La máquina diferencial, una de las primeras máquinas de calcular, que estuvo a punto de ser la primera computadora, diseñada y construida parcialmente durante las décadas de 1820 y 1830 por el matemático e inventor inglés Charles Babbage (Londres, Inglaterra, Reino de Gran Bretaña, 26 de diciembre de 1791/Marylebone, Reino Unido, 18 de octubre de 1871). Fue participé en la reforma del sistema postal británico y fue un pionero en los campos de la investigación operativa y la ciencia. Fue Babbage quien sugirió por primera vez que el clima de años pasados podía leerse en los anillos de los árboles. También tuvo una fascinación de toda la vida por las claves, las cifras y los autómatas.
Como miembro fundador de la Royal Astronomical Society, Babbage había visto una clara necesidad de diseñar y construir un dispositivo mecánico que pudiera automatizar cálculos astronómicos largos y tediosos. Comenzó escribiendo una carta en 1822 a Sir Humphry Davy, presidente de la Royal Society, sobre la posibilidad de automatizar la construcción de tablas matemáticas, específicamente tablas de logaritmos para uso en navegación. Luego escribió un artículo, «Sobre los principios teóricos de la maquinaria para tablas de cálculo», que leyó el 14 de junio de 1822 ante la sociedad. (Ganó la primera medalla de oro de la Royal Society en 1823.)
Las tablas que entonces se utilizaban a menudo contenían errores, lo que podía ser una cuestión de vida o muerte para los marineros en el mar, y Babbage argumentó que, al automatizar la producción de las tablas, podría asegurar su exactitud. Habiendo obtenido apoyo en la sociedad para su motor diferencial, como él lo llamó, Babbage recurrió al gobierno británico para financiar el desarrollo, obteniendo una de las primeras subvenciones gubernamentales del mundo para investigación y desarrollo tecnológico.
Babbage se tomó el proyecto muy en serio: contrató a un maestro maquinista, instaló un taller ignífugo y construyó un entorno a prueba de polvo para probar el dispositivo. Hasta entonces rara vez se realizaban cálculos con más de seis dígitos; Babbage planeaba producir resultados de 20 o 30 dígitos de forma rutinaria. El motor diferencial era un dispositivo digital: funcionaba con dígitos discretos en lugar de cantidades uniformes, y los dígitos eran decimales (0-9), representados por posiciones en ruedas dentadas, en lugar de los dígitos binarios (“bits”) que el matemático alemán El filósofo Gottfried Wilhelm von Leibniz había propuesto (pero no utilizado) en su Step Reckoner. Cuando una de las ruedas dentadas giraba de 9 a 0, hacía que la siguiente rueda avanzara una posición, llevando el dígito, tal como había funcionado la calculadora Step Reckoner de Leibniz.
Sin embargo, el motor diferencial era más que una simple calculadora. Mecanizó no sólo un cálculo, sino toda una serie de cálculos sobre una serie de variables para resolver un problema complejo. También fue mucho más allá de las calculadoras en otros aspectos. Al igual que las computadoras modernas, el motor diferencial tenía almacenamiento y estaba diseñado para estampar su salida en metal blando, que luego podría usarse para producir una plancha de impresión.
Sin embargo, el motor diferencial realizó sólo una operación. El operador configuraría todos sus registros de datos con los datos originales y luego la operación única se aplicaría repetidamente a todos los registros, produciendo finalmente una solución. Aun así, en complejidad y audacia de diseño, eclipsaba cualquier dispositivo de cálculo que existiera entonces. El motor completo, diseñado para tener el tamaño de una habitación, nunca fue construido, al menos no por Babbage. Aunque recibió varias subvenciones del gobierno, fueron esporádicas (los gobiernos cambiaban, los fondos a menudo se agotaban y él tenía que soportar personalmente algunos de los costos financieros) y estaba trabajando en o cerca de las tolerancias de los métodos de construcción de la época y chocó con numerosas dificultades constructivas.
Todo el diseño y la construcción cesaron en 1833, cuando Joseph Clement, el maquinista responsable de construir la máquina, se negó a continuar a menos que le pagaran por adelantado. (La parte completa del motor diferencial se encuentra en exhibición permanente en el Museo de Ciencias de Londres).