Потребность в счете появилась у людей еще до возникновения письменности. Вначале для этого пользовались камнями, пальцами и специальными счетными досками. По мере развития торговых отношений возникла потребность в сложных расчетах. Осуществлять их немеханическим способом было сложно. Ученые трудились над автоматизацией вычислений еще со времен античности. Однако не каждый знает, кто именно создал первый арифмометр.
Что это такое
Арифмометром называется механическая вычислительная машина, которая выполняет основные математические функции – вычитание, сложение, деление и умножение. Само понятие происходит от греческих слов «arithmós», что переводится как «число», и «metr», что означает «измерять».
Первое такое устройство изобрел Вильгод Однер еще в девятнадцатом веке. Благодаря этому удавалось работать с большими числами и получать точные значения. Для применения арифмометра требовался механический привод. Это означает, что для получения данных нужно было крутить специальную ручку.
Спустя некоторое время удалось усовершенствовать этот процесс. На электрических устройствах расчеты проводились автоматически или осуществлялись полуавтоматическим способом.
Как выглядели первые арифмометры
Первое устройство, напоминающее арифмометр, было изобретено еще в пятнадцатом веке. Именно тогда Леонардо да Винчи создал чертежи такого приспособления. Первая счетная конструкция, которая называлась часами для счета, появилась в 1623 году. Ее придумал немецкий ученый Вильгельм Шиккард.
В 1956 году в одной из библиотек Штутгарта удалось найти чертежи, по которым ученые установили, что конструкция представляла собой 6-разрядную механическую модель. Она давала возможность выполнять простейшие математические операции. «Часами» устройство назвали из-за того, что в нем применялись звездочки и шестеренки.
Машина Паскаля, придуманная в 1642 году, стала важной вехой в развитии устройств для счета. «Паскалина» напоминала ящичек, оснащенный зубчатыми колесиками-шестеренками. В ней присутствовала разметка от 0 до 9. Числа требовалось набирать определенным числом оборотов шестеренок. После прохождения полного круга вращения остаток перемещался в следующий разряд. В результате соседнее колесо двигалось на 1 отметку. Конструкция позволяла выполнять сложение и прочие манипуляции, однако процесс был достаточно сложным.
В 1673 году Лейбниц придумал конструкцию, которая позволяла выполнять не только сложение и вычитание, но и умножение с делением. Больше 20 лет Лейбниц посвятил совершенствованию своего устройства. Ступенчатый валик со временем получил название «колесо Лейбница». Его применяли вплоть до середины двадцатого века.
Благодаря использованию подвижной каретки на калькуляторе Лейбница удалось увеличить скорость умножения. За счет применения рукоятки удалось сделать управление существенно проще. Производство конструкции отличалось очень высокой себестоимостью. Потому число выпущенных изделий был небольшим. Как следствие, модель не получила массового распространения.
Изобретение Томаса
Первый арифмометр, получивший широкое распространение, создали в первой половине девятнадцатого века. Его автором считается Карл Томас. Именно этот исследователь, инженер и предприниматель занимался созданием механического счетного устройства. Он дал ему название «арифмометр».
Конструкция Томаса весила 15 килограммов и могла выполнять 4 арифметических операции. Благодаря технологиям обработки металлов удалось наладить массовое производство арифмометров. С различными улучшениями их выпускали вплоть до середины двадцатого века.
Устройство Однера
Первый арифмометр, напоминающий современный, изобрел Вильгодт Однер в 1874 году. Ученый имел шведское происхождение, но жил в Петербурге. Патент на свою конструкцию он вначале получил в России, а затем и в Германии. Изготовление арифмометров Однера началось еще в 1890 году. Вначале он делал их в Петербурге. Годом позже было налажено производство и в Германии.
Принцип работы
Первые прототипы современных вычислительных машин работали на механике, которая была доступна в период ранней индустриальной эпохи. Для этого использовались зубчатые цилиндры и колеса. Числа вводили в арифмометр, после чего они преобразовывались и передавались пользователям. Для этого значения выводились в специальных окнах или наносились на ленту.
На модели «Феликс» числа вводили путем перемещения рычагов вверх и вниз. Для сложения требовалось оттянуть ручку, расположенную справа, и провернуть ее 1 раз на себя. Чтобы выполнить операцию вычитания, оборот требовалось сделать от себя.
При этом существовали различные модели арифмометров. Они могли использовать только механический привод или работать с применением электрического двигателя. В первом случае для работы требовалось все время вращать ручку, как в модели «Феликс». Во втором случае часть операций совершалась при помощи электромотора.
Арифмометры были цифровыми устройствами, а не аналоговыми, как, к примеру, логарифмическая линейка. Потому на результат вычисления погрешности не влияли. Это давало возможность получить максимально точные значения.
Поскольку изначально такие устройства были предназначены для деления и умножения, практически все конструкции имели механизм, который отображал число сложений и вычитаний. Он назывался счетчиком оборотов. Это было связано с тем, что умножение и деление обычно реализовывалось как последовательно выполняемые сложения и вычитания.
Арифмометры могли складывать и вычитать числа. Однако на простейших рычажных устройствах – к примеру, на модели «Феликс» – такие операции выполнялись крайне медленно. Безусловно, это происходило быстрее по сравнению с умножением и делением, но медленнее, чем сложение или вычитание ручным способом или на простых суммирующих устройствах.
При использовании арифмометра порядок действий всегда задавался ручным способом. Прямо перед выполнением любой операции требовалось нажать соответствующую кнопку или повернуть нужный рычаг. При этом программируемых аналогов таких устройств практически не было.
Виды устройства
Эта простейшая счетная машина имела много разновидностей. Итак, существовали следующие виды арифмометров:
- Настольные или портативные. Чаще всего такие конструкции делали настольными или, что называется, наколенными, подобно современным ноутбукам. Иногда можно было встретить карманные устройства, такие как Curta. В этом заключалось принципиальное отличие от габаритных вычислительных машин – табуляторов и механических компьютеров.
- Механические или электрические. В этом случае числа вводились в арифмометр, после чего они преобразовались и передавались человеку. Для этого применялись механические устройства. Впоследствии появились конструкции, оснащенные электромотором.
Использование арифмометра в СССР
Арифмометры Однера начали выпускать в Советском Союзе в 1924 году. Это стали делать на московском заводе Дзержинского. Первое устройство называлось «Феликс». Оно считалось наиболее распространенной моделью. Серийный выпуск таких приборов продолжался до семидесятых годов прошлого века.
Советская вычислительная техника преимущественно выпускалась на заводах счетных машин, которые располагались в Москве и в Курске. Более совершенный вариант «однер-машины» производили в Пензе. Важным улучшением системы Однера стал клавишный арифмометр «Фацит». На его базе начали создавать разного рода советские аналоги – в частности, модель ВК-1.
В устройстве ВК-1 вместо рычагов появилась клавиатура, оснащенная 10 клавишами. При этом числа требовалось вводить ручным способом, однако благодаря использованию клавиш продуктивность увеличилась практически втрое в сравнении с «Феликсом». При этом аппарат во время работы издавал сильный шум.
В модели ВК-2, которая появилась несколько позже, процессы деления и очищения установочного барабана удалось полностью автоматизировать. При этом умножение производилось полуавтоматическим способом.
Изготовление советских счетных машин базировалось на работе иностранных аналогов. Советскую клавишную машину КСМ создали на заводе имени Дзержинского. Это произошло в 1935 году. После войны была изготовлена полуавтоматическая вычислительная модель, оснащенная большим количеством клавиш. Она называлась ВМП-2.
Шестидесятые годы ознаменовались совершенствованием «томас-машин». Именно тогда начали производить электромеханические полноклавишные автоматические арифмометры. Устройство ВММ-2, произведенное в СССР, активно применялось в промышленности. Оно представляло собой наиболее функциональный вычислительный аппарат, который подразумевал полную автоматизацию процессов вычисления, гашения счетчиков и передвижения каретки.
В восьмидесятые годы прошлого века начала эпоха электроники. Вместо механических приборов стали активно применять калькуляторы и электронно-вычислительные машины. Арифмометры постепенно вышли из оборота и переместились в музеи и коллекции поклонников техники.
Арифмометр представляет собой весьма интересное изобретение, которое совершило настоящий переворот в сфере развития вычислительной техники. За время своего существования это устройство прошло сложный эволюционный путь. Однако впоследствии его сменили более совершенные устройства. Сегодня увидеть арифмометр можно разве что в музее или в коллекции антиквариата.
Похожие записи:
Когда появился первый в мире ноутбук и кто его придумал – история создания
Кто придумал первый в мире фен, когда и где его изобрели – история создания
Когда появился первый в мире самокат и кто его придумал – история создания
Когда изобрели первый в мире холодильник и кто его придумал – история создания
Когда и где появился первый в мире светофор, кто придумал – история создания
Кто изобрел первый в мире микроскоп и когда его придумали – история создания
Кто и когда изобрел первый в мире робот-пылесос – история его создания
Кто изобрел первый в мире тостер и когда он появился – история создания