Mesin Analitik

Babbage hidup mendahului zamannya. Gagasannya terlalu maju untuk bisa diwujudkan teknik serta teknologi zamannya.

Komputer elektronika adalah ciptaan abad 20. Sekalipun demikian, prinsip, konsep, serta komponen komputer sudah dirintis sejak abad 19. Bahkan, dengan nama mesin analitik (analytical engine), komputer itu sudah dipikirkan sejak tahun 1834, serta mulai dicoba untuk dibuat sejak tahun 1856. Pemikir dan pembuat itu adalah ahli matematika Inggris yang bernama Charles Babbage.

Pada zaman itu, Babbage mencoba untuk membuat komputer dengan menggunakan roda gigi. Selain harus sangat presisi, komputer demikian akan berukuran sangat besar. Ada yang memperkirakan, untuk meniru kemampuan komputer kecil sekarang ini maka, ukuran komputer itu akan sebesar lapangan sepak bola. Kalau terbuat juga, entah bagaimana caranya untuk menggerakkan mesin sebesar itu. Babbage tidak berhasil merampungkan pembuatan mesin analitiknya; bagian alat yang terbuat, sampai sekarang masih tersimpan di Science Museum, London. Sekalipun demikian, gagasannya itu sudah cukup diungkapkan di dalam berbagai tulisan. Dan bahkan, secara teoritik, Ada Augusta, yakni Countess of Lovelace, mencoba mengemukakan cara kerja mesin itu. Maka peran kalau Ada Augusta kini sering dianggap sebagai penataolah (programmer) komputer yang pertama di dunia. Dan untuk memperingatinya, ada bahasa komputer yang dinamakan bahasa Ada.

Pada akhir hayatnya, karena ketidakberhasilan dalam pembuatan mesin analitik, Babbage menderita frustrasi yang sangat besar. Ia membenci semua orang, tidak lagi toleran terhadap kritik, dan karena sering diganggu oleh suara organ di luar rumahnya, ia bertengkar dan membenci para pemain musik organ.

Manusia Banyak Minat
Charles Babbaae adalah anak bankir kaya Benjamin Babbage. Tahun dan tempat lahirnya diperdebatkan. Ada yang mengatakan bahwa ia lahir pada tahun 1791, tapi ada pula yang mengatakan pada tahun 1792. Ada yang mengatakan bahwa ia lahir di Totnes, Devonshire, namun ada pula yang mengatakan di London Selatan. Yang pasti, ia lahir tanggal 26 Desember.

Belajar mandiri di bidang matematika, Babbage kemudian masuk Trinity College, Universitas Cambridge, pada tahun 1810. Pada waktu itu, perkembangan matematika di Inggris sedang mandek, sementara perkembangan matematika di Prancis dan Jerman sedang maju dengan pesat. Robert Woodhouse mencoba membawa perkembangan Eropa Daratan ke Inggris melalui penggunaan notasi Eropa Daratan. Namun, hal itu baru berhasil setelah Babbage dan kawan-kawan memperjuangkannya.

Pada waktu itu, notasi diferensial di Inggris berbeda dengan Eropa Daratan. Berasal dari Newton, notasi
diferensial di Inggris adalah dot (titik) di atas variabel dan dikenal sebagai dot-age. Berasal dari Leibniz, notasi diferensial di Eropa Daratan menggunakan aksara d dan disebut sebagai d-isme. Karena itu, reformasi matematika di Inggris sering muncul dalam bentuk usaha untuk meng-gantikan dot-age dengan d-isme.

Sementara masih sebagai mahasiswa, pada tahun 1815, bersama kawannya John Frederick William Herschel (ahli astronomi) dan George Peacock (ahli aljabar), Babbage mendirikan Analytical Society. Tujuan kumpulan itu adalah, menurut Babbage, untuk meningkatkau “asas d-isme melawan dot-age di universitas.” Dan tujuan ke dua, katanya lagi, adalah “meninggalkan dunia yang lebih arif daripada ketika mereka menemukannya.”

Penggantian notasi itu terjadi juga, ketika pada tahun 1817, Peacock ditunjuk sebagai penguji matematika. Bersama itu, notasi d mulai menggantikan notasi dot di Inggris.

Pada tahun 1816, Babbage diterima sebagai anggota Royal Society. Kemudian, dari tali 1828 sampai 1839, Liabbage diangkat menjadi guru besar matematika di Universitas Cambridge. Namun, selama itu, sekali saja pun ia tidak pernah memberi kuliah. la sibuk dengan berbagai minatnya yang merambah sampai ke banyak bidang. Pada tahun 1820, Astronomical Society dibentuk berkat jasanya. Pada tahun 1830 sampai 1832, ia berperan pada pembentukan British Association.

Selain itu, Babbage juga mengerjakan apa yang sekarang dikenal sebagai riset operasional (operational research); menganjurkan pemisahan bagian kerja di pabrik (kemudian diterapkan oleh Ford di dalam pabrik mobilnya); menunjukkan bahwa biaya perangko di kantor pos hendaknya ditarifkan berdasarkan jarak kirim (diterapkan oleh kantor pos Inggris pada tahun 1840); mengerjakan speedometer; menciptakan kunci skeleton (kunci palsu); dan menciptakan cow-catcher pada lokomotif.

Pada tahun 1847, Babbage menciptakan optalmoskop, yakni alat untuk pemeriksaan retina mata. Ia memberikan alat itu kepada kawan dokter, namun dokter itu tidak menanggapinya. Empat tahun kemudian, Helmholtz menciptakan optalmoskop.

Perhatian Babbage juga sampai ke daftar logaritma dan daftar matematika untuk astronomi. Ia mengetahui, bahwa tabel itu mengandung banyak kekeliruan, sehingga ia mulai berpikir tentang pengoreksian tabel itu. Ia berpikir untuk menggunakan mesin yang dapat mengoreksi tabel yang keliru itu. Menurut kisah, gagasan itu muncul di pikirannya ketika ia sedang duduk di ruangnya di Cambridge sambil melihat tabel logaritma yang diketahuinya mengandung banyak kekeliruan.

Mesin Selisih
Pada tahun 1812, Babbage mulai berspekulasi untuk membuat mesin yang mampu mengoreksi tabel matematika. Mesin itu dinamakannya mesin selisih atau difference engine. Asas kerja mesin itu adalah penentuan selisih secara bertingkat. Kemudian, dengan memperhatikan selisih itu, kita dapat menentukan entri mana pada tabel itu yang keliru.

Di dalam matematika, fungsi yang menghasilkan tabel matematika dapat diuraikan menjadi fungsi polinomial. Kalau nilai fungsi polinomial itu tidak sampai keliru, maka selisih bertingkat mereka akan menjurus ke nol. Sekadar contoh, tabel 1 menunjukkan selisih bertingkat pada suatu fungsi kuadrat. Pada selisih tingkat ke tiga, semua nilai selisih menjadi 0. Kalau ada yang tidak menjadi 0, maka di tempat itu, terdapat kekeliruan pada nilai fungsi itu.

Babbage mula-mula membuat mesin kecil pangkat tiga yang mampu memeriksa fungsi kuadrat sampai delapan letak desimal. Pada tahun 1822, ia memperoleh dukungan dari Royal Society untuk membuat mesin berkuran penuh guna memeriksa polinomial pangkat enam sampai 20 letak desimal. Pada tahun 1823, Astronomical Society memberikan medali emas kepadanya atas keberhasilannya membuat mesin selisihnya.

Babbage juga memperoleh bantuan uang dari pemerintah Inggris dalam pembuatan mesin selisih itu. Namun, sampai tahun 1833, mesin itu belum juga rampung, sehingga pemerintah menahan bantuan mereka. Dan pada tahun 1842, setelah memberi sumbangan sebanyak 17.000, bantuan pemerintah itu dihentikan sama sekali. Kini, bagian alat yang berhasil dibuat Babbage, tersimpan di Science Museum, London.

Sebagian kegagalan Babbage terletak pada pemikirannya. Sebelum mesin selisih rampung dibuat, ia sudah memikirkan mesin yang lebih hebat lagi, yakni mesin yang dinamakannya mesin analitik. Dengan demikian, perhatian, pikiran, dan kerja ke arah perampungan mesin selisih menjadi sangat terganggu.

Tahunan kemudian, insinyur Swedia Georg Scheutz, mengikuti pikiran Babbage untuk membuat mesin selisih. Dengan bantuan anaknya, ia berhasil membuat mesin selisih sampai pangkat empat dengan 14 letak desimal. Salah satu mesin ini dibuat pemerintah Inggris. Mesin selisih itu digunakan oleh kantor Registrar General untuk penyiapan tabel umur hidup yang kemudian diterbitkan pada tahun 1864. Kini, mesin selisih Scheutz itu tersimpan juga di Science Museum, London.

Di dalam abad ini, beberapa jenis mesin selisih sudah dibuat oleh beberapa pabrik. Salah satu di antaranya adalah National Accounting Machine.

Mesin selisih Babbage merupakan mesin roda gigi yang menghitung selisih bilangan. Karena perhitungan itu berlangsung bertingkat, maka mesin ini mempunyai register untuk mencatat hasil hitung sementara. Register itu juga berbentuk roda gigi menunjukkan angka yang tersimpan pada register itu.

Kalau alat ini dapat dibuat, pikir Babbage, mengapa tidak dibuat mesin yang lebih umum. Dengan mesin yang lebih umum, operasinya tidak lagi terbatas pada selisih saja. Mesin ini dapat melakukan operasi lainnya lagi. Pada tahun 1832, piktran Babbage sudah bercabang ke arah itu, sehingga pembuatan mesin selisih menjadi terbengkalai. Babbage menamakan mesin yang sedang dipikirkannya itu sebagai mesin analitik atau analytical engine.

Mesin Analitik
Menurut Babbage, mesin analitik terdiri atas beberapa bagian. Bagian itu meliputi store, mill (kini dikenal sebagai satuan aritmatika), control unit, in put device, dan output device.

Storage atau juga memori terdiri atas banyak lajur roda yang berdiam pada satu di antara 10 kedudukan. Mereka dapat mentransfer kedudukan ini melalui gigi, batang, atau penghubung. Babbage membayangkan mesin yang mampu menyimpan 1000 bilangan berukuran 50 letak desimal.

Untuk control unit, Babbage tertarik pada kartu lubang yang diciptakan oleh Joseph Marie Jacquard pada pemintalan dan penenunan tekstil. Kerja ditentukan oleh letak lubang yang sesuai pada kartu. Pada mesin analitik, Babbage menggunakan dua perangkat kartu lubang sebagai operation card atau card of the variables. Satu perangkat kartu mengendalikan satuan aritmatika (tambah, kali, dan lainnya). Perangkat kartu lainnya mengatur pemindahan bilangan dari dan ke store.

Babbage juga sudah memikirkan kartu lubang sebagai alat untuk memasukkan instruksi ke mesin analitiknya. Bahkan lebih dari itu. Ia juga sudah memikirkan cara keri pada penjumlahan. Daripada keri terjadi berantai dari roda ke roda, ia menggunakan keri antispasi. Di sini, keri ditambah kemudian, sehingga tidak semua roda harus meneruskan keri itu.

Pada dasarnya, apa yang dikemukakan Babbage untuk mesin analitiknya itu adalah juga dasar dari komputei masa kini. Dengan kata lain, asas komputer kita sekarang masih tetap berdasarkan asas mesin analitik dari Babbage.

Pembuatan dan pemikiran tentang mesin analitik adalah dua hal yang berbeda. Sekalipun pemikirannya sudah jelas, namun pembuatannya tidaklah sesederhana itu. Selain rumit, alat itu harus memiliki presisi tinggi. Belurn lagi pemikiran selalu berkembang, sehingga sebelum satu bagian alat rampung dibuat, pemikiran sudah bercabang ke bentuk alat yang lebih baik.

Lord Moulton pernah mengisahkan pengalamannya ketika menjenguk kerja Babbage. “Mula-mula ia membawa saya ke ruang pertama,” kata Lord Moulton, “untuk menunjukkan alat hitung asli yang dibuatnya. Alat itu belum rampung, dan memang tidak dirampungkan, karena pikirannya telah bercabang ke mesin analitik.” Di ruang ke dua, kata Lord Moulton lagi, “terdapat bagian-bagian dari mesin analitik, namun itu pun belum dirampungkan dan tidak dirampungkan, karena ia menemukar lagi suatu gagasan baru. Dan di ruang ke tiga, terdapat alat yang sedang dikerjakannya.”

Seperti halnya dengan mesin selisih, Babbage juga tidak dapat merampungkan mesin analitiknya. Sejak tahun 1856, ia menghabiskan banyak hartanya untuk membuat alat itu. Mula-mula ia dibantu oleh anak sulungnya, Benyamin Herschel Babbage. Bahkan pernah terjadi, dengan maksud memperoleh dana, bersama Ada Augusta, ia mencoba suatu cara taruhan pacuan kuda. Namun, rupanya, hukum judi tidak dapat dilawannya.

Kegagalannya membuat ia sangat frustrasi. Ia bertengkar dengan semua orang sezamannya, menjadi tidak toleran terhadap kritik, menjadi cepat marah. Ia merasa, bahwa suara musik yang dimainkan oleh para pemusik organ menggangu pikirannya, sehingga ia bertengkar dengan pemain musik organ serta membenci mereka. “Ia berbicara,” kata seorang kawan, “seolah-olah membenci umat manusia umumnya, orang Inggris pada khususnya, terutama pemerintah Inggris dan pemain musik organ, yang terhebat.”

Mesin analitik tidak berhasil dibuatnya. Teknik dan teknologi pada zaman itu tidak menunjang gagasan Babbage. la hidup mendahului zamannya. Sekalipun gagasan dan pikirannya itu masih tetap hidup serta memberi kenyataan seabad kemudian, dalam bentuk komputer masa kini.

Menabrea dan Ada Augusta
Pada tahun 1840, Babbage memberikan sejumlah ceramah di Turin tentang mesin analitiknya. Di antara pendengar terdapat perwira teknik muda dari akademi militer. Namanya L. F. Menabrea. Pada tahun 1842, Menabrea menulis gagasan Babbage itu di Geneva Journal. Tulisan itu menerangkan secara baik gagasan yang terdapat di balik pikiran Babbage.

Pada tahun 1843, dengan catatan tambahan yang cukup panjang, Ada Augusta menerjemahkan tulisan – Menabrea itu ke dalam bahasa Inggris serta memuatnya pada Taylor’s Scientrfic Memoir. Dan kini, tulisan itu menjadi sumber informasi yang baik tentang gagasan dan usaha Babbage untuk membuat mesin analitik.

Ada Augusta—ada yang menulisnya sebagai Augusta Ada—adalah juga Countess of Lovelace. Ia adalah anak tunggal dari penyair Lord Byron. Ada mempunyai bakat matematika sehingga suaminya menamakannya Princess of Parallelogram. Ada sering datang ke tempat kerja Babbage sehingga ia memahami apa yang sedang dikerjakan oleh Babbage itu. Bahkan Ada dapat menerangkan gagasan itu lebih jelas dari Babbage sendiri.

Keterangan Ada yang terinci tentang bagaimana mesin itu bekerja, sesungguhnya, sudah menunjukkan bagaimana mesin itu dapat ditataolah (diprogram). Bersama itu, seperti telah dikemukakan, Ada Augusta Countess of Lovelace dapat dianggap sebagai penataolah pertama di dunia.

Babbage gagal dalam pembuatan mesin selisih dan mesin analitik. Namun, gagasannya tentang mesin itu cukup sehat. Georg Scheutz kemudian berhasil membuat mesin selisih, dan kini, komputer berhasil dibuat berdasarkan gagasan mesin analitiknya.

Babbage adalah juga ahli matematika, dan tampaknya para ahli matematika telah menjadi pelopor di bidang komputer. Dimulai dari Pascal yang membuat mesin jurnlah dan Leibniz yang membuat mesin kali, deretan ahli matematika ini bersambungan dengan Babbage, -. Alan Tuting, dan John von Neumann. Di tangan para ahli matematika demikian asas komputer itu berkembang. Dan di tangan para ahli teknik, wujud komputer itu dapat dijadikant kenyataan.

Dan bagi kita sekarang ini, mesin analitik Babbage itu telah menjadi perintis bagi komputer yang kita gunakan sekarang. Tidak ada salahnya, kita dapat memulainya dari gagasan yang dikemukan oleh Charles Babbage.

Oleh Dali S. Naga

Sumber: Majalah AKU TAHU –AGUSTUS-SEPTEMBER 1987