Staffels computer

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 13. april 2020; checks kræver 3 redigeringer .

Staffels computer er en mekanisk enhed, der giver dig mulighed for at udføre operationerne addition , subtraktion , multiplikation , division , eksponentiering og den omtrentlige beregning af kvadratroden . Designet af Israel Abraham Staffel og første gang præsenteret på en industriudstilling i Warszawa i 1845. Det er den mest komplekse enhed udviklet af Staffel.

Ikke en eneste kopi af maskinen har overlevet indtil det 21. århundrede. Dens design kendes kun fra historiske kilder, hovedsageligt presseartikler, rapporter og juryafgørelser fra udstillinger, hvor bilen blev demonstreret [1] .

Historie

Skaberen af maskinen, Israel Abraham Staffel, var bosiddende i Warszawa, en urmager af profession. Staffel voksede op i en fattig jødisk familie og havde ikke adgang til videnskabelige publikationer, der dækkede de seneste opfindelser i Vesteuropa . Han lærte polsk , hvilket gjorde det muligt for ham at læse videnskabelige og tekniske publikationer om mekanik udgivet i Kongeriget Polen [2] .

Det vides ikke, om han var klar over regnemaskinerne fra andre Warszawa-opfindere, Abraham Stern eller Chaim Slonimsky , og derfor er det umuligt pålideligt at angive, hvordan de påvirkede den enhed, han designede. Staffel var ikke bekendt med designet af de Colmar adderingsmaskine eller andre regnemaskiner skabt i Vesteuropa. I denne henseende bør det antages, at den maskine, han byggede, var hans egen opfindelse, som ikke minder meget om tidligere udviklede computerenheder.

Staffel begyndte at bygge maskinen i 1835 og afsluttede arbejdet 10 år senere. Han demonstrerede først maskinen for offentligheden i 1845. Det er ikke blevet patenteret . Senere introducerede Staffel flere flere modeller af maskinen, der indeholdt forskellige forbedringer.

I polske publikationer blev regnemaskinen kaldt liczebnik , liczebnica , machina rachunkowa eller mechaniczne szczoty . Det er nu også kendt som arytmometr Staffela [1] .

I 1845, på en industriudstilling i Warszawa, blev Israel Abraham Staffel tildelt en sølvmedalje. Udvalget, der tildelte medaljen, omfattede Adrian Krzhizhanovsky [3] . Beskrivelsen af maskinen noterede en betydelig reduktion i den tid, der kræves til at udføre beregninger sammenlignet med manuelle beregninger på papir.

I samme 1845 introducerede Staffel Uvarov til ministeren for offentlig uddannelse , præsidenten for St. Petersburg Academy of Sciences , da han var i Warszawa, Uvarov lovede ham hjælp . Efter at Staffel modtog en sølvmedalje på udstillingen , gav vicekongen i Kongeriget Polen , Paskevich, Prins af Warszawa , ham 150 rubler for en tur til St. Petersborg for at præsentere maskinen på Videnskabsakademiet . I 1846 pålagde Uvarov akademiet at undersøge bilen "ifølge jøden Slonims eksempel sidste år." Som et resultat af undersøgelsen fik hun bred anerkendelse blandt akademiets medlemmer. Positiv feedback blev givet til hende, herunder den berømte matematiker Viktor Bunyakovsky , som senere selv designede computerenheden " Bunyakovskys selvberegnere ", og fysikeren Boris Yakobi . Det er blevet bemærket, at sammenlignet med Slonimskys maskine kræver multiplikation ikke flere additioner, og at maskinen kun er baseret på mekanismer og ikke på specielle egenskaber ved tal . M. V. Ostrogradsky foreslog at nominere Staffel til Demidov-prisen . Samtidig blev det sagt om de høje omkostninger ved at fremstille maskinen, hvilket gjorde det umuligt at massesælge enheden. I 1847 fik Staffel ifølge rapporten fra Uvarov en belønning på 1.500 rubler fra de beløb, som kejseren rådede over i Kongeriget Polen [4] .

I 1851 blev maskinen, sammen med nogle af Staffels andre enheder, præsenteret på verdensudstillingen i London . Staffels maskine modtog en sølvmedalje og blev anerkendt som den bedste af de computere, der deltog i udstillingen:

Den bedste maskine af denne art, der er udstillet, er den af Staffel (Rusland, 148), som ved undersøgelse synes at kombinere nøjagtighed med tidsøkonomi og fungerer nemt og direkte.

Samtidig blev andenpladsen sensationelt tildelt den meget mere berømte de Colmar tilføjermaskine på det tidspunkt. Da de besøgte udstillingen , var dronning Victoria og prins Albert meget imponerede over Staffels maskine, prins Albert sendte Staffel 20 britiske pund som et tegn på stor påskønnelse af opfindelsen, som var et hidtil uset skridt [5] . Maskinens succes blev nævnt i magasinet Scientific American , som bemærkede "den fantastiske hastighed og nøjagtighed af beregninger" [6] .

Mest sandsynligt blev Staffels computer efter udstillingen i London i 1851 placeret i det russiske hof [6] .

I 1876 donerede Staffel en kopi af sin maskine til Imperial Academy of Sciences . Maskinen var udstillet på Akademiets fysiske kontor. Apparatet blev sandsynligvis ødelagt eller tabt under plyndringen af Akademiets samling under Oktoberrevolutionen [1] .

Staffel-tælleapparatet, der er placeret i Museum of Technology i Warszawa, er en enklere enhed, der ikke er strukturelt relateret til maskinen, der blev introduceret i 1845.

Trods anerkendelse på en international udstilling gik maskinen aldrig i masseproduktion, i modsætning til de Colmars tilføjelsesmaskine, som blev den første enhed, der blev masseproduceret. Israel Abraham Staffel havde ikke de økonomiske midler til at starte industriel produktion af sine maskiner, prisen på maskinen var for høj, og efterspørgslen efter sådanne enheder var lav.

Opfinderen af mekaniske regnemaskiner, Franz Trix fra Brunsviga Maschinenwerke , mente, at designet af Staffel-maskinen kan have påvirket Odhners adderingsmaskine : "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] .

Maskindesign

Maskinen var 20 tommer lang, 10 tommer bred og 8 tommer høj [8] formet som en kasseform , 18 tommer lang, 9 tommer bred og 4 tommer høj [9] ifølge andre kilder . Maskinens mekanisme var baseret på Leibniz-hjulet , som har været meget brugt i regnemaskiner siden Gottfried Leibniz byggede sin adderingsmaskine i 1694 [10] .

Grænsefladen bestod af 13 resultatdisplayvinduer placeret under de syv switch-aksler og 7 multiplikatordisplayvinduer, der viste værdien af en af faktorerne under en multiplikationsoperation eller en kvotient under en divisionsoperation. Operatøren kunne indstille værdierne for individuelle cifre på akslen og i multiplikatorens displayvinduer. Akslen kunne bevæge sig til højre eller venstre. Enheden fungerede i decimalnotation , hvert vindue kunne vise et hvilket som helst af de 10 cifre fra 0 til 9.

Maskinen var udstyret med et håndtag og en kontakt, der gjorde det muligt at skifte mellem addition/multiplikation, subtraktion/division og kvadratrodsudtrækning. Disse tilstande blev mærket på enhedens krop som henholdsvis additio/multiplio , substractio/divisio og extractio . Under subtraktionsoperationen skulle håndtaget drejes i den modsatte retning end under additionsoperationen [11] .

Maskinberegninger

Betjeningen af maskinen er baseret på enkle regler:

I additions-/multiplikationstilstand øgede drejning af knappen værdien i resultatboksene med den mængde, der blev indstillet af kontakterne på akslen, og reducerede værdien i multiplikatorboksene med 1;
I subtract/divide -tilstanden, fik drejning af knappen værdien i resultatfelterne til at falde med den mængde, der blev indstillet af kontakterne på akslen, og til at øge værdien i multiplikatorfelterne med 1.

Det var muligt at udføre en kæde af operationer på maskinen uden at registrere mellemresultater. Resultatet af den forrige operation blev gemt i resultatboksene og kunne bruges som argument for den efterfølgende operation [1] .

Tilføjelse

For at beregne værdien af udtrykket blev additions-/multiplikationstilstanden indstillet, og resultatfelterne blev sat til nul. Derefter, ved hjælp af kontakterne på akslen, blev værdien af tallet indstillet, og en omgang håndtaget blev udført. Derefter blev værdien af tallet vist i resultatfelterne. Ved næste trin blev værdien af tallet indtastet på akslen, og en omgang håndtaget blev udført. Derefter blev udtrykkets værdi præsenteret i resultatfelterne . $a+b$ $-en$ $-en$ $b$ $a+b$

Subtraktion

For at beregne værdien af udtrykket blev værdien af tallet sat i resultatfelterne ved at tilføje tallet til de tidligere nulstillede resultatfelter. Derefter blev maskinen skiftet til subtraktion/division, værdien af tallet blev sat på akslen og en omgang håndtaget blev udført i den modsatte retning. Derefter blev udtrykkets værdi vist i resultatfelterne . $ab$ $-en$ $-en$ $b$ $ab$

Når du forsøger at trække et større tal fra et mindre, ringede en advarselsklokke. Dette var især nyttigt, når du udfører divisionsoperationen, som består i gentagne gange at trække det samme tal fra.

Multiplikation

Multiplikation blev udført ved at udføre additionen flere gange. For at beregne værdien af udtrykket blev additions-/multiplikationstilstanden indstillet, og resultatfelterne blev sat til nul. Derefter blev det tal, der var det største af faktorerne, sat på akslen, og værdien af den mindste blev sat i multiplikatorvinduerne. Derefter blev der foretaget flere omgange med håndtaget i den mængde, der svarer til den mindre multiplikator, indtil værdien i multiplikatorvinduerne faldt til nul. Derefter vises værdien af udtrykket i resultatfelterne . $a\cdot b$ $a\cdot b$

Division

Divisionen blev udført som en multipel subtraktion. For at beregne værdien af udtrykket i resultatfelterne, blev værdien af tallet sat ved at tilføje tallet til de tidligere nulstillede resultatfelter. Derefter blev maskinen skiftet til subtraktion/division, værdien af tallet blev sat på akslen, og der blev udført et tilstrækkeligt antal krumtap-omdrejninger, indtil tallet i resultatvinduerne blev mindre end . Forsøg på at vende håndtaget udløste en advarselsklokke. Efter at divisionsoperationen var udført, indeholdt multiplikatorboksene heltalsdelen af kvotienten, og resultatboksene viste resten af divisionen med . $a\div b$ $-en$ $-en$ $b$ $b$ $-en$ $b$

rodudvinding

Staffel-maskinen gjorde det muligt at beregne den omtrentlige værdi af kvadratroden af et tal. For at gøre dette blev værdien af det tal, hvis rod de ønskede at beregne, indstillet i resultatboksene, ved hjælp af kontakterne blev værdien på akslen sat til nul, og en blev indtastet i multiplikatorboksene. Funktionsvælgeren satte maskinen i kvadratrodstilstand [12] . En mere detaljeret beskrivelse af handlingerne udført i processen med at udtrække kvadratroden er ikke bevaret, dog var det generelle skema sandsynligvis tæt på en lignende operation på Stern -regnemaskinen [11] . En yderligere mekanisme blev brugt til at beregne roden. Rapporten fra verdensudstillingen i London i 1851 bemærkede, at operationen med at udtrække roden, selvom det ikke krævede at gætte resultatets tal, tog lang tid [9] .

Noter

↑ 1 2 3 4 Ewa Wyka. Mechanik warszawski Abraham Izrael Staffel (1814-1885) i jego wynalazki (polsk) . chc60.fgcu.edu. Dato for adgang: 1. oktober 2016. Arkiveret fra originalen den 19. juli 2011.
↑ Israel Abraham Sztaffel. Wspomnienie pośmiertne: [ polsk. ] // Kłosy. - 1885. - T. 40 (1041). - S. 385-386.
↑ Staffels regnemaskine: [ eng. ] // The Illustrated London News, Exhibition Supplement. - 1851. - T. 19 (518). - S. 1.
↑ Stafel, Israel Abraham // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron : i 86 bind (82 bind og 4 yderligere). - Sankt Petersborg. , 1890-1907.
↑ Geoffrey Cantor. Religion og den store udstilling 1851 . - Oxford University Press, 2011. - S. 164. - ISBN 978-0-19-959667-6 .
↑ 1 2 Ny regnemaskine: [ eng. ] // Scientific American . - 1851. - T. 6 (49). - S. 392.
↑ Trinks F. Geschichtliche Daten aus der Entwicklung der Rechenmaschine von Pascal bis zur Nova-Brunsviga. - Braunschweiger GNC Monatsschrift, 1926. - S. 249-276.
↑ ? : [ pol. ] // Kurier Warszawski . - 1845. - T. 119. - S. 579-580.
↑ 1 2 Regnemaskiner // Beretninger fra juryerne om emnet i de tredive klasser, hvori udstillingen var inddelt. ClassX: [ engelsk ] ] . - London, 1852. - S. 310-311.
↑ Kidwell, Peggy Aldritch; Williams, Michael R. Regnemaskinerne: Deres historie og udvikling (engelsk) . — Massachusetts Institute of Technology og Tomash Publishers, 1992.
↑ 1 2 Izabela Bondecka-Krzykowska. Begyndelsen af mekanisk databehandling i Polen: [ eng. ] // Studier i logik, grammatik og retorik. - 2012. - T. 27 (40). - S. 45-62.
↑ Machina rachunkowa pana Izraela Abrahama Staffel z Warszawy : [ polsk. ] // Tygodnik Ilustrowany . - 1863. - T. 192. - S. 207.