Zoals je op grond van zijn naam zou verwachten, is de “Verschilmachine” een vreemdsoortig moeilijk te beschrijven object. Je zou kunnen beginnen met je de zijkant van een grote wieg voor te stellen met staanders omringd door kleine metalen wielen – of liever, spoelen – maar het is beter om het ding zelf te zien.
Goed afgestoft en met alle koperen fittingen gepoetst, wordt het tentoongesteld in de eerste galerij van de “Information Age” tentoonstelling in het National Museum of American History. Hoewel een versterkte stem het belang van de machine in de geschiedenis van de wetenschap aangeeft, trekt het zelden een menigte. Maar twijfel er nooit aan dat de Difference Engine een link is naar intellectuele opwinding van hoog niveau, en naar een verbazingwekkende man die de Britse regering onlangs heeft geëerd met zijn eigen postzegel. Hij is Charles Babbage, de man die meer dan 150 jaar geleden voor het eerst een vage glimp opving van het huidige computertijdperk en ernaar streefde het te bereiken.
De Difference Engine is een rekenmachine. Hij bereidt numerieke tabellen voor met behulp van een wiskundige techniek die bekend staat als de methode van het verschil. Vandaag de dag zouden dergelijke tabellen – het soort dat vaak wordt gebruikt in de navigatie en de astronomie – elektronisch worden berekend en opgeslagen. Bijna anderhalve eeuw geleden deed de Difference Engine ongeveer hetzelfde werk, maar dan langzaam en mechanisch.
Twee Zweden, Georg Scheutz en zijn zoon Edvard, bouwden de machine van het Smithsonian in 1853. Elk van de lange assen bevat schijven, en elke schijf heeft wielen met tien tanden die corresponderen met markeringen in de schijven. Een wetenschapper kon de schijven instellen met bekende cijfers, even of oneven, aan een zwengel draaien, en door op elke as naar beneden te lezen, het resultaat van een berekening vinden. Deze specifieke “machine” kon ook de antwoorden afdrukken. Hij werd verkocht aan een observatorium in Albany, New York, en in 1963 aan het Smithsonian geschonken.
De Scheutzes hadden geen belangstelling voor een mooi ontwerp. Hun apparaat werkte echter goed, omdat zij de concepten van een van de meest briljante geesten van de 19e eeuw tot praktische voltooiing hadden gebracht. Uitvinder en filosoof Babbage produceerde al in 1822 een prototype van de oorspronkelijke Difference Engine, en voegde vervolgens steeds verfijningen toe zonder het ooit helemaal af te maken. Hij steunde enthousiast het werk van zijn vrienden Georg en Edvard Scheutz. Maar gedurende de jaren die zij nodig hadden om hun machine te voltooien, was de geest van de uitvinder op zoek naar een mechanisch apparaat dat veel verder zou gaan dan berekeningen. Het zou de gegevens die het produceerde daadwerkelijk opslaan, en de informatie vervolgens hergebruiken om meer toe te voegen. Babbage beschreef dit proces als “de motor die zijn eigen staart opeet.”
Wat hij voorzag was een primitieve computer. Zoals zijn biograaf, Anthony Hyman, schreef: “Babbage werkte in zijn eentje, ver vooruit op de hedendaagse gedachte. Hij moest niet alleen de ontwerpen uitwerken, maar ook de concepten, de techniek, en zelfs de gereedschappen om de onderdelen te maken ontwikkelen. Hij … staat alleen: de grote voorouderlijke figuur van de computer.”
Charles Babbage werd in 1791 geboren in een welvarende en vrijgevochten familie in Devonshire. Hij ging naar een goede school en vertrok toen naar Cambridge met weinig idee wat hem daar te wachten stond, behalve een waarschuwing dat het een slechte plaats was om wijn te kopen. Van nature briljant in wiskunde, ontdekte hij dat zijn wiskundeleraren eigenlijk minder wisten dan hij.
Het was duidelijk een genie, maar Charles bleek ook een charmante jongeman te zijn geweest, vervuld van een jeugdige vastberadenheid om het wiskunde-onderwijs in Cambridge te verbeteren. Samen met zijn goede vriend John Herschel, zoon van de beroemde astronoom William Herschel, hielp Babbage bij de oprichting van de Analytical Society.
Net als de Lunar Society in de tijd van Josiah Wedgwood en Erasmus Darwin (grootvader van Charles), twee generaties eerder, kwamen de “Analyticals” in luidruchtige gezelligheid bijeen om te discussiëren over, onder andere, de fabricage van stoffen van katoen en wol, en de ijzersmederijen en staalfabrieken die toen de groene Midlands van Engeland vulden. Hun doel was te berekenen hoe de wetenschap de voortdurende Industriële Revolutie het beste kon ondersteunen met nieuwe technieken, beter gereedschap, nauwkeuriger planning.
Lang voordat hij naar Cambridge ging, bedacht Babbage een manier om over water te lopen. “Mijn plan,” schreef hij, “was om aan elke voet twee planken te bevestigen die nauw met elkaar verbonden waren door scharnieren die zelf vastzaten aan de zool van de schoen.” Het ding werkte goed genoeg voor de jonge Charles om met eb stroomafwaarts te gaan. Maar er ging iets mis, en hij moest zwemmen voor zijn leven.
Hij verliet Cambridge, geobsedeerd door het idee machines te gebruiken om tijdrovende wiskundige berekeningen te versnellen. Zo werd het idee van een differentiemachine geboren. Charles had ook een machine voor ogen die meer decimalen aankon om het proces van “dragen” en “lenen” te versnellen.
“Hij was altijd de grote verbeteraar,” zegt Peggy Kidwell, conservator van de Scheutz Difference Engine in het Smithsonian. Kidwell, medeauteur van Landmarks in Digital Computing, denkt dat Babbage voortdurend werd geprikkeld door de drang om niet alleen zijn Engine te verbeteren, maar ook de kwaliteit van het 19e-eeuwse leven. Als voorbeeld noemt zij zijn experimenten met het afdrukken van tabellen in verschillende kleuren op verschillende tinten papier (zwarte druk op wit papier was slecht voor de ogen). In 1826 liet hij één pagina met tabellen publiceren in 13 verschillende kleuren inkt op 151 verschillende kleuren papier.
Maar belangrijker is dat hij eindeloos zocht naar manieren om de moordende sleur uit het fabriekswerk te halen. Meetapparatuur, bijvoorbeeld, zou automatisch het gedachteloze tellen doen van een of andere herhaalde handeling in een fabriek. Hij vond een prikklok uit; achterdochtige arbeiders noemden het de “verklikker”. Hij ontwierp een apparaat om de richting van schokken in aardbevingsgevoelige gebieden vast te leggen, een inktrol voor drukkerijen en, misschien denkend aan die “waterschoenen” uit zijn jeugd, stelde hij een idee voor een watervliegtuig voor.
Hij probeerde de regering zover te krijgen dat zij de traditionele waarden van pounds, shillings en pence zouden vervangen door een decimaal stelsel. Hij kwam ongeveer even ver als Amerikaanse wetenschappers vandaag, na jaren tevergeefs te hebben gepleit voor de invoering van het metrieke stelsel. Toch namen de Britten zijn voorstel over om een twee-shilling stuk, of florin, in te voeren, waardoor tien florins gelijk werden aan een pond sterling.
Babbage heeft de uitgebreide Difference Engine, die hij de “Analytical Engine” begon te noemen, nooit helemaal afgemaakt, maar delen van het origineel werkten probleemloos in beeldschermen en brachten hem steeds meer aandacht. “Nu Mr. Babbage,” zei een vrouw nadat ze naar zijn uitleg had geluisterd, “er is maar één ding dat ik wil weten. Als je de vraag er verkeerd instopt, komt het antwoord er dan goed uit?” Uiteindelijk leerde men dat een computer niet slimmer is dan zijn programmeur. Zoals het gezegde luidt: “vuilnis erin, vuilnis eruit.”
Babbage was een geweldige gastheer. De hertog van Wellington kwam op bezoek. Charles Dickens ook. Babbage praatte met Sir Charles Wheatstone, uitvinder van de Wheatstone brug voor het meten van elektrische weerstand; met Joseph Whitworth, wiens geweerkanonnen met zeshoekige boringen werden gekocht door de Geconfedereerde Staten van Amerika en met dodelijke nauwkeurigheid werden gebruikt tegen onfortuinlijke Unie troepen; met Isambard Kingdom Brunel, bouwer van het reusachtige ijzeren schip Great Eastern (Smithsonian, november 1994).
Ten slotte was er Augusta Ada Byron, dochter van de dichter. Zij was een briljante en mooie vrouw, die Byron “Augusta” had genoemd naar zijn halfzuster, die ook zijn minnares was. Hoewel Augusta Ada haar dochter was, heeft Lady Byron het meisje nooit vergeven dat zij dezelfde naam had als de vrouw die zij verachtte.
Ada was bedreven in de wiskunde en een van de weinigen die in staat was te begrijpen en uit te leggen wat Babbage’s uitvindingen inhielden. Het was een kuise affaire – Ada was getrouwd met de graaf van Lovelace. Maar ze wijdde jaren aan het helpen van Babbage, schreef uitleg over zijn prestaties en dromen, bewonderde hem met zowel professionele als kinderlijke toewijding. Ze schreef enkele van zijn notities zo goed op dat hij ze onder haar naam wilde publiceren. Ze weigerde. Maar toen hij een stukje van haar tekst herschreef – door slechts een paar woorden te veranderen – maakte zij duidelijk dat niemand ooit een Byron herschrijft.
Zoals een aantal Victorianen raakte Ada aan opium verslaafd. Tijdens haar grimmige dood aan kanker verborg haar moeder de opium die ze toen gebruikte om de pijn te verzachten, zodat Ada meer zou lijden – en berouw zou tonen. Haar dood liet Babbage verstoken van de vrouw die Anthony Hyman beschrijft als “zijn geliefde tolk.” Zijn plannen gingen uit van een ponskaartsysteem dat de functies van de nog steeds theoretische machine zou aansturen. Hij haalde het kaartidee van een beroemd Frans weefgetouw dat begin 1800 door Joseph Marie Jacquard werd geïntroduceerd en dat geselecteerde kaarten gebruikte om het weven van veelkleurige patronen te automatiseren. Het was Ada die het best kon verwoorden wat het kaartsysteem zou betekenen voor Charles’ machine: “We kunnen het treffendst zeggen dat de Analytical Engine algebraïsche patronen weeft zoals het jacquardweefgetouw bloemen en bladeren weeft.”
Hoewel Babbage’s ideeën voor het opslaan van informatie alleen in zijn volumineuze plannen bestaan, kwamen zijn concepten steeds dichter bij ons computertijdperk. Een kaartsysteem was van vitaal belang voor de vroegste elektronische computers, na de Tweede Wereldoorlog apparaten die een hele kamer vulden.
De Scheutz Difference Engine verbindt ons ook met de begindagen van het Smithsonian. Joseph Henry, de eerste secretaris van het instituut, bezocht Babbage in 1837 en schreef: “Hij, meer, misschien, dan enig ander man die ooit heeft geleefd, vernauwde de kloof tussen wetenschap en praktische mechanica.” Een mild oordeel. Als we Babbage vandaag de dag beoordelen, nu computers overal om ons heen dwarrelen en een levenservaring mogelijk maken die zich uitstrekt van ruimtevaart tot Internet, is het moeilijk om deze 19e-eeuwse profeet niet met verbijsterd ontzag te bekijken.