Historia informatyki - zakres 1.pdf

(67 KB) Pobierz
Zakres materiału przedmiotu Historia informatyki –część pierwsza-
do maszyn Babbage’a
1. Pierwsze pomoce przy rachowaniu – logarytmy i pałeczki Nepera
2. Projekty niezachowane - szkic maszynki do dodawania Leonarda da Vinci, zegar liczący
Shickarda
3. Pierwsze zachowane maszyny arytmetyczne – Pascalina i maszyny do mnożenia Leibniza,
maszynki Morlanda
4. XVIII wiek - następcy Leibniza – Polleni, Braun, Leupold, Hahn
5. Demonstrator i maszyny liczące Stanhope’a
6. Rewolucja przemysłowa i krosno uniwersalne Jacquarda
7. Standard maszyny arytmetycznej - Arytmometr Thomasa de Colmar
8. Praktyczne wynalazki XIX wieku – bateria, silnik elektryczny, przekaźniki, telegraf, telefon,
początek ery radia
9. Matematycy i logicy XIX wieku
10. Maszyna różnicowa i analityczna Babbage’a
Ad 1. W 1617 w traktacie „Rabdologia” Johna Neper (1550-1617) przedstawił został system wspomagania
mnożenia, nazwany później „pałeczkami Nepera”. Bardzo proste w konstrukcji i obsłudze, sprowadzające
mnożenie do ciągu dodawań, wykorzystujące ideę logarytmów, były przez ponad dwieście lat powszechnie
używane (w postaci prostopadłościanów, walców lub tarcz). Wykorzystane zostały – jako element
wspomagający - w pierwszych maszynach liczących konstruowanych w XVII wieku.
Ad 2 . W 1967 roku w Bibliotece Narodowej w Madrycie w dokumencie zwanym Codex Madrit
datowanym na 1500 rok odkryto szkic Leonarda da Vinci przedstawiający maszynkę do dodawania
złożoną z kół zębatych. Pomysł oparty był na mechanizmie przeniesienia – pełny obrót jednego koła
powoduje obrót o jedną dziesiątą koła sąsiedniego. Szkic opatrzony jest komentarzem autora.
Wilhelm Schickard ( 1592 – 1635) –niemiecki duchowny, językoznawca, astronom i matematyk
skonstruował w 1623 roku – aby pomóc w obliczeniach niezbędnych Johannowi Keplerowi -wykorzystującą
pałeczki Nepera maszynkę liczącą. „Zegar liczący” Shickarda wykonywał dwa działania – dodawanie i
odejmowanie, zaś wbudowane w mechanizm pałeczki Nepera pozwalały na wykonywanie mnożenia.
Mechanizm – oparty na kołach zębatych realizujący przeniesienia spłonął w niespodziewanym pożarze w
kilka miesięcy po wykonaniu. Zachowały się szkice Shickarda i jego korespondencja z Keplerem.
Ad 3. Blaise Pascal (1623-1662) – francuski filozof, fizyk, publicysta i matematyk - W 1641 roku
zaprojektował maszynę arytmetyczną przeznaczoną do dodawania i odejmowania. Zadowalająco działający
mechanizm, nazwany „Pascaliną” , powstał w 1645 roku. Urządzenie nastawcze złożone było z tarcz
poruszanych sztyftem, którego ruchy ograniczała blokada. Dla uproszczenia produkcji, zamiast przekładni
zębatych użyto kół z kołeczkami, czyli miniatury kół latarniowych używanych w młynach. Problem
przeniesień Pascal rozwiązał przy pomocy zapadek, umieszczonych pomiędzy kołami. Dodawanie i
odejmowanie odbywało się, wykorzystując obrót bębnów w tym samym kierunku – bębny wyposażone były
w dwa rzędy cyfr – wzrastający, wykorzystywany przy dodawaniu i malejący do odejmowania.
Pascalina produkowana była jako maszyna do zwykłego dodawania i odejmowania liczb sześcio-
lub ośmiocyfrowych, maszyna typu „monetarnego” – na denary, soldy i funty oraz maszyna dla geometrów
na sążnie, stopy, cale i linie. Do dziś przetrwało osiem egzemplarzy .
Gottfried Wilhelm von Leibniz (1646-1716) – niemiecki filozof, matematyk, prawnik i dyplomata;
zajmował się także historią, językoznawstwem i teologią. Pojmował cały wszechświat jako
samoorganizujący się automat; sądził, że matematyka jest najlepszym środkiem poznania rzeczywistości.
Według Leibniza reguły myślenia można zredukować do reguł rachunku na symbolach , które będą
oznaczać pojęcia i idee. Opis rzeczywistości przez kombinację symboli pozbawi nieokreśloności wszelkie
sądy o świecie, a spory sprowadzi do argumentacji na wzór dowodów matematycznych. Myśl Leibniza
zawierała istotne elementy logiki formalnej . Szczególne znaczenie miała idea sprowadzenia wnioskowania
do szeregu operacji matematycznych na symbolach. Wprowadził także do Europy system binarny.
W 1670 roku stworzył manuskrypt zawierający koncepcję maszyny liczącej , która miała nie tylko
dodawać i odejmować, ale także mnożyć i dzielić – przez wielokrotne dodawanie i odejmowanie. Była
wprawiana w ruch przy pomocy korbki (w jednym kierunku dla dodawania i mnożenia, a w drugą dla
odejmowania i dzielenia). Aby rozwiązać problem przeniesienia, Leibniz w 1672 roku wpadł na pomysł
„ bębna o zębach nierównej długości ” ( bęben Leibniza ). Pierwszy egzemplarz maszyny Leibniza
( zachowany do dziś ) powstał w 1694 roku, drugi – w 1704 . Na realizację tych projektów uczony poświęcił
część majątku osobistego. Rozwiązania Leibniza – urządzenie nastawcze , wizjer nastawienia, element
zbierający i wózek ruchomy , a przede wszystkim bęben o zębach nierównej długości – wykorzystane
zostały w większości późniejszych maszyn.
Samuel Morland (1625-1695) – angielski matematyk, polityk i wynalazca. Stworzył miniaturowy
uniwersalny kalendarz mechaniczny, trygonometryczną maszynę liczącą (wprawianą w ruch korbką)
dokonującą pewnych obliczeń metodą graficzną, opartą na podobieństwie trójkątów. W 1665 roku
zaprojektował miniaturową maszynkę do dodawania i odejmowania . Kółeczka poruszane były sztyftem –
zgodnie z kierunkiem wskazówek zegara dla dodawania, a w odwrotnym dla odejmowania. Maszynka
przystosowana była do liczenia franthingów, pensów, szylingów i funtów. Nie realizowała przeniesień .
Zaprojektował też (niezbyt udaną) maszynkę do mnożenia, wykorzystującą tarcze Nepera .
Ad 4 . Giovanni Poleni (1683-1761) – włoski astronom i wynalazca, w 1709 roku zbudował maszynę liczącą
wykonującą cztery działania , poruszaną ciężarkami – jak w zegarach. Bębny o nierównej długości zastąpił
kołami o zmiennej liczbie zębów (chowały się). Mechanizm został zniszczony przez twórcę.
Antonin Braun (1685-1728) – austriacki wytwórca instrumentów optycznych i matematycznych, zbudował
w 1727 roku czterodziałaniową maszynę opartą na kołach o zmiennej liczbie zębów , poruszaną przy
użyciu korby. Urządzenie, charakteryzujące się niewielkimi rozmiarami i dużą niezawodnością, wykonujące
obliczenia na liczbach 12-cyfrowych, pozostało ciekawostką na dworze wiedeńskim (mechanizm przetrwał
do dziś)
Jakob Leupold (1674-1727) – niemiecki konstruktor maszyn i inspektor górniczy. Autor
dziewięciotomowej pracy opisującej techniki stosowane przy budowie maszyn i urządzeń. W 1727 roku
wymyślił przekładnię zazębianą czasowo (wykorzystaną później przez Stanhope’a).
Philipp Matthaüs Hahn (1739-1790) – niemiecki pastor, konstruktor zegarów i astronom. W 1770 roku
postanowił zbudować maszynę liczącą. Pierwsza maszyna Hahna ( 1774 ), w kształcie koła, wykorzystywała
8 bębnów o zębach nierównej długości , typu Leibnizowskiego i mogła wykonywać cztery działania
podając wynik jedenastocyfrowy. Jego maszyna, jako jedna z pierwszych, działała bez zakłóceń . Była
produkowana na sprzedaż (także po śmierci Hahna) do 1820 roku. Egzemplarz numer cztery, wykonany w
1776 roku, w sto lat później eksponowany był na wystawie w Londynie i wciąż dawał prawidłowe wyniki
(do 12 cyfr). Kilka egzemplarzy maszyny Hahna istnieje do dziś .
Johann Helfried Müller (1746-1830) – niemiecki inżynier wojskowy. W 1782 wymyślił maszynę
arytmetyczną czterodziałaniową do pracy z liczbami czternastocyfrowymi, opartą na Leibnizowskich
bębnach o zębach nierównej długości . Zbudowana w układzie kolistym i poruszana korbką, miała
wymienne liczniki i mogła pracować w sytemach innych niż dziesiętny . Müller zaprojektował też dzwonek,
odzywający się przy przekraczaniu pojemności licznika wyniku lub gdy próbowano odjąć liczbę większą od
mniejszej.
Ad 5 . Charles Stanhope (1753-1816) – angielski polityk, badacz naukowy i wynalazca. Wynalazł pierwszą
na świecie maszynę logiczną – oraz dwa modele mechanicznych maszyn liczących . „ Demonstrator ”
zaprojektowany został celem wspomagania rozwiązywania klasycznych sylogizmów logicznych, a nawet
elementarnych zagadnień rachunku prawdopodobieństwa. Opis budowy i zastosowań został opublikowany
60 lat po śmierci Stanhope’a. Obecnie istnieją dwa egzemplarze urządzenia.
Obie maszyny liczące Stanhope’a wykonywały po cztery działania , przy czym mnożenie i dzielenie
uzyskiwano przez powtarzanie dodawania i odejmowania. Pierwszy model, zbudowany w 1775 roku,
pracował na liczbach 12-cyfrowych. Działań dokonywano ruchem wózka, umieszczonego w tylnej części
kadłuba. W każdym ruchu wózka aktywny był tylko jeden kierunek – w stronę operatora przy dzieleniu i do
tyłu przy mnożeniu. Przy ruchu „jałowym” system zapadek unosił ruchomą część, wyłączając ją z zasięgu
przekładni liczących. Głównym elementem mechanizmu był walec z zębami zazębiającymi się czasowo ,
wynaleziony przez Leupolda jako ulepszenie Laibnizowskiego bębna o zębach nierównej długości.
W drugiej maszynie, zbudowanej w 1777 roku, przesuw wózka zastąpiony został obrotem koła
głównego, zaopatrzonego w korbkę. Kierunek obrotu zależał od wykonywanego działania. W 1790 roku
Stanhope wykonał także ulepszoną wersję kieszonkowej maszynki do dodawania Morlanda. Maszyny
Stanhope’a miały zastosowanie praktyczne i były produkowane na sprzedaż . Dwie takie maszyny
wykorzystywał (do 1905) Charles Babbage i jego syn.
Ad 6 . Od końca XVII wieku powstawały projekty maszyn tkackich wymagających coraz mniejszej ilości
pracy rąk ludzkich. W 1725 roku mistrz tkacki Basile Bouchon wpadł na pomysł wybierania za pomocą
specjalnych igieł i karty dziurkowanego papieru pętlic nicielnicy przy kolejnym przebiegu czółenka.
Pierwsze krosno zdolne do całkowicie zautomatyzowanego działania zaprojektował inżynier mechanik
Jacues de Vaucanson w 1745 roku. Pomysł nie doczekał się praktycznej realizacji.
W 1800 roku Joseph-Marie Jacquard zbudował krosno uniwersalne , wykorzystujące karty perforowane .
Po protestach tkaczy z Lyonu sąd rozjemczy kazał publicznie połamać prototyp. W 1812 roku we Francji
pracowało już 10 000 krosien Jacquarda.
Ad 7 . Charles-Xavier Thomas (Thomas de Colmar) (1785-1870) – francuski biznesmen. Kierował
towarzystwem ubezpieczeniowym w Paryżu, był komisarzem armii w czasie wojny hiszpańskiej i
wynalazcą. W latach 1808-1812 opracował założenia konstrukcji „ Arytmometru ” – czterodziałaniowej
maszyny wprawianej w ruch pociągnięciem rzemienia.
Pierwszy egzemplarz, ukończony w 1822 roku (za pieniądze Thomasa) pracował na liczbach
trzycyfrowych, dając wyniki co najwyżej sześciocyfrowe. Konstrukcja opierała się na walcach o zębach
nierównej długości Leibniza . Maszyna okazała się pewna i użyteczna.
W ciągu dalszych 30 lat Thomas wprowadzał udoskonalenia Arytmometru . Ulepszeń dokonywali
też syn i wnukowie wynalazcy, bowiem kolejne wersje arytmometrów produkowane były od 1823 do 1878
roku. Około 1850 roku standardem były maszyny 16-20-cyfrowe. Wśród klientów figurowały Domy
Towarowe Luwru, Towarzystwo Małych Powozów, Kasa Depozytowo-Konsygnacyjna, dyrekcje
ministerstw Wojny i Marynarki, rozmaite towarzystwa ubezpieczeniowe i spółki kolei żelaznych.
Sprzedano około 1500 egzemplarzy maszyny (60% na eksport) oraz licencje technologiczne. Nazwa
firmowa „Arytmometr” stała się aż do początków XX wieku synonimem maszyny liczącej. Arytmometr
Thomasa stanowi prototyp kalkulatorów biurowych , ręcznych a potem elektrycznych, używanych
powszechnie w XX wieku.
Ad 8 . 1800 – Włochy - Alessandro G.A. Volta wynajduje baterię
1821 – Anglia – Michael Faraday konstruuje silnik elektryczny
1831 – Ameryka – Joseph Henry buduje przekaźnik elektryczny
1829 – Ameryka – Joseph Henry buduje silnik elektromagnetyczny
1837 – Ameryka – Samuel Morse patentuje telegraf elektromagnetyczny i tworzy alfabet Morse’a
1850 – Anglia – Francis Galton wynajduje dalekopis
1875 – Ameryka – Alexander Graham Bell konstruuje telefon
1879 – Ameryka – Thomas Alva Edison konstruuje swoją wersję żarówki
1894 – Włochy – Gugliemo Marconi wynajduje bezprzewodowy telegraf – początek ery radia
Ad 9 . Augustus de Morgan (1806-1871) – angielski matematyk, prekursor formalizacji logiki
matematycznej . Jego nazwisko do dziś kojarzone jest z podstawowymi prawami logiki matematycznej .
Wprowadził także w sposób ścisły pojęcie indukcji matematycznej. Stał się prekursorem kierunku
myślowego rozwijanego później przez G. Boole’a , A. Turinga , A. N. Witeheada, B. Russela i C.
Shannona .
George Boole (1815-1864) – angielski matematyk i logik, samouk. Jego główne dzieło An
Investigation of the Laws of Thought ( Badanie praw myślenia ) (1854) jest uważane za pierwsze w dziejach
współczesnej logiki matematycznej . Boole głosił, że rozumowanie logiczne może być przyrównane do
form rachunku algebraicznego, zaś pojęcia matematyczne (symbole i reguły) mogą być wykorzystywane
przy rozwiązywaniu zadań logicznych, zbyt subtelnych lub zbyt skomplikowanych, by mogły być
przełamane prostą logiką werbalną.
William Stanley Jevons (1835- 1882) – angielski logik i ekonomista. Rozwinął twórczo idee
George Boole’a . Aby je upowszechnić, wymyślił metodę „dedukcji pośredniej”. Był autorem doskonałych
podręczników logiki. Pod koniec lat sześćdziesiątych zaprojektował maszynę logiczną ; pierwszą która
rozwiązywała problemy logiczne szybciej niż człowiek. Dla określenia potwierdzeń i zaprzeczeń użył
stosowanych do dziś symboli „1” i „0”. Jego „ pianino logiczne ” służyło do demonstrowania studentom
praw logiki.
Ad 10 . Charles Babbage (1791-1871) – angielski matematyk, astronom i konstruktor maszyn. Zirytowany
dużą ilością błędów w tablicach astronomicznych, którymi się posługiwał stworzył koncepcję maszyny
obliczającej i drukującej różnorodne tablice , niezbędne astronomom, marynarzom, rachmistrzom i
bankierom, wykorzystując metodę różnic skończonych . Prototyp, o pojemności 6 cyfr, pracujący na 2
rzędach różnic, zbudował własnoręcznie w 1822 roku.
W 1823 roku Babbage uzyskał poparcie rządowe i pomoc finansową w kwocie 1500 funtów.
Wynalazca oceniał, że maszyna powstanie w ciągu dwóch lub trzech lat i kosztować będzie około 3000
funtów. Miała pracować na sześciu rzędach różnic, przetwarzać liczby 20-cyfrowe, a następnie drukować
formy stereotypowe w szybkością 44 cyfr na minutę.
Konstrukcję przedłużały konflikty z głównym konstruktorem, Josephem Clementem . Pozbawiony
planów Babbage wpadł na zupełnie nowy pomysł maszyny liczącej. Snuł plany „ maszyny analitycznej ” o
praktycznie nieograniczonej potędze obliczeniowej. W 1842 roku rząd ostatecznie zrezygnował z projektu

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika:

Zgłoś jeśli naruszono regulamin