Computerul lui Staffel

Versiunea actuală a paginii nu a fost încă examinată de colaboratori experimentați și poate diferi semnificativ de versiunea revizuită pe 13 aprilie 2020; verificările necesită 3 modificări .

Calculatorul lui Staffel  este un dispozitiv mecanic care vă permite să efectuați operațiile de adunare , scădere , înmulțire , împărțire , exponențiere și calculul aproximativ al rădăcinii pătrate . Proiectat de Israel Abraham Staffel și prezentat pentru prima dată la o expoziție industrială din Varșovia în 1845. Este cel mai complex dispozitiv dezvoltat de Staffel.

Nici o singură copie a mașinii nu a supraviețuit până în secolul 21. Designul său este cunoscut doar din surse istorice, în principal articole de presă, rapoarte și decizii ale juriului din expozițiile la care mașina a fost demonstrată [1] .

Istorie

Creatorul mașinii, Israel Abraham Staffel, era un locuitor al Varșoviei, de profesie ceasornicar. Staffel a crescut într-o familie de evrei săraci și nu a avut acces la publicații științifice care să acopere cele mai recente invenții din Europa de Vest . A învățat poloneză , ceea ce i-a permis să citească publicații științifice și tehnice despre mecanică publicate în Regatul Poloniei [2] .

Nu se știe dacă el cunoștea mașinile de calcul ale altor inventatori din Varșovia, Abraham Stern sau Chaim Slonimsky și, prin urmare, este imposibil să se precizeze în mod fiabil cum au influențat acestea dispozitivul pe care l-a proiectat. Staffel nu era familiarizat cu proiectarea mașinii de adăugare de Colmar sau a altor mașini de calcul create în Europa de Vest. În acest sens, ar trebui să presupunem că mașina pe care a construit-o a fost propria sa invenție, care seamănă puțin cu dispozitivele de calcul dezvoltate anterior.

Staffel a început să construiască mașina în 1835 și a finalizat lucrarea 10 ani mai târziu. El a demonstrat pentru prima dată mașina publicului în 1845. Nu a fost brevetat . Ulterior, Staffel a introdus mai multe modele de mașină, conținând diverse îmbunătățiri.

În publicațiile poloneze, mașina de calcul era numită liczebnik , liczebnica , machina rachunkowa sau mechaniczne szczoty . Acum este cunoscut și sub numele de aritmometru Staffela [1] .

În 1845, la o expoziție industrială din Varșovia, Israel Abraham Staffel a primit o medalie de argint. În comisia de acordare a medaliei a fost inclus și Adrian Krzhizhanovsky [3] . Descrierea mașinii a remarcat o reducere semnificativă a timpului necesar pentru efectuarea calculelor în comparație cu calculele manuale pe hârtie.

În același 1845, Staffel l-a prezentat pe Uvarov ministrului educației publice , președintele Academiei de Științe din Sankt Petersburg , când se afla la Varșovia, Uvarov i-a promis asistență . După ce Staffel a primit o medalie de argint la expoziție , viceregele Regatului Poloniei , Paskevich, Prințul Varșoviei , i-a dat 150 de ruble pentru o călătorie la Sankt Petersburg pentru a prezenta mașina la Academia de Științe . În 1846, Uvarov a instruit academiei să investigheze mașina „după exemplul evreului Slonim de anul trecut”. În urma studiului, ea a primit o largă recunoaștere în rândul membrilor academiei. I s-a oferit feedback pozitiv, inclusiv celebrul matematician Viktor Bunyakovsky , care a proiectat el însuși ulterior dispozitivul de calcul „ autocalculatoarele lui Bunyakovsky ”, și fizicianul Boris Yakobi . Sa observat că, în comparație cu mașina lui Slonimsky , înmulțirea nu necesită adunări multiple și că mașina se bazează doar pe mecanisme și nu pe proprietăți speciale ale numerelor . M. V. Ostrogradsky a propus să îl nominalizeze pe Staffel pentru Premiul Demidov . În același timp, s-a spus despre costul ridicat de fabricație a mașinii, ceea ce a făcut imposibilă vânzarea în masă a dispozitivului. În 1847, conform raportului lui Uvarov, lui Staffel i s-a acordat o recompensă de 1.500 de ruble din sumele de care dispunea împăratul în Regatul Poloniei [4] .

În 1851, mașina, împreună cu unele dintre celelalte dispozitive ale lui Staffel, a fost prezentată la Târgul Mondial de la Londra . Aparatul lui Staffel a primit o medalie de argint și a fost recunoscut drept cel mai bun dintre computerele participante la expoziție:

Cea mai bună mașină de acest gen expusă este cea a lui Staffel (Rusia, 148), care, la examinare, pare să îmbine acuratețea cu economia de timp și funcționează ușor și direct.

În același timp, locul doi a fost acordat senzațional mult mai faimosului aparat de adăugare de Colmar la acea vreme. Vizitând expoziția , Regina Victoria și Prințul Albert au fost foarte impresionați de mașina lui Staffel, Prințul Albert i-a trimis lui Staffel 20 de lire sterline în semn de înaltă apreciere a invenției, care a fost un pas fără precedent [5] . Succesul mașinii a fost menționat în revista Scientific American , care a remarcat „viteza și acuratețea uimitoare a calculelor” [6] .

Cel mai probabil, după expoziția de la Londra din 1851, computerul lui Staffel a fost plasat în curtea rusă [6] .

În 1876, Staffel a donat o copie a mașinii sale Academiei Imperiale de Științe . Aparatul a fost expus în biroul fizic al Academiei. Dispozitivul a fost probabil distrus sau pierdut în timpul jefuirii colecției Academiei în timpul Revoluției din octombrie [1] .

Aparatul de numărare Staffel, situat în Muzeul Tehnologiei din Varșovia, este un dispozitiv mai simplu, care nu are legătură structural cu mașina introdusă în 1845.

În ciuda recunoașterii la o expoziție internațională, mașina nu a intrat niciodată în producție de masă, spre deosebire de mașina de adăugare a lui de Colmar, care a devenit primul dispozitiv produs în masă. Israel Abraham Staffel nu avea mijloace financiare pentru a începe producția industrială a mașinilor sale, costul mașinii era prea mare, iar cererea pentru astfel de dispozitive era scăzută.

Inventatorul calculatoarelor mecanice, Franz Trix de la Brunsviga Maschinenwerke , a opinat că designul mașinii Staffel ar fi influențat mașina de adăugare a lui Odhner : „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] .

Proiectarea mașinii

Mașina avea 20 inci lungime, 10 inci lățime și 8 inci înălțime [8] în formă de cuboid , 18 inci lungime, 9 inci lățime și 4 inci înălțime [9] conform altor surse . Mecanismul mașinii a fost bazat pe roata Leibniz , care a fost utilizată pe scară largă în mașinile de calcul de când Gottfried Leibniz și-a construit mașina de adăugare în 1694 [10] .

Interfața a constat din 13 ferestre de afișare a rezultatelor situate sub cele șapte arbore de comutator și 7 ferestre de afișare a multiplicatorului care afișează valoarea unuia dintre factori în timpul unei operații de înmulțire sau un coeficient în timpul unei operațiuni de împărțire. Operatorul ar putea seta valorile cifrelor individuale pe arbore și în ferestrele de afișare a multiplicatorului. Arborele se poate deplasa la dreapta sau la stânga. Dispozitivul a funcționat în notație zecimală , fiecare fereastră putea afișa oricare dintre cele 10 cifre de la 0 la 9.

Mașina era echipată cu un mâner și un comutator care vă permitea să comutați între adunare / înmulțire, scădere / împărțire și extragerea rădăcinii pătrate. Aceste moduri au fost etichetate pe corpul dispozitivului ca additio/multiplio , substractio/ divisio și , respectiv, extractio . În timpul operației de scădere, mânerul trebuia rotit în sens opus decât în ​​timpul operației de adunare [11] .

Calcule la mașină

Funcționarea mașinii se bazează pe reguli simple:

A fost posibil să se efectueze un lanț de operații pe mașină fără a înregistra rezultate intermediare. Rezultatul operației anterioare a fost stocat în casetele de rezultate și ar putea fi folosit ca argument pentru operația ulterioară [1] .

Plus

Pentru a calcula valoarea expresiei , a fost setat modul de adăugare/înmulțire și casetele de rezultate au fost setate la zero. Apoi, folosind întrerupătoarele de pe arbore, s-a stabilit valoarea numărului și s-a efectuat o rotire a mânerului. După aceea, valoarea numărului a fost afișată în casetele de rezultate. La pasul următor, valoarea numărului a fost introdusă pe arbore și a fost efectuată o rotire a mânerului. După aceea, valoarea expresiei a fost prezentată în casetele de rezultate .

Scădere

Pentru a calcula valoarea expresiei , valoarea numărului a fost setată în casetele de rezultate prin adăugarea numărului la casetele de rezultate zero anterior. Apoi mașina a fost trecută în modul de scădere/divizare, valoarea numărului a fost setată pe arbore și a fost efectuată o rotire a mânerului în sens invers. După aceea, valoarea expresiei a fost afișată în casetele de rezultate .

Când încercați să scădeți un număr mai mare dintr-un număr mai mic, a sunat un clopoțel de avertizare. Acest lucru a fost util mai ales la efectuarea operației de împărțire, care constă în scăderea în mod repetat a aceluiași număr.

Multiplicare

Înmulțirea a fost efectuată prin adunarea de mai multe ori. Pentru a calcula valoarea expresiei , a fost setat modul de adăugare/înmulțire și casetele de rezultate au fost setate la zero. După aceea, numărul care era cel mai mare dintre factori a fost stabilit pe arbore, iar valoarea celui mai mic a fost setată în ferestrele multiplicatoare. În continuare, s-au făcut mai multe rotații ale mânerului în cantitatea corespunzătoare multiplicatorului mai mic, până când valoarea din ferestrele multiplicatorului a scăzut la zero. După aceea, valoarea expresiei apare în casetele de rezultate .

Divizia

Împărțirea a fost efectuată ca o scădere multiplă. Pentru a calcula valoarea expresiei din casetele de rezultate, valoarea numărului a fost setată prin adăugarea numărului la casetele de rezultate zero anterior. Apoi mașina a fost trecută în modul de scădere/diviziune, valoarea numărului a fost setată pe arbore și au fost efectuate un număr suficient de rotații ale manivelei până când numărul din ferestrele de rezultat a devenit mai mic de . Încercarea de a răsturna mânerul a declanșat un sonerie de avertizare. După ce a fost efectuată operația de împărțire, casetele de multiplicare conțineau partea întreagă a coeficientului, iar casetele de rezultat afișau restul împărțirii prin .

extragerea rădăcinilor

Aparatul Staffel a făcut posibilă calcularea valorii aproximative a rădăcinii pătrate a unui număr. Pentru a face acest lucru, în casetele de rezultat, a fost setată valoarea numărului a cărui rădăcină au vrut să o calculeze, folosind comutatoarele, valoarea de pe arbore a fost setată la zero și a fost introdus unul în casetele de multiplicare. Comutatorul de mod a pus mașina în modul rădăcină pătrată [12] . O descriere mai detaliată a acțiunilor efectuate în procesul de extragere a rădăcinii pătrate nu a fost păstrată, totuși, schema generală a fost probabil aproape de o operație similară pe mașina de calcul Stern [11] . Un mecanism suplimentar a fost folosit pentru a calcula rădăcina. Raportul Expoziției Mondiale de la Londra din 1851 a remarcat că operația de extragere a rădăcinii, deși nu a necesitat ghicirea numerelor rezultatului, a durat mult timp [9] .

Note

  1. ↑ 1 2 3 4 Ewa Wyka. Mechanik warszawski Abraham Izrael Staffel (1814-1885) i jego wynalazki  (poloneză) . chc60.fgcu.edu. Data accesului: 1 octombrie 2016. Arhivat din original la 19 iulie 2011.
  2. ↑ Israel Abraham Sztaffel. Wspomnienie pośmiertne: [ poloneză. ] // Kłosy. - 1885. - T. 40 (1041). - S. 385-386.
  3. ↑ Mașina de calcul a lui Staffel : [ ing. ] // The Illustrated London News, Supliment pentru expoziție. - 1851. - T. 19 (518). - S. 1.
  4. ↑ Stafel, Israel Abraham // Dicționar enciclopedic al lui Brockhaus și Efron  : în 86 de volume (82 de volume și 4 suplimentare). - Sankt Petersburg. , 1890-1907.
  5. ↑ Geoffrey Cantor. Religia și Marea Expoziție din  1851 . - Oxford University Press, 2011. - P. 164. - ISBN 978-0-19-959667-6 .
  6. ↑ 1 2 Nouă mașină de calcul : [ ing. ] // 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 Mașini de calcul // Rapoarte ale juriilor asupra subiectului din cele treizeci de clase în care a fost împărțită expoziția. ClassX: [ engleză ] ] . - Londra, 1852. - S. 310-311.
  10. ↑ Kidwell, Peggy Aldritch; Williams, Michael R. The Calculating Machines: Their history and development  (engleză) . — Massachusetts Institute of Technology și Tomash Publishers, 1992.
  11. ↑ 1 2 Izabela Bondecka-Krzykowska. Începuturile calculului mecanic în Polonia: [ ing. ] // Studii în logică, gramatică și retorică. - 2012. - T. 27 (40). - S. 45-62.
  12. ↑ Machina rachunkowa pana Izraela Abrahama Staffel z Warszawy  : [ poloneză. ] // Tygodnik Ilustrowany . - 1863. - T. 192. - S. 207.