So the machine I'm going to talk you about is what I call the greatest machine that never was. It was a machine that was never built, and yet, it will be built. It was a machine that was designed long before anyone thought about computers.
De machine waarover ik ga praten, is volgens mij de prachtigste machine die nooit heeft bestaan. Ze werd nooit gebouwd en zal toch worden gebouwd. Het was een machine die werd ontworpen lang voordat iemand aan computers dacht.
If you know anything about the history of computers, you will know that in the '30s and the '40s, simple computers were created that started the computer revolution we have today, and you would be correct, except for you'd have the wrong century. The first computer was really designed in the 1830s and 1840s, not the 1930s and 1940s. It was designed, and parts of it were prototyped, and the bits of it that were built are here in South Kensington.
Als je iets kent van de geschiedenis van computers, dan weet je dat in de jaren 30 en 40 eenvoudige computers werden gemaakt. Daarmee begon de computerrevolutie die we vandaag kennen. Je zou gelijk hebben behalve dan dat je je van eeuw vergist. De eerste computer werd ontworpen tussen 1830 en 1840 en niet tussen 1930 en 1940. Van delen ervan werden prototypes gemaakt, en die staan hier in South Kensington.
That machine was built by this guy, Charles Babbage. Now, I have a great affinity for Charles Babbage because his hair is always completely unkempt like this in every single picture. (Laughter) He was a very wealthy man, and a sort of, part of the aristocracy of Britain, and on a Saturday night in Marylebone, were you part of the intelligentsia of that period, you would have been invited round to his house for a soiree — and he invited everybody: kings, the Duke of Wellington, many, many famous people — and he would have shown you one of his mechanical machines.
Die machine werd gebouwd door deze man, Charles Babbage. Nu heb ik een grote affiniteit met Charles Babbage omdat zijn haar altijd nogal in de war is op elke afbeelding. (Gelach) Hij was een zeer rijk man, lid van de Britse aristocratie. Als je op een zaterdagnacht in Marylebone deel uitmaakte van de toenmalige intelligentsia, werd je bij hem thuis uitgenodigd voor een soiree — en hij nodigde iedereen uit: koningen, de hertog van Wellington, vele, vele beroemde mensen — en hij zou je zijn mechanische machines hebben getoond.
I really miss that era, you know, where you could go around for a soiree and see a mechanical computer get demonstrated to you. (Laughter) But Babbage, Babbage himself was born at the end of the 18th century, and was a fairly famous mathematician. He held the post that Newton held at Cambridge, and that was recently held by Stephen Hawking. He's less well known than either of them because he got this idea to make mechanical computing devices and never made any of them.
Ik mis de tijd toen je op een soiree nog een mechanische computer aan het werk kon zien. (Gelach) Maar Babbage zelf werd geboren aan het einde van de 18e eeuw en was een vrij beroemd wiskundige. Hij bekleedde de leerstoel die ook Newton in Cambridge bekleed had en onlangs nog Stephen Hawking. Hij is minder bekend dan die twee omdat hij het idee had om mechanische apparaten te ontwerpen maar er nooit een maakte.
The reason he never made any of them, he's a classic nerd. Every time he had a good idea, he'd think, "That's brilliant, I'm going to start building that one. I'll spend a fortune on it. I've got a better idea. I'm going to work on this one. (Laughter) And I'm going to do this one." He did this until Sir Robert Peel, then Prime Minister, basically kicked him out of Number 10 Downing Street, and kicking him out, in those days, that meant saying, "I bid you good day, sir." (Laughter)
De reden waarom hij er nooit een voltooide, kwam doordat hij een klassieke nerd was. Telkens als hij een goed idee had, dacht hij: "Dat is briljant, ik ga dat ding bouwen. Ik geef er een fortuin aan uit. Ik heb een beter idee. Dan begin ik daar maar aan." (Gelach) Hij ging ermee door tot Sir Robert Peel, toen eerste minister, hem eigelijk buitenzette uit Downing Street 10. Buitenzetten ging in die tijd zo: "Ik heet u goede dag, meneer." (Gelach)
The thing he designed was this monstrosity here, the analytical engine. Now, just to give you an idea of this, this is a view from above. Every one of these circles is a cog, a stack of cogs, and this thing is as big as a steam locomotive. So as I go through this talk, I want you to imagine this gigantic machine. We heard those wonderful sounds of what this thing would have sounded like. And I'm going to take you through the architecture of the machine — that's why it's computer architecture — and tell you about this machine, which is a computer.
Zijn ontwerp was dit gedrocht hier, 'the analytical engine'. Om je er een idee van te geven, zie je het hier van bovenaf. Al deze cirkels zijn tandwielen, hopen tandwielen. Dit ding is zo groot als een stoomlocomotief. Probeer je je deze gigantische machine voor te stellen. We hoorden net deze prachtige geluiden van hoe dit ding zou hebben geklonken. Ik leid jullie door de architectuur van de machine — vandaar de naam computerarchitectuur — en vertel wat over deze machine, een computer.
So let's talk about the memory. The memory is very like the memory of a computer today, except it was all made out of metal, stacks and stacks of cogs, 30 cogs high. Imagine a thing this high of cogs, hundreds and hundreds of them, and they've got numbers on them. It's a decimal machine. Everything's done in decimal. And he thought about using binary. The problem with using binary is that the machine would have been so tall, it would have been ridiculous. As it is, it's enormous. So he's got memory. The memory is this bit over here. You see it all like this.
Laten we het hebben over het geheugen. Het lijkt op het geheugen van een computer van vandaag, behalve dat het helemaal van metaal gemaakt was, hopen tandwielen, een stapel van 30 hoog. Stel je een ding van tandwielen voor, honderden en honderden, met cijfers erop. Het is een decimale machine. Hij heeft eraan gedacht ze binair te laten werken, maar dan zou de machine belachelijk groot zijn uitgevallen. Ze is nu al enorm. Hij had dus al een geheugen: dit onderdeeltje hier. Zo ziet het er allemaal uit.
This monstrosity over here is the CPU, the chip, if you like. Of course, it's this big. Completely mechanical. This whole machine is mechanical. This is a picture of a prototype for part of the CPU which is in the Science Museum.
Dit gedrocht hier is de centrale verwerkingseenheid, de chip, zeg maar. Zo groot. Deze hele machine is mechanisch. Dit is een prototype van een deel van de centrale verwerkingseenheid dat in het Science Museum is te vinden.
The CPU could do the four fundamental functions of arithmetic -- so addition, multiplication, subtraction, division -- which already is a bit of a feat in metal, but it could also do something that a computer does and a calculator doesn't: this machine could look at its own internal memory and make a decision. It could do the "if then" for basic programmers, and that fundamentally made it into a computer. It could compute. It couldn't just calculate. It could do more.
De centrale verwerkingseenheid kon de vier basisbewerkingen van de rekenkunde aan -- optellen, aftrekken, vermenigvuldigen, delen. Dat was al een hele prestatie in metaal, maar ze zou ook iets kunnen doen dat alleen een computer kan, maar een rekenmachine niet: deze machine kan naar zijn eigen intern geheugen kijken en een besluit nemen. Het 'als...dan' voor BASIC-programmeurs. Dat maakte er fundamenteel een computer van. De machine kon berekenen, niet enkel rekenen. Ze kon meer.
Now, if we look at this, and we stop for a minute, and we think about chips today, we can't look inside a silicon chip. It's just so tiny. Yet if you did, you would see something very, very similar to this. There's this incredible complexity in the CPU, and this incredible regularity in the memory. If you've ever seen an electron microscope picture, you'll see this. This all looks the same, then there's this bit over here which is incredibly complicated.
Laten we dat even vergelijken met de chips van vandaag. In een siliciumchip kunnen we niets zien. Gewoon te klein. Maar als je het deed, zou je iets zien dat erg vergelijkbaar is met dit. De centrale verwerkingseenheid is ongelooflijk complex, en het geheugen is ongelooflijk regelmatig. Zo ziet het eruit op een elektronenmicroscoopbeeld. Het ziet er allemaal hetzelfde uit. Maar dit hier ziet er ongelooflijk ingewikkeld uit.
All this cog wheel mechanism here is doing is what a computer does, but of course you need to program this thing, and of course, Babbage used the technology of the day and the technology that would reappear in the '50s, '60s and '70s, which is punch cards. This thing over here is one of three punch card readers in here, and this is a program in the Science Museum, just not far from here, created by Charles Babbage, that is sitting there — you can go see it — waiting for the machine to be built. And there's not just one of these, there's many of them. He prepared programs anticipating this would happen.
Dit tandwielmechanisme doet alles wat een computer doet. Je moet het natuurlijk programmeren. Babbage gebruikt uiteraard de technologie van toen. Ook de technologie die rond de jaren 60 opgang maakte: ponskaarten. Dit ding hier is één van drie ponskaartlezers. Dit is een programma, gemaakt door Charles Babbage en terug te vinden in het Science Museum, niet ver van hier. Het zit daar te wachten totdat de machine gebouwd zal worden. Er zijn er meer. Hij maakte al programma's in afwachting dat dit zou gebeuren.
Now, the reason they used punch cards was that Jacquard, in France, had created the Jacquard loom, which was weaving these incredible patterns controlled by punch cards, so he was just repurposing the technology of the day, and like everything else he did, he's using the technology of his era, so 1830s, 1840s, 1850s, cogs, steam, mechanical devices. Ironically, born the same year as Charles Babbage was Michael Faraday, who would completely revolutionize everything with the dynamo, transformers, all these sorts of things. Babbage, of course, wanted to use proven technology, so steam and things.
De reden dat ze ponskaarten gebruikten, was dat Jacquard in Frankrijk het Jacquard-weefgetouw had uitgevonden. Daarmee konden deze ongelooflijke patronen, gecontroleerd door ponskaarten, geweven worden. Hij herbestemde de technologie van de dag. Alles wat hij deed, stoelde op de technologie van zijn tijd, de jaren 1830 tot 1850. Tandwielen, stoom, mechanische apparaten. Ironisch genoeg werd in hetzelfde jaar als Charles Babbage ook Michael Faraday geboren. Die zou alles in een andere richting sturen met dynamo's, transformatoren, dat soort dingen. Babbage wilde natuurlijk gebruik maken van bewezen technologie, zoals stoom enzovoort.
Now, he needed accessories. Obviously, you've got a computer now. You've got punch cards, a CPU and memory. You need accessories you're going to come with. You're not just going to have that,
Hij had ook randapparatuur nodig. Je hebt een computer met ponskaarten, een centrale verwerkingseenheid en een geheugen. Maar je hebt ook randapparatuur nodig. De computer is niet genoeg.
So, first of all, you had sound. You had a bell, so if anything went wrong — (Laughter) — or the machine needed the attendant to come to it, there was a bell it could ring. (Laughter) And there's actually an instruction on the punch card which says "Ring the bell." So you can imagine this "Ting!" You know, just stop for a moment, imagine all those noises, this thing, "Click, clack click click click," steam engine, "Ding," right? (Laughter)
Om te beginnen: geluid. Er zat een bel op voor wanneer er iets verkeerd ging — (Gelach) — Als de machine de bediener nodig had, dan ging de bel. (Gelach) Er is een instructie op de ponskaart die zegt: "Doe de bel rinkelen." Dus "Ting!" Stel je al die geluiden voor, "Klik, klak, Klik, klik, klik", stoommachine en dan "Ting!" (Gelach)
You also need a printer, obviously, and everyone needs a printer. This is actually a picture of the printing mechanism for another machine of his, called the Difference Engine No. 2, which he never built, but which the Science Museum did build in the '80s and '90s. It's completely mechanical, again, a printer. It prints just numbers, because he was obsessed with numbers, but it does print onto paper, and it even does word wrapping, so if you get to the end of the line, it goes around like that.
Ook een printer: iedereen moet een printer. Dit is een foto van het afdrukmechanisme van nog een andere machine, de 'Difference Engine N° 2'. Heeft hij nooit gebouwd, maar het Science Museum heeft er in de jaren 80 en 90 eentje gemaakt. Weer een volledig mechanische printer. Hij drukte alleen maar cijfers af. Babbage was geobsedeerd door cijfers. Maar wel afgedrukt op papier. Hij doet zelfs aan zelfs 'word wrapping': Aan het einde van de lijn gaat hij automatisch naar de volgende.
You also need graphics, right? I mean, if you're going to do anything with graphics, so he said, "Well, I need a plotter. I've got a big piece of paper and an ink pen and I'll make it plot." So he designed a plotter as well, and, you know, at that point, I think he got pretty much a pretty good machine.
Maar je wil toch ook beelden, niet? Hij wou grafieken, dus zei hij: "Ik moet een plotter hebben. Op een groot stuk papier en met een pen zet ik een grafiek uit." Hij ontwierp ook een plotter. Op dat punt gekomen, had hij al een vrij goede machine.
Along comes this woman, Ada Lovelace. Now, imagine these soirees, all these great and good comes along. This lady is the daughter of the mad, bad and dangerous-to-know Lord Byron, and her mother, being a bit worried that she might have inherited some of Lord Byron's madness and badness, thought, "I know the solution: Mathematics is the solution. We'll teach her mathematics. That'll calm her down." (Laughter) Because of course, there's never been a mathematician that's gone crazy, so, you know, that'll be fine. (Laughter) Everything'll be fine. So she's got this mathematical training, and she goes to one of these soirees with her mother, and Charles Babbage, you know, gets out his machine. The Duke of Wellington is there, you know, get out the machine, obviously demonstrates it, and she gets it. She's the only person in his lifetime, really, who said, "I understand what this does, and I understand the future of this machine." And we owe to her an enormous amount because we know a lot about the machine that Babbage was intending to build because of her.
Nu komt mevrouw Ada Lovelace erbij. Stel je deze soirees voor met al dat mooi volk. Deze dame is de dochter van de gekke, slechte en gevaarlijke-vriend Lord Byron. Haar moeder, een beetje bang dat ze wat van Lord Byrons waanzin en slechtheid zou kunnen hebben geërfd, dacht: "Ik heb de oplossing: wiskunde! We zullen haar wiskunde leren. Dat zal haar kalmeren." (Gelach) Want natuurlijk is er nooit een wiskundige gek geworden. Dat zal wel snor zitten. (Gelach) Dus kreeg ze een wiskundige opleiding en gaat ze met haar moeder naar een van deze soirees. Charles Babbage presenteert zijn machine. Ook de hertog van Wellington is er. De machine wordt gedemonstreerd en zij snapt het. Ze is de enige persoon in zijn leven die die machine echt begreep en er de mogelijkheden van inzag. We hebben aan haar te danken dat we veel weten over de machine die Babbage van plan was te bouwen.
Now, some people call her the first programmer. This is actually from one of -- the paper that she translated. This is a program written in a particular style. It's not, historically, totally accurate that she's the first programmer, and actually, she did something more amazing. Rather than just being a programmer, she saw something that Babbage didn't.
Sommigen noemen haar de eerste programmeur. Dit is een van de stukken die ze vertaalde. Dit is een programma, geschreven in een bepaalde stijl. Historisch klopt het niet helemaal dat ze de eerste programmeur was. Eigenlijk deed ze iets nog verbazingwekkenders. In plaats van alleen maar programmeur te zijn, zag ze iets dat Babbage was ontgaan.
Babbage was totally obsessed with mathematics. He was building a machine to do mathematics, and Lovelace said, "You could do more than mathematics on this machine." And just as you do, everyone in this room already's got a computer on them right now, because they've got a phone. If you go into that phone, every single thing in that phone or computer or any other computing device is mathematics. It's all numbers at the bottom. Whether it's video or text or music or voice, it's all numbers, it's all, underlying it, mathematical functions happening, and Lovelace said, "Just because you're doing mathematical functions and symbols doesn't mean these things can't represent other things in the real world, such as music." This was a huge leap, because Babbage is there saying, "We could compute these amazing functions and print out tables of numbers and draw graphs," — (Laughter) — and Lovelace is there and she says, "Look, this thing could even compose music if you told it a representation of music numerically." So this is what I call Lovelace's Leap. When you say she's a programmer, she did do some, but the real thing is to have said the future is going to be much, much more than this.
Babbage was helemaal geobsedeerd door wiskunde. Hij wilde een machine om aan wiskunde te doen en Lovelace zei: "Je zou op deze machine meer kunnen doen dan alleen maar wiskunde." Iedereen hier heeft een computer bij: jullie telefoon. Alles in die telefoon, elke computer of elk ander rekenapparaat werkt met wiskunde. Het komt neer op verwerking van getallen. Of het nu video, tekst, stem of muziek is, het zijn allemaal getallen. Allemaal wiskundige functies. Lovelace zei: "Dat je werkt met getallen, wiskundige functies en symbolen betekent niet dat deze dingen geen andere dingen in de echte wereld, zoals muziek, kunnen voorstellen." Dat was een enorme sprong voorwaarts. Babbage zei: "We kunnen deze geweldige functies uitrekenen en dan tabellen met cijfers uitprinten en grafieken tekenen." — (Gelach) — Maar Lovelace zegt: "Kijk, dit ding zou zelfs muziek kunnen componeren als je het een numerieke weergave aanleerde van muziek." Dit noem ik de 'Lovelacesprong'. Ze heeft wat geprogrammeerd, maar haar echte prestatie was dat zij inzag dat de toekomst veel, veel meer zou zijn.
Now, a hundred years later, this guy comes along, Alan Turing, and in 1936, and invents the computer all over again. Now, of course, Babbage's machine was entirely mechanical. Turing's machine was entirely theoretical. Both of these guys were coming from a mathematical perspective, but Turing told us something very important. He laid down the mathematical foundations for computer science, and said, "It doesn't matter how you make a computer." It doesn't matter if your computer's mechanical, like Babbage's was, or electronic, like computers are today, or perhaps in the future, cells, or, again, mechanical again, once we get into nanotechnology. We could go back to Babbage's machine and just make it tiny. All those things are computers. There is in a sense a computing essence. This is called the Church–Turing thesis.
Honderd jaar later treedt Alan Turing op de voorgrond. In 1936 vindt hij de computer helemaal opnieuw uit. Babbages machine was volledig mechanisch. De Turingmachine was volledig theoretisch. Beiden hadden een wiskundige achtergrond, maar Turing vertelde ons iets zeer belangrijks. Hij legde de wiskundige grondslagen voor informatica vast en zei: "Het maakt niet uit hoe je een computer bouwt." Het maakt niet uit of je computer mechanisch is, zoals die van Babbage, of elektronisch, zoals computers vandaag zijn. Misschien wordt er in de toekomst een van cellen gemaakt. Of misschien wel weer een mechanische met nanotechnologie. We konden teruggaan naar Babbage's machine en ze klein maken. Al die dingen zijn computers. Er is in zekere zin een 'computer-essentie'. Dit heet de Church–Turingthesis.
And so suddenly, you get this link where you say this thing Babbage had built really was a computer. In fact, it was capable of doing everything we do today with computers, only really slowly. (Laughter) To give you an idea of how slowly, it had about 1k of memory. It used punch cards, which were being fed in, and it ran about 10,000 times slower the first ZX81. It did have a RAM pack. You could add on a lot of extra memory if you wanted to.
Plotseling krijg je het inzicht dat dat ding van Babbage echt een computer was. In feite kon hij alles wat we vandaag doen met computers, alleen heel, heel langzaam. (Gelach) Om jullie een idee te geven van hoe langzaam: hij had ongeveer 1k geheugen. Hij gebruikte ponskaarten, die erin werden geladen. Hij liep ongeveer 10.000 keer langzamer dan de eerste ZX81. Hij had een RAM-geheugen. Je kon er als je wilde een heleboel extra geheugen aan toevoegen.
(Laughter) So, where does that bring us today? So there are plans. Over in Swindon, the Science Museum archives, there are hundreds of plans and thousands of pages of notes written by Charles Babbage about this analytical engine. One of those is a set of plans that we call Plan 28, and that is also the name of a charity that I started with Doron Swade, who was the curator of computing at the Science Museum, and also the person who drove the project to build a difference engine, and our plan is to build it. Here in South Kensington, we will build the analytical engine.
(Gelach) Waar brengt ons dat vandaag? Er zijn plannen. In Swindon in de archieven van het Science Museum liggen honderden plannen en duizenden pagina's notities geschreven door Charles Babbage over deze 'Analytical Engine'. Een daarvan is een stel plannen dat wij Plan 28 noemen, en dat is ook de naam van een stichting die ik opstartte met Doron Swade. Die was computingcurator aan het Science Museum. Hij was degene achter het project om een 'Difference Engine' te bouwen. Wij willen de machine bouwen. Hier in South Kensington zullen we de 'Analytical Engine' bouwen.
The project has a number of parts to it. One was the scanning of Babbage's archive. That's been done. The second is now the study of all of those plans to determine what to build. The third part is a computer simulation of that machine, and the last part is to physically build it at the Science Museum.
Het project verloopt in een aantal fasen. De eerste was het scannen van Babbage's archief. Dat is gedaan. De tweede is nu de studie van al die plannen om te bepalen wat te bouwen. De derde fase is een computersimulatie van de machine en de laatste ze echt bouwen in het Science Museum.
When it's built, you'll finally be able to understand how a computer works, because rather than having a tiny chip in front of you, you've got to look at this humongous thing and say, "Ah, I see the memory operating, I see the CPU operating, I hear it operating. I probably smell it operating." (Laughter) But in between that we're going to do a simulation.
Wanneer ze gebouwd zal zijn, zal je eindelijk begrijpen hoe een computer werkt. In plaats van naar een kleine chip kan je nu naar dit gigantische ding kijken en zeggen: "Ik zie het geheugen werken, ik zie de centrale verwerkingseenheid werken, ik hoor ze werken." En waarschijnlijk ga je de werking ook ruiken. (Gelach) Maar eerst gaan we een simulatie laten lopen.
Babbage himself wrote, he said, as soon as the analytical engine exists, it will surely guide the future course of science. Of course, he never built it, because he was always fiddling with new plans, but when it did get built, of course, in the 1940s, everything changed.
Babbage zelf schreef dat zodra de 'Analytical Engine' zou bestaan, ze zeker de toekomstige gang van de wetenschap zou bepalen. Hij heeft ze nooit gebouwd, omdat hij altijd aan nieuwe plannen zat te prutsen. Toen ze uiteindelijk werd gebouwd in de jaren 40, veranderde alles.
Now, I'll just give you a little taste of what it looks like in motion with a video which shows just one part of the CPU mechanism working. So this is just three sets of cogs, and it's going to add. This is the adding mechanism in action, so you imagine this gigantic machine.
Hier een voorsmaakje van hoe ze er in actie gaat uitzien. Deze video toont een deel van de centrale verwerkingseenheid in werking. Met slechts drie sets tandwielen, doet ze een optelling. Dit is het optelmechanisme in actie. Stel je de hele gigantische machine voor.
So, give me five years. Before the 2030s happen, we'll have it.
Geef me vijf jaar. Voor de jaren 30 eraan komen, zijn we zover.
Thank you very much. (Applause)
Hartelijk dank. (Applaus)