Чарльз Бэббидж: гений информатики
Биография
Чарльз Бэббидж – английский математик и изобретатель, который внес огромный вклад в развитие вычислительной техники. Родился в Лондоне в 1791 году в семье банкира. Образование получил в Кэмбридже, где изучал математику и философию.
Основной вклад Бэббиджа в развитие информатики – это создание дифференциального и аналитического движков, то есть первого универсального вычислительного устройства. Идея создания подобного устройства возникла у Бэббиджа ещё в 1820-х годах, но реализовать его удалось только в 1837 году.
Уникальность научных достижений Бэббиджа
Бэббидж был уникальным и интересным человеком, он был не только математиком, но и изобретателем. В затеянных им проектах была заключена явная инновационность. Часто Бэббидж использовал новейшие на тот момент изобретения, чтобы создавать свои собственные устройства.
Бэббидж разработал первые программные устройства, наши предки вряд ли представляли себе, что ряд этих устройств будет широко использоваться в настоящее время. Он также занимался разработкой аппаратного и программного обеспечения, благодаря чему удалось уменьшить время на решение математических задач и обеспечить точность их решения.
Вклад в развитие информационных технологий
Благодаря работе Бэббиджа, информационные технологии стали возможными в современном понимании этого слова. Это изобретение позволило создать новые технологии, которые базируются на работе с данными: компьютеры и программы, базы данных и интернет.
Чарльз Бэббидж сыграл ключевую роль в развитии информационных технологий и создал фундамент для развития информатики в целом.
Предыстория создания аналитической машины.
Тут стоит вспомнить что на конец восемнадцатого — начало девятнадцатого века пришёлся пик промышленной революции. Переход от ручного труда к промышленным масштабам сопровождался, так сказать, бурным ростом других секторов экономики. Росло банковское и страховое дело, увеличивался объём морских перевозок, строительства — всё это требовало большого количества вычислений — расчёт сложных процентов, вычисление географических координат, инженерных расчётов и т.п. Уже в восемнадцатом веке мореходами активно использовались различные таблицы.
Интересный и одновременно с этим трагичный случай показывает, к чему могут привести подобные ошибки. После окончания Англо-Испанской войны в средиземном море встретились Английское и Испанское суда. Свежеиспечёные друзья решили оказать друг другу знаки почтения и обменятся подарками. На счастье Английского капитана, его Испанский коллега решил преподнести ему лишь серебряный поднос. А вот Испанскому капитану повезло меньше — Англичанин преподнёс ему, без всякого злого умысла, навигационные таблицы Томаса Юнга. Издание было высочайшего качества, однако таблицы были совершенно не верными, так как не учитывали високосных годов. Испанского капитана, принявшего такой дар, больше никто никогда не видел, а вот Английский капитан прекрасно добрался до места назначения, используя французские и итальянские таблицы.
Главная пробелма была в том, что в конце 18го века был предложен оригинальный способ организации вычислительного труда, повышающий надежность вычислений. Его автором был математик Гаспар Клэр Франсуа маркиз де Прони. Вычисления были организованны по «конвеерной системе» состоящей из трёх групп. Первая, наиболее малочисленная, наиболее квалифицированная состояла из 5-6 математиков. Она занималось выбором формул и составлением схем расчётов. Вторая из 7-8 математиков по выбранным формулам определяла значения функций с шагом 5-6 интервалов. Третья же, наиболее многочисленная, состояла из девяноста вычислителей низкой квалификации, которые занимались уплотнением таблицы, заполняя интервалы, вычисленные на предыдущем этапе. Две группы вычислителей работали параллельно, сверяя свои результаты.
Бэббидж заинтересовался данной схемой и у него родилась идея заменить последний этап ручных вычислений, механической машиной, которая позволяла бы автоматизировать, как он писал «самые примитивные действия человеческого интеллекта».
Машины, способные производить простые операции сложения, вычитания и даже умножения к тому времени создавались уже не первый век различными математиками и механиками, хотя большого распространения на тот момент не получили. Бэббидж же задумал не просто «механические счёты»
У него родилась идея специализированного вычислительного устройства, заточенного под создание таблиц, позволявшего вычислять их быстро, эффективно, требовавших невысокой квалификации персонала, а также (что немаловажно) позволявших фиксировать результаты проведённых вычислений на бумаге. Для второго десятилетия девятнадцатого века это была весьма смелая задумка
Однако даже сам Бэббидж ещё не догадывался как далеко его заведёт, родившаяся в его голове в 1812-м году идея.
Ранние года
Чарльз Бэббидж родился 26 декабря 1791 года в Лондоне, Англия, в богатой семье. Молодой Чарльз получил образование в школах Лондона и у частных репетиторов. Он проявил сильные способности к математике в раннем возрасте и много читал по этой теме. Осенью 1810 года он поступил в Тринити-колледж в Кембридже. Недовольный тем, как математика преподавалась в Кембридже, Бэббидж и его однокурсники, Джон Гершель, сын знаменитого астронома Уильяма Гершеля, и Джордж Пикок основали Аналитическое общество в 1812 году. Организация подчеркнула абстрактный характер алгебры и принесла в Англию новые достижения в математике. Он перешел в Петерхаус, часть Кембриджского университета, где он был лучшим учеником по математике, который окончил в 1814 году.
Во время учебы в университете он познакомился со своей будущей женой Джорджианой. После свадьбы Чарльз оказался не очень семьянином. Все годы, что пара прожила вместе, Чарльз заперся в своем кабинете со своими бумагами, чтобы его не отвлекали жена и дети. Картина их брака, нарисованная оставшимися личными письмами и мемуарами Бэббиджа, показывает брак с небольшой эмоциональной привязанностью. У пары было восемь детей, пятеро из которых умерли в детстве. Джорджиана умерла в раннем возрасте 35 лет, и после ее смерти он не проявлял никаких признаков эмоций, более интенсивно концентрируясь на своей работе, даже не позволяя себе упоминать ее имя — по-видимому, из страха вызвать болезненные эмоции.
После окончания Кембриджа он безуспешно искал разные должности, преподавая математику. Бэббидж и его растущая семья были вынуждены жить на отцовское богатство. В 1827 году его отец умер, оставив его богатым человеком. Это дало ему время и деньги для реализации своих научных интересов. После нескольких попыток он смог занять позицию люкасовского профессора математики в Кембридже, которую когда-то занимал сэр Исаак Ньютон. Хотя он и не был активным учителем, он исследовал и писал в различных областях математики и других областях, пока не оставил эту должность в 1839 году.
Его работа в области развития математики была признана, и в 1816 году он был избран в престижное Королевское общество. У уважаемой научной ассоциации была санкция британской монархии и она могла влиять на финансирование проектов своих членов.
В 1830 году Бэббидж написал скандальную книгу под названием « Размышления об упадке науки в Англии» , в которой осудил состояние образования в Англии и Королевское общество как послушное, пока мир науки развивался. Он выразил сожаление по поводу состояния науки в Великобритании по сравнению с достижениями, достигнутыми на европейском континенте. Он безуспешно боролся за то, чтобы человек, сочувствовавший его делу, занял пост президента Королевского общества.
Смерть и наследие
Бэббидж умер 18 октября 1871 года в возрасте 79 лет в своем доме и лаборатории на Дорсет-стрит, 1 в лондонском районе Мэрилебон, и был похоронен на лондонском кладбище Кенсал-Грин. Сегодня половина мозга Бэббиджа хранится в Хантерианском музее Королевского колледжа хирургов в Лондоне, а другая половина выставлена в Музее науки в Лондоне.
После смерти Бэббиджа его сын Генри продолжил работа отца, но и построить полностью работающую машину не удалось. Другой из его сыновей, Бенджамин, эмигрировал в Южную Австралию, где в 2015 году были обнаружены многие документы Бэббиджа и фрагменты его прототипов.
В 1991 г. функциональная версия разностной машины Бэббиджа Нет. 2 был успешно построен Дороном Суэйдом, куратором лондонского Музея науки. С точностью до 31 цифры, с более чем 4000 деталей и весом более трех метрических тонн, он работает точно так, как предполагал Бэббидж 142 года назад. Принтер, построенный в 2000 году, имел еще 4000 деталей и весил 2,5 тонны. Сегодня Суэйд является ключевым участником проекта «План 28», попытки Лондонского музея науки построить полноценную работающую аналитическую машину Бэббиджа.
По мере приближения К концу своей жизни Бэббидж осознал, что никогда не сможет завершить рабочую версию своей машины. В своей книге 1864 года Отрывки из жизни философа он пророчески подтвердил свою убежденность в том, что его годы работы не прошли напрасно.
Чарльз Бэббидж был одной из самых влиятельных фигур в развитии технологий. Его машины послужили интеллектуальным предшественником широкого спектра методов управления производством и вычислительной техники. Кроме того, он считается заметной фигурой в английском обществе 19 века. Он опубликовал шесть монографий и не менее 86 статей, а также читал лекции по самым разным темам, от криптографии и статистики до взаимодействия между научной теорией и производственной практикой. Он оказал большое влияние на известных политических и социальных философов, включая Джона Стюарта Милля и Карла Маркса.
Источники и дополнительная информация
- Бэббидж, Чарльз. «Отрывки из жизни философа». Произведения Чарльза Бэббиджа. Эд. Кэмпбелл-Келли, Мартин. Vol. 11. Лондон: Уильям Пикеринг, 1864. Print.
- Bromley, AG “.” Аналитическая машина Чарльза Бэббиджа, 1838 Annals of the History of Computing 4.3 (1982). ): 196–217. Распечатайте.
- Повар, Саймон. “.” Умы, машины и экономические агенты: Кембриджские приемы Буля и Бэббиджа Исследования по истории и философии науки Часть A 36.2 (2005): 331–50. Печать.
- Кроули, Мэри Л. «Различие в разностной машине Бэббиджа». Учитель математики 78,5 (1985): 366–54. Печать.
- Франксен, Оле Иммануэль. «Бэббидж и криптография. Или тайна шифра адмирала Бофорта». Математика и компьютеры в моделировании 35.4 (1993): 327–67.
- Холлингс, Кристофер, Урсула Мартин и Адриан Райс. “Раннее математическое образование Ады Лавлейс. “ Бюллетень BSHM: Журнал Британского общества истории математики 32.3 (2017): 221–34. Печать.
- Хайман, Энтони. “Чарльз Бэббидж, пионер компьютеров”. Princeton: Princeton University Press, 1982. Print.
- Kuskey, Jessica. “Math and the Mechanical Mind: Charles Babbage, Charles Диккенс и умственный труд в «Little Dorrit». “ Dickens Studies Annual 45 (2014): 247–74. Print.
- Lindgren, Michael. «Слава и неудача: двигатели различий Иоганна Мюллера, Чарльза Бэббиджа, Георга и Эдварда Шойца». Транс. Маккей, Крейг Г. Кембридж, Массачусетс: MIT Press, 1990. Печать.
Обновлено Робертом Лонгли
Различная машина
Еще будучи студентом Кембриджа, Бэббидж вдохновился на создание механического калькулятора для составления точных математических таблиц. В начале девятнадцатого века вычисление тригонометрических и логарифмических функций было очень трудоемкой задачей, выполняемой людьми и подверженной ошибкам. Британское общество зависело от математических таблиц для таких профессий, как навигация, геодезия, астрономия и банковское дело, для которых требовались точные цифры, полученные на основе математических формул. Таблицы, которые были рассчитаны человеческими «компьютерами», были полны ошибок, и он продемонстрировал, что правительство ошибочно выплатило годовые выплаты на сумму почти три миллиона фунтов стерлингов на основании неточных таблиц.
Бэббидж начал улучшать тригонометрические и логарифмические таблицы в том, что стало делом его жизни. В начале своей карьеры он начал размышлять о возможности использования машин для математических вычислений. Это была не новая идея, поскольку Блез Паскаль и Готфрид Лейбниц в прошлом разработали простые вычислительные машины. Однако то, что предполагал Бэббидж, было гораздо более сложным и универсальным — «мыслящей машиной».
Бэббидж построил небольшую модель своей разностной машины, чтобы проверить практичность идеи. Название машины происходит от основного метода расчета, используемого машиной, метода конечных разностей. Элегантность этого метода в том, что он использует только арифметическое сложение и устраняет необходимость умножения и деления, которые сложнее реализовать механически. Получив обнадеживающие результаты своей модели, в 1823 году он получил поддержку правительства на разработку полномасштабного калькулятора под названием «Разностная машина № 1», который мог вычислять суммы и разницы с точностью до 20 знаков после запятой. Казначейство одобрило 1 500 фунтов стерлингов (236 000 долларов на сегодняшний день) для использования в дифференциальной машине. Вскоре он обнаружил, что работа будет намного труднее, чем предполагалось. Его дизайн был правильным,но инструментов, необходимых для сборки деталей, просто не существовало. Прежде чем он смог создать механизм различий, ему пришлось бы произвести революцию в области производства инструментов.
Для полномасштабного проектирования разностного двигателя №1 потребуется до двадцати пяти тысяч деталей. Машина должна была быть восьми футов высотой и семи футов длиной, весить пятнадцать тонн и приводиться в движение паровой силой. Расходы британского правительства в размере 17 500 фунтов стерлингов (2,39 миллиона долларов на сегодняшний день) за десять лет, очень большая сумма денег в то время, вызвали растущие политические противоречия. По оценкам, к концу проекта Бэббидж вложил в проваленный проект более 6000 фунтов стерлингов (820 000 долларов на сегодняшний день) из своих собственных денег. К 1828 году работа была остановлена, поскольку Бэббидж поссорился со своим партнером, инженером Джозефом Клементсом, который отвечал за строительство разностной машины. Когда партнерство полностью распалось, Клементс забрал детали и инструменты, отказавшись их возвращать.К этому времени Бэббидж уже обдумывал усовершенствованный проект, который он назвал аналитической машиной. В конце 1840-х годов Бэббидж переработал разностную машину, используя усовершенствования, разработанные во время работы над аналитической машиной. Эта усовершенствованная версия, разностный двигатель № 2, требовала четырех тысяч деталей и весила менее трех тонн.
Пройдет более века, прежде чем разностная машина будет завершена. В 1989 году Музей науки в Лондоне построил разностную машину, используя чертежи девятнадцатого века и производственные допуски. Три года спустя он выполнил первый расчет с результатом в 31 цифру.
Первый полный двигатель Бэббиджа был построен в Лондоне в 2002 году, через 153 года после его проектирования. Разностный двигатель № 2, построенный точно по оригинальным чертежам, состоит из 8000 деталей, весит пять тонн и имеет длину 11 футов. Это модель S.
Открытия русских изобретателей
История создания парашютов считается весьма интересной. При этом весомый вклад в развитие этой отрасли науки внесли русские изобретатели.
Ранец Котельникова
Глеб Котельников видел свою миссию не в создании парашюта как такового. К тому времени подобные конструкции уже существовали и даже успешно использовались в авиации. Однако парашютные системы первого поколения были представлены в форме громоздких конструкций, которые нуждались в значительных временных затратах на их применение. К тому же гибель летчика Мациевича показывала, что он просто не успел воспользоваться парашютом.
Таким образом, Котельников сделал вывод, что требуется парашют, который пилот сможет всегда иметь при себе
При этом было важно, чтобы летчик мог успеть развернуть купол, в буквальном смысле вывалившись из аэроплана. Добиться такого результата можно было лишь в том случае, если купол компактно сложен и может раскрыться посредством единственного движения
В качестве материала для изготовления своей конструкции Котельников решил использовать тонкий шелк высокой прочности. Именно такую ткань можно было максимально компактно сложить. На следующем этапе ученый стал искать систему, которая позволяла сложенному парашюту постоянно оставаться при летчике.
Вначале ученый расположил систему спасения в цилиндрическом шлеме, который надевался на голову. Из него уложенный купол выбрасывался посредством специальной пружины. Котельников провел первые испытания на кукле, сбросив ее с крыши своей дачи, расположенной в Стрельне. Эксперимент доказал, что система функционирует отлично.
Тогда Котельников придумал конструкцию, которая применяется по сей день. Для фиксации парашюта использовался ранец, который находился за спиной. Вначале его изготавливали из дерева, а затем – из алюминия. Такой вариант фиксации дал возможность разделить парашютные стропы на 2 группы. С того момента это решение стало стандартным. Такая конструкция существенно облегчала управление куполом.
9 ноября 1911 года Котельников получил на конструкцию своего парашюта охранное свидетельство. Этот документ означал, что ученый подал заявку на оформление патента. Годом позже ученому был выдан французский патент.
В 1913 году Котельников назвал свою конструкцию РК-1. При этом буква «Р» обозначала «Русский», а «К» – «Котельников». Цифра 1 использовалась в качестве характеристики порядкового номера конструкции.
Братья Доронины и их открытие
В 1936 году братья Доронины создали первое в мире устройство, которое позволяло автоматически раскрывать парашют. Этот прибор стал своего рода революционным открытием в этой сфере. Благодаря изобретению братьев Дорониных парашютисты имели возможность выполнять прыжки с любой высоты, причем они могли делать это в сложнейших погодных условиях.
За время своего существования конструкция Дорониных подверглась большому количеству изменений. Сегодня используются электронные устройства, которые облегчают задачи, выполняемые парашютистом. К тому же они помогают страховать жизни.
Создание парашюта имеет интересную историю. Первые разработки в этой сфере принадлежат знаменитому Леонардо да Винчи. Однако гениальный изобретатель так и не реализовал свою идею на практике. Автором парашюта, напоминающего современный, является отставной офицер и актер Глеб Котельников. С момента создания эта конструкция претерпела много изменений, но по сей день активно используется в спорте и авиации.
Перспективы использования аналитической машины
Аналитическая машина изобретенная Чарльзом Бэббиджем стала первым примером устройства, предназначенного для автоматизации вычислительных операций. Это открыло новые возможности для различных областей науки и технологии, такие как математика, физика, экономика и бизнес.
Учитывая быстрое развитие компьютерных технологий мы можем положиться на аналитическую машину и применять ее в более широкой области проблем, которые были бы слишком сложными или просто непрактическими для решения вручную. Многие компании и организации уже используют вычислительные технологии, используя методы, которые Миллс и Ледли использовали на аналитической машине Бэббиджа.
Аналитическая машина в основном представляет собой механический аппарат, который может выполнять различные операции вычисления и сохранять результаты в памяти. Это дает возможность сохранять большое количество данных и быстро обрабатывать их в соответствии с заданными правилами.
Применение аналитической машины имеет большой потенциал в областях, таких как финансы и экономика. Ее способность обрабатывать огромные объемы данных и прогнозировать тренды может помочь в оценке экономической ситуации и принятии решений в бизнесе. Кроме того, аналитическая машина может быть использована в медицине для анализа медицинских данных и заранее выявления заболеваний.
Ада Лавлейс
Помощь пришла к Бэббиджу из неожиданного источника: Ады, графини Лавлейс. Ада, дочь поэта и авантюриста лорда Байрона, получила математическое образование, и они составили интересную пару. Ада познакомилась с Бэббиджем на вечеринке в 1833 году, когда ей было всего семнадцать, и она была очарована, когда Бэббидж продемонстрировал ей небольшую рабочую часть двигателя. Она продолжала изучать математику, пока позволяло время между замужеством и материнством. Графиня исправила ряд расчетов Бэббиджа и разработала первую компьютерную программу для аналитической машины. Вместе им удалось к 1840 году построить часть Аналитической машины. Когда их финансирование полностью иссякло, пара разработала схему выигрыша денег, играя в скачки, используя свои знания о вероятности для увеличения своих шансов на победу. Это тоже не удалось,стоит им больше денег.
В 1843 году Ада опубликовала перевод на английский язык статьи итальянского инженера Луиджи Менабреа об аналитической машине, к которой Ада добавила обширные примечания к переводу, увеличив в три раза размер оригинальной статьи. В 1840 году Бэббидж отправился в Турин, Италия, чтобы сделать презентацию об аналитической машине с диаграммами, чертежами, моделями и механическими обозначениями группе итальянских ученых. На лекции Бэббиджа присутствовал молодой итальянский математик Луиджи Федерико Менабреа, который подготовил на основе своих заметок отчет о принципах аналитической машины. Примечания, добавленные Адой к переводу, включали первое опубликованное описание пошаговой последовательности операций для решения конкретной математической задачи. В связи с этим Аду часто называют первым программистом.
После безвременной смерти Ады от рака в 1852 году Бэббидж упал духом, и Аналитическая машина была уготована на свалку истории. Части недостроенной машины сегодня хранятся в Музее науки в Лондоне.
Вычислительные машины Чарльза Бэббиджа.
И так, а теперь перейдём непосредственно к самой машине. начнём с того, что в 1822 г. Бэббидж опубликовал научную статью с описанием машины, способной рассчитывать и печатать большие математические таблицы. В том же году он построил пробную модель своей Разностной машины, состоящую из шестеренок и валиков, вращаемых вручную при помощи специального рычага. Затем, заручившись поддержкой Королевского общества — самой престижной научной организации Великобритании, — он обратился к правительству с просьбой финансировать создание полномасштабной работающей машины. Эта машина, писал он президенту Королевского общества, возьмет на себя «невыносимо утомительную работу», неизбежную при многократно повторяющихся математических расчетах, которые «представляют собой самое низкое занятие, не достойное человеческого интеллекта». Королевское общество сочло его работу «в высшей степени достойной общественной поддержки», и уже через год британское правительство представило Бэббиджу для реализации его проекта субсидию в 1500 фунтов стерлингов
Берясь за разработку машины, Бэббидж и не представлял всех трудностей, связанных с её реализацией. Он не только не уложился в обещанные три года, но и спустя девять лет вынужден был приостановить свою работу. На это повлияла не только сложность конструкции, но и трагические события в жизни 1827 года. В этот год он похоронил отца, жену и двоих детей. После этих событий у него ухудшилось самочувствие, и он не мог заниматься конструированием машины. Чтобы восстановить здоровье, он поехал в путешествие по континенту. После путешествия он конечно продолжил разработку, но денег уже не было. Он обращался ко многим обществам и правительству с просьбой о помощи. Только в 1830 году он получил от правительства ещё 9000 фунтов стерлингов, после чего продолжил конструирование разностной машины.
Но не смотря на всё, в 1834 году работы по созданию машины были приостановлены. На тот момент уже было затрачено 17000 фунтов государственных денег и от 6000 до 17000 личных. Часть машины конечно же была построена и начала функционировать. Причём производила вычисления даже с большей точностью, чем ожидалось!
Хотя стоит заметить, что в ходе работы у Бэббиджа возникла идея создания универсальной вычислительной машины, которую он назвал аналитической. Где в единую логическую схему Бэббидж увязал арифметическое устройство, регистры памяти, объединённые в единое целое («склад»), и устройство ввода-вывода, реализованное с помощью перфокарт трёх типов.
На вход машины должны были поступать два потока перфокарт, которые Бэббидж назвал operation card (операционными картами) и variable card (картами переменных): первые управляли процессом обработки данных, которые были записаны на вторых. Информация заносилась на перфокарты путем пробивки отверстий. Из операционных карт можно было составить библиотеку функций. Помимо этого, Analytical Engine, по замыслу автора, должна была содержать устройство печати и устройство вывода результатов на перфокарты для последующего использования. Так что Бэббидж стал пионером идеи ввода-вывода.
Когда идеи стали явью
В 1595 году венецианский исследователь Фаусто Веранцио первым опубликовал проект парашюта. В книге «Новые машины» он начертил квадратный фрагмент холста, натянув его на раму. К углам исследователь привязал веревки, предложив закреплять их на парашютисте. В 1617 году ученый совершил с большой высоты прыжок.
При этом слово «парашют» появилось в семнадцатом-восемнадцатом веках. Оно складывалось из двух корней – латинского слова «para», или «против», и французского «chute», что означало «падать».
Парашют, который напоминает современный, создал русский изобретатель Глеб Котельников. Принципиально новое решение исследователь предложил в 1911 году. Впоследствии ученый отмечал, что к работе его подтолкнула воздушная катастрофа, которая произошла в тот период.
В сентябре 1910 года в ходе показательных полетов, которые проводились на Первом Всероссийском празднике воздухоплавания, аэроплан «Фарман-IV» под управлением Льва Мациевича в буквальном смысле рассыпался. Это произошло на глазах у множества людей. Одним из зрителей был Глеб Котельников – отставной офицер, который служил актером в Народном доме. Будущего создателя парашюта настолько потрясла гибель молодого летчика, что он поставил перед собой задачу создать прибор, который бы смог защитить жизнь пилота.
Летающие машины
Реплика игрушечного вертолета Кэли 1854 года
Планер Кэли в Журнал механики, 1852
Его главным образом помнят за его новаторские исследования и эксперименты с летающие машины, в том числе рабочие, пилотируемые планер что он спроектировал и построил. Он написал знаковый трактат из трех частей под названием «О воздушной навигации» (1809–1810). который был опубликован в Николсон с Журнал естественной философии, химии и искусств. Обнаружение в 2007 г. эскизов в школьных тетрадях Кэли (хранится в архиве Королевское авиационное общество Библиотека) выяснилось, что даже в школе Кэли развивал свои идеи по теории полета. Было заявлено что эти изображения указывают на то, что Кэли определил принцип наклонной плоскости, создающей подъемную силу, еще в 1792 году. Чтобы измерить сопротивление объектов при различных скоростях и углах атаки, он позже построил «аппарат с вращающейся рукой», развитие более раннего работают в области баллистики и сопротивления воздуха. Он также экспериментировал с вращающимися секциями крыльев различных форм на лестничных клетках в Бромптон-холле.
«Около 100 лет назад англичанин, сэр Джордж Кейли, довел науку о полете до точки, которой она никогда не достигала раньше и которой почти не достигла в течение последнего столетия».
— Уилбур Райт, 1909.
Эти научные эксперименты привели его к разработке эффективного изогнутый профиль и определить четыре вектора сил, влияющих на самолет: толкать, поднимать, тащить, и сила тяжести
Он обнаружил важность двугранный угол для поперечной устойчивости в полете, и намеренно установите центр тяжести по этой причине многие из его моделей намного ниже крыльев; эти принципы повлияли на развитие дельтапланы. В результате его исследований многих других теоретических аспектов полета многие теперь признают его первым авиационный инженер
Его упор на легкость побудил его изобрести новый метод построения легкие колеса который сегодня широко используется. Для своих посадочных колес он перенес усилия на спицы с сжатие к напряжение сделав их из туго натянутой струны, по сути «изобретая колесо». Wire вскоре заменил струну в практических приложениях, и со временем проволочное колесо вошел в широкое использование на велосипедах, автомобилях, самолетах и многих других транспортных средствах.
Копия планера Кэли в Йоркширском музее авиации
Модель планера, на которой Кэли успешно пилотировал в 1804 году, имела компоновку современного самолета с крылом в форме воздушного змея впереди и регулируемым хвостовым оперением сзади, состоящим из горизонтальные стабилизаторы и вертикальный плавник. Подвижный груз позволял регулировать модель центр тяжести. Примерно в 1843 году он первым предложил идею конвертоплана, идея, которая была опубликована в статье, написанной в том же году. Незадолго до 1849 года он спроектировал и построил биплан, на котором летал неизвестный десятилетний мальчик. Позже, при постоянной помощи своего внука Джорджа Джона Кейли и его постоянного инженера Томаса Вика, он разработал планер большего размера (также, вероятно, оснащенный «закрылками»), который пролетел через Бромптон-Дейл перед Wydale Hall в 1853 г. Первым взрослым летчиком был назван кучер, лакей или дворецкий Кэли: один источник (Гиббс-Смит ) предположил, что это был Джон Эпплби, сотрудник Кэли: однако нет никаких окончательных доказательств, позволяющих полностью идентифицировать пилота. Запись в IX томе 8-й Британской энциклопедии 1855 года является наиболее авторитетным свидетельством этого события. Биография Кэли 2007 года (Ричард Ди Человек, открывший полет: Джордж Кейли и первый самолет) утверждает, что первым пилотом был внук Кэли Джордж Джон Кэли (1826–1878).
Копия машины 1853 года была запущена на первоначальном участке в Бромптон-Дейл. Дерек Пигготт в 1973 г. для телевидения и в середине 1980-х для IMAX фильм На крыле. В настоящее время планер выставлен на Йоркширский музей авиации. Еще одна реплика, пилотируемая Алланом МакВиртером, прилетел Салина, Канзас прямо перед Стив Фоссетт приземлился Virgin Atlantic GlobalFlyer там в марте 2003 г., а затем пилотировал Ричард Брэнсон в Бромптоне летом 2003 года.