Суммирующая машина Паскаля: история создания, устройство и ее развитие

Гениальные люди гениальны во всем. Это расхожее утверждение в полной мере применимо к французскому ученому Блезу Паскалю. В исследовательские интересы изобретателя входила физика и математика, литература и философия. Именно Паскаля считают одним из основателей математического анализа, автором основного закона гидродинамики. Известен он и в качестве первого создателя механических вычислительных машин. Эти устройства — прототипы современных ЭВМ.

На тот момент модели были во многом уникальны. По своим техническим особенностям они превзошли многие аналоги, придуманные до Блеза Паскаля. Какова история "Паскалины"? Где можно встретить эти конструкции сейчас?

Первые прототипы

Попытки провести автоматизацию вычислительных процессов проводились давно. Сильнее всего в этих вопросах преуспели арабы и китайцы. Именно они считаются первооткрывателями такого приспособления, как абак. Принцип действия достаточно прост. Для проведения расчета необходимо переложить кости с одной части на другую. Изделия дополнительно позволяли проводить операции вычитания. Неудобства первых арабских и китайских абаков были связаны только с тем, что камни легко рассыпались во время переноса. В некоторых магазинах в глубинке до сих пор можно встретить простейшие виды арабских абаков, правда, сейчас их называют счетами.

Актуальность проблемы

Свою машину Паскаль начал проектировать в 17 лет. На мысли о необходимости автоматизировать рутинные вычислительные процессы подростка натолкнул опыт собственного отца. Дело в том, что родитель гениального ученого работал сборщиком налогов и долгое время просиживал за утомительными расчетами. Само проектирование заняло долгое время и потребовало от ученого больших физических, умственных и материальных вложений. В последнем случае помощь Блезу Паскалю оказал собственный отец, который быстро понял преимущества разработки сына.

Конкуренты

Естественно, в то время о применении каких-либо электронных средств вычисления и речи не шло. Все осуществлялось только за счет механики. Использовать вращение колес для проведения операции сложения было предложено задолго до Паскаля. Например, не меньшей популярностью в свое время пользовалось устройство, созданное в 1623 году Вильгельмом Шиккардом. Однако в машине Паскаля были предложены определенные технические новшества, заметно упрощающие процесс сложения. Например, французский изобретатель разработал схему автоматического переноса единицы при переходе числа в высший разряд. Это позволило складывать многозначные цифры без вмешательства человека в счетный процесс, что практически исключило риск ошибок и неточностей.

Внешний вид и принцип действия

Визуально первая суммирующая машина Паскаля напоминала обыкновенный металлический ящик, в котором располагались связанные друг с другом шестеренки. Пользователь через поворот наборных колес устанавливал необходимые ему значения. На каждое из них наносились цифры от 0 до 9. При совершении полного оборота шестерня сдвигала соседнюю (соответствующую более высокому разряду) на одну единицу.

Самая первая модель обладала всего пятью зубчатыми колесами. Впоследствии счетная машина Блеза Паскаля претерпела некоторые изменения, касающиеся увеличения количества шестерен. Их появилось 6, затем это число возросло до 8. Такое нововведение позволило проводить исчисления вплоть до 9 999 999. Ответ же появлялся в верхней части устройства.

Операции

Колеса в счетной машине Паскаля могли вращаться только в одну-единственную сторону. В результате чего пользователь был способен провести исключительно операции сложения. При некоторой сноровке устройства адаптировали и под умножение, но выполнить расчеты в этом случае было заметно сложнее. Возникала необходимость несколько раз подряд складывать одни и те же числа, что было крайне неудобно. Невозможность осуществить вращение колеса в обратную сторону не позволяла проводить вычисления с отрицательными числами.

Распространение

С момента создания прототипа ученый сделал около 50 устройств. Механическая машина Паскаля вызвала небывалый интерес во Франции. К сожалению, широкого распространения изделие так и не смогло завоевать, даже несмотря на резонанс у широкой общественности и в научных кругах.

Главная проблема изделий заключалась в их дороговизне. Производство было затратным, естественно, это отрицательным образом складывалось и на итоговой цене всего прибора. Именно сложности с выпуском привели к тому, что ученый за всю свою жизнь смог продать не более 16 моделей. Люди по достоинству оценили все преимущества автоматического исчисления, но брать приборы не хотели.

Банки

Основной акцент при реализации Блез Паскаль ставил именно на банки. Но финансовые учреждения в большей своей массе отказались приобретать машину для автоматических расчетов. Проблемы возникли из-за сложной денежной политики Франции. В стране на тот момент существовали ливры, денье и су. Одна ливра состояла из 20 су, а су из 12 денье. То есть, десятичная система исчисления отсутствовала как таковая. Именно поэтому использовать машину Паскаля в банковской сфере в реальности было практически невозможно. На принятую в других странах систему исчисления Франция перешла только в 1799 году. Однако и после этого времени применение автоматизированного устройства было заметно осложнено. Это уже касалось упомянутых ранее трудностей в производстве. Труд в основном был ручным, поэтому каждая машина требовала кропотливой работы. В итоге их просто перестали изготавливать в принципе.

Поддержка властей

Одну из первых автоматических счетных машин Блез Паскаль подарил канцлеру Сегье. Именно этот государственный деятель оказал поддержку начинающему ученому на первых этапах создания автоматического устройства. При этом канцлер сумел добиться от короля привилегий на выпуск данного агрегата именно для Паскаля. Хоть изобретение машины всецело принадлежало самому ученому, патентное право в то время во Франции было не развито. Привилегия от монаршей особы была получена в 1649 году.

Продажи

Как было сказано выше, большого распространения машина Паскаля не завоевала. Сам ученый занимался только изготовлением устройств, за продажу отвечал его друг Роберваль.

Развитие

Принцип вращения механических шестерен, реализованный в вычислительной машине Паскаля, был взят за основу и при разработке других аналогичных устройств. Первое удачное усовершенствование приписывают немецкому профессору математики Лейбницу. Создание арифмометра датировано 1673 годом. Сложения чисел выполнялись также в десятичной системе, но само устройство отличалось большим функционалом. Дело в том, что с его помощью можно было не только проводить сложение, но также умножать, вычитать, делить и даже извлекать квадратный корень. Ученый добавил в конструкцию специальное колесо, которое позволяло ускорять повторяющиеся операции по сложению.

Свое изделие Лейбниц презентовал во Франции и Англии. Одна из машин даже попала к русскому императору Петру Первому, который подарил ее китайскому монарху. Изделие было далеко от совершенства. Колесо, которое изобрел Лейбниц для проведения вычитания, впоследствии стало использоваться и в других арифмометрах.

Первый коммерческий успех механических вычислительных машин датирован 1820 годом. Калькулятор создал французский изобретатель Шарль Ксавье Томас де Кольмар. Принцип действия во многом напоминает машину Паскаля, но само устройство отличается меньшими размерами, оно немного проще в изготовлении и дешевле. Именно это и предопределило успех у коммерсантов.

Судьба творения

В течение всей свой жизни ученый создал около 50 машин, до наших дней "дожили" единицы. Сейчас достоверно можно отследить судьбу всего 6 устройств. Четыре модели находятся на постоянном хранении в Парижском музее искусств и ремесел, еще две в музее в Клермоне. Оставшиеся вычислительные устройства нашли свое пристанище в частных коллекциях. О том, кто сейчас ими владеет достоверно не известно. Под большим вопросом находится и исправность агрегатов.

Мнения

Некоторые биографы связывают разработку и создание суммирующей машины Паскаля с пошатнувшимся здоровьем самого изобретателя. Как было сказано выше, первые работы ученый начал еще в молодости. Они требовали от автора колоссального напряжения умственных и физических сил. Труд велся на протяжении практически 5 лет. В результате этого Блеза Паскаля начали преследовать сильные головные боли, которые затем сопровождали его всю оставшуюся жизнь.