Aritmômetro - Arithmometer

Arithmomètre construído por Louis Payen por volta de 1887

O Arithmometer ou Arithmomètre foi a primeira calculadora mecânica digital forte e confiável o suficiente para ser usada diariamente em um ambiente de escritório. Esta calculadora pode adicionar e subtrair dois números diretamente e pode realizar longas multiplicações e divisões de forma eficaz, usando um acumulador móvel para o resultado.

Patenteada na França por Thomas de Colmar em 1820 e fabricada de 1851 a 1915, ela se tornou a primeira calculadora mecânica de sucesso comercial. Seu design robusto deu-lhe uma forte reputação de confiabilidade e precisão e fez dele um jogador-chave na mudança de computadores humanos para máquinas de calcular que ocorreu durante a segunda metade do século XIX.

Sua estreia na produção em 1851 lançou a indústria de calculadoras mecânicas, que acabou construindo milhões de máquinas ainda na década de 1970. Por quarenta anos, de 1851 a 1890, o aritmômetro foi o único tipo de calculadora mecânica em produção comercial e era vendido em todo o mundo. Durante a última parte desse período, duas empresas começaram a fabricar clones do aritmômetro: Burkhardt, da Alemanha, que começou em 1878, e Layton, do Reino Unido, que começou em 1883. Eventualmente cerca de vinte empresas europeias construíram clones do aritmômetro até o início da Primeira Guerra Mundial

Evolução

Procurando por uma solução: 1820-1851

Detalhe de um aritmômetro construído antes de 1851. O cursor multiplicador de um dígito (topo de marfim) é o cursor mais à esquerda

Os aritmômetros desse período eram máquinas de quatro operações; um multiplicando inscrito nos controles deslizantes de entrada poderia ser multiplicado por um multiplicador de um dígito simplesmente puxando uma fita (rapidamente substituída por uma manivela). Era um projeto complicado e poucas máquinas foram construídas. Além disso, nenhuma máquina foi construída entre 1822 e 1844.

Este hiato de 22 anos coincide quase exatamente com o período de tempo durante o qual o governo britânico financiou o projeto de Charles Babbage 's motor de diferença , que no papel era muito mais sofisticado do que o arithmometer, mas não tinha terminado no momento.

Em 1844, Thomas reintroduziu sua máquina na Exposition des Produits de l'Industrie Française na recém-criada categoria de Ferramentas de medição diversas, contadores e máquinas de calcular, mas recebeu apenas uma menção honrosa.

Ele reiniciou o desenvolvimento da máquina em 1848. Em 1850, como parte de um esforço de marketing, Thomas construiu algumas máquinas com requintadas caixas de marchetaria Boulle que deu às cabeças de coroa da Europa. Ele apresentou duas patentes e duas patentes de adição entre 1849 e 1851.

Criando uma indústria: 1851-1887

Uma das primeiras máquinas com um número de série exclusivo (máquinas de 10 dígitos com números de série de 500 a 549) construída por volta de 1863

O multiplicador foi removido, tornando o aritmômetro uma máquina de somar simples, mas graças ao seu carro móvel usado como um acumulador indexado, ele ainda permitia uma fácil multiplicação e divisão sob o controle do operador. Foi apresentado no Reino Unido na Grande Exposição de 1851 e a verdadeira produção industrial começou em 1851.

Cada máquina recebeu um número de série e manuais do usuário foram impressos. No início, Thomas diferenciava as máquinas pela capacidade e, portanto, dava o mesmo número de série para máquinas de diferentes capacidades. Isso foi corrigido em 1863 e cada máquina recebeu seu próprio número de série exclusivo, começando com um número de série 500.

O uso constante de algumas das máquinas expôs algumas pequenas falhas de projeto, como um mecanismo de transporte fraco, que recebeu uma correção adequada em 1856, e uma rotação excessiva dos cilindros Leibniz quando a manivela é girada muito rápido, o que foi corrigido pelo adição de uma cruz de Malta .

Uma patente cobrindo todas essas inovações foi registrada em 1865. Por causa de sua confiabilidade e precisão, escritórios governamentais, bancos, observatórios e empresas em todo o mundo começaram a usar o aritmômetro em suas operações diárias. Por volta de 1872, pela primeira vez na história da máquina de calcular, o número total de máquinas fabricadas ultrapassou a marca de 1.000. Em 1880, vinte anos antes da competição, um mecanismo para mover o carro automaticamente foi patenteado e instalado em algumas máquinas, mas não foi integrado aos modelos de produção.

A idade de ouro: 1887-1915

Este aritmômetro apresenta quase cem anos de melhorias e é uma das últimas máquinas fabricadas (1914).

Sob a gestão de Louis Payen, e mais tarde sua viúva, muitas melhorias foram introduzidas, como um mecanismo de inclinação, uma parte superior removível, cursores e janelas de resultados que eram mais fáceis de ler e um mecanismo de zeragem mais rápido.

Muitos fabricantes de clones apareceram durante esse período, principalmente na Alemanha e no Reino Unido. No final, vinte empresas independentes fabricaram clones do aritmômetro. Todas essas empresas estavam sediadas na Europa, mas vendiam suas máquinas em todo o mundo.

O design fundamental permaneceu o mesmo; e depois de 50 anos no topo, o aritmômetro perdeu sua supremacia na indústria de calculadoras mecânicas. Enquanto em 1890 o aritmômetro ainda era a calculadora mecânica mais produzida no mundo, dez anos depois, em 1900, quatro máquinas, o comptômetro e a máquina de somar de Burroughs nos EUA, o aritmômetro de Odhner na Rússia e Brunsviga na Alemanha já o haviam superado em volume de máquinas fabricadas.

A produção do aritmômetro parou em 1915, durante a Primeira Guerra Mundial.

Alphonse Darras, que comprou a empresa em 1915, não conseguiu retomar sua fabricação após a guerra devido às muitas carências e à falta de trabalhadores qualificados.

Legado

Por ter sido a primeira calculadora comercializada em massa e a primeira amplamente copiada, seu design marca o ponto de partida da indústria de calculadoras mecânicas, que evoluiu para a indústria de calculadoras eletrônicas e que, por meio do design acidental do primeiro microprocessador a ser comercializado, o Intel 4004 , para uma das calculadoras Busicom em 1971, levou ao primeiro computador pessoal disponível comercialmente , o Altair , em 1975.

Sua interface de usuário foi usada durante os 120 anos que durou a indústria de calculadoras mecânicas. Primeiro com seus clones e depois com o aritmômetro Odhner e seus clones, que foi um redesenho do aritmômetro com um sistema catavento, mas com exatamente a mesma interface de usuário.

Ao longo dos anos, o termo arithmometer ou partes dele têm sido usados em várias máquinas diferentes, como arithmometer de Odhner, o Arith Maurel ou o Compt ometer , e em algum bolso portátil máquinas da década de 1940 cálculo. A corporação Burroughs começou como American Arithmometer Company em 1886. Na década de 1920, ela se tornou um nome genérico para qualquer máquina com base em seu design, com cerca de vinte empresas independentes fabricando clones de Thomas, como Burkhardt, Layton, Saxonia, Gräber, Peerless, Mercedes-Euklid , XxX, Arquimedes, etc.

História

O multiplicador de um dígitoéconfigurado no controle deslizante esquerdo enquanto o multiplicando é definido nos três controles deslizantes à direita
Os três cilindros Leibniz podem ser vistos à esquerda e a fita de tração à direita
Desenhos da máquina de 1822

Projeto

Thomas começou a trabalhar em sua máquina em 1818, enquanto servia no exército francês, onde teve que fazer muitos cálculos. Ele fez uso de princípios de calculadoras mecânicas anteriores, como o calculador escalonado de Leibniz e a calculadora de Pascal . Ele o patenteou em 18 de novembro de 1820.

Esta máquina implementou uma multiplicação verdadeira onde, apenas puxando uma fita, o multiplicando inserido nos controles deslizantes de entrada era multiplicado por um número multiplicador de um dígito e usava o método de complemento de 9 para subtrair. Ambos os recursos seriam eliminados em projetos posteriores.

Primeira maquina

A primeira máquina foi construída por Devrine, um relojoeiro parisiense, e levou um ano para ser construída. Mas, para fazê-lo funcionar, ele teve que modificar substancialmente o design patenteado. A Société d'encouragement pour l'industrie nationale recebeu esta máquina para revisão e emitiu um relatório muito positivo em 26 de dezembro de 1821. O único protótipo conhecido desta época é a máquina de 1822 em exibição no Smithsonian Institution em Washington, DC

Produção

Alguns dos logotipos usados ​​ao longo dos anos

A fabricação começou em 1851 e terminou por volta de 1915. Havia cerca de 5.500 máquinas construídas durante esse período de 60 anos; 40% da produção foi vendida na França e o restante foi exportado.

A fabricação foi gerenciada por:

  • O próprio Thomas de Colmar até sua morte em 1870, depois por seu filho Thomas de Bojano até 1881 e por seu neto Sr. de Rancy até 1887. Senhores Devrine (1820), Piolaine (1848), Hoart (1850) e Louis Payen (por volta 1875) foram os engenheiros responsáveis ​​pela construção das máquinas. Todas as máquinas fabricadas nesta época possuem o logotipo Thomas de Colmar .
  • Louis Payen, que comprou o negócio em 1887 até sua morte em 1902; todas essas máquinas têm o logotipo L. Payen .
  • Veuve (viúva) L. Payen que assumiu o negócio com a morte de seu marido e o vendeu em 1915 com os logotipos L. Payen , Veuve L. Payen e VLP . Alphonse Darras construiu a maioria dessas máquinas.
  • Alphonse Darras que comprou o negócio em 1915 e fabricou as últimas máquinas. Ele adicionou um logotipo feito com as letras A e D entrelaçadas e voltou ao logotipo de L. Payen .

Durante a parte inicial da fabricação, Thomas diferenciava as máquinas pela capacidade e, portanto, dava o mesmo número de série para máquinas de diferentes capacidades. Ele corrigiu isso em 1863, dando a cada máquina seu próprio número de série exclusivo, começando com um número de série de 500. É por isso que não existe nenhuma máquina com um número de série entre 200 e 500.

De 1863 a 1907 os números de série foram consecutivos (de 500 a 4000) então, depois de patentear um mecanismo de zeragem rápida em 1907, Veuve L. Payen iniciou um novo esquema de numeração em 500 (o número de aritmômetros que ela construiu com o esquema antigo) e estava no número de série 1700 quando vendeu o negócio para Alphonse Darras em 1915. Alphonse Darras voltou aos antigos números de série (enquanto somava aproximadamente o número de máquinas feitas pela Veuve L. Payen) e reiniciou em 5500.

Calculadoras mecânicas de mesa em produção durante o século 19

Facilidade de uso e velocidade

Um artigo publicado em janeiro de 1857 na The Gentleman's Magazine melhor descreve isso:

O aritmômetro de M. Thomas pode ser usado sem o menor problema ou possibilidade de erro, não apenas para adição, subtração, multiplicação e divisão, mas também para operações muito mais complexas, como a extração da raiz quadrada, involução, a resolução de triângulos, etc.

Uma multiplicação de oito algarismos por oito outros é feita em dezoito segundos; uma divisão de dezesseis algarismos por oito algarismos, em vinte e quatro segundos; e em um minuto e um quarto pode-se extrair a raiz quadrada de dezesseis algarismos e também provar a precisão do cálculo.
O funcionamento deste instrumento é, no entanto, muito simples. Levantar ou abaixar uma porca-rosca, girar um guincho algumas vezes e, por meio de um botão, deslizar uma placa de metal da esquerda para a direita ou da direita para a esquerda, é todo o segredo.
Em vez de simplesmente reproduzir as operações da inteligência do homem, o aritmômetro dispensa essa inteligência da necessidade de fazer as operações. Em vez de repetir as respostas ditadas a ele, este instrumento dita instantaneamente a resposta adequada ao homem que lhe faz uma pergunta.
Não é a matéria que produz efeitos materiais, mas a matéria que pensa, reflete, raciocina, calcula e executa todas as operações aritméticas mais difíceis e complicadas com uma rapidez e infalibilidade que desafia todos os calculadores do mundo.
O aritmômetro é, além disso, um instrumento simples, de muito pouco volume e facilmente transportável. Já é usado em muitos grandes estabelecimentos financeiros, onde considerável economia se realiza por seu emprego.

Em breve será considerado indispensável e será tão geralmente usado como um relógio, que antes só era visto em palácios, e agora está em todas as cabanas.

Modelos

Aritmômetro de 20 dígitos construído por volta de 1875

Os vários modelos tinham capacidades de 10, 12, 16 e 20 dígitos, que deram resultados que variam de 10 bilhões (menos 1) a 100 quintilhões (menos 1) . Apenas duas máquinas foram construídas fora desta faixa:

  • O primeiro protótipo (a máquina de 1822) tinha capacidade para 6 dígitos, embora a máquina descrita na patente de 1820 seja uma máquina de 8 dígitos.
  • O aritmômetro de piano com capacidade de 30 dígitos, permitindo números de até 1 nonilhão (menos 1) , que foi construído para a Exposition universelle de Paris de 1855 e que agora faz parte da coleção de calculadoras mecânicas da IBM. Júlio Verne deve ter ficado bastante impressionado com esta máquina porque em seu romance Paris no século XX , após mencionar Pascal e Thomas de Colmar, ele fala de calculadoras mecânicas que serão alguns pianos enormes com teclados de teclas que responderão instantaneamente a qualquer pessoa que pode reproduzi-los!

Os últimos aritmômetros de 10 dígitos foram construídos em 1863 com os números de série 500-549. Depois disso, as menores máquinas eram máquinas de 12 dígitos.

Todas as máquinas, independentemente da capacidade, tinham cerca de 18 cm de largura e 10 a 15 cm de altura (as mais altas tinham um mecanismo de inclinação). Uma máquina de 20 dígitos tinha 70 cm de comprimento, enquanto o comprimento de uma máquina de 10 dígitos era de cerca de 45 cm.

Preços

Um aritmômetro de 12 dígitos foi vendido por 300 francos em 1853, o que era 30 vezes o preço de uma tabela de livro de logaritmos e 1.500 vezes o custo de um selo de primeira classe (20 centavos franceses), mas, ao contrário de uma tabela de livro de logaritmos, era simples o suficiente para ser usado por horas por um operador sem quaisquer qualificações especiais.

Um anúncio tirado de uma revista publicada em 1855 mostra que uma máquina de 10 dígitos foi vendida por 250 francos e uma máquina de 16 dígitos foi vendida por 500 francos.

Custos do desenvolvimento

Em 1856, Thomas de Colmar estimou que gastou 300.000 francos de seu próprio dinheiro durante os trinta anos em que aperfeiçoou sua invenção.

Design físico

O aritmômetro é um instrumento de latão alojado em uma caixa de madeira geralmente feita de carvalho ou mogno e, para os mais antigos, ébano (maciço ou folheado). O próprio instrumento é dividido em duas partes.

Painel frontal de um aritmômetro Thomas com seu carro de resultado móvel estendido

Entrada - controle - execução

A parte inferior é composta por um conjunto de controles deslizantes que são usados ​​para inserir o valor dos operandos. À esquerda encontra-se uma alavanca de comando que permite selecionar a operação atual, nomeadamente Adição / Multiplicação ou Subtração / Divisão . Uma manivela localizada à direita dos controles deslizantes é usada para executar a operação selecionada pela alavanca de controle.

Saída - acumulador

A parte superior é um carro móvel composto de dois registros de exibição e dois botões de reinicialização. O registro de exibição superior contém o resultado da operação anterior e atua como acumulador para a operação atual. Cada comando adiciona ou subtrai o número inscrito nos controles deslizantes para a parte do acumulador diretamente acima dele. O registro de exibição inferior conta o número de operações realizadas em cada índice, portanto, ele exibe o multiplicador no final de uma multiplicação e o quociente no final de uma divisão.

Cada número no acumulador pode ser definido individualmente com um botão situado logo abaixo dele. Este recurso é opcional para o registro do contador de operações.
O acumulador e o contador de resultados estão entre dois botões usados ​​para redefinir seu conteúdo de uma vez. O botão esquerdo zera o acumulador, o botão direito zera o contador de operações. Esses botões também são usados ​​como alças ao levantar e deslizar o carro.

Roda Leibniz do aritmômetro

Na posição mostrada, a roda de contagem engrena com 3 dos 9 dentes da roda Leibniz e, portanto, 3 são adicionados ao contador anexo para cada rotação completa.
Mais informações: roda Leibniz

A animação ao lado mostra uma roda Leibniz de nove dentes acoplada a uma roda vermelha de contagem. A roda de contagem é posicionada para engrenar com três dentes em cada rotação e, portanto, adicionaria ou subtrairia 3 do contador em cada rotação.

O mecanismo de computação de um aritmômetro tem um conjunto de rodas Leibniz ligadas acopladas a uma manivela. Cada volta da manivela gira todas as rodas Leibniz em uma volta completa. Os controles deslizantes de entrada movem as rodas de contagem para cima e para baixo nas rodas Leibniz, que estão ligadas por um mecanismo de transporte.

No aritmômetro, as rodas de Leibniz giram sempre na mesma direção. A diferença entre adição e subtração é alcançada por um reversor operado pela alavanca de execução e localizado no carro de exibição móvel.

Operações

Deslizando o carro superior

Primeiro, levante o carro usando os botões de reinicialização localizados em suas extremidades e, em seguida, deslize-o. O carro só pode ser movido para a direita inicialmente. Solte-o quando estiver acima do índice desejado (unidades, dezenas, centenas, ...).

Reinicializando as telas

Primeiro, levante o carro usando os botões de reinicialização localizados em suas extremidades e, em seguida, gire-os para reiniciar os registros de exibição. O botão esquerdo zera o acumulador, o botão direito zera o contador de operações.

Adição

Defina a alavanca de controle para Adição / Multiplicação e redefina os registros do display. Cada volta da alavanca de execução adiciona o número dos controles deslizantes ao acumulador. Portanto, insira o primeiro número e gire a alavanca uma vez (adiciona a zero), em seguida, insira o segundo número e gire a alavanca mais uma vez.

Multiplicação

Defina a alavanca de controle para Adição / Multiplicação e reinicie os registros do display. Para multiplicar 921 por 328, primeiro insira 921 nos controles deslizantes de entrada e, em seguida, gire a alavanca de execução 8 vezes. O acumulador mostra 7.368 e o contador de operações mostra 8. Agora, desloque o carro para a direita uma vez e gire a alavanca 2 vezes, o acumulador mostra 25.788 e o contador de operações mostra 28. Mova o carro uma última vez para a direita e gire o alavanca 3 vezes, o produto 302.088 aparece no acumulador e o contador de operações exibe o multiplicador 328.

Subtração

Defina a alavanca de controle para Subtração / Divisão . Levante o carro e reinicie os registros do display e insira o minuendo, justificado à direita, no acumulador usando os botões correspondentes. Abaixe o carro para sua posição padrão e, em seguida, defina o subtraendo nos controles deslizantes de entrada e gire a alavanca de execução uma vez.

Divisão inteira

Defina a alavanca de controle para Subtração / Divisão e defina o divisor nos controles deslizantes de entrada. Enquanto mantém o carro levantado, reinicie os registros de exibição, defina o dividendo, justificado à direita, usando os botões correspondentes e mude o carro para que o número mais alto no dividendo corresponda ao número mais alto no divisor. Abaixe o carro e gire a alavanca de execução quantas vezes forem necessárias até que o número situado acima do divisor seja menor que o divisor, então mude o carro uma vez para a esquerda e repita esta operação até que o carro volte à sua posição padrão e o número no acumulador for menor que o divisor, então o quociente estará no contador de operações e o restante será o que sobrar no acumulador.

Divisão decimal

Para aumentar a precisão da divisão decimal, adicione tantos zeros quantos forem necessários à direita do dividendo, mas ainda insira justificado à direita e, em seguida, proceda como com uma divisão inteira. É importante saber onde está a vírgula, ao ler o quociente (alguns marcadores, primeiro marfim e depois metal, costumavam ser vendidos com a máquina e usados ​​para esse fim).

Variantes

Em 1885, Joseph Edmondson de Halifax , Reino Unido, patenteou sua 'Calculadora Circular' - essencialmente um aritmômetro de 20 dígitos com um carro circular (os slides sendo dispostos radialmente em torno dele) em vez do carro deslizante reto. Um benefício disso era que o carro sempre permanecia dentro da pegada (para usar um termo moderno) da máquina, em vez de pendurar a caixa de um lado quando as casas decimais mais altas estavam em uso. Outra era que se podia fazer um cálculo de até dez lugares, usando metade da circunferência da carruagem, e depois girar a carruagem 180 °; o resultado do cálculo era travado por meio de pinos de latão montados na estrutura, e podia-se deixá-lo lá enquanto se fazia um cálculo inteiramente novo usando o novo conjunto de vitrines agora alinhadas com os controles deslizantes. Assim, pode-se dizer que a máquina tem uma memória rudimentar. Consulte o site Rechenmaschinen-Illustrated ( links externos abaixo) para fotos e uma descrição.

Veja também

Notas

  1. ^ a b c d e "Brevets & Descriptions" [Patentes e Descrições]. www.arithmometre.org (em francês). Tradução em inglês disponível . Recuperado em 15/08/2017 .CS1 maint: others ( link )
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  4. ^ Ifrah G., The Universal History of Numbers , vol 3, página 127, The Harvill Press, 2000
  5. ^ Grier DA: When Computers Were Human , página 93, Princeton University Press, 2005
  6. ^ O Comptômetro se tornou o primeiro projeto concorrente em produção a partir de 1887, mas apenas cem máquinas foram vendidas em 1890.
  7. ^ Scientific American , Volume 5, Número 1, página 92, 22 de setembro de 1849
  8. ^ O Parlamento britânico financiou este projeto de 1822 a 1842 (James Essinger, Jacquard's Web , páginas 77 e 102–106, Oxford University Press, 2004). É durante esse desenvolvimento que, de 1834 a 1836, Babbage concebeu sua máquina analítica , um computador mecânicocom cartões de Jacquard para fornecer programas e dados para sua máquina, com uma unidade de controle / computação (moinho), alguma memória (armazenamento) e vários impressoras.
  9. ^ (fr) Exposition des produits de l'industrie française en 1844. Rapport du jury central, Tomo 2, página 504 Le Conservatoire numérique des Arts & Métiers
  10. ^ (fr) Exposition universelle de 1851, Tomo III, seconde partie, X e Jury, pp. 3-9 Mesmo que não haja uma imagem real da máquina, as descrições das operações de multiplicação e divisão correspondem à máquina simplificada ( operações repetidas em cada índice). Na introdução, o escritor menciona as velhas máquinas multiplicadoras.
  11. ^ Isso pode ser visto nesta lista de números de série www.arithmometre.org, acessada em 15 de agosto de 2012
  12. ^ (fr) Bulletin de la société d'encouragement pour l'industrie nationale, 78e année. Troisième série, tome VI. Août 1879 páginas 403–404 Le Conservatoire numérique des Arts & Métiers
  13. ^ a b Martin, E: As máquinas calculadoras , página 54, Charles Babbage Institute, 1992
  14. ^ (fr) Bulletin de la société d'encouragement pour l'industrie nationale, 78e année. Troisième série, tome VI. Août 1879 página 405 Le Conservatoire numérique des Arts & Métiers
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  17. ^ (fr) La revue du bureau , p 340, 1921
  18. ^ Trogemann G .: Computing in Russia , página 41, GWV-Vieweg, 2001, ISBN  3-528-05757-2
  19. ^ "Brevet 1849" [Patente de 1849]. www.arithmometre.org (em francês). Tradução em inglês disponível . Recuperado em 15/08/2017 .CS1 maint: others ( link )
  20. ^ Bulletin de la société d'encouragement pour l'industrie nationale , fevereiro de 1822, página 36 , digitalizado por www.arithmometre.org
  21. ^ Revista The Gentleman's, Volume 202, The Monthly intelligencer, janeiro de 1857
  22. ^ Piano aritmômetro Coleção IBM de calculadoras mecânicas
  23. ^ (fr) Júlio Verne, Paris au XX e siècle , página 68, Hachette, 1994
  24. ^ (fr) Annales de la Société d'émulation du département des Vosges , site da Gallica de 1853
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  26. ^ (fr) L'ami des Sciences 1856, p.301 www.arithmometre.org Recuperado em 2010-09-22.

Referências

  • Stan Augarten , Bit by Bit , pp 37-39, Ticknor and Fields, 1984
  • Luc de Brabandere, Calculus , pp 115-123, Mardaga, 1995
  • Peter Gray, On the Arithmometer of M. Thomas (de Colmar) e sua aplicação à construção de tabelas de contingência de vida , C&E Layton, 1874

links externos