Технический прогресс в великой науке

1.

ТЕХНИЧЕСКИЙ
ПРОГРЕСС В ВЕЛИКОЙ
НАУКЕ
16 ЗИО ПРЕДСТАВЛЯЕТ

2.

СЕГОДНЯ МЫ РАССМОТРИМ
ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
Начнем с самого начала:
Самыми древними приборами для облегчения счета и вычислений был
человеческая рука и камешки . Благодаря сче ту на пальцах возникли пятиричная
и десятиричная (деся тичная) системы счисления. Верно подмечено ученым математиком Н.Н.Лузиным, что «преимущества десятичной системы не
математические, а зоологические. Если бы у нас на руках было не десять пальцев,
а восемь, то человечество пользовалось бы восьмиричной системой»

3.

Первый прибор в нашем списке - это зарубки на доске
(1350 г. до нашей эры) На барельефе храма египетского фараона
Сети I, в Абидасе записаны на пальмовой ветви числа в виде
зарубок.
Этот прибор мало кому известен,если вы его никогда не видели, то
скорее посмотрите на картинку
КОСТЬ С ЗАРУБКАМИ,
ОБНАРУЖЕННАЯ В
ДОЛЬНИ-ВЕСТОНИЦЕ. ЕЁ
ВОЗРАСТ — ПОЧТИ 30 000
ЛЕТ

4.

Следующее устройство продолжает
наш список: "японский соробон"
Соробан (Абакус, «счётная доска») –
горизонтальные японские счёты,
преимущественно используемые для обучения
счёту в начальной школе. Применение соробана в
обучении имеет ряд педагогических преимуществ
перед другими способами счета, так как с их
помощью числовые операции можно представлять
в графическом виде, развивая при этом умение
считать без использования записей.Счётная доска
из камня (металла, стекла) с выемками, в которые
клали камешки, называлась Абак (или Абакус).Уже
несколько веков соробан используется для
обучения детей в странах Азии. В Европе в
качестве помощника в обучении соробан появился
только в XXI веке, а первые школы ментальной
арифметики появились у нас совсем недавно.В
этой вычислительной доске 13 (или больше)
вертикальных спиц, поделенных поперёк. На
каждой спице по 5 косточек. Снизу – 4 «земные»,
каждая равна единице, сверху – 1 «небесная»,
равная пяти. При помощи 5 косточек на спице
отображают числа от 1 до 9. Считаются только
костяшки, придвинутые к центру.

5.

Вычисляющие часы Шиккарда
Вильгельм Шиккард родился 22 апреля
1592 года в городе Херренберг
(Германия). Он был чрезвычайно
талантлив и уже в 17 лет получил в
Тюбингенском университете степень
магистра, а через два года стал
бакалавром наук. Он приобрел
всемирную известность благодаря своим
достижениям в науках: астрономии,
математике и востоковедстве (профессор
кафедры восточных языков в
университете Тюбингена). А также,
Шиккард создал первую вычислительную
машину.
→
На самом деле в работе машина
Шиккарда была довольно простой. К
примеру, чтобы узнать чему равно
произведение 296 х 73, нужно
установить цилиндр в положении,
которое позволит вывести в верхнем
ряду окошек первый множитель:
000296. Произведение 296 х 3
получится, если открыть окошки
третьего ряда и просуммировать
увиденные цифры, как в способе
решетки. Далее точно также
открываются окошки седьмого ряда,
дающие произведение 296 х 7 к
которому слава приписывается 0. И
останется лишь сложить найденные
числа на суммирующем устройстве.
Все, результат готов.

6.

Логарифмическая линейка
Логарифми́ческая лине́йка, счётная линейка —
Логарифмическая линейка была
изобретена примерно в 1620-1630 годахд
аналоговое вычислительное устройство,
позволяющее выполнять
несколько математических операций, в том
числе умножение и деление чисел, возведение в
степень (чаще всего в квадрат и куб), вычисление
квадратных и кубических корней,
вычисление логарифмов, потенцирование,
вычисление тригонометрических и гиперболически
х функций и некоторые другие операции.
Если разбить вычисление на три действия, то с
помощью логарифмической линейки можно возводить
числа в любую действительную степень и извлекать
корень любой действительной степени.
Идею, близкую к конструкции логарифмической
линейки, высказал в начале XVII века английский
астроном Эдмунд Гантер; он предложил нанести на
линейку логарифмическую шкалу и с помощью двух
циркулей выполнять операции с логарифмами
(сложение и вычитание).
В 1620-е годы английский математик Эдмунд Уингейт
До появления карманных калькуляторов этот
инструмент служил незаменимым расчётным орудием
инженера. Точность расчётов — около 3 значащих цифр.

7.

Суммирующая машина Паскаля
→
Паскаль сконструировал
машину в 1642 году.
Суммирующая машина Паскаля —
арифметическая машина, изобретённая
французским учёным Блезом
Паскалем.«Паскалина» - это небольшой
ящичек, в котором находится множество
соединенных между собой зубчатых
колесиков (шестеренок). На каждом
колесике были разметки от нуля до девяти.
Для того, чтобы произвести операцию
сложения необходимо было набрать
суммирующиеся числа с помощью нужного
количества оборотов шестеренок.
Колесики двигались до того момента, пока
не появилось нужное число. При полном
обороте появившейся остаток (больше 9)
шестеренка перекидывала на другой
разряд, передвигая соседнее колесо на
одно деление.Машина Паскаля стала
вторым реально работающим
вычислительным устройством после
Считающих часов Вильгельма Шикарда.

8.

Механический калькулятор Лейбница
История
→
Арифмометр Лейбница — арифмометр, изобретённый
немецким математиком Готфридом Вильгельмом Лейбницем.
Идея создания машины, выполняющей вычисления,
появилась у выдающегося немецкого математика и
философа Готфрида Вильгельма Лейбница после его
знакомства с голландским математиком и астрономом
Христианом Гюйгенсом. Огромное количество вычислений,
которое приходилось делать астроному, навело Лейбница на
мысль о создании механического устройства, которое могло
бы облегчить такие расчёты («Поскольку это недостойно
таких замечательных людей, подобно рабам, терять время на
вычислительную работу, которую можно было бы доверить
кому угодно при использовании машины»). Арифмометр был
создан Лейбницем в 1673 году. Сложение чисел выполнялось
в десятичной системе счисления при помощи связанных друг
с другом колёс, так же как на вычислительной машине другого
выдающегося учёного-изобретателя Блеза Паскаля —
«Паскалине».
Принцип работы
→
1. С помощью циферблатов вводится множимое (10456).2. Устанавливается штифт в среднюю
часть вспомогательного счетчика, напротив цифры 2, нанесенной на наружную часть
вспомогательного счетчика.3. Поворачивают главное приводное колесо по часовой стрелки,
пока штифт, вставленный в вспомогательный счетчик, не упрется в упор (два поворота).4.
Сдвигается подвижная часть калькулятора Лейбница на одно деление влево, используя
вспомогательное приводное колесо.5. Устанавливается штифт в среднюю часть
вспомогательного счетчика, напротив цифры, соответствующей количеству десяток множителя
(7).6. Поворачивается главное приводное колесо по часовой стрелки, пока штифт, вставленный
в вспомогательный счетчик, не упрется в упор (семь поворотов).7. Подвижная часть
калькулятора Лейбница сдвигается еще на одно деление влево.8. Устанавливается штифт в
среднюю часть вспомогательного счетчика, напротив цифры, соответствующей количеству
сотен множителя (4).9. Поворачивают главное приводное колесо по часовой стрелки, пока
штифт, вставленный в вспомогательный счетчик, не упрется в упор (четыре поворота).10.
Число, появившиеся в окошках отображения результата, – искомое произведение 10456 на 472
(10456 х 472 = 4 935 232). При делении, сначала, в калькулятор Лейбница вводится делимое с
помощью циферблатов, и один раз поворачивается главное приводное колесо по часовой
стрелке. Затем, с помощью циферблатов вводится делитель, и главное приводное колесо
начинает вращаться против часовой стрелки. При этом результат деления – это количество
оборотов главного приводного колеса, а в окошках отображения результатов индицировался
остаток от деления.Сложение осуществляется следующим способом:1. С помощью установки
циферблатов в необходимое положение, вводится первое слагаемое2. Поворачивается ручка
главного приводного колеса по часовой стрелки один раз.3. Вводится второе слагаемое по той
же технологии, как и первое.4. Еще раз поворачивается ручка главного приводного колеса.5. В
окне результата отображается результат сложения.Для вычитания необходимо:1. С помощью
установки циферблатов в необходимое положение, вводится уменьшаемое.2. Поворачивается
ручка главного приводного колеса по часовой стрелки один раз.3. С помощью циферблатов
вводится вычитаемое.4. Поворачивается ручка главного приводного колеса один раз против
часовой стрелки.5. В окне результата отображается результат вычитания

9.

Арифмометр Томаса
→
Ксавье Томас (1785-1870) - основатель и руководитель двух парижских страховых обществ «Феникс» и «Солейль»
(Солнце). Желая улучшить свое финансовое положение, он решил сократить количество служащих, а горы
страховых расчетов переложить на счетную машину.
→
В 1818 г. Томас, воспользовавшись идеями знаменитого немецкого ученого Г.В. Лейбница (1646-1716), изобрел
счетную машину для выполнения четырех арифметических действий и назвал ее арифмометром (от греч. arithmos –
число и metreo – измеряю).
→
Арифмометр Томаса представляет собой настольное, но весьма ощутимое по весу (15 кг) устройство. Механизм
жестко крепится в деревянном ящике-футляре и закрыт двумя металлическими панелями, слева имеется
вспомогательный ящичек для запасных частей, бумаги и т.п. Основу конструкции составляют ступенчатые валики
Лейбница. Одному разряду соответствует один ступенчатый валик. Против каждого валика находится установочная
зубчатка, которая двигается вдоль четырехгранной оси с помощью ползуна, заканчивающегося на лицевой панели
кнопкой. При установке чисел кнопка свободно передвигается по прорезям-разрядам, тем самым передвигая
установочную зубчатку по оси до ее совпадения с нужной цифрой. Вращая с помощью рукоятки ступенчатые валики,
зубчатки входят в зацепление с соответствующим числом ступенек на валике и поворачивают его на тот или иной
угол. На осях находятся промежуточные шестерни, которые передают это вращение цифровому колесу счетчика.
Кроме ступенчатых валиков Томас осуществил в своей машине еще одну идею Лейбница – подвижную каретку,
которая позволяла умножать и делить числа методом многократного поразрядного сложения или вычитания.
Принципиальное конструктивное отличие арифмометра Томаса от машины Лейбница заключается в том, что
счетный механизм стал располагаться на подвижной каретке, а установочный для набора чисел – на неподвижной
части.

10.

11.

→
Суммирующее устройство Слонимского
получило положительный отзыв Б. С.
Якоби и М. В. Остроградского. В основе
его конструкции лежит простой и в то же
время достаточно эффективный способ
ввода чисел, обеспечивающий
одновременно перенос десятков в
старший разряд.Основной элемент
конструкции – зубчатые колеса с 24
коническими зубцами: по одному колесу
на один разряд числа. Ввод исходных
чисел осуществлялся поразрядно с
помощью штифта, вставляемого в
отверстия между двумя зубцами колеса.
Суть конструкции состоит в
характерерасположения колес друг
относительно друга: колеса независимы.
При вращении в одну сторону штифт не
может задеть соседнее колесо, в другую задевает, соседнее колесо сдвигается и,
таким образом, прибавляется единица в
старшем разряде.В ноябре 1845 г.
Слонимский получает патент на свое
изобретение сроком на 10 лет.
Вычислительный
снаряд Слонимского.
Слонимского— суммирующую машину “Снаряд для
сложения и вычитания”, за которую автор получил
Демидовскую премию.В середине прошлого века З.Я.
Слонимский (1810-1904) предложил простое
множительное устройство, основанное на доказанной им
теореме. Это устройство позволяло получать
произведения любого числа на любое однозначное число.
Другими словами, это было нечто вроде механической
таблицы умножения любого числа на 2, 3, 4,..., 9.Позднее
теорема Слонимского была использована при создании
другого простого множительного устройства (счетных
брусков Иофе).На основе своей теоремы Слонимский
составил таблицу, состоящую из 280 столбцов – по 9
чисел в каждом. Эта таблица нанесена на цилиндры,
являющиеся основным элементом устройства. Цилиндры
могут перемещаться в двух направлениях: вдоль оси и
вокруг нее. На ось, на которой находится цилиндр, надеты
также два мини-цилиндра. На поверхность одного миницилиндра нанесены числа от 0 до 9 , а на поверхность
другого – буквы a, b, c, d и цифры (от 1 до 7).

12.

Арифмометр Чебышева
→
Прибор, в котором впервые была достигнута автоматизация выполнения всех арифметических действий. Его
изобрел крупнейший русский математик и механик П.Л. Чебышев. Арифмометр Чебышева состоял из двух основных
частей: суммирующей машины, сконструированной в 1878 году, и приставки для умножения, появившейся примерно
пятью годами позже. После установки множимого и множителя требовалось только вращать рукоятку, чьи повороты
либо передавались на механизм переноса (как в обычном арифмометре), либо заставляли передвигаться на один
разряд основной счетчик (суммирующую машину) относительно этого механизма.
→
Для автоматизации всего процесса служил специальный управляющий регистр, на цифровых колесах которого
устанавливался множитель. При умножении на цифру разряда единиц множителя установка колеса единиц
управляющего регистра «уменьшалась» с каждым срабатыванием механизма переноса на единицу, пока не
остазиции колесо, препятствовавшее ранее перемещению основного счетчика относительно механизма переноса,
позволяло осуществить такое перемещение на один разряд, после чего обороты рукоятки передавались уже на
колесо десятков счетчика управления и т.д.Автоматические арифмометры представляли собой устройства,
производившие любые арифметические действия над заданными числами после их установки и нажатия клавиши
требуемой операции.
→
Следует подчеркнуть, что в счетном приборе, сконструированном Чебышевым, перенос единицы в следующий
разряд осуществлялся постепенно, непрерывно, и этот принцип нашел широкое применение с появлением в
арифмометрах электропривода (поскольку увеличилась скорость их работы и при дискретном («прерывистом»)
способе передачи неизбежно появлялись толчки, снижающие надежность машин).

13.

→
Счислитель Куммера
История
Счислитель Куммера (также аддиатор, арифметическая линейка) — компактная
цифровая суммирующая машина предельно простой конструкции, появившаяся в
середине XIX века и выпускавшаяся до 1982 года[1]. Представляет собой
конструкцию из нескольких зубчатых реек, промаркированных символами ↓, 0…9, ↑
(стрелок может не быть).Француз Сезар Казэ[2] в 1707 году придумал рейки, прорези
длиной в 10 единиц и метки, указывающие, куда надо вести штырь: вверх или вниз.
Перенос в следующий разряд выполнялся вручную. Несмотря на сомнительную
полезность, устройство получило определённое распространение.Немецкая
компания Addiator начала выпускать устройство около 1920 и сделала аддиатор
товарным знаком, ставшим нарицательным[3]. На Западе он был популярен, наряду с
более дорогой Curta, и даже некоторое время конкурировал с микрокалькуляторами
за счёт многократно меньшей цены. К 1961 году было сделано более 5 млн
подлинных аддиаторов, самые дорогие из них щеголяли роскошным латунным
корпусом[4]. Существовали счислители, предназначенные специально для расчётов в
фунтах/шиллингах/пенсах, футах/дюймах/долях дюйма, шестнадцатеричные
счислители для программистов[5], гибриды счислителя с логарифмической линейкой:
первый умел складывать и вычитать, вторая — умножать и делить.
Теория
→
Сначала рассмотрим счислитель без символов ↑↓. Он
представляет собой механический десятичный сумматор.
Длина щели ровно 10 единиц, и если довести штырь,
например, от 6-ки до самого низа, мы автоматически
прибавляем к сумматору 6. Если же провести от 6-ки до
верха — мы вычитаем 4. До верха и по изгибу — −4+10, то
есть прибавить 6 с переносом.Такая схема переноса
неполная и не может совершить перенос в двух и более
разрядах: 199 + 1 = 200. Взамен она застревает при
попытке увеличить 90 на 10, и пользователь должен
своими силами вычесть 90 и прибавить 100 — то есть
провести от 1 вверх и по изгибу.Отрицательные числа
хранятся дополнительным кодом: 9999 = −1, 9998 =
−2.Более прогрессивные счислители добавляют две
псевдоцифры: ↑ = 10, ↓ = −1. Чтобы нормализовать эти
цифры, надо вычесть 10 в одном разряде и прибавить в
другом — то есть провести от 0 и по изгибу. Чтобы
превратить прямой код −1 в дополнительный 9999, надо
взять модуль, вычесть единицу и инвертировать все
цифры — отсюда такое устройство индикатора
отрицательных чисел. И здесь примитивная схема
переноса оказывается очень кстати, ведь запись 0↓98 —
это действительно отрицательное число: −100 + 98 = −2.

14.

Арифмометр Однера —
успешная
разновидность арифмометров,
разработанная российским
механиком шведского
происхождения В. Т. Однером.
Промышленное производство
арифмометра впервые было
налажено в СанктПетербурге в 1890 году. Уже с
1892 года начали появляться
клоны арифмометра,
выпускавшиеся вплоть до
второй половины 20 века.
История
Однер заинтересовался арифмометрами в 1871 году после
ремонта случайно попавшего к нему арифмометра Тома де
Кольмара — единственного серийного арифмометра тех лет.
Уже в 1873 году был построен первый прототип, а в 1877
изготовлены 14 экземпляров по заказу Людвига Нобеля. В
1878—1890 годах Однер совершенствовал и запатентовал свою
машину в нескольких странах.[источник не указан 1859
дней]
В 1890 году было открыто производство в России, в 1891
году — производство в Германии. В 1892 году германское
производство было продано и впоследствии выпускало клоны
арифмометров Однера под торговой маркой Brunsviga (по
названию города Брауншвейга).[1]
После Октябрьской революции 1917 года, когда предприятие
Однера было национализировано, наследники Однера
репатриировались в Швецию и создали новое производство,
продавая арифмометры под торговой маркой Original-Odhner
(«подлинный Однер»).
В 1924 году петербургский завод Однера был перенесен в
Москву и продолжил выпуск клона арифмометра Однера под
торговой маркой «Феликс»[2].

15.

История
Юджин Дорр Фельт (1884) изобрел один из важных механизмов счетной машины,
построенной им, по аналогии с приводом строгального станка, который был
выполнен в виде храпового механизма. Р.С. Гутер и Ю.Л. Полунов в книге «От абака
до компьютера» (1981) подчеркивают: «Первая по-настоящему более или менее
пригодная 661 многоразрядная клавишная суммирующая машина была создана
лишь в середине 80-х годов прошлого столетия.
В 1884 году 24-летний металлист Юджин Дорр Фельт, наблюдая за работой привода
строгального станка, выполненного в виде храпового механизма, пришел к мысли о
создании счетной машины, в которой аналогичный механизм играл бы главную
роль» (Гутер, Полунов, 1981, с.63). Фельт также отталкивался от аналогии с
двухзарядной суммирующей машиной Томаса Хилла. «…Одноразрядные
суммирующие машины, - отмечают Р.С. Гутер и Ю.Л. Полунов, - распространения в 19
веке не получили и на смену им пришли многоразрядные.
Первая попытка создания подобной машины принадлежит американцу Томасу
Хиллу и относится к 1857 году» (там же, с.62). По свидетельству указанных историков
техники, «машина Фельта имела много общего с машиной Хилла. В «Комптометре»,
как и в машинах Хилла, над верхней крышкой было расположено несколько
вертикальных рядов клавиш, укрепленных на длинных стержнях, которые
проходили через крышку внутрь машины» счётная машина фельта

16.

Современные калькуляторы
Самым первым калькулятором, вернее его
прототипом, называют найденный на
римском корабле (затонувшем) в 1902 году
Антикерский механизм.Антикерский
механизмПриблизительно он был создан
во 2м веке до н.э., и с помощью него
определяли некоторые движения
небесных тел. Также можно было
выполнять простейшие операции:
складывать, вычитать и умножать.
К группе пра-пра-бабушек и пра-пра-дедушек
современных калькуляторов можно отнести так
называемый вавилонский абак. Более
усовершенствованная версия абака - это
знакомые нам счеты, которые стали очень
популярны в древней Руси с XV в. Далее
история говорит нам о новом устройстве
знаменитого Блеза Паскаля 1643 года. Это была
некая суммирующая машина: ящик с
шестернями, тесно связанными между собой.
В то время (1961) выпустили первый доступный
калькулятор, который работал на специальных
лампах. Также чуть позже появился на свет первый
массовый транзисторный калькулятор. В 1965 году
родилось устройство, считающее еще и сложные
логарифмы, процесс шел быстро.Оставался
только выпуск калькулятора, вычисляющего
трансцендентные функции.Только после такого
пути в 1969 году появился первый
программируемый настольный калькулятор.Он
был довольно объемный и весил примерно 800
грамм

17.

С вами была
лучшая группа 16
ЗИО
НА ЭТОМ НАШ
УВЛЕКАТЕЛЬНЫЙ ПУТЬ
В МИРЕ
ВЫЧЕСЛИТЕЛЬНЫХ
ПРИБОРОВ, ОКОНЧЕН!