a society to be instituted for translating the small work of Lacroix on the Differential and Integral Calculus. It proposed that we should have periodical meetings for the propagation of d’s [a notação matemática de Leibniz, utilizada até hoje]; and consigned to perdition all who supported the heresy of dots [notação de Newton, também ainda utilizada, mas apenas no caso específico de derivadas temporais]. It maintained that the work of Lacroix was so perfect that any comment was unnecessary.”[12].

A “Analytical Society” (Sociedade Analítica) foi formada em 1812, e seus membros eram todos graduandos de Cambridge. O primeiro encontro contou com nove matemáticos, dentre os quais John Herschel (que fez diversas contribuições importantes à astronomia, como a descrição da órbita de estrelas duplas, a percepção de gás evaporando da cauda do cometa Halley e os primeiros indícios do vento solar) e George Peacock.

Babbage e Herschel escreveram juntos em 1813 a primeira publicação da Sociedade Analítica, “Memoirs of the Analytical Society” (“Memórias da Sociedade Analítica”), um trabalho surpreendentemente profundo para dois graduandos. Ambos, juntos com Peacock, ainda publicaram a tradução para o inglês do livro de Lacroix (em 1816) e um livro de exemplos de cálculo (em 1820). Nesse meio tempo, Babbage se transferiu da Trinity College para Peterhouse, onde se graduou em 1814 – foi nessa época também que ele percebeu que Herschel era melhor matemático: “He did not compete for honours, believing Herschel sure of first place and not caring to come out second.”[21].

Sociedades e Colaborações

Foi também em 1814 que Babbage se casou, mudando-se de Cambridge para Londres em 1815. Neste ano e no seguinte, publicou dois artigos importantes sobre equações funcionais, culminando por ser eleito membro da Royal Society de Londres, ainda muito jovem (24 anos). Durante os anos seguintes, Babbage escreveu artigos sobre diversos tópicos diferentes da matemática, mas nenhum de importância significativa (e alguns claramente errados – como por exemplo o seu artigo sobre séries infinitas).

Apesar da honra de fazer parte da Royal Society, Babbage estava insatisfeito com a forma que as sociedades eruditas eram administradas e com a frivolidade que seus membros se portavam, chegando a afirmar que o conselho da Royal Society era um conjunto de homens que se auto-elegiam e depois jantavam juntos para bajular uns aos outros e se dar medalhas. Entretanto, em 1820 ele foi eleito membro da Royal Society de Edinburgo e foi uma grande influência na fundação da Royal Astronomical Society, da qual serviu como secretário pelos seus primeiros quatro anos e depois como vice-presidente.

Em 1825, desenvolveu experimentos com magnetismo em conjunto com Herschel. Dois anos depois, Babbage se tornou professor de matemática de Cambridge, uma posição que ele manteve durante 12 anos (apesar de nunca ter dado uma aula sequer). A razão pela qual ele permaneceu nesse cargo de prestígio sem nunca ter exercido suas funções foi que neste ponto começou o que seria a principal paixão de sua vida – o desenvolvimento de computadores mecânicos.

Sucesso: O Motor de Diferenças

Charles Babbage é, sem dúvida, o criador dos conceitos por trás do computador moderno. O cômputo de logaritmos fez ele perceber a imprecisão do cálculo humano (como ele chamava os cálculos desenvolvidos por seres humanos) por volta de 1812, como relatado pelo mesmo: “I was sitting in the rooms of the Analytical Society, at Cambridge, my head leaning forward on the table in a kind of dreamy mood, with a table of logarithms lying open before me. Another member, coming into the room, and seeing me half asleep, called out, ‘Well, Babbage, what are you dreaming about?’ to which I replied ‘I am thinking that all these tables’ (pointing to the logarithms) ‘might be calculated by machinery.’”[13].

Certamente Babbage não seguiu essa idéias até 1819, quando seus interesses estavam se voltando para instrumentos astronômicos e suas idéias se tornaram mais precisas, formulando um plano para construir mesas usando métodos matemáticos por meios mecânicos. Tal máquina, na concepção de Babbage, seria capaz de realizar operações complexas usando apenas o mecanismo para adição. A primeira máquina baseada no método de diferenças foi completada por ele em 1822, quando anunciou sua invenção em um artigo lido na Royal Astronomical Society.

Apesar de Babbage ter pensado em uma máquina capaz de imprimir os resultados obtidos, em 1822 isso ainda não havia sido feito – um assistente tinha de anotar os dados. Com sua pequena invenção, Babbage era capaz de calcular os sucessivos termos da seqüência n2 + n + 41, produzindo 60 termos a cada cinco minutos. Babbage chegou a produzir tabelas de logaritmos de 1 até 108000.

O matemático claramente sofreu forte influência do projeto do governo francês executado por de Prony de produzir extensas tabelas logarítmicas e trigonométricas por meio de enormes equipes que faziam os cálculos. Babbage argumentou que uma máquina maior que a que tinha inventado poderia fazer o trabalho de várias equipes, poupando dinheiro e sendo totalmente precisas – o que não deixa de ser o conceito do computador moderno.

Falência: O Motor de Diferenças Revisitado

Sua invenção lhe rendeu uma medalha de ouro de Astronomical Society em 1823. Então Babbage foi ao governo pedir financiamento para a construção de um motor de diferenças grande, com o aval da Royal Society; após conseguir um financiamento razoável (£1500), ele começou a trabalhar em sua nova máquina, a qual acreditava completar em três anos. Tal máquina seria capaz de computar todas as tabelas que de Prony estava calculando, e era projetada para imprimir os resultados automaticamente. No entanto, a construção foi bem mais lenta que o previsto, e em 1827 os custos já estavam fora de controle.

O ano de 1827 foi verdadeiramente trágico para Babbage. Primeiramente, seu pai, sua esposa e dois de seus filhos morreram nesse ano. Sua própria saúde enfraqueceu muito e ele foi forçado a viajar para a Europa continental, voltando so ao final do ano seguinte. Seu trabalho foi inspecionado pelo Duque de Wellington e outros membros do governo para averiguar o mérito de continuar o financiamento. Até 1830 o governo havia pago seis vezes a quantia prevista originalmente.

Em 1830 Babbage publicou o controverso livro “Reflections on the Decline of Science in England” (“Reflexões sobre o Declínio da Ciência na Inglaterra”), que acabou por promover a criação, no ano seguinte, da British Association for the Advancement of Science. Em 1834 ele lançou o seu trabalho mais influente “On the Economy of Machinery and Manufactures” (“Sobre a Economia de Maquinarias e Manufaturas”), no qual ele propunha uma forma inicial do que chamamos hoje de pesquisa operacional.

Entretanto, 1834 fica marcado também como o ano no qual o trabalho no seu motor de diferenças parou. O governo já havia investido £17000 no projeto (mais de onze vezes a quantia planejada), e Babbage gastado outros £6000 do próprio bolso. A situação ficou indefinida até 1842, quando o governo de Robert Peel decidiu descontinuar o projeto. Nas palavras do biógrafo Dubbey, “Babbage had every reason to feel aggrieved about his treatment by successive governments. They had failed to understand the immense possibilities of his work, ignored the advice of the most reputable scientists and engineers, procrastinated for eight years before reaching a decision about the difference engine, misunderstood his motives and the sacrifices he had made, and (…) failed to protect him from public slander and ridicule.”[31].

O Motor Analítico

Pelo menos, algo que se tornou parte do legado de Babbage foi concluído por ele em 1834 também: os primeiros desenhos do motor analítico, a semente do computador eletrônico moderno. Seu trabalho no motor de diferenças o levou a uma idéia muito mais sofisticada. Apesar do motor analítico nunca ter progredido para além de desenhos detalhados, ele é impressionantemente similar em componentes lógicos ao computador atual.

Babbage descreve cinco componentes lógicos: o estoque, o moinho, o controle, a entrada e a saída. O estoque contém todas as variáveis sobre as quais as operações seriam feitas, bem como todas as quantidades resultantes de outras operações; o moinho é o análogo da CPU em um computador moderno, e seria o lugar onde as quantidades a serem operadas seriam sempre “compradas”; o controle da seqüência de operações a serem realizadas era operada por cartões furados, que continham o programa para cada tarefa particular; e a entrada e a saída podiam ser gravadas em cartões da mesma forma, o que possibilitaria, na concepção de Babbage, uma capacidade de armazenamento infinita – os cartões furados com os resultados das operações poderiam ser lidos novamente em um estágio futuro se necessário (exatamente a mesma idéia de disquetes, CDs, etc.). Nas palavras do próprio, “Every set of cards made for any formula will at any future time recalculate the formula with whatever constants may be required. Thus the Analytical Engine will possess a library of its own. Every set of cards once made will at any time reproduce the calculations for which it was first arranged.”[14].

O mais brilhante da idéia de Babbage do cartão furado (que chegou a ser empregada diretamente nos primeiros computadores) seria o fato de que cada operação precisaria ser programada ou calculada apenas uma única vez – das vezes seguintes, bastaria reintroduzir o cartão correspondente. Para se utilizar desta operação ou resultado em outra máquina, bastaria copiar o cartão, e assim por diante.

No entanto, Babbage decidiu, após suas tentativas fracassadas com o motor de diferenças, não procurar a ajuda do governo, e suas idéias só vieram ao conhecimento público por meio do matemático (e futuro primeiro-ministro italiano) Menabrea, após uma visita de Babbage a Turim em 1840. A tradução para o inglês foi feita por Lady Ada Lovelace (filha do grande poeta Lord Byron e uma das poucas a entender completamente as idéias de Babbage) em 1843, e incluía “elaborations on the points made by Menabrea, together with some complicated programs of her own, the most complex of these being one to calculate the sequence of Bernoulli numbers.”[32].

Anos Finais e Legado

Apesar de Babbage nunca ter construído um computador mecânico operacional, seus conceitos de design foram provados estar corretos e recentemente (em 1991) um computador baseado em seus desenhos foi construído em Londres – pesa algumas centenas de quilos e é operado por uma manivela, mas todos os resultados obtidos até agora foram corretos.

Infelizmente, Babbage nunca viu nenhum fruto de suas idéias revolucionárias, como ele escreveu em 1851: “The drawings of the Analytical Engine have been made entirely at my own cost: I instituted a long series of experiments for the purpose of reducing the expense of its construction to limits which might be within the means I could myself afford to supply. I am now resigned to the necessity of abstaining from its construction…”[33], mas apesar dessa afirmação, ele nunca desistiu inteiramente que seu motor analítico iria ser construído, como escreveu em 1864: “(…) if I survive some few years longer, the Analytical Engine will exist…”[15].

Babbage morreu no dia 18 de outubro de 1871, com poucas pessoas sequer sabendo quem era ele. Apenas uma carruagem (da Duquesa de Somerset) acompanhou o cortejo para seu enterro; a Royal Society não emitiu nenhum obituário, e o New York Times chegou a ridicularizá-lo em partes [4].

Um comitê foi apontado pela British Association após sua morte para reportar sobre a possibilidade de se concluir o design do motor analítico, o qual concluiu que sua realização poderia marcar uma era na história da computação igualmente memorável àquela da introdução dos logaritmos.

Eles, sem dúvida, subestimaram o motor analítico. A construção dos computadores modernos, logicamente similares ao design de Babbage, mudou o curso da matemática e podemos dizer, sem exageros, que mudou também o mundo inteiro.

Clique aqui para Referências e Tradução das Citações

O autor

Lucas Sigaud é bacharel, Mestre e Doutor em Física pela PUC-Rio, tendo concluído seu doutorado em Física Estatística Teórica. Trabalha também na área de colisões atômicas na UFRJ, onde estuda a interação de elétrons com gases como água, amônia e CFCs.