La computadora de Staffel

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La computadora de Staffel  es un dispositivo mecánico que permite realizar las operaciones de suma , resta , multiplicación , división , exponenciación y el cálculo aproximado de la raíz cuadrada . Diseñado por Israel Abraham Staffel y presentado por primera vez en una exposición industrial en Varsovia en 1845. Es el dispositivo más complejo desarrollado por Staffel.

Ni una sola copia de la máquina ha sobrevivido hasta el siglo XXI. Su diseño se conoce solo a partir de fuentes históricas, principalmente artículos de prensa, informes y decisiones del jurado de exhibiciones donde se demostró el automóvil [1] .

Historia

El creador de la máquina, Israel Abraham Staffel, era residente de Varsovia, relojero de profesión. Staffel creció en una familia judía pobre y no tenía acceso a publicaciones científicas que cubrieran los últimos inventos en Europa Occidental . Aprendió polaco , lo que le permitió leer publicaciones científicas y técnicas sobre mecánica publicadas en el Reino de Polonia [2] .

No se sabe si conocía las máquinas calculadoras de otros inventores de Varsovia, Abraham Stern o Chaim Slonimsky y, por lo tanto, es imposible afirmar con certeza cómo influyeron en el dispositivo que diseñó. Staffel no estaba familiarizado con el diseño de la máquina sumadora de Colmar u otras máquinas calculadoras creadas en Europa Occidental. En este sentido, se debe suponer que la máquina que construyó fue su propia invención, que se parece poco a los dispositivos informáticos desarrollados anteriormente.

Staffel comenzó a construir la máquina en 1835 y completó el trabajo 10 años después. Primero demostró la máquina al público en 1845. No ha sido patentado . Más tarde, Staffel introdujo varios modelos más de la máquina, que contenían varias mejoras.

En las publicaciones polacas, la máquina calculadora se llamaba liczebnik , liczebnica , machina rachunkowa o mechaniczne szczoty . Ahora también se conoce como arytmometr Staffela [1] .

En 1845, en una exposición industrial en Varsovia, Israel Abraham Staffel recibió una medalla de plata. El comité que otorgó la medalla incluyó a Adrian Krzhizhanovsky [3] . La descripción de la máquina destaca una reducción significativa en el tiempo requerido para realizar los cálculos en comparación con los cálculos manuales en papel.

En el mismo 1845, Staffel presentó a Uvarov al ministro de educación pública , el presidente de la Academia de Ciencias de San Petersburgo , cuando estaba en Varsovia, Uvarov le prometió asistencia . Después de que Staffel recibiera una medalla de plata en la exposición , el virrey del Reino de Polonia , Paskevich, Príncipe de Varsovia , le entregó 150 rublos para un viaje a San Petersburgo para presentar la máquina en la Academia de Ciencias . En 1846, Uvarov ordenó a la academia que investigara el automóvil "según el ejemplo del judío Slonim el año pasado". Como resultado del estudio, recibió un amplio reconocimiento entre los miembros de la academia. Se le dieron comentarios positivos, incluido el famoso matemático Viktor Bunyakovsky , quien más tarde diseñó el dispositivo informático " Autocalculadores de Bunyakovsky ", y el físico Boris Yakobi . Se ha señalado que, en comparación con la máquina de Slonimsky , la multiplicación no requiere sumas múltiples, y que la máquina se basa únicamente en mecanismos y no en propiedades especiales de los números . M. V. Ostrogradsky propuso nominar a Staffel para el Premio Demidov . Al mismo tiempo, se dijo sobre el alto costo de fabricación de la máquina, lo que imposibilitó la venta masiva del dispositivo. En 1847, según el informe de Uvarov, Staffel recibió una recompensa de 1.500 rublos de las cantidades a disposición del emperador en el Reino de Polonia [4] .

En 1851, la máquina, junto con algunos otros dispositivos de Staffel, se presentó en la Exposición Universal de Londres . La máquina de Staffel recibió una medalla de plata y fue reconocida como la mejor de las computadoras participantes en la exhibición:

La mejor máquina de este tipo que se exhibe es la de Staffel (Rusia, 148), que, al examinarla, parece combinar la precisión con la economía de tiempo y funciona fácil y directamente.

Al mismo tiempo, el segundo lugar fue otorgado sensacionalmente a la mucho más famosa máquina de sumar de Colmar en ese momento. Al visitar la exposición , la reina Victoria y el príncipe Alberto quedaron muy impresionados con la máquina de Staffel, el príncipe Alberto envió a Staffel 20 libras esterlinas como muestra de gran aprecio por la invención, lo que supuso un paso sin precedentes [5] . El éxito de la máquina fue mencionado en la revista Scientific American , que señaló "la asombrosa velocidad y precisión de los cálculos" [6] .

Lo más probable es que, tras la exposición de Londres de 1851, el ordenador de Staffel fuera colocado en la corte rusa [6] .

En 1876, Staffel donó una copia de su máquina a la Academia Imperial de Ciencias . La máquina estuvo expuesta en la sede física de la Academia. El dispositivo probablemente fue destruido o perdido durante el saqueo de la colección de la Academia durante la Revolución de Octubre [1] .

El dispositivo de conteo Staffel, ubicado en el Museo de Tecnología de Varsovia, es un dispositivo más simple, no relacionado estructuralmente con la máquina introducida en 1845.

A pesar del reconocimiento en una exhibición internacional, la máquina nunca entró en producción en masa, a diferencia de la máquina de sumar de Colmar, que se convirtió en el primer dispositivo producido en masa. Israel Abraham Staffel no tenía los medios financieros para iniciar la producción industrial de sus máquinas, el costo de la máquina era demasiado alto y la demanda de tales dispositivos era baja.

El inventor de las calculadoras mecánicas, Franz Trix de Brunsviga Maschinenwerke , opinó que el diseño de la máquina Staffel puede haber influido en la máquina de sumar de Odhner : "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] .

Diseño de máquinas

La máquina tenía 20 pulgadas de largo, 10 pulgadas de ancho y 8 pulgadas de alto [8] con forma de cuboide , 18 pulgadas de largo, 9 pulgadas de ancho y 4 pulgadas de alto [9] según otras fuentes . El mecanismo de la máquina se basó en la rueda de Leibniz , que ha sido ampliamente utilizada en máquinas calculadoras desde que Gottfried Leibniz construyó su máquina de sumar en 1694 [10] .

La interfaz constaba de 13 ventanas de visualización de resultados ubicadas debajo del eje de siete interruptores y 7 ventanas de visualización de multiplicadores que mostraban el valor de uno de los factores durante una operación de multiplicación o un cociente durante una operación de división. El operador podría establecer los valores de dígitos individuales en el eje y en las ventanas de visualización del multiplicador. El eje podría moverse hacia la derecha o hacia la izquierda. El dispositivo funcionaba en notación decimal , cada ventana podía mostrar cualquiera de los 10 dígitos del 0 al 9.

La máquina estaba equipada con un mango y un interruptor que le permitía cambiar entre suma/multiplicación, resta/división y extracción de raíz cuadrada. Estos modos estaban etiquetados en el cuerpo del dispositivo como additio/multiplio , substractio/divisio y extractio , respectivamente . Durante la operación de resta, el mango tenía que girarse en la dirección opuesta que durante la operación de suma [11] .

Cálculos por máquina

El funcionamiento de la máquina se basa en reglas simples:

Era posible realizar una cadena de operaciones en la máquina sin registrar resultados intermedios. El resultado de la operación anterior se almacenaba en los cuadros de resultados y podía usarse como argumento para la operación posterior [1] .

Suma

Para calcular el valor de la expresión , se configuró el modo de suma/multiplicación y las casillas de resultado se configuraron a cero. Luego, utilizando los interruptores en el eje, se estableció el valor del número y se realizó una vuelta de la manija. Después de eso, el valor del número se mostró en los cuadros de resultados. En el siguiente paso, se ingresó el valor del número en el eje y se realizó una vuelta del mango. Después de eso, el valor de la expresión se presentó en los cuadros de resultados .

Sustracción

Para calcular el valor de la expresión , el valor del número se estableció en las casillas de resultados sumando el número a las casillas de resultados previamente puestas a cero. Luego, la máquina se cambió al modo de resta/división, el valor del número se fijó en el eje y se realizó una vuelta del mango en la dirección opuesta. Después de eso, el valor de la expresión se mostró en los cuadros de resultados .

Al tratar de restar un número mayor de uno más pequeño, sonó una campana de advertencia. Esto fue especialmente útil al realizar la operación de división, que consiste en restar repetidamente el mismo número.

Multiplicación

La multiplicación se realizó realizando la suma varias veces. Para calcular el valor de la expresión , se configuró el modo de suma/multiplicación y las casillas de resultado se configuraron a cero. Después de eso, el número que era el más grande de los factores se fijó en el eje y el valor del más pequeño se fijó en las ventanas del multiplicador. A continuación, se dieron varias vueltas de la manija en la cantidad correspondiente al multiplicador menor, hasta que el valor en las ventanas del multiplicador disminuyó a cero. Después de eso, el valor de la expresión aparece en los cuadros de resultados .

División

La división se realizó como una resta múltiple. Para calcular el valor de la expresión en los cuadros de resultados, el valor del número se estableció sumando el número a los cuadros de resultados previamente puestos a cero. Luego, la máquina se cambió al modo de resta/división, el valor del número se fijó en el eje y se realizó un número suficiente de giros de manivela hasta que el número en las ventanas de resultados fuera menor que . Intentar volcar la manija activó una campana de advertencia. Después de realizar la operación de división, los cuadros del multiplicador contenían la parte entera del cociente y los cuadros de resultado mostraban el resto de la división por .

extracción de raíz

La máquina Staffel hizo posible calcular el valor aproximado de la raíz cuadrada de un número. Para ello, en las casillas de resultados se ponía el valor del número cuya raíz se quería calcular, mediante los interruptores, se ponía a cero el valor del eje y se introducía uno en las casillas de los multiplicadores. El interruptor de modo puso la máquina en el modo de raíz cuadrada [12] . No se ha conservado una descripción más detallada de las acciones realizadas en el proceso de extracción de la raíz cuadrada, sin embargo, el esquema general probablemente se aproximaba a una operación similar en la máquina calculadora de Stern [11] . Se utilizó un mecanismo adicional para calcular la raíz. El informe de la Exposición Mundial de Londres de 1851 señalaba que la operación de extracción de la raíz, aunque no requería adivinar los números del resultado, llevaba mucho tiempo [9] .

Notas

  1. ↑ 1 2 3 4 Ewa Wyka. Mechanik warszawski Abraham Izrael Staffel (1814-1885) i jego wynalazki  (polaco) . chc60.fgcu.edu. Fecha de acceso: 1 de octubre de 2016. Archivado desde el original el 19 de julio de 2011.
  2. ↑ Israel Abraham Sztaffel. Wspomnienie pośmiertne: [ Polaco. ] // Klosy. - 1885. - T. 40 (1041). - S. 385-386.
  3. ↑ Máquina calculadora de Staffel: [ ing. ] // The Illustrated London News, Suplemento de exposición. - 1851. - T. 19 (518). - S. 1.
  4. ↑ Stafel, Israel Abraham // Diccionario enciclopédico de Brockhaus y Efron  : en 86 volúmenes (82 volúmenes y 4 adicionales). - San Petersburgo. , 1890-1907.
  5. ↑ Geoffrey Cantor. Religión y La Gran Exposición de  1851 . - Oxford University Press, 2011. - Pág. 164. - ISBN 978-0-19-959667-6 .
  6. ↑ 1 2 Nueva calculadora: [ ing. ] // Científico americano . - 1851. - T. 6 (49). - S. 392.
  7. ↑ Trinks F. Geschichtliche Daten aus der Entwicklung der Rechenmaschine von Pascal bis zur Nova-Brunsviga. - Braunschweiger GNC Monatsschrift, 1926. - S. 249-276.
  8. ↑ ? : [ pol. ] // Kurier Warszawski . - 1845. - T. 119. - S. 579-580.
  9. ↑ 1 2 Calculating Machines // Informes de los Jurados sobre el Tema de las Treinta Clases en que se dividió la Exposición. ClaseX: [ Español ] ] . - Londres, 1852. - S. 310-311.
  10. ↑ Kidwell, Peggy Aldritch; Williams, Michael R. Las máquinas calculadoras: su historia y desarrollo  (inglés) . — Instituto Tecnológico de Massachusetts y Tomash Publishers, 1992.
  11. ↑ 1 2 Izabela Bondecka-Krzykowska. Los comienzos de la computación mecánica en Polonia: [ ing. ] // Estudios de Lógica, Gramática y Retórica. - 2012. - T. 27 (40). - S. 45-62.
  12. ↑ Machina rachunkowa pana Izraela Abrahama Staffel z Warszawy  : [ Polaco. ] // Tygodnik Ilustrowany . - 1863. - T. 192. - S. 207.