Difference Engine, une première machine à calculer, frôlant le premier ordinateur, conçue et partiellement construite dans les années 1820 et 30 par Charles Babbage. Babbage était un mathématicien et inventeur anglais ; il a inventé le cowcatcher, réformé le système postal britannique et a été un pionnier dans les domaines de la recherche opérationnelle et de la science actuarielle. C’est Babbage qui a été le premier à suggérer que le temps qu’il faisait dans le passé pouvait être lu à partir des cernes des arbres. Il a également été fasciné toute sa vie par les clés, les chiffres et les poupées mécaniques (automates).
Science Museum London
En tant que membre fondateur de la Royal Astronomical Society, Babbage avait perçu un besoin évident de concevoir et de construire un dispositif mécanique qui pourrait automatiser les longs et fastidieux calculs astronomiques. Il a commencé par écrire une lettre en 1822 à Sir Humphry Davy, président de la Royal Society, sur la possibilité d’automatiser la construction de tables mathématiques, en particulier les tables de logarithmes utilisées pour la navigation. Il rédige ensuite un article intitulé « On the Theoretical Principles of the Machinery for Calculating Tables », qu’il lit devant la société plus tard dans l’année. Les tables alors utilisées contenaient souvent des erreurs, ce qui pouvait être une question de vie ou de mort pour les marins en mer, et Babbage a fait valoir qu’en automatisant la production des tables, il pouvait garantir leur exactitude. Ayant obtenu le soutien de la société pour son Difference Engine, comme il l’appelait, Babbage s’est ensuite tourné vers le gouvernement britannique pour financer le développement, obtenant l’une des premières subventions gouvernementales au monde pour la recherche et le développement technologique.
Babbage a abordé le projet très sérieusement : il a engagé un maître machiniste, mis en place un atelier à l’épreuve du feu et construit un environnement étanche à la poussière pour tester l’appareil. Jusqu’alors, les calculs étaient rarement effectués à plus de 6 chiffres ; Babbage prévoyait de produire couramment des résultats à 20 ou 30 chiffres. Le Difference Engine était un appareil numérique : il fonctionnait sur des chiffres discrets plutôt que sur des quantités lisses, et les chiffres étaient décimaux (0-9), représentés par des positions sur des roues dentées, plutôt que les chiffres binaires (« bits ») que le mathématicien-philosophe allemand Gottfried Wilhelm von Leibniz avait privilégiés (mais n’avait pas utilisés) dans son Step Reckoner. Lorsqu’une des roues dentées tournait de 9 à 0, elle faisait avancer la roue suivante d’une position, portant le chiffre, tout comme avait fonctionné la calculatrice Step Reckoner de Leibniz.
Le moteur à différences était cependant plus qu’une simple calculatrice. Il ne mécanisait pas un seul calcul mais toute une série de calculs sur un certain nombre de variables pour résoudre un problème complexe. Il allait bien au-delà des calculatrices à d’autres égards également. Comme les ordinateurs modernes, le Difference Engine disposait d’un stockage – c’est-à-dire d’un endroit où les données pouvaient être conservées temporairement en vue d’un traitement ultérieur – et il était conçu pour estamper son résultat dans du métal mou, qui pouvait ensuite être utilisé pour produire une plaque d’impression.
Néanmoins, le moteur à différences n’effectuait qu’une seule opération. L’opérateur configurait tous ses registres de données avec les données originales, puis l’opération unique était appliquée de manière répétée à tous les registres, pour finalement produire une solution. Pourtant, par sa complexité et l’audace de sa conception, il éclipsait tout dispositif de calcul existant alors.
Le moteur complet, conçu pour être de la taille d’une pièce, n’a jamais été construit, du moins pas par Babbage. Bien qu’il ait reçu plusieurs subventions gouvernementales, elles étaient sporadiques – les gouvernements changeaient, les financements s’épuisaient souvent, et il devait personnellement assumer certains coûts financiers – et il travaillait aux tolérances des méthodes de construction de l’époque, ou presque, et rencontrait de nombreuses difficultés de construction. Toute la conception et la construction ont cessé en 1833, lorsque Joseph Clement, le machiniste responsable de la construction de la machine, a refusé de continuer à moins d’être payé d’avance. (La partie achevée du moteur à différences est exposée en permanence au Science Museum de Londres). Voir aussi Analytical Engine.