Великите изобретения на човечеството: Сметачна машина

1623 г.

НАЧАЛОТО НА АВТОМАТИЧНОТО СМЯТАНЕ, ПРЕЛЮДИЯ КЪМ КОМПЮТЪРА

Сметалото е първият „калкулатор” на Античността, но са необходими много векове, преди техническият прогрес, започнал именно от часовникарството, да позволи замисъла на машина, способна да извършва аритметични операции.

Развитието на сметачната машина през ХVІІ век е начален етап в цялостното автоматизиране на изчисленията. То ще бъде завършено с появата на първите електронни изчислителни машини между 1944 и 1946 г.

Изобретателите на първите сметачни машини (Шикард, Паскал, Лайбниц) са много задължени на античните трудове върху автоматизма. Гърци и римляни са писали многобройни трактати за автоматите, сред които най-известните са на Филон Византийски (ІІІ век пр.н.е.) и на Херон от Александрия (І век).

”Играчките”, описани в тези трактати, комбинират механизми и използват сложни видове трансмисия за автоматично възпроизвеждане на цяла серия от ефекти. Те изпреварват някои изобретения като например механичния часовник. Както подчертава историкът Бертран Жил, можем много добре да си представим „машина, която прави много неща едно след друго по зададена програма”. Същият принцип е заложен в сметачната машина.

/ НОВИ МЕХАНИЗМИ

Изобретателите от ХVІІ век, за да постигнат целите си, трябва да обновят античните механизми, задвижвани с помощта на тежести, въжета или зъбци.

Този метод достига в дадения момент висока степен на усъвършенстване и е издигнат още по-високо от французина Жак Вокансон през ХVІІІ век.

Сметачната машина използва серия от зъбни колела, зацепващи се едно в друго, с което се постига мултиплициране на ефекта.

/ АВТОМАТИЧНО ИЗЧИСЛЕНИЕ

Първото осъществяване на такова изчисление е постигнато от германеца Вилхелм Шикард, професор по астрономия и математика в Тюбинген. През 1623 г. той проектира и конструира сметачна машина, която може да извършва автоматично събиране, изваждане и полуавтоматично умножение и деление. Машината е била разрушена от пожар през 1624 г., а създателят й умира от чума през 1635 г. Ала скорошни възстановки, направени по описания на Шикард в негови писма и в книжа на неговия кореспондент – астронома Йоханес Кеплер, са позволили да се докаже нейната ефикасност.

/ ОТ ПАСКАЛ ДО ЛАЙБНИЦ

Сметачната машина на Блез Паскал, конструирана между 1642 и 1644 г., е доста по-проста, тъй като не извършва нито умножение, нито деление. Това не пречи на съвременниците на учения да й се възхищават много, а Дидро да й направи дълго описание в неговата Енциклопедия през следващия век.

Първата истински успешна сметачна машина е на Готфрид Вилхелм Лайбниц, конструирана през 1673 г., която му позволява да събира, изважда, умножава и дели автоматично, като последните две действия са третирани като частни случаи на събирането и изваждането.

Машината на Лайбниц предугажда модерните механографски процеси. Целта на учения не е толкова да достигне до концепцията за универсален калкулатор, обратно на пионерите на сметачната машина от ХІХ и ХХ век, колкото да освободи изследователите, и най-вече астрономите, от досадното задължение да правят елементарни изчисления.

Според Лайбниц „недостойно е за учени хора да губят време за робска работа, която би могла да се прехвърли на когото и да било, ако се използваха такива машини”. Лайбниц трябва да почака двадесет и една години, за да види машината си готова.

Принципът на всеобщия автоматизъм му налага да измисли нов механизъм, изключително деликатен за изработване – барабан с нееднакви зъбци. Той позволява да се „постави” едно число и да се извърши неговото умножение или деление с повтарящи се завъртания на главната манивела. Машината била изработена само в два броя – през 1694 г. и през 1704 г.

/ НАСЛЕДСТВОТО НА ЛАЙБНИЦ

Наследството на Лайбниц е подето през ХVІІІ век от цяла серия изобретатели: Антонин Браун, Джовани Полени, Якоб Лойполд и най-вече Филип Матеус Хан, Чарлз Стенхоп (считан за изобретател на първата логическа машина – Демонстратор) и Йохан Хелфрид Мюлер. Общите им търсения в областта на автоматичното изчисление, успоредно с тези, извършени в програмирането и подреждането на заданията, както и в логическата алгебра, довеждат големия британски математик Чарз Бабидж до замисъла в периода между 1821 и 1833 г. на прототипа на съвременните компютри (които са универсални калкулатори).

< ПЪРВА СМЕТАЧНА МАШИНА >

На 24 февруари 1624 г. Шикард съобщава на Кеплер как действа неговата „аритметична машина”. На основата на това писмо и на скиците, които го съпровождат, както и на документи, намерени сред книжата на Кеплер, проф. Бруно фон Фрайтаг Льорингхоф от университета в Тюбинген успява да възстанови сметачната машина на Шикард през 1959 – 1960 г.

„Друг път ще ти направя по-грижлива рисунка на аритметичната машина. Накратко трябва да знаеш това: „aaa” са копчетата на вертикалните цилиндри, носещи цифрите от таблиците за умножение. Те се появяват при желание благодарение на отворите в цепнатините „bbb”. Дисковете „ddd” са закрепени към вътрешни колелца с десет зъба, захванати помежду си така, че ако дясното колело направи десет завъртания, съседното му отляво да направи само едно; и ако първото направи сто, третото отляво да направи само едно и т.н.

Всички тези колела се въртят в една и съща посока, което изисква колело за препращане със същия размер, захванато неподвижно със съседното колело отляво, но не и с това отдясно. За това е нужно особено внимание.

Шифровката, означена върху всяко колело, се чете през отворите на дъсчицата в средата. Върху цокъла са поставени копчета „ccc”, служещи за извикване в отворите „fff” на номерата, които трябва да се отбележат по време на операциите.”

Из едноименният труд на Мишер Ривал.