Henkilökunnan tietokone

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 13. huhtikuuta 2020 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 3 muokkausta .

Staffelin tietokone  on mekaaninen laite, jolla voidaan suorittaa yhteen- , vähennys- , kerto- , jakolasku- , eksponentio- ja neliöjuuren likimääräisiä laskentatoimia . Suunnitteli Israel Abraham Staffel ja se esiteltiin ensimmäisen kerran teollisuusnäyttelyssä Varsovassa vuonna 1845. Se on monimutkaisin Staffelin kehittämä laite.

Yksikään kopio koneesta ei ole säilynyt 2000-luvulle asti. Sen muotoilu tunnetaan vain historiallisista lähteistä, pääasiassa lehdistöartikkeleista, raporteista ja tuomariston päätöksistä näyttelyistä, joissa autoa esiteltiin [1] .

Historia

Koneen luoja Israel Abraham Staffel oli Varsovan asukas, ammatiltaan kelloseppä. Staffel kasvoi köyhässä juutalaisessa perheessä, eikä hänellä ollut pääsyä Länsi- Euroopan uusimpia keksintöjä käsitteleviin tieteellisiin julkaisuihin . Hän opiskeli puolaa , minkä ansiosta hän saattoi lukea Puolan kuningaskunnassa julkaistuja tieteellisiä ja teknisiä julkaisuja mekaniikasta [2] .

Ei tiedetä, oliko hän tietoinen muiden Varsovan keksijöiden, Abraham Sternin tai Chaim Slonimskyn , laskukoneista, ja siksi on mahdotonta sanoa luotettavasti, kuinka ne vaikuttivat hänen suunnittelemaansa laitteeseen. Staffel ei tuntenut de Colmarin summauskoneen tai muiden Länsi-Euroopassa luotujen laskukoneiden suunnittelua. Tässä suhteessa on syytä olettaa, että hänen rakentamansa kone oli hänen oma keksintönsä, joka ei juurikaan muistuta aiemmin kehitettyjä laskentalaitteita.

Staffel aloitti koneen rakentamisen vuonna 1835 ja valmistui 10 vuotta myöhemmin. Hän esitteli konetta ensimmäisen kerran yleisölle vuonna 1845. Sitä ei ole patentoitu . Myöhemmin Staffel esitteli useita muita konemalleja, jotka sisälsivät erilaisia ​​parannuksia.

Puolalaisissa julkaisuissa laskukonetta kutsuttiin nimellä liczebnik , liczebnica , machina rachunkowa tai mechaniczne szczoty . Se tunnetaan nykyään myös nimellä arytmometr Staffela [1] .

Vuonna 1845 Israel Abraham Staffel sai hopeamitalin Varsovan teollisuusnäyttelyssä. Mitalin myöntäneeseen komiteaan kuului Adrian Krzhizhanovsky [3] . Koneen kuvauksessa havaittiin laskelmien tekemiseen tarvittava aika merkittävästi lyhentynyt verrattuna manuaalisiin paperilaskelmiin.

Samana vuonna 1845 Staffel esitteli Uvarovin opetusministerille, Pietarin tiedeakatemian presidentille , kun hän oli Varsovassa, Uvarov lupasi hänelle apua . Kun Staffel sai hopeamitalin näyttelyssä , Puolan kuningaskunnan varakuningas, Varsovan ruhtinas Paskevich antoi hänelle 150 ruplaa Pietarin matkalle esittelemään konetta Tiedeakatemiassa . Vuonna 1846 Uvarov käski akatemiaa tutkia autoa "viime vuoden juutalaisen Slonimin esimerkin mukaisesti". Tutkimuksen tuloksena hän sai laajan tunnustuksen akatemian jäsenten keskuudessa. Hänelle annettiin positiivista palautetta, mukaan lukien kuuluisa matemaatikko Viktor Bunyakovsky , joka myöhemmin itse suunnitteli laskentalaitteen " Bunyakovsky 's self-calators ", ja fyysikko Boris Yakobi . On todettu, että Slonimskyn koneeseen verrattuna kertolasku ei vaadi useita yhteenlaskuja ja että kone perustuu vain mekanismeihin, ei lukujen erityisominaisuuksiin . M. V. Ostrogradsky ehdotti Staffelin nimeämistä Demidov-palkinnon saajaksi . Samaan aikaan puhuttiin koneen korkeista valmistuskustannuksista, mikä teki mahdottomaksi laitteen massamyynnin. Vuonna 1847 Staffel sai Uvarovin raportin mukaan 1500 ruplan palkkion keisarin Puolan kuningaskunnassa hallussa olevista summista [4] .

Vuonna 1851 kone esiteltiin muiden Staffelin laitteiden kanssa Lontoon maailmannäyttelyssä . Staffelin kone palkittiin hopeamitalilla ja palkittiin näyttelyyn osallistuneiden tietokoneiden parhaaksi:

Paras esillä oleva tämän tyyppinen kone on Staffelin (Venäjä, 148), joka tarkasteltuna näyttää yhdistävän tarkkuuden ajan taloudellisuuteen ja toimii helposti ja suoraan.

Samaan aikaan toiseksi sijoittui sensaatiomaisesti tuolloin paljon kuuluisempi de Colmarin lisäyskone. Näyttelyssä vieraillessaan kuningatar Victoria ja prinssi Albert tekivät suuren vaikutuksen Staffelin koneesta. Prinssi Albert lähetti Staffelille 20 Englannin puntaa osoituksena korkeasta arvostuksesta keksintöä kohtaan, mikä oli ennennäkemätön askel [5] . Koneen menestys mainittiin Scientific American -lehdessä , jossa todettiin "laskelmien hämmästyttävä nopeus ja tarkkuus" [6] .

Todennäköisesti vuoden 1851 Lontoon näyttelyn jälkeen Staffelin tietokone sijoitettiin Venäjän hoviin [6] .

Vuonna 1876 Staffel lahjoitti yhden kopion koneestaan ​​Imperiumin tiedeakatemialle . Kone oli esillä Akatemian fyysisessä toimistossa. Laite todennäköisesti tuhoutui tai katosi Akatemian kokoelman ryöstössä lokakuun vallankumouksen aikana [1] .

Varsovan Tekniikan museossa sijaitseva Staffel-laskentalaite on yksinkertaisempi laite, joka ei rakenteellisesti liity vuonna 1845 esiteltyyn koneeseen.

Huolimatta tunnustuksesta kansainvälisessä näyttelyssä, kone ei koskaan päässyt massatuotantoon, toisin kuin de Colmarin lisäyskone, josta tuli ensimmäinen massatuotantona valmistettu laite. Israel Abraham Staffelilla ei ollut taloudellisia resursseja aloittaa koneidensa teollista tuotantoa, koneen kustannukset olivat liian korkeat ja tällaisten laitteiden kysyntä oli vähäistä.

Mekaanisten laskimien keksijä, Franz Trix Brunsviga Maschinenwerke :stä , arvioi , että Staffel-koneen suunnittelu on saattanut vaikuttaa Odhnerin lisäyskoneeseen : "Die [Odhner] Maschine, von der nur ein Stück gebaut wurde, ist der obengenannten Universal-Rechenmaschine von Staffel in mancher Beziehung so ähnlich, dass die Annahme naheliegt, Odhner habe sie gekannt und sie beim Bau seiner Maschine zum Vorbild genommen" [7] .

Koneen suunnittelu

Kone oli muiden lähteiden mukaan 20 tuumaa pitkä, 10 tuumaa leveä ja 8 tuumaa korkea [8] kuution muotoinen , 18 tuumaa pitkä, 9 tuumaa leveä ja 4 tuumaa korkea [9] . Koneen mekanismi perustui Leibniz-pyörään , jota on käytetty laajalti laskukoneissa siitä lähtien, kun Gottfried Leibniz rakensi summauskoneensa vuonna 1694 [10] .

Käyttöliittymä koostui 13 tulosnäyttöikkunasta, jotka sijaitsivat seitsemän kytkinakselin alapuolella, ja 7 kertoimen näyttöikkunasta, jotka näyttävät yhden tekijän arvon kertolaskuoperaation aikana tai osamäärän jakooperaation aikana. Käyttäjä voi asettaa yksittäisten numeroiden arvot akselille ja kertoimen näyttöikkunoihin. Akseli voi liikkua oikealle tai vasemmalle. Laite toimi desimaalimuodossa , jokainen ikkuna saattoi näyttää minkä tahansa 10 numerosta 0-9.

Kone oli varustettu kahvalla ja kytkimellä, joiden avulla voit vaihtaa yhteen- / kertolasku-, vähennys- / jako- ja neliöjuuren erotuksen välillä. Nämä tilat oli merkitty laitteen runkoon additio/multiplio , substractio/divisio ja extratio . Vähennysoperaation aikana kahvaa oli käännettävä vastakkaiseen suuntaan kuin summausoperaation aikana [11] .

Laskut koneella

Koneen toiminta perustuu yksinkertaisiin sääntöihin:

Koneella oli mahdollista suorittaa toimintoketju ilman välituloksia. Edellisen operaation tulos tallennettiin tulosruutuihin ja sitä voitiin käyttää argumenttina myöhempään operaatioon [1] .

Lisäys

Lausekkeen arvon laskemiseksi yhteen-/kertolaskutila asetettiin ja tulosruudut asetettiin nollaan. Sitten akselin kytkimillä asetettiin numeron arvo ja suoritettiin yksi kahvan kierros. Tämän jälkeen numeron arvo näytettiin tuloslaatikoissa. Seuraavassa vaiheessa numeron arvo syötettiin akseliin ja suoritettiin yksi kahvan kierros. Tämän jälkeen lausekkeen arvo esitettiin tuloslaatikoissa .

Vähennyslasku

Lausekkeen arvon laskemiseksi luvun arvo asetettiin tulosruutuihin lisäämällä numero aiemmin nollattuihin tulosruutuihin. Sitten kone kytkettiin vähennys-/jakomoodiin, akselille asetettiin luvun arvo ja suoritettiin yksi kahvan kierros vastakkaiseen suuntaan. Tämän jälkeen lausekkeen arvo näytettiin tuloslaatikoissa .

Kun yritettiin vähentää suurempaa lukua pienemmästä, varoituskello soi. Tämä oli erityisen hyödyllistä suoritettaessa jakooperaatiota, joka koostuu saman luvun toistuvasta vähentämisestä.

Kertominen

Kertominen suoritettiin suorittamalla yhteenlasku useita kertoja. Lausekkeen arvon laskemiseksi yhteen-/kertolaskutila asetettiin ja tulosruudut asetettiin nollaan. Sen jälkeen akselille asetettiin tekijöistä suurin luku ja kerroinikkunoissa pienemmän arvo. Seuraavaksi kahvaa tehtiin useita kierroksia pienempää kertojaa vastaavassa määrässä, kunnes kerroinikkunoiden arvo laski nollaan. Tämän jälkeen lausekkeen arvo tulee näkyviin tulosruutuihin .

Division

Jako tehtiin moninkertaisena vähennyksenä. Lausekkeen arvon laskemiseksi tuloslaatikoissa luvun arvo asetettiin lisäämällä numero aiemmin nollattuihin tulosruutuihin. Sitten kone kytkettiin vähennys-/jakomoodiin, luvun arvo asetettiin akselille ja kammen kierroksia suoritettiin riittävä määrä, kunnes tulosikkunoiden luku oli pienempi kuin . Yritetty kääntää kahvaa yli käynnisti varoituskellon. Kun jakooperaatio oli suoritettu, kerroinlaatikot sisälsivät osamäärän kokonaislukuosan ja tulosruudut näyttivät jaon loppuosan luvulla .

juurien uuttaminen

Staffel-koneella oli mahdollista laskea luvun neliöjuuren likimääräinen arvo . Tätä varten tulosruutuihin asetettiin kytkimillä sen luvun arvo, jonka juuria haluttiin laskea, akselin arvoksi asetettiin nolla ja kerroinruutuihin syötettiin yksi. Tilakytkin asetti koneen neliöjuuren tilaan [12] . Tarkempaa kuvausta neliöjuuren poimintaprosessissa suoritetuista toimista ei ole säilynyt, mutta yleinen kaavio oli luultavasti lähellä samanlaista operaatiota Stern -laskentakoneella [11] . Juuren laskemiseen käytettiin lisämekanismia. Lontoon maailmannäyttelyn raportissa vuonna 1851 todettiin, että juuren poistaminen, vaikka se ei vaatinut tuloksen numeroiden arvailua, kesti kauan [9] .

Muistiinpanot

  1. 1 2 3 4 Ewa Wyka. Mekaanikko warszawski Abraham Izrael Staffel (1814-1885) ja jego wynalazki  (puolalainen) . chc60.fgcu.edu. Käyttöpäivä: 1. lokakuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 19. heinäkuuta 2011.
  2. Israel Abraham Sztaffel. Wspomnienie pośmiertne: [ puola. ] // Kłosy. - 1885. - T. 40 (1041). - S. 385-386.
  3. Henkilökunnan laskukone : [ eng. ] // The Illustrated London News, Exhibition Supplement. - 1851. - T. 19 (518). - S. 1.
  4. Stafel, Israel Abraham // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron  : 86 nidettä (82 osaa ja 4 lisäosaa). - Pietari. , 1890-1907.
  5. Geoffrey Cantor. Uskonto ja vuoden  1851 suuri näyttely . - Oxford University Press, 2011. - s. 164. - ISBN 978-0-19-959667-6 .
  6. 1 2 Uusi laskukone : [ eng. ] // Scientific American . - 1851. - T. 6 (49). - S. 392.
  7. Trinks F. Geschichtliche Daten aus der Entwicklung der Rechenmaschine von Pascal bis zur Nova-Brunsviga. - Braunschweiger GNC Monatsschrift, 1926. - S. 249-276.
  8. ? : [ pol. ] // Kurier Warszawski . - 1845. - T. 119. - S. 579-580.
  9. 1 2 Laskukoneet // Tuomariston raportit aiheesta kolmessakymmenessä luokassa, joihin näyttely jaettiin. ClassX: [ englanti ] ] . - Lontoo, 1852. - S. 310-311.
  10. Kidwell, Peggy Aldritch; Williams, Michael R. Laskentakoneet: niiden historia ja kehitys  (englanniksi) . - Massachusetts Institute of Technology ja Tomash Publishers, 1992.
  11. 1 2 Izabela Bondecka-Krzykowska. The Beginnings of Mechanical Computing Puolassa: [ eng. ] // Logiikkaa, kielioppia ja retoriikkaa koskevat opinnot. - 2012. - T. 27 (40). - S. 45-62.
  12. Machina rachunkowa pana Izraela Abrahama Staffel z Warszawy  : [ puola. ] // Tygodnik Ilustrowany . - 1863. - T. 192. - S. 207.