Stručná Historie Mechanických Kalkulátorů

Část I
Věk Polymaths

James Redin


"Pro to je nedůstojné vynikajících mužů ztratit hodiny jako otroci v pracovněprávní oblasti výpočtu, která by bezpečně sestoupit na někoho jiného, pokud byly použity stroje."

Gottfried Wilhelm Von Leibniz – 1685


Úvod

Účelem tohoto dokumentu je stručně popsat nejčastější neelektronické počítací zařízení v historickém kontextu, a vytvořit zdroj odkazu na jiné stránky na internetu v souvislosti s tímto tématem. Cesta začíná před 2500 lety s Abacus, a končí před 30 lety se zavedením první elektronické kalkulačky.

S cílem usnadnit stahování, dokument byl rozdělen do tří částí: Část I popisuje evoluci, které počítají zařízení do vynálezem Stepped kolo tím, že Leibniz. Part II, pojednává o hlavních událostech v průběhu 19. století a část III zkoumá vývoj kancelářských strojů až do roku 1960, kdy první elektronické kalkulačky se objevily na trhu.


Počítadlo

Matematické pojmy a jejich potomci, aritmetické operace, byly považovány za tisíce let čistě intelektuální cvičení, které nemohly být kopírován nebo prováděny pomocí umělého artefakt. Dokonce i Počítadlo, který se objevil v Malé Asii před 2500 lety a je ještě v použití dnes, je jen zařízení s pamětí pomáhá spíše než skutečný počítací stroj.

Počítadlo je geniální počítání zařízení založené na vzájemné polohy dvou sad korálků pohybujících se na paralelních stringů. První sada obsahuje pět kuliček na každého řetězce a umožňuje počítání od 1 do 5, zatímco druhá sada má pouze dva korálky na řetězec představující čísla 5 a 10. Zdá se, že systém Počítadlo, které mají být založeny na soustave pět. Použití radix pěti dává smysl, protože lidé začali počítání objektů na svých prstech.


Antikythera Kalkulačka

Někdy mezi 100 př.nl a 65 př.nl, Řek loď, která veze náklad bronzové a mramorové sochy a jiné artefakty z Rhodosu do Říma potopena v blízkosti pobřeží Antikythera, malý ostrov Řecka. To zůstalo na dně moře pod 140 ft vody po dobu dvou tisíciletí, dokud se objevil v roce 1901 nativní houby potápěče.

Zbytky, udržovaný v Národním Muzeu v Aténách, patří starobylou převodový mechanismus, nyní známý jako Antikythera Kalkulačka.

Tento zajímavý přístroj, který se skládá z 32 ozubených kol, se podobá mechanismu z 18. století hodiny, a byl použit pro výpočet pohyby Slunce a Měsíce.


Napier Kosti

Dalším zajímavým vynález je Napier kosti, chytrý násobení nástroj vynalezen v roce 1617 matematik John Napier (1550-1617), Skotska.

Kosti jsou souborem svislých obdélníkových tyčí, každá z nich rozdělena na 10 čtverců. Horní čtverec obsahuje číslici a zbývající čtverce obsahují prvních 9 násobky číslicí. Každý má své vícenásobné číslic oddělených diagonální linie. Je-li číslo konstruován uspořádáním vedle sebe tyče s odpovídajícími číslicemi v horní části, pak jeho násobek lze snadno získat přečtením odpovídající řady násobky zleva doprava při přidávání číslic nalezené v rovnoběžníky vytvořených úhlopříčky linky. Není divu, že John Napier je také vynálezce logaritmů, což je pojem používá pro změnu násobení do sčítání.

Napier kosti byly velmi úspěšné a byl široce používán v Evropě až do poloviny roku 1960.

Logaritmy byly také podkladem pro vynález logaritmické pravítko William Oughtred (1574-1660), Anglie, v 1633.


Design Leonarda da Vinciho

Příroda má nespočet příkladů mechanických řešení praktických problémů, tak to přijde jako žádné překvapení, že první pokus vytvořit počítací stroj byl zřejmě ze strany velitele obráběcích artefaktů, Leonardo da Vinci (1452-1519).

Leonardo da Vinci dostal mnoho z jeho geniálních nápadů z pečlivé pozorování mechaniky jsou zapojeny do pohybů živých organismů. Je zajímavé, že příroda se nevyvinul kolo jako řešení tohoto problému; že roztok byl ponechán na lidskou vynalézavost. Je zajímavé poznamenat, že kolo je základem pro většinu mechanických zařízení používaných k replikaci myšlenkový proces zapojený do aritmetické operace. Jako George Chase [1] řekl: "Historie mechanické výpočetní technikou ve své podstatě je příběh číslice kola a zařízení, která se otáčejí, aby registrovat digitální a desítky-carry hodnoty."


Schickard je Stroj

První počítací stroje byly postaveny nadaných matematiků pohyboval pomocí silné touze zjednodušit na opakující se povahu aritmetických operací.

První známý přidávání stroj byl vyroben Wilhelm Schickard (1592-1635). V roce 1623, Schickard, polymath a pak profesorem na univerzitě v Tübingenu v Württembersku, nyní část Německa, navržena a zkonstruována mechanické zařízení, které nazval Vypočítavý Hodiny. Schopný sčítat a odčítat až šestimístná čísla, artefakt byl založen na pohybu šesti promáčknutý kola převodovkou prostřednictvím "zmrzačenou" kolo, které s každou celou otáčku povolené kolo se nachází na pravé straně k otočení 1/10 na plný otočit se. Mechanismus přetečení zazvonil na zvonek. Přidávání funkce byla navržena na pomoc provádění násobení se sadou válců Napierovy obsažené v horní polovině stroje. Podle svých poznámek, prototyp tohoto stroje byla zničena požárem. Zdá se, že další prototyp v té době existovaly, ale to nebylo nikdy nalezeno.

Přítel velkého astronoma Johannese Keplera (1571-1630), Schickard mu poslala několik dopisů v roce 1623 a 1624 stručně popisuje svůj vynález. Schickard a jeho rodina nepřežila dýmějový mor a jeho podrobné poznámky zůstala neznámá dokud objeven v roce 1935 a 1956 historikem Franz Hammer. Matematik Bruno Von Freytag z univerzity v Tübingenu používal je rekonstruovat stroj v roce 1960. Jedna jednotka je v Deutsches Museum v Mnichově.


Pascaline

Blaise Pascal (1623-1662) bylo teprve 18 let, když on dostal Pascaline v roce 1642. jako předčasně vyspělý francouzský matematik a filozof, Pascal objeven ve věku 12 let, že součet úhlů v trojúhelníku je vždy o 180 stupňů. Později se dala východisko pro teorii pravděpodobnosti a dělal významné příspěvky k vědě hydrauliky. Pascaline, postavený v roce 1643, byl možná první mechanický přidání zařízení skutečně použity pro praktický účel. To bylo postaveno Pascal na pomoc svého otce, Etienne Pascal, výběrčího daní, s nudnou činností sčítat a odčítat velké sekvence čísel. Ale zařízení bylo obtížné, a pravděpodobně velmi užitečné, protože francouzského měnového systému, která nebyla základna 10. Volný měl 20 solů a sol měl 12 popírače.

Pascal nebyl vědom stroje Schickard to, a jeho řešení nebylo tak elegantní a efektivní. Jak řekl Paul E. Dune "Měl Schickard nápady našel širokou veřejnost pak Pascalova stroj by nebyla vynalezena."

Byl postaven na mosazi obdélníkové krabice, kde sada ozubených číselníků pohyboval vnitřní kola takovým způsobem, že plné otáčení kola způsobil kolo na levé straně se posune o 10. Ačkoli první prototyp obsahovala pouze 5 kol, později jednotky byly stavěny s 6 a 8 koly. Čep se používá k otočení číselníky. Na rozdíl od stroje Schickard to, kola pohybovat pouze ve směru hodinových ručiček a byl určen výhradně pro přidání čísla. Odčítání bylo provedeno použitím těžkopádné techniku založenou na přidání devíti doplněk.

Ačkoli stroj přitahuje hodně pozornosti v těchto dnech, ale nedostal široké přijetí, protože to bylo drahé, nespolehlivé, stejně jako obtížné používat a výroba. Od roku 1652 byly provedeny asi 50 jednotek, avšak méně než 15 byl prodán. Zpočátku, Pascal dostal velký zájem v jeho vynálezu a dokonce získal "oprávnění" ochranu (středověký ekvivalent patentu) pro jeho nápadu v roce 1649, ale jeho zájem o vědu a "materiálem" pronásledování skončilo, když on ustoupil do Jansenist klášter v roce 1655 soustředil veškerou svou pozornost na filozofii. Zemřel v roce 1662.

Po dobu 30 let od Pascalova vynálezu, několik osob postavený počítací stroje založené na tomto návrhu. Nejznámějším byl přidávání stroj Sir Samuel Morland (1625-1695), z Anglie. Tento stroj vynalezl v roce 1666 měl měřítko duodecimální založený na anglické měně, a požaduje lidský zásah pro vstup do carry zobrazené v pomocném číselníku.

Je zajímavé poznamenat, že i na počátku 20 století, několik firem, představila modely založené přímo na Pascalova designu. Jedním z příkladů je Blesky Přenosný Sčítačka představen v roce 1908 Lightning Adding Machine Co. Los Angeles. Dalším příkladem je Addometer představen v roce 1920 Reliable Typewriter a Adding Machine Co. of Chicago. Žádný z nich dosáhl komerčního úspěchu.


Leibniz Stupňovitá Buben

To bylo 1672, kdy slavný německý polymath, matematik a filozof, Gottfried Wilhelm Von Leibniz (1646-1716), co-vynálezce diferenciálního počtu, rozhodli postavit stroj schopný provádět čtyři základní aritmetické operace. Byl inspirován kroky počítání zařízení (krokoměr) viděl, zatímco na diplomatické misi v Paříži.

Stejně jako Pascal, Leibniz byl zázračné dítě. On učil latinu ve věku 8 a získal svůj druhý doktorát, když mu bylo 19. Jakmile věděl o Pascalova designu, absorboval všechny detaily a zlepšil design tak, aby pro násobení a dělení. Tím 1674 jeho design byl dokončen a pověřil stavbu prototypu na řemeslníka z Paříže s názvem Olivier.

Stupňovitá Počtář, jako Leibniz tzv jeho stroj, který se používá speciální typ zařízení s názvem Stupňovitá Buben nebo Leibniz Kolo, který byl válec s devíti tyčovitých zubů postupně délky rovnoběžně s osou válce. Je-li buben otáčí pomocí kliky, pravidelný deseti zubů kolo, pevně přes posuvnou osu, otáčí nula až devět poloh v závislosti na jeho relativní poloze vzhledem k bubnu. Stejně jako v zařízení Pascal, existuje jedna sada kol pro každé číslice. To umožňuje uživateli posouvat pohyblivé osy tak, že když se buben otáčí vytváří v pravidelných kol pohybový úměrná jejich vzájemné polohy. Tento pohyb je pak převedena do zařízení na násobení nebo dělení podle toho, kterým směrem se vešel buben otáčí.

Neexistuje žádný důkaz, že více než dva prototypy tohoto stroje byly někdy dělal. I přesto, že Leibniz byl jedním z nejvýraznějších polymaths své doby, zemřel v chudobě a bez odměny. Jeho stroj zůstal v půdě univerzity v Göttingenu, dokud jej pracovník nalezen v roce 1879 při stanovení netěsnosti ve střeše. Nyní je ve Státním muzeu v Hannoveru; Dalším z nich je v Muzeu Deutsches v Mnichově.


Výpočet zařízení během 18 století

Pascal je a vzory Leibniz byly základem pro většinu mechanických kalkulátorů postavených v průběhu 18. století. Giovanni Poleni vyrobený v roce 1709, Lépine v roce 1725, Antonius Braun v roce 1725, Jacob Leupold v roce 1727, Hillerin de Boistissandau v roce 1730, C.L. Gersten v roce 1735, Jacob Isaac Pereire v roce 1750, Phillip Mathieus Hahn v Německu v roce 1773. Charles, třetí Earl Stanhope, Anglie, v roce 1775; Johann Helfrich Müller v roce 1783, Jacob Auch v roce 1790, a Reichhold v roce 1792 [4].

Zvláštní pozornost si zaslouží Parson Phillip Mathieus Hahn (1730-1790), která vyvinula v roce 1773 první funkční kalkulátor založený na Leibniz Stepped Drum. Hahn kalkulátor měl soubor 12 bubnů v kruhovém uspořádání ovládán klikou se nachází v ose uspořádání. Hahn udělal tyto stroje až do své smrti v roce 1790, nicméně, jeho dva synové a jeho bratr-in-law, Johann Christopher Schuster, pokračoval s výrobou pravděpodobně až v roce 1820.

Do konce 18 století, počítací stroje byly ještě kuriozity použity pro účely zobrazení, spíše než ke skutečnému užití. Omezení zavedená technologie znemožnila splnit Pascalovu sní o tom jim praktický výpočet zařízení.


Original English text: http://www.xnumber.com/xnumber/mechanical1.htm
Domača stran