Вильгельм Шиккард родился в небольшом южногерманском городе Герренберг (недалеко от Тюбингена) и получил образование в протестантском теологическом семинарии Тюбингер Штифт в Тюбингене. Он получил степень бакалавра в 1609 году и степень магистра богословия в 1611 году. В 1613 году стал лютеранским священником, продолжая работать в церкви до 1619 года, когда был назначен профессором иврита в Университете Тюбингена, а в 1631 году — профессором астрономии, математики и геодезии.
Несомненно, одним из самых важных событий в жизни скромного дьякона была его встреча в октябре 1617 года с великим астрономом Иоганном (Иоганнесом) Кеплером.
Кеплер, подобно Шиккарду, изучал богословие в Тюбингенском Стифте (Кеплер жил в Тюбингене с 1589 по 1594 год), и проработал лютеранским священником около 20 лет, прежде чем посвятить свою жизнь математике и астрономии. Кеплер посетил Тюбинген во время одного из своих путешествий по Вюртембергу, чтобы увидеть своего старого друга Михаэля Мэстлина (1550-1631) (известного немецкого астронома и математика, который ранее был наставником Иоганна Кеплера, и, подобно Шиккарду и Кеплеру, был магистром богословия в Тюбингенском Стифте с 1571 года и некоторое время работал лютеранским дьяконом).
Первая ЭВМ
Похоже, Шиккард был рекомендован Кеплеру именно Местлином, потому что в то время нельзя было получить академическую должность без покровительства.
Кеплер записал свои первые впечатления о Шиккарде в своем дневнике:
«В Нюртингене я встретил также превосходный талант, молодого человека, увлекающегося математикой, Вильгельма, очень трудолюбивого механика и любителя восточных языков.»
Очевидно, на этой встрече Кеплер сразу же узнал о гениальности молодого Вильгельма и стал поддерживать его научные порывы.
С этого момента Шиккард вступил в близкую дружбу и активную переписку с Кеплером до его смерти. Во время их знакомства Шиккард проводил научные исследования по поручению Кеплера, заботился о сыне Кеплера, Людвиге (который был студентом в Тюбингене), создавал рисунки и гравюры по просьбе Кеплера, помогал в печати известных книг Кеплера и (что наиболее интересно для нас) разработал механическое устройство для вычислений. Шиккард назвал это устройство Rechen Uhr — вычислительный метр или вычислительные часы, которые оказались первым в истории механическим вычислительным устройством.
Большое впечатление на Кеплера произвело открытие Джоном Непером логарифмов. Кеплер даже написал Вильгельму Шиккарду: «какой-то шотландский дворянин придумал способ превратить все умножения и деления в сложения и вычитания», но позже заметил, что сомневается, что это будет работать должным образом. Примерно через год он перечитал материал и стал пришел в такой восторг, что написал Неперу письмо (впрочем, тот уже был мертв).
К сожалению, машине, разработанной Шиккардом примерно в 1623 году, не удалось дожить до наших дней. До сих пор было найдено только 3 документа об этой машине — два письма от Шиккарда Кеплеру и набросок машины с инструкциями для оператора.
Как появился компьютер История развития ЭВМ
Два письма были обнаружены известным биографом Кеплера — Максом Каспаром, который работал в 1935 году в архиве Кеплера, хранящемся в Пулковской обсерватории рядом с Санкт-Петербургом (рукописи Кеплера были куплены по приказу императрицы России Екатерины II Великой в 1774 году). В поиска копии рудольфинских таблиц Кеплера, Каспар обнаружил бумажную полоску, видимо, использовавшуюся в качестве закладки.
Рудольфинские таблицы Кеплера — таблицы движений планет, составленные Иоганном Кеплером на основании наблюдений Тихо Браге.
Именно на этой бумажной полоске были изображения машины, сделанные Шиккардом (из второго письма Кеплеру). Позже Макс Каспар наткнулся на другие страницы этих двух писем. В 1950-х годах другой биограф Кеплера — доктор Франц Хаммер (1898-1969) нашел связь между двумя письмами из Пулково и наброском машины, описанной в рукописях Шиккарда, хранящихся в Вюртембергской государственной библиотеке в Штутгарте
Источник: dzen.ru
Арифмометр — механическая счетная машина
Потребность в счете и понятие числа возникли у человека еще до появления письменности. Первыми приспособлениями для счета были пальцы, камушки, счетные доски – абак. Развитие торговли, навигации и науки требовало сложных расчетов, которые немеханическим способом все труднее было осуществить. Ученые работали над автоматизацией вычислений еще с античности.
Счетное устройство II в. до н.э.-Антикитерский механизм был найден на затонувшем корабле. На рубеже 16-17 вв. появляется русский абак – счеты. В 17 веке для операций умножения Джон Непер изобретает счетный прибор, по факту являющийся набором палочек на специальной сегментированной доске, а в 1620-е появляется логарифмическая линейка.
Изобретение арифмометра коренным образом изменило вычислительный процесс.
Отправьте фото удобным вам способом
Понятие арифмометра. История изобретения
Арифмометр (от греч. «arithmós» — число и «metr» — измерять) представляет собой механическую вычислительную машину, которая выполняет арифметические функции сложения, вычитания, умножения и деления. Арифмометры, в отличие от напольных табуляторов, это настольные механические модели. Арифмометр позволял оперировать с большими числами, процесс вычисления был точный. Для работы на арифмометре применяли механический привод, то есть для получения результата надо было прокручивать рукоятку. Со временем этот процесс удалось оптимизировать, на электрических счетных машинах действия производились автоматически или полуавтоматически.
Арифмометр
Первый арифмометр, который получил массовое распространение, появился в начале XIX века. Внедрил его Шарль Ксавье Тома де Кольмар, Карл Томас (старое написание) – инженер, предприниматель, создал механическое счетное устройство, которое назвал арифмометр. Машина весила 15 кг, выполняла четыре арифметических действия. Технологии обработки металлов позволили наладить серийный выпуск арифмометра, который производился с различными усовершенствованиями до середины XX века.
Арифмометр Томаса
Какими были первые арифмометры. Арифмометры Шиккарда, Паскаля и Лейбница
Арифмометр Томаса был коммерческим проектом. Ученые и раньше занимались разработками вычислительных машин. Готовые образцы появились в XVII веке, хотя еще в XV веке Леонардо да Винчи создает чертежи устройства подобного арифмометру.
Первым счетным устройством называют «часы для счета» созданные в 1623 году немецким математиком Вильгельмом Шиккардом. По найденным в 1956 году в библиотеке Штутгарта чертежам удалось восстановить, что устройство представляло собой шестиразрядную механическую вычислительную модель, выполняющую простые математические действия. «Часами» механизм назвали из-за использования в работе звездочек и шестеренок.
Счетная машина Шиккарда
Модель Шиккарда
Счетная машина Паскаля 1642 года положила начало развитию счетных устройств. «Паскалина» представляла собой ящичек с зубчатыми колесиками-шестеренками, с разметками от нуля до девяти. Числа набирали нужным количеством оборотов шестеренок, когда шестеренка проходила полный круг вращения, остаток переносился в следующий разряд, соседнее колесо передвигалось на одно деление. Машина могла выполнять сложение и другие операции, но процесс был затруднительным.
В 1673 году Лейбниц изобретает устройство, на котором можно было не только складывать и вычитать, но умножать и делить. Лейбниц более двадцати лет занимался его усовершенствованием. Действующий механизм ступенчатого валика назывался «колесо Лейбница» и использовался до середины XX века. Подвижная каретка на калькуляторе Лейбница увеличивала скорость умножения, а использование рукоятки упростило управление. Себестоимость изготовления была очень высока, количество выпущенных устройств было ограничено, массового использования эта модель не получила.
Арифмометр Лейбница
Отправьте фото удобным вам способом
«Томас-машины» и арифмометры Однера
Ступенчатые валики Лейбница легли в основу многих изобретений. Карл Томас экспериментировал над арифмометром Лейбница, его механическое устройство завоевало репутацию одного из лучших счетных механизмов. Он активно рекламировал и продвигал свое оборудование, но конкуренция на рынке вычислительных устройств возрастала, стали появляться новые модели.
Арифмометры Томаса интересовали инженеров и разработчиков. Модификации изобретения получили название «томас-машины». В Германии машины выпускались компаниями «Людвиг Шпитц», «Саксония». В Англии внедрением кругового арифмометра занимался Дж. Эдмондзон.
Томас-машина
Важным этапом в истории развития арифмометров стала разработка петербургского инженера Однера. Распространенные на тот момент «томас-машины» с рычажным механизмом были достаточно объемные, пользоваться ими было не просто. Однер создал доступный счетный аппарат небольшого размера, легкий, простой в обращении.
Современникам арифмометр помогал осуществлять быстрые и безошибочные вычисления, он активно использовался в крупном и малом бизнесе. Особенностью конструкции арифмометра Однера была замена ступенчатых валиков более компактной деталью — зубчатым колесом с переменным числом штырьков, названным «колесом Однера». Машина выполняла арифметические действия, извлекала корни.
В 1876 году Однер запатентовал модель арифмометра. В 1897г. на механическом заводе началось массовое производство арифмометров с клеймом Однера. После революции 1917 года завод национализировали, наследники открыли в Швеции производство «Оригинал Однер».
Арифмометр Однера
Производство аналогов арифмометров Однера в Европе начинается в Германии под маркой «Брунсвига». Были запатентованы конструктивные совершенствования с дополнительным счетчиком оборотов, улучшен механизм сброса и внедрено контрольное устройства ввода. Известность набирают «однер-машины» «Триумфатор» и «Вальтер», американский аппарат «Мерчент».
Как устроен и работает арифмометр
Арифмометр – механическое вычислительное средство. Использование зубчатых колес и цилиндров заложило принцип работы механизма. Важнейший элемент — колесо Однера, это диск с рычажками и штырьками. Рычажки служили для выставления числа. Когда перемещали колесико, штырьки выходили из гнезд.
К барабану крепилась рукоятка, при вращении которой происходили операции. На неподвижной каретке находился результирующий счетчик, на подвижной считались обороты. Слева располагался блокиратор, предохраняющий от произвольного вращения рычажков. Рычаг снизу регулировал смену разрядов. По бокам устройства располагались «барашки», которые обнуляли значения счетчиков.
Число, участвующее в операции, набирают прокручиванием рычажка до нужной цифры, поворачивают рукоятку, и число отображается на счетчике. Затем набирают второе значение. Операция сложения проводится вращением ручки по часовой стрелке, для вычитания её крутят в обратном направлении. Итог отображается на счетчике результатов.
Для умножения или деления применяется метод многократного поразрядного сложения или вычитания. Для выполнения действия нужно повернуть ручку столько раз, сколько единиц в первом разряде множителя. Затем передвинуть каретку вправо, и еще раз прокрутить рукоятку в том же направлении столько раз, сколько единиц во втором разряде, и так далее.
Отправьте фото удобным вам способом
Виды моделей арифмометров
Модели арифмометров различались по конструкции:
- на основе колеса Однера;
- на основе ступенчатого валика Лейбница.
Арифметические операции арифмометр выполнял без ошибок, работа требовала знаний и навыков. Время, которое тратилось на операцию, было достаточно велико, вычисление сопровождалась сильным шумом.
Технический прогресс позволил рационализировать процесс, заменить части конструкции механизмами автоматического управления.
По степени автоматизации выделяют модели:
- механические;
- автоматические.
В производстве находились все модели, но автоматические стоили намного дороже, их было легче эксплуатировать.
В XX веке «томас-машины» модифицируют. На смену рычажному устройству приходит клавишное, для прокрутки ручки используют электромотор. В Америке выпускают клавишные аппараты «Монро», в Германии запустили производство полноклавишной электромеханической машины «Rheinmetall».
Советские модели арифмометров
Арифмометры Однера производились в СССР начиная с 1924 в Москве на заводе Дзержинского. Аппарат назывался «Феликс», это была самая распространенная модель этой конструкции. Арифмометры выпускались серийно до 1970-х годов.
Заводы счётных машин в Москве, Курске производили отечественную вычислительную технику. Усовершенствованную модель «однер-машины» выпускали в Пензе. Важной разработкой системы Однера стал клавишный арифмометр «Фацит», на базе которого появились и советские аналоги, например модель ВК-1. В модели «Вычислителя клавишного» «ВК-1» рычажки заменены клавиатурой с десятью клавишами.
Данные вводятся вручную, но за счет применения клавиш производительность возросла почти в три раза по сравнению с «Феликсом», работа на аппарате сопровождалась сильным шумом. В модели «ВК-2» полностью автоматизированы операции деления и очистки установочного барабана. Умножение выполнялось полуавтоматически.
В СССР производство счетных машинок опиралось на зарубежные аналоги. Советскую клавишную счетную машину КСМ разработали на заводе им. Дзержинского в 1935 году. После войны появилась многоклавишная полуавтоматическая вычислительная модель ВМП-2. В 60-е годы «томас-машины» усовершенствовались, начали выпускать электромеханические полноклавишные автоматические арифмометры.
Советская ВММ-2 активно использовалась в промышленности, это самый функциональный вычислительный аппарат с полной автоматизацией вычислительных процессов, перемещения каретки и гашения счетчиков.
В 80-е годы наступает эра электроники. На смену механическим устройствам приходят калькуляторы, ЭВМ. Арифмометры постепенно выходят из оборота и перемещаются в музеи, коллекции любителей техники, антикваров. В Политехническом музее в Москве можно познакомиться с вычислительными машинами всех поколений.
Если вы хотите продать арифмометр, специалисты антикварного клуба «Raritetus» проведут профессиональную оценку, предложат выгодную сумму выкупа. Оценить устройства можно по присланным вами фотографиям, или вживую, приехав к нам в офис.
Источник: www.raritetus.ru
Первое в мире счетное устройство — машина Шиккарда
В 1957 году директор Кеплеровского научного центра Франц Гаммер выступил с докладом на семинаре по истории математики, проходившем в Германии. Он сделал сенсационное известие о том, что проект первой счетной машины появился на несколько десятилетий до знаменитых «колесиков» Паскаля. Первое счетное устройство было изобретено еще в середине 1623 года и называлось машиной Шиккарда.
Открытие этого факта Гаммер сделал почти случайно. Когда он работал в штутгардской библиотеке, то наткнулся на загадочную фотокопию эскиза какого-то счетного устройства. И поскольку раньше ничего подобного не видел, очень заинтересовался неизвестным наброском. Проведя ряд исследований Гаммер установил, что найденный эскиз — это отсутствующее приложение к письму профессора Тюбингенского университета Вильгельма Шиккарда, адресованное его коллеге математику Иоганну Кеплеру. В своем письме Шиккард подробно описывал счетную машину и ссылался на чертеж.
копия эскиза
Немного истории
Вильгельм Шиккард родился 22 апреля 1592 года в городе Херренберг (Германия). Он был чрезвычайно талантлив и уже в 17 лет получил в Тюбингенском университете степень магистра, а через два года стал бакалавром наук. Он приобрел всемирную известность благодаря своим достижениям в науках: астрономии, математике и востоковедстве (профессор кафедры восточных языков в университете Тюбингена). А также, Шиккард создал первую вычислительную машину.
Вильгельм Шиккард (1592-1635)
С 1617 года Шиккард начал преподавать восточные языки в Тюбингенском университете. Там он и познакомился с Кеплером, который по достоинству оценил незаурядные способности молодого ученого и порекомендовал ему заняться математикой. Шиккард послушался совета и на новом поприще достиг значительных успеха. В 1631 году он стал профессором математики и астрономии Тюбингенского университета.
Шиккард был первопроходцем и в других сферах. Как например — в астрономии. Ученый постоянно развивался, вел переписку со многими немецкими, французскими, итальянскими и голландскими учеными по вопросам, касающимся астрономии. Он создал первый механический планетарий, который наглядно демонстрировал положение Солнца, Земли и Луны согласно системе Коперника. Кроме этого, наблюдал метеоры из разных пунктов для определения их траектории.
Широта интересов Шиккарда действительно заслуживает уважения. Он был опытным механиком, картографом, гравером по дереву и металлу, проводил астрономические наблюдения, писал трактаты о семитских языках, астрономии, математике, оптике и метеорологии. Ученый добился выдающихся научных успехов и был по истине гениальным изобретателем.
Но оказался бессильным перед эпидемией холеры. Эта беспощадная болезнь XVII века в 1635 году забрала жизнь Шиккарда и его семьи. Труды ученого на время были забыты из-за Тридцатилетней войны.
Машина Шиккарда — начало XVII века
В одном из писем Кеплеру (от 20 сентября 1623 года) сообщалось, что Шиккард осуществил механически все то, что Кеплер делал алгебраически, а именно — сконструировал машину, которая автоматически выполняла сложение, вычитание, умножение и деление. Шиккард писал, что Кеплер приятно удивился, если бы увидел как устройство само накапливает и переносит влево десяток или сотню цифр и как отнимает то, что держала в памяти при вычитании.
Изобретение, которое стало первой счетной машиной, было создано в 1623 году. Шиккард изобрел и разработал модель шестиразрядного механического вычислительного устройства, выполняющего простые математические функции, такие как — складывать и вычитать числа. Не даром его называли «часами для счета». Машина Шиккарда содержала суммирующее и множительное устройства, а также механизм для записи промежуточных результатов.
Из письма Кеплеру:
… ааа — это верхние торцы вертикальных цилиндров, на их боковых поверхностях нанесены таблицы умножения; при необходимости цифры этих таблиц могут наблюдаться в окнах bbb скользящих планок. К дискам ddd крепятся изнутри машины колеса с десятью зубьями, каждое из которых находится в таком зацеплении с себе подобным, что если любое правое колесо повернется десять раз, то находящееся слева от него колесо сделает один поворот, или если первое из упомянутых колес сделает 100 оборотов, третье слева колесо повернется один раз. Для того чтобы зубчатые колеса вращались в одном и том же направлении, необходимо иметь промежуточные колеса…
Иоганн Кеплер (1571-1630)
Более подробное описание помогает составить представление об изобретении. Первый блок в виде шестиразрядной суммирующей машины представлял собой соединение зубчатых передач. На каждой оси располагалось по шестерне с десятью зубцами и вспомогательным однозубым колесом — пальцем.
Палец служил для того, чтобы передавать единицу в следующий разряд, то есть поворачивать шестеренку на десятую часть полного оборота, после того как шестеренка предыдущего разряда сделает такой оборот. При вычитании шестеренки требовалось вращать в обратную сторону. Контролировать ход вычислений можно было с помощью специальных окошек, где появлялись цифры. Для перемножения использовалось устройство, главную часть которой составляли шесть осей с «навернутыми» на них таблицами умножения. Вычитание выполнялось вращением установочных колес в обратном направлении, так как механизм передачи десятков был реверсивным.
На самом деле в работе машина Шиккарда была довольно простой. К примеру, чтобы узнать чему равно произведение 296 х 73, нужно установить цилиндр в положении, которое позволит вывести в верхнем ряду окошек первый множитель: 000296. Произведение 296 х 3 получится, если открыть окошки третьего ряда и просуммировать увиденные цифры, как в способе решетки. Далее точно также открываются окошки седьмого ряда, дающие произведение 296 х 7 к которому слава приписывается 0. И останется лишь сложить найденные числа на суммирующем устройстве. Все, результат готов.
Нерешенным остается вопрос — была ли собрана реально действующая модель машины при жизни ученого? На этот счет данных очень мало. В письмах Шиккарда все к тому же Кеплеру идет речь о «практически готовом» экземпляре устройства, который сгорел во время пожара. Он находился в разработке у механика Вильгельма Пфистера. Была ли собрана вторая модель машины — доподлинно неизвестно.
Скорее всего, никто кроме Шиккарда и Пфистера не видели готовое и действующее устройство. Во всяком случае свидетельств работоспособности не сохранилось.
Но что точно — долгое время машина Шиккарда оставалась известной лишь узкому кругу доверенных лиц. И данное изобретение не смогло оказать влияние на последующее развитие механизации счета. Кто знает, может быть с помощью этого проекта прогресс вычислительных устройств мог бы ускориться. Но так или иначе, имя немецкого ученого Вильгельма Шиккарда находится в одном ряду с великими умами, изобретателями счетных устройств XVII—XIX столетий. Такими, как Блез Паскаль, Готфрид Вильгельм Лейбниц, Чарльз Бэббидж, Пафнутий Львович Чебышев, Герман Холлерит и другими.
современный прообраз машины Шиккарда
Основываясь на материалах, найденных Гаммером, сотрудники Тюбингенского университета в начале 1960-х годов создали действующую модель машины Шиккарда. Операции сложения и вычитания осуществлялись в ней механически, а умножения и деления — с элементами механизации. Прообраз изобретения находится в собственности университета.
Эволюция в области вычислительных технологий — процесс довольно неравномерный, который происходит скачками от периодов спада до периодов падения. Достигнутые результаты используются на практике и каждый новый шаг выводит процесс вычислительной эволюции на новую, более высокую ступень.
- счетные машины
- вычислительная техника
- Шиккард
- изобретения
- Блог компании ua-hosting.company
- Компьютерное железо
- История IT
- Старое железо
- Биографии гиков
Источник: habr.com