Charles Babbage

1
Charles Babbage
2
Gliederung

• Biographie
• Kindheit
• Studium
• Differenzmaschine Nr.1 und Nr.2
• Dechiffrieren
• Bedeutende Erfindungen von Babbage
• Zusammenfassung

3
Biographie
4
Biographie

• geboren am 26. Dezember 1791 in Teignmouth,
  Devonshire, England
• Eltern Benjamin Babbage, Kaufmann und Bankier,
  Elizabeth Plumleigh Babbage
• Geschwister Henry gest. 1794, Henry gest. 1796,
  Mary Ann
• 1810-1814 Studium an der Universität Cambridge
  mit Schwerpunkt Mathematik und Chemie
• 1817 Magister der Philosophie
• 1820 Gründung der Analytical Society

5
Biographie

• 1823 Beginn der Arbeit an der Differenzmaschine
  Nr. 1
• 1827 Tod des Vaters, eines Sohnes und der Ehefrau
• Anschließend eine einjährige Europareise
• 1828-1839 Professor für Mathematik in Cambridge,
  obwohl er keine Vorlesung hält
• 1842 Einstellung des Projektes Differenzmaschine
  Nr. 1
• 1847-1849 Entwurf der Differenzmaschine Nr. 2

6
Biographie

• 1854 Entschlüsselung des Vigenere-Chiffre gelingt
• 18.10.1871 in London gestorben

7
Kindheit

• Schon in der Kindheit zeigte er reges Interesse
  an der Umwelt.
• Aufgrund einer langwierigen Krankheit, die vom 6.
  bis 11. Lebensjahr dauerte, entschlossen seine
  Eltern in geistlichen Obhut zu geben. Doch der
  junge Charles Babbage fühlte sich bald geistig
  unterfordert und versuchte aus diesem Grunde die
  Existenz des Teufels zu beweisen. Dies klaptte
  nicht.

8
Kindheit

• In seiner Jugend besucht er häufig
  Maschinenaustellungen die seine weitere
  Entwicklung stark prägen sollte.
• Nach dem Verlassen von Devonshire besuchte er
  drei Jahre eine Schule nahe London. Aufgrund der
  gutausgestatteten Schulbibliothek wurde sein
  mathematisches Interesse geweckt. Dieses war bald
  so groß, dass er selbst die Nacht den
  mathematischen Studium widmete. Wobei er erwischt
  und hart bestraft wurde.

9
Kindheit

• Nach seiner Schulzeit lebte er bei einem
  geistlichen nahe Cambridge. Dort musste er von
  jede Predigt eine Zusammenfassung schreiben,
  wobei er seinen Hang zur Abstraktion entdeckte
  und das Grundgerüst eine Predigt erstellte. Nach
  diesem Algorithmus schuf er seine Kupfer-Predigt.
  Diese gelangte versehentlich zum Schulleiter und
  sorgte für große Aufregung.

10
Studium

• Bereits vor dem Studium eignete er sich unter
  anderem die Funktionalanalysis von Lagrange an.
• Zu Studienbeginn beschäftigte er sich mit Lacroix
  Buch über Differential- und Integralrechnung,
  dass zu dieser Zeit in England nicht gelehrt
  wurde und auch sehr umstritten war. Seine
  Dozenten hielten dieses Werk für unbedeutend.
• Dies führte dazu, dass er eine Gesellschaft zur
  Förderung der Mathematik (Analytical Society)
  schuf und das Buch in das Englische übersetzte.

11
Studium

• Sein zweites Anliegen war, dass er Leibnizsche
  Notation in England einführt. Dies gelang ihn nur
  sehr zäh. (Beispiele der Notation )
• Damit wurde die englische Mathematik der
  europäischen Mathematik angeglichen.
• 1828 wurde Babbage während seiner Europareise zum
  Professor der Mathematik ernannt. Diese Professur
  wollte er ablehnen, aber seine Freunde drängten
  ihn dazu, sie anzunehmen. 1839 tritt er von
  diesem Amt zurück, weil er seine
  Differenz-maschine vollenden wollte.

12
Differenzmaschine Nr. 1
13
Differenzmaschine Nr. 1
14
Differenzmaschine Nr. 1

• Die zu dieser Zeit im Umlauf befindlichen
  Tabellen beinhalteten viele Rechenfehler, die
  beispielsweise zu Fehlnavigationen geführt hatte.
  Die Folge waren schlimme Unfälle. Um dies zu
  verhindern, wollte er sie von einer Maschine
  rechnen lassen, die fehlerfrei arbeitet.
• Das Projekt wurde jahrelang von der Regierung
  subventioniert.
• Der Bau wurde nie vollständig fertiggestellt. In
  jüngerer Zeit wurde die Maschine nach gebaut und
  sie funktioniert.

15
Differenzmaschine Nr. 1

• Die Probleme waren die fehlende Präzision bei der
  Herstellung, aber auch Fehlentscheidungen bei der
  Produktion. Es wurden spezielle Zahnräder
  benötigt und es wurde fälschlicherweise
  angenommen, dass auch Standardzahnräder dafür
  verwendet werden können.
• Der Bau wird 1833 eingestellt.

16
Differenzmaschine Nr. 2
17
Differenzmaschine Nr. 2

• Er wollte seine erste Version vereinfachen und
  verbessern, der Bau sollte erheblich einfacher
  funktionieren. Die Maschine sollte mit negativen
  Zahlen, Wurzeln, Nullen und irrealen Zahlen
  umgehen können.
• Der Bau wurde auch nie vollendet. In jüngerer
  Zeit wurde durch einen Nachbau festgestellt, dass
  sie funktioniert.

18
Dechiffrieren

• In der Schule wurden von Mitschülern
  verschlüsselte Botschaften ausgetauscht. Dabei
  knackte er den Schlüssel und konnte so den
  Geheimtext lesen, dass er sich mit dem knacken
  von Schlüsseln beschäftigte.

19
Dechiffrieren

• 1854 schrieb der englische Zahnarzt John Hall
  Brock Thwaites, er habe eine neue
  Verschlüsselungsmethode entdeckt und habe die
  Absicht, sich diese patentieren zu lassen.
  Babbage meinte, dass diese Art der
  Verschlüsselung schon längst bekannt sei und dass
  es sich dabei nämlich nur um die sogenannte
  Vigenère-Verschlüsselung handele. Thwaites warf
  Babbage daraufhin vor, dass er dann ja auch in
  der Lage sein müsse, einen von ihm - Thwaites -
  verschlüsselten Geheimtext zu entschlüsseln!

20
Dechiffrieren

• Babbage schrieb als Antwort, dass dieses Gedicht
  geändert werden müsse, weil Jeden Augenblick
  stirbt ein Mensch, jeden Augenblick wird ein
  Mensch geboren stimmt mit der Realität nicht
  überein, weil sonst müsste die Anzahl der
  Menschen auf der Erde gleich bleiben. Es müsste
  zu Jeden Augenblick stirbt ein Mensch, jeden
  Augenblick wird 1 1/16 Mensch geboren geändert
  werden, dass ist zwar immer noch ungenau, aber
  für die Poesie ausreichend.

21
"The Vision of Sin" von Alfred Tennyson

• Sit thee down, and have no shame,
• Cheek by jowl, and knee by knee
• What care I for any name?
• What for order or degree?
• Let me screw thee up a peg
• Let me loose thy tongue with wine
• Callest thou that thing a leg?
• Which is thinnest? thine or mine?
• Thou shalt not be saved by works
• Thou hast been a sinner too
• Ruined trunks on withered forks,
• Empty scarecrows, I and you!
• Fill the cup, and fill the can
• Have a rouse before the morn
• Every moment dies a man,
• Every moment one is born.

22
Dechiffrieren

• WUBE FIQL ZURM VOFE HMYM WTIX CGTM PIFK RZUP
  MVOI RQMM WOZM PULM BNYV QQQM VMVJ LEYM HFEF NZPS
  DLPP SDLP EVQM WCXY MDAV QEEF IQCA YTQO WCXY MWMS
  EMEF CFWY EYQE TRLI QYCG MTWC WFBS MYFP LRXT QYEE
  XMRU LUKS GWFP TLRQ AERL UVPM VYQY CXTW FQLM TELS
  FJPQ EHMO ZCIW CIWF PZSL MAEZ IQVL QMZV PPXA WCSM
  ZMOR VGVV QSZE TRLQ ZPBJ AZVQ IYXE WWOI CCGD WHQM
  MVOW SGNT JPFP PAYB IYBJ UTWR LQKL KLLL MDPY VACD
  CFQN ZPIF PPKS DVPT IDGX MQQV EBMQ ALKE ZMGC VKUZ
  KIZB ZLIU AMMV Z

23
Dechiffrieren

• Der Zwischenraum ist 5, 20 und 120
• Die Zahlen haben nur 5 als Teiler. Also ist die
  Schlüssellänge vermutlich 5.
• Durch Häufigkeitsanalysise (Wie oft kommt in
  einem englischen Text die jeweiligen Buchstaben
  durchschnittlich vor) konnte er dann das Codewort
  EMILY rausfinden. Emily ist der Vorname der Frau.

24
Dechiffrieren

• Damit hat er den damals sicherste
  Verschlüsselungstechnik geknackt, er wollte dies
  publizieren, wurde aber von der englischen
  Regierung verboten, weil sie den Code
  entschlüsseln konnten, aber andere Länder von der
  Unsicherheit nichts wussten und ihn weiterhin
  verwendeten. Erst später wurde er vom preußischen
  Offizier Kasiski veröffentlicht, deshalb heißt
  das Verfahren Kasiski-Test.

25
Erfindungen

• Kuhfänger (Dabei handelt es sich um die
  Schienenräumer an der Stirnseite von
  Dampflokomotiven.)
• Bedeutung der Wachstumsringe von Bäumen
• neues Portosystem, vorher wurde jeder Brief nach
  Entfernung berechnet, Babbage konnte das als
  unwirtschaftlich feststellen.
• Babbage Prinzip Teilung der Arbeit in
  einzelne Arbeitsschritte und sie werden von
  untersch. qualif. Arbeitskräfte mit unterschiedl.
  Bezahlung ausgeführt (Senkung der Lohnkosten)

26
Zusammenfassung

• Seine Maschinen sind nie fertiggestellt worden,
  aber seine Ideen sind übernommen worden und
  andere haben funktionsfähige Rechenmaschinen nach
  seinen Ideen gebaut.
• Er hat die englische Mathematik auf die Höhe der
  Zeit gebracht.
• Er hat die damals als sicher geltende
  Vigenère-Chiffre geknackt.
• Er hat beispielsweise die Lebensversicherungs-math
  ematik (Sterbetabellen) eingeführt.

27
Quellen

• Charles Babbage Passagen aus einem
  Philosophenleben
• Dubbey The mathematical work of Charles Babbage
• Simon Singh Geheime Botschaften
• Dana Zöllner (Universität Magdeburg, Proseminar
  Geheime Botschaften) Charles Babbage