Аналитическая машина Бэббиджа - прообраз компьютера

В 1834 году Бэббиджу удается перенести в новую мастерскую чертежи и детали разностной машины. Но его уже захватила новая идея - создание вычислительной машины, которая вычисляла бы не только таблицы, но решения разных математических задач, с которыми сталкиваются инженеры и математики. Бэббидж конструирует основные позиции работы новой машины, которую называет аналитической, которая впоследствии окажется прообразом цифровых вычислительных машин. Принципы, лежащие в основе современных компьютеров, были разработаны выдающимся ученым XIX века. Работая над разработкой аналитической машины, он понимает, что необходимо кардинально упростить схему арифметического узла машины - схему сложения. Пересматривая множество вариантов, Бэббидж создает схему сложения предварительного переноса (систему сквозного переноса), одно из своих выдающихся изобретений. Аналитическая машина состояла из следующих частей: 1) склад - механизм для сохранения значений переменных, которые участвуют в вычислениях и результаты операций. Сейчас это называется памятью. 2) мельница - для осуществления арифметических действий над переменными (арифметическое устройство). 3)устройство, применяющееся для управления определенной последовательностью операций. В современной терминологии - блок управления. 4) механизм ввода исходных данных и печати результатов (блок ввода и вывода).

Для управления аналитической машиной Бэббидж решил применить устройство, которое уже работало на ткацких станках Жаккара - картонные карты, прообраз перфокарт. Один механизм с цепочкой "операционных" карт должен был приводить мельницу (арифметическое устройство) в готовность для выполнения какой-то операции (сложения, вычитания, деления и умножения), в соответствии отверстий пробитых в надлежащей карте. Второй механизм с "картами переменных" работал бы с "управляющими картами" и должен переносить числа из "склада" в "мельницу" и обратно. "Поставляющие карты" передавали бы числа из склада (памяти) в мельницу (арифметическое устройство), а "нулевые карты" работали бы в обратном направлении. Информация поступала на перфокарты путем пробивки отверстий. Таким способом осуществлялось управление процессом механических вычислений. Для ввода числовых данных в машину и для сбережения промежуточных итогов вычислений, если было недостаточно места на "складе", предполагалось использовать "цифровые" карты. Бэббидж предусматривал в аналитической машине три вывода полученной информации: при помощи устройства печати одной или нескольких копий, устройства для изготовления стереотипного отпечатка и вывода результатов вычислений на перфокарты для последующего применения. Бэббидж является автором идеи ввода и вывода. Конструировать аналитическую машину Analytical Engine Бэббидж начал с 1834 года. Он сделал больше 200 подробно разработанных чертежей различных механизмов и около 30 версий общего демонтажа машины и продолжал совершенствовать свою конструкцию в течение многих лет. Схема аналитической машины настолько близка к устройству современного компьютера, что Бэббиджа по праву называют предвестником компьютерной эры. Оставалось придумать лишь схему с хранимой программой, что было сделано только через 100 лет. К сожалению, все его идеи остались только на бумаге. Действующая аналитическая машина не была построена, но, тем не менее, Бэббидж является первым, кто постиг общую концепцию компьютера, и был настолько дальновидным, что опередил свое время. Существующий низкий уровень технологии того времени и полное отсутствие финансирования мешали осуществлению идей ученого-изобретателя.

Бэббидж не просил правительство профинансировать этот проект, так как понимал, что ему откажут, после неудачи с разностной машиной. Считается, что основной  проект по созданию аналитического двигателя Бэббидж закончил в 1837 году, когда вышла его статья "Математические силы вычислительного двигателя", в которой он описывал машину. И до конца своей жизни он работал над его улучшением, уточнением деталей, усовершенствованием, то прерывая работу, то опять возвращаясь к ней. Все разработки по созданию аналитической машины были выполнены за его счет, денег хронически не хватало. Только часть аналитической машины - "мельница" и печатающее устройство, были построены к 1870 году. Аналитическая машина Бэббиджа предусматривала решение любых математических задач, а наличие условной передачи управления, подпрограмм и циклов, могло сделать её программируемой. Перфокарты, в дальнейшем использовались в компьютере, для ввода программ. В процессе создания машин при прямом участии Бэббиджа созданы поперечно-строгальный, токарно-револьверный станки, разработана технология изготовления зубчатых колес литьем под давлением. Он придумал новый метод заточки инструментов. Конечно, вычислительные машины были главным делом в его жизни, предметом гордости и разочарований. Но, поражает круг его интересов и достижений. Может и неудачи, с созданием его машин наряду с трагическими событиями 1827 года (он лишился отца, жены и двоих детей) и ограниченным уровнем технологии того времени, связаны с его избыточной разносторонностью. Математик по образованию (профессор математических наук в Кембридже с 1827 по 1839 годы) он написал много математических статей для научных изданий, был автором работ по страхованию, налогообложению, статистики, криптографии (методы шифрования), занимался религиозно- философскими вопросами. Изучал электромагнитные, оптические и геологические явления. Он принимал участие в безопасности железнодорожного движения, создал устройство, которое сбрасывало случайные предметы с путей перед паровозом, изобрел спидометр для измерения скорости, офтальмоскоп для осмотра глазного дна, и сейсмограф, прибор для записи колебаний земной поверхности, устройство для наведения артиллерийского оружия. Бэббидж входил в состав экспедиции на Везувий, опускался на дно озера в водолазном колоколе, принимал участие в археологических раскопках, спускался в шахты для изучения залегания руды.

Умер Чарльз Бэббидж 18 октября 1871 года. После смерти ученый завещал свой мозг науке. Он был извлечен и впоследствии препарирован (вскрыт для изучения) профессором  Чарльзом Стюартом. В книге "Описание мозга мистера Чарльза Бэббиджа" Британское Королевское общество искусств напечатало результаты исследований и фотографии. Одна часть его мозга находится в Лондонском музее науки, а другая половина хранится в Хантерианском (Hunterian Museum) музее Королевского колледжа хирургов в Лондоне.
Международный астрономический союз в 1935 году назвал кратер на видимой стороне Луны именем Чарльза Бэббиджа.