查尔斯·巴贝奇

查尔斯·巴贝奇（CharlesBabbage，1792—1871）：科学管理的先驱者巴贝奇出生于一个富有的银行家的家庭，曾就读于剑桥大学三一学院。

中文名：查尔斯·巴贝奇

外文名：CharlesBabbage

国籍：英国

出生日期：1792

逝世日期：1871

职业：数学家

毕业院校：剑桥大学

代表作品：《各种人寿保险机构的比较观点》

1、人物简介

1812年他协助建立了分析学会，其宗旨是向英国介绍欧洲大陆在数学方面的成就。该学会推动了数学在英国的复兴。

1814年和1817年先后获得文学学士和硕士学位。

1816年，被选为英国皇家学会会员。

1820年，协助创建了剑桥大学天文学会。

1815—1827年期间在伦敦从事科学活动，1827—1828年期间在欧洲大陆考察工厂。

1828—1839年期间在剑桥大学任卢卡斯数学教授（原为艾萨克·牛顿的教席）。

1831年，协助创建了不列颠科学促进协会。

1834年，协助创建了伦敦统计学会。

2、人物经历

今天出版的许多计算机书籍扉页里，都登载着这位先生的照片：宽阔的额，狭长的嘴，锐利的目光显得有些愤世嫉俗，坚定的但绝非缺乏幽默的外貌，给人以一种极富深邃思想的学者形象，有人或许知道他的大名──查尔斯·巴贝奇。

巴贝奇，1792年出生在英格兰西南部的托特纳斯，是一位富有的银行家的儿子，后来继承了相当丰厚的遗产，但他把金钱都用于了科学研究。童年时代的巴贝奇显示出极高的数学天赋，考入剑桥大学后，他发现自己掌握的代数知识甚至超过了教师。毕业留校，24岁的年青人荣幸地受聘担任剑桥“路卡辛讲座”的数学教授。这是一个很少有人能够获得的殊荣，牛顿的老师巴罗是第一名，牛顿是第二名。假若巴贝奇继续在数学理论领域耕耘，他本来是可以走上鲜花铺就的坦途。然而，这位旷世奇才却选择了一条无人敢于攀登的崎岖险路。

事情恐怕还得从法国讲起。18世纪末，法兰西发起了一项宏大的计算工程──人工编制《数学用表》，这在没有先进计算工具的当时，可是件极其艰巨的工作。法国数学界调集大批精兵强将，组成了人工手算的流水线，算得个天昏地暗，才完成了17卷大部头书稿。即便如此，计算出的数学用表仍然存在大量错误。

据说有一天，巴贝奇与著名的天文学家赫舍尔凑在一起，对两大部头的天文数表评头论足，翻一页就是一个错，翻两页就有好几双。面对错误百出的数学表，巴贝奇目噔口呆，他甚至喊出声来：“天哪，但愿上帝知道，这些计算错误已经充斥弥漫了整个宇宙！”这件事也许就是巴贝奇萌生研制计算机构想的起因。巴贝奇在他的自传《一个哲学家的生命历程》里，写到了大约发生在1812年的一件事：“有一天晚上，我坐在剑桥大学的分析学会办公室里，神志恍惚地低头看着面前打开的一张对数表。一位会员走进屋来，瞧见我的样子，忙喊道：‘喂！你梦见什么啦？’我指着对数表回答说：‘我正在考虑这些表也许能用机器来计算！’”

巴贝奇的第一个目标是制作一台“差分机”，那年他刚满20岁。他从法国人杰卡德发明的提花织布机上获得了灵感，差分机设计闪烁出了程序控制的灵光──它能够按照设计者的旨意，自动处理不同函数的计算过程。1822年，巴贝奇小试锋芒，初战告捷，第一台差分机呱呱坠地。但是，这一“小试”也耗去了整整10年。这是因为当时的工业技术水平极差，从设计绘图到零件加工，都得自己亲自动手。好在巴贝奇自小就酷爱并熟悉机械加工，车钳刨铣磨，样样拿手。在他孤军奋战下造出的这台机器，运算精度达到了6位小数，当即就演算出好几种函数表。以后实际运用证明，这种机器非常适合于编制航海和天文方面的数学用表。“春风得意马蹄疾”。成功的喜悦激励着巴贝奇，他连夜奋笔上书皇家学会，要求*资助他建造第二台运算精度为20位的大型差分机。英国*看到巴贝奇的研究有利可图，破天荒地与科学家签订了第一个合同，财政部慷慨地为这台大型差分机提供出1.7万英镑的资助。巴贝奇自己也贴进去1.3万英镑巨款，用以弥补研制经费的不足。在当年，这笔款项的数额无异于天文数字──有关资料介绍说，1831年约翰·布尔制造一台蒸汽机车的费用才784英磅。

然而，英国*和巴贝奇都失了算，第二台差分机在剑桥的“阴沟”里面翻了船！我们可以设身处地替巴贝奇想一想，第二台差分机大约有25000个零件，主要零件的误差不得超过每英寸千分之一，即使用现在的加工设备和技术，要想造出这种高精度的机械也绝非易事。巴贝奇把差分机交给了英国最著名的机械工程师约瑟夫·克莱门特所属的工厂制造，但工程进度十分缓慢。设计师心急火燎，从剑桥到工厂，从工厂到剑桥，一天几个来回。他把图纸改了又改，让工人把零件重做一遍又一遍。年复一年，日复一日，直到又一个10年过去后，巴贝奇依然望着那些不能运转的机器发愁，全部零件亦只完成不足一半数量。参加试验的同事们再也坚持不下去，纷纷离他而去如鸟兽散。巴贝奇独自苦苦支撑了第三个10年，终于感到自己再也无力回天。那天清晨，巴贝奇蹒跚走进车间。偌大的作业场空无一人，只剩下满地的滑车和齿轮，四处一片狼籍。他呆立在尚未完工的机器旁,深深地叹了口气，终于“怆然而涕下”。在痛苦的煎熬中，他无计可施，只得把全部设计图纸和已完成的部分零件送进伦敦皇家学院博物馆供人观赏。

1842年，在巴贝奇的一生中是极不平常的一年。那年冬天，伦敦的气候格外寒冷，巴贝奇的身心全都冷得发颤。英国*宣布断绝对他的一切资助，连科学界的友人都用一种怪异的目光看着他。英国首相讥讽道：“这部机器的唯一用途，就是花掉大笔金钱！”同行们讥笑他是“愚笨的巴贝奇”。皇家学院的权威人士，包括著名的天文学家艾瑞等人，都公开宣称他的差分机“毫无任何价值”……

就在这痛苦艰难的时刻，一缕春风悄然吹开巴贝奇苦闷的心扉。他意外地收到一封来信，写信人不仅对他表示理解而且还希望与他共同工作。娟秀字体的签名，表明了她不凡的身份──伯爵夫人。

接到信函后不久，巴贝奇实验室门口走进来一位年轻的女士。只见她身披素雅的斗蓬，鬓角上斜插一束白色的康乃馨，显得那么典雅端庄，面带着衿持的微笑，向巴贝奇弯腰行了个致敬礼。巴贝奇一时愣在那里，他与这位女士似曾相识，又想不起曾在何处邂逅。女士落落大方地作了自我介绍，来访者正是那位伯爵夫人。

“您还记得我吗？”女士低声问道，“十多年前，您还给我讲过差分机原理。”看到巴贝奇迷惑的眼神，她又笑着补充说：“您说我像野人见到了望远镜。”巴贝奇恍然大悟，想起已经十分遥远的往事。面前这位俏丽的女士和那个小女孩之间，依稀还有几分相似。

原来，夫人本名叫阿达·奥古斯塔，是英国大名鼎鼎的诗人拜伦之独生女。她比巴贝奇的年龄要小20多岁，1815年才出生。阿达自小命运多蹇，来到人世的第二年，父亲拜伦因性格不合与她的母亲离异，从此别离英国。可能是从未得到过父爱的缘由，小阿达没有继承到父亲诗一般的浪漫热情，却继承了母亲的数学才能和毅力。那还是阿达的少女时代，母亲的一位朋友领着她们去参观巴贝奇的差分机。其他女孩子围着差分机叽叽喳喳乱发议论，摸头不是脑。只有阿达看得非常仔细，她十分理解并且深知巴贝奇这项发明的重大意义。

或许是这个小女孩特殊的气质，在巴贝奇的记忆里打下了较深的印记。他赶紧请阿达入座，并欣然同意与这位小有名气的数学才女共同研制新的计算机器。

就这样，在阿达27岁时，她成为巴贝奇科学研究上的合作伙伴，迷上这项常人不可理喻的“怪诞”研究。其时，她已经成了家，丈夫是洛甫雷斯伯爵。按照英国的习俗，许多资料在介绍里都把她称为“洛甫雷斯伯爵夫人”。

30年的困难和挫折并没有使巴贝奇折服，阿达的友情援助更坚定了他的决心。还在大型差分机进军受挫的1834年，巴贝奇就已经提出了一项新的更大胆的设计。他最后冲刺的目标，不是仅仅能够制表的差分机，而是一种通用的数学计算机。巴贝奇把这种新的设计叫做“分析机”，它能够自动解算有100个变量的复杂算题，每个数可达25位，速度可达每秒钟运算一次。今天我们再回首看看巴贝奇的设计，分析机的思想仍然闪烁着天才的光芒。

巴贝奇首先为分析机构思了一种齿轮式的“存贮库”，每一齿轮可贮存10个数，总共能够储存1000个50位数。分析机的第二个部件是所谓“运算室”，其基本原理与帕斯卡的转轮相似，但他改进了进位装置，使得50位数加50位数的运算可完成于一次转轮之中。此外，巴贝奇也构思了送入和取出数据的机构、以及在“存储库”和“运算室”之间运输数据的部件。他甚至还考虑到如何使这台机器处理依条件转移的动作。一个多世纪过去后，现代电脑的结构几乎就是巴贝奇分析机的翻版，只不过它的主要部件被换成了大规模集成电路而已。仅此一说，巴贝奇就当之无愧于计算机系统设计的“开山鼻祖”。

俏阿达“心有灵犀一点通”，她非常准确地评价道：“分析机‘编织’的代数模式同杰卡德织布机编织的花叶完全一样”。于是，为分析机编制一批函数计算程序的重担，落到了数学才女柔弱的肩头。阿达开天辟地第一回为计算机编出了程序，其中包括计算三角函数的程序、级数相乘程序、伯努利函数程序等等。阿达编制的这些程序，即使到了今天，电脑软件界的后辈仍然不敢轻易改动一条指令。人们公认她是世界上第一位软件工程师，港台地区的书刊，还把她请上了软件界“开山祖师奶”的赫赫宝座。众所周知，美国国防部据说是花了250亿美元和10年的光阴，把它所需要软件的全部功能混合在一种计算机语言中，希望它能成为军方数千种电脑的标准。1981年，这种语言被正式命名为ADA语言，使阿达的英名流传至今。

不过，以上讲的都是后话，殊不知巴贝奇和阿达当年处在怎样痛苦的水深火热之中！由于得不到任何资助，巴贝奇为把分析机的图纸变成现实，耗尽了自己全部财产，搞得一贫如洗。他只好暂时放下手头的活，和阿达商量设法赚一些钱，如制作什么国际象棋玩具，什么赛马游戏机等等。为筹措科研经费，他们不得不“下海”搞“创收”。最后，两人陷入了惶惶不可终日的窘境。阿达忍痛两次把丈夫家中祖传的珍宝送进当铺，以维持日常开销，而这些财宝又两次被她母亲出资赎了回来。

贫困交夹，无休无止脑力劳动，阿达的健康状况急剧恶化。1852年，怀着对分析机成功的美好梦想和无言的悲怆，巾帼软件奇才魂归黄泉，香消魄散，死时年仅36岁。

阿达去后，巴贝奇又默默地独自坚持了近20年。晚年的他已经不能准确地发音，甚至不能有条理地表达自己的意思，但是他仍然百折不挠地坚持工作。

上帝对巴贝奇和阿达太不公平！分析机终于没能造出来，他们失败了。巴贝奇和阿达的失败是因为他们看得太远，分析机的设想超出了他们所处时代至少一个世纪！然而，他们留给了计算机界后辈们一份极其珍贵的精神遗产，包括30种不同的设计方案，近2100张组装图和50000张零件图……，更包括那种在逆境中自强不息，为追求理想奋不顾身的拼搏！

1871年，为计算机事业而贡献了终生的先驱者终于闭上了眼睛。当时就有人把他的大脑用盐渍着保存起来，想经过若干年后，有更先进技术来研究他大脑特别的机制；现在的人们，当然更不会以成败来论英雄！

3、人物成就

巴贝奇在1812~1813年初次想到用机械来计算数学表；后来，制造了一台小型计算机，能进行8位数的某些数学运算。1823年得到*的支持，设计一台容量为20位数的计算机。它的制造要求有较高的机械工程技术。

巴贝奇的计算器

于是巴贝奇专心从事于这方面的研究。他于1834年发明了分析机（现代电子计算机的前身）的原理。在这项设计中，他曾设想根据储存数据的穿孔卡上的指令进行任何数学运算的可能性，并设想了现代计算机所具有的大多数其他特性，但因1842年*拒绝进一步支援，巴贝奇的计算器未能完成。斯德歌尔摩的舒茨公司按他的设计于1855年制造了一台计算器。使真正的计算机时至到电子时代才制成。巴贝奇在24岁时就被选为英国皇家学会会员。他参与创建了英国天文学会和统计学会，并且是天文学会金质奖章获得者。他还是巴黎伦理科学院、爱尔兰皇家学会和美国科学学院的成员。

4、人物著作

他的主要著作有：

《各种人寿保险机构的比较观点》、

《关于科学在英国的衰落及其某些原因的思考》、*《对数表样本》、《论机器和制造业的经济》、

查尔斯·巴贝奇

《有关征税原则的思考、关于财产税及其免除》、

《一个哲学家生涯的片段》。

此外，还有以下一些论文：

《机器在数学表计算中的应用》、

《论用符号表示机器动作的方法》、

《关于调节机器的应用一般原则的论文》。

5、主要贡献

巴贝奇从小就养成对任何事情都要寻根究底的习惯，拿到玩具也会拆开来看看里面的构造。以后他又受了数学和其他科学的训练并考察了许多工厂。这使得他在管理方面提出了许多创见和新的措施。他的贡献主要有以下几点：*提出了在科学分析的基础上的可能测定出企业管理的一般原则。他在《论机械和制造业的经济》一书中指出：“我在过去10年中曾被吸引去访问英国和欧洲大陆的许多工场和工厂，以便熟悉其机械工艺，在这过程中，我不由自主地把我在其他研究中自然形成的各种一般化原则应用到这些工场和工厂中去。”这同80年代以后泰罗在《科学管理原理》一书中的下述一段话是很相似的（虽然泰罗并不知道巴贝奇的著作）。泰罗说：“有些人的教育使他们养成了概括并在各处寻找规模的习惯。当这些人碰到了在每一行业中都存在并极为相似的许多问题以后，他们不可避免地试图把这些问题进行逻辑归类，并找出解决这些问题的某些规律或规则。”

　巴贝奇

他设计出世界上第一台计算机。他于1823年设计出来的世界上第1台计算机小型差数机，虽然没有制成，但其基本原理于92年后被应用于巴勒式会计计算机。他还利用计数机来计算工人的工作数量、原材料的利用程度等。他把这叫做“管理的机械原则”。

他制定了一种“观察制造业的方法”。这种方法同后来别人提出的“作业研究的科学的、系统的方法”非常相似。观察者用这种方法进行观察时利用一种印好的标准提问表。表中包括的项目有：生产所用的材料，正常的耗费、费用、工具、价格，最终市场，工人、工资、需要的技术，工作周期的长度等。

他进一步发展了亚当·斯密关于劳动分工的利益的思想，分析了分工能提高劳动生产率的原因。他指出，这些原因是：

节省了学习所需要的时间。生产中包含的工序愈多，则所需要的学习时间愈长。例如一个工人无需从事全部工序而只做其中少数工序或一道工序，就只需要少量的学习时间。

节省了学习中所耗费的材料。因为在学习中都要耗费一定的材料。实行劳动分工后，需要学习的内容减少了，所耗费的材料也相应地减少。

节省了从一道工序转变到另一道工序的耗费的时间。而且，由于分工后经常作某一项作业，肌肉得到了锻炼，就更不易疲劳。

节省了改变工具所耗费的时间。在许多手艺中，工具常常是很精细的，需要作精密的调节。调节这些工具所占的时间相当多，分工后就可以大大节省这些时间。

由于经常重复同一操作，技术熟练，工作速度可以加快。

分工后注意力集中于比较单纯的作业，能改进工具和机器，设计出更精致合用的工具和机器，从而提高劳动生产率。巴贝奇还指出，脑力劳动也同体力劳动一样地可以进行分工。他指出，法国桥梁和道路学校校长普隆尼把他的工作人员分成技术性、半技术性、非技术性3类，把复杂的工作交给有高度能力的数学家去做，把简单的工作交给只能从事加减运算的人去做，从而大大提高了整个工作的效率。

差分机

他进行了有关工作时间问题的研究。在这项研究中，他征得同意后引用了法国库伦布的观察材料。这是在管理问题上国际合作的最早范例。

在劳资关系方面，他强调劳资协作，强调工人要认识到工厂制度对他们有利的方面。这也同泰罗在几十年后发表的论点很相似。他提出一种固定工资加利润分享的制度，认为这种制度有以下的好处：

每个工人同工厂的发展和利润的多少有直接的利害关系；

每个工人都会关心浪费和管理不善的问题；

能促使每个部门改进工作；

鼓励工人提高技术和品德，表现不好者减少分享的利润；

由于工人同雇主的利益一致，能消除隔阂，共求繁荣。

他还探讨了能使投资效率更高的大工厂的优越性，以及这些工厂对原料来源的恰当位置；工艺过程和制造成本的分析（如在制针业中）；在同一领域中各个企业的比较研究。（如《各种人寿保险机构的比较观点》）等。