Differenssimoottori
Charles Babbage oli englantilainen matemaatikko ja keksijä: hän keksi lehmänsiepparin, uudisti Britannian postijärjestelmän ja oli pioneeri operaatiotutkimuksen ja vakuutusmatematiikan aloilla. Babbage ehdotti ensimmäisenä, että menneiden vuosien sää voitaisiin lukea puiden renkaista. Hän oli myös elinikäisesti ihastunut avaimiin, salakirjoituksiin ja mekaanisiin nukkeihin.
Science Museum London
Kuninkaallisen tähtitieteellisen seuran perustajajäsenenä Babbage oli nähnyt selvän tarpeen suunnitella ja rakentaa mekaaninen laite, jolla voitaisiin automatisoida pitkiä ja työläitä tähtitieteellisiä laskutoimituksia. Hän aloitti kirjoittamalla vuonna 1822 kirjeen Royal Societyn puheenjohtajalle Sir Humphry Davylle mahdollisuudesta automatisoida matemaattisten taulukoiden – erityisesti navigoinnissa käytettävien logaritmitaulukoiden – rakentaminen. Sen jälkeen hän kirjoitti artikkelin ”On the Theoretical Principles of the Machinery for Calculating Tables” (Taulukoiden laskentakoneiston teoreettisista periaatteista), jonka hän luki seuralle myöhemmin samana vuonna. (Se voitti Royal Societyn ensimmäisen kultamitalin vuonna 1823.) Tuolloin käytössä olleissa taulukoissa oli usein virheitä, jotka saattoivat olla merenkulkijoille hengenvaarallisia, ja Babbage väitti, että automatisoimalla taulukoiden valmistuksen hän voisi varmistaa niiden tarkkuuden. Saatuaan seurassa kannatusta Difference Engine -koneelleen, kuten hän sitä kutsui, Babbage kääntyi seuraavaksi Ison-Britannian hallituksen puoleen kehitystyön rahoittamiseksi ja sai yhden maailman ensimmäisistä valtion apurahoista tutkimukseen ja teknologian kehittämiseen.
Babbage suhtautui hankkeeseen hyvin vakavasti: hän palkkasi koneistajamestarin, perusti paloturvallisen työpajan ja rakensi pölyltä suojattua ympäristöä laitteen testaamista varten. Siihen asti laskutoimituksia suoritettiin harvoin yli kuuden numeron tarkkuudella; Babbage suunnitteli tuottavansa rutiininomaisesti 20- tai 30-numeroisia tuloksia. The Difference Engine oli digitaalinen laite: se toimi pikemminkin erillisillä numeroilla kuin tasaisilla suureilla, ja numerot olivat desimaalilukuja (0-9), joita esitettiin hammasrattaiden paikoilla, eikä Leibnizin suosimia binäärilukuja (joita hän ei kuitenkaan käyttänyt). Kun yksi hammaspyöristä kääntyi 9:stä 0:aan, se sai seuraavan pyörän etenemään yhden aseman eteenpäin ja kuljettamaan numeron aivan kuten Leibnizin Step Reckoner -laskukone oli toiminut.
Differenssimoottori oli kuitenkin enemmän kuin yksinkertainen laskukone. Se automatisoi yksittäisen laskutoimituksen lisäksi kokonaisen sarjan laskutoimituksia useille muuttujille monimutkaisen ongelman ratkaisemiseksi. Se ylitti laskimia huomattavasti myös muilla tavoin. Nykyaikaisten tietokoneiden tapaan Difference Engine -laitteessa oli tallennustila – eli paikka, jossa tietoja voitiin säilyttää väliaikaisesti myöhempää käsittelyä varten – ja se suunniteltiin siten, että sen tulosteet voitiin leimata pehmeään metalliin, josta voitiin myöhemmin valmistaa painolaatta.
Der Difference Engine suoritti kuitenkin vain yhden toiminnon. Käyttäjä asetti kaikki sen tietorekisterit alkuperäisillä tiedoilla, ja sitten yksittäistä operaatiota sovellettiin toistuvasti kaikkiin rekistereihin, mikä lopulta tuotti ratkaisun. Monimutkaisuudessaan ja rohkeudessaan se kuitenkin jätti varjoonsa kaikki tuolloin olemassa olleet laskentalaitteet.
Huoneen kokoiseksi suunniteltua täysimittaista konetta ei koskaan rakennettu, ei ainakaan Babbagen toimesta. Vaikka hän sai satunnaisesti useita valtion apurahoja – hallitukset vaihtuivat, rahoitus loppui usein kesken, ja hän joutui itse vastaamaan osasta rahoituskustannuksista – hän työskenteli silloisten rakennusmenetelmien toleransseilla tai lähellä niitä, ja hän törmäsi lukuisiin rakentamisvaikeuksiin. Kaikki suunnittelu ja rakentaminen lopetettiin vuonna 1833, kun koneen varsinaisesta rakentamisesta vastannut koneistaja Joseph Clement kieltäytyi jatkamasta, ellei hänelle maksettaisi ennakkoa. (Difference Engine -moottorin valmistunut osa on pysyvässä näyttelyssä Lontoon tiedemuseossa.)