Вильгельм шиккард вклад в информатику кратко

Обновлено: 14.05.2024

Вильгельм Шиккард

Литература
1. Гутер Р.С., Полунов Ю.Л. От абака до компьютера. Изд. 2-е, испр. и доп. М.: Знание, 1981.
2. Златопольский Д.М. Вычислительная машина Шиккарда // Информатика, № 33/ 2001.
3. Печерский Ю.Н. Этюды о компьютерах. Кишинев: Штиница, 1989.
4. Механические калькуляторы // Информатика, № 26/2001.
5. Вычислительные машины // Большая советская энциклопедия. Изд. 2-е. М.: Гл. науч. изд-во “Большая советская энциклопедия”, 1954. Т. 9.
6. Гиндикин С.Г. Рассказы о физиках и математиках. М.: Наука, 1985.
7. Знакомьтесь: компьютер: Пер. с англ. М.: Мир, 1989.
8. Стройк Д.Я. Краткий очерк истории математики: Пер. с нем. Изд. 4-е. М.: Наука, 1984.
9. Храмов Ю.А. Физики. Биографический справочник. Изд. 2-е. М.: Наука, Гл. редакция физико-математической литературы, 1983.
10. Леонов А.Г., Четвергова О.В. История компьютеров // Информатика, № 35/98.
11. Блез Паскаль // Информатика, № 6/2000.

Открытие этого факта Гаммер сделал почти случайно. Когда он работал в штутгардской библиотеке, то наткнулся на загадочную фотокопию эскиза какого-то счетного устройства. И поскольку раньше ничего подобного не видел, очень заинтересовался неизвестным наброском. Проведя ряд исследований Гаммер установил, что найденный эскиз — это отсутствующее приложение к письму профессора Тюбингенского университета Вильгельма Шиккарда, адресованное его коллеге математику Иоганну Кеплеру. В своем письме Шиккард подробно описывал счетную машину и ссылался на чертеж.

копия эскиза

Немного истории

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.

Вильгельм Шиккард (1592-1635)

С 1617 года Шиккард начал преподавать восточные языки в Тюбингенском университете. Там он и познакомился с Кеплером, который по достоинству оценил незаурядные способности молодого ученого и порекомендовал ему заняться математикой. Шиккард послушался совета и на новом поприще достиг значительных успеха. В 1631 году он стал профессором математики и астрономии Тюбингенского университета.

Шиккард был первопроходцем и в других сферах. Как например — в астрономии. Ученый постоянно развивался, вел переписку со многими немецкими, французскими, итальянскими и голландскими учеными по вопросам, касающимся астрономии. Он создал первый механический планетарий, который наглядно демонстрировал положение Солнца, Земли и Луны согласно системе Коперника. Кроме этого, наблюдал метеоры из разных пунктов для определения их траектории.

Широта интересов Шиккарда действительно заслуживает уважения. Он был опытным механиком, картографом, гравером по дереву и металлу, проводил астрономические наблюдения, писал трактаты о семитских языках, астрономии, математике, оптике и метеорологии. Ученый добился выдающихся научных успехов и был по истине гениальным изобретателем. Но оказался бессильным перед эпидемией холеры. Эта беспощадная болезнь XVII века в 1635 году забрала жизнь Шиккарда и его семьи. Труды ученого на время были забыты из-за Тридцатилетней войны.

Машина Шиккарда — начало XVII века

В одном из писем Кеплеру (от 20 сентября 1623 года) сообщалось, что Шиккард осуществил механически все то, что Кеплер делал алгебраически, а именно — сконструировал машину, которая автоматически выполняла сложение, вычитание, умножение и деление. Шиккард писал, что Кеплер приятно удивился, если бы увидел как устройство само накапливает и переносит влево десяток или сотню цифр и как отнимает то, что держала в памяти при вычитании.

Из письма Кеплеру:

… ааа — это верхние торцы вертикальных цилиндров, на их боковых поверхностях нанесены таблицы умножения; при необходимости цифры этих таблиц могут наблюдаться в окнах bbb скользящих планок. К дискам ddd крепятся изнутри машины колеса с десятью зубьями, каждое из которых находится в таком зацеплении с себе подобным, что если любое правое колесо повернется десять раз, то находящееся слева от него колесо сделает один поворот, или если первое из упомянутых колес сделает 100 оборотов, третье слева колесо повернется один раз. Для того чтобы зубчатые колеса вращались в одном и том же направлении, необходимо иметь промежуточные колеса…

Иоганн Кеплер (1571-1630)

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.

Но что точно — долгое время машина Шиккарда оставалась известной лишь узкому кругу доверенных лиц. И данное изобретение не смогло оказать влияние на последующее развитие механизации счета. Кто знает, может быть с помощью этого проекта прогресс вычислительных устройств мог бы ускориться. Но так или иначе, имя немецкого ученого Вильгельма Шиккарда находится в одном ряду с великими умами, изобретателями счетных устройств XVII—XIX столетий. Такими, как Блез Паскаль, Готфрид Вильгельм Лейбниц, Чарльз Бэббидж, Пафнутий Львович Чебышев, Герман Холлерит и другими.

современный прообраз машины Шиккарда

Основываясь на материалах, найденных Гаммером, сотрудники Тюбингенского университета в начале 1960-х годов создали действующую модель машины Шиккарда. Операции сложения и вычитания осуществлялись в ней механически, а умножения и деления — с элементами механизации. Прообраз изобретения находится в собственности университета.

Эволюция в области вычислительных технологий — процесс довольно неравномерный, который происходит скачками от периодов спада до периодов падения. Достигнутые результаты используются на практике и каждый новый шаг выводит процесс вычислительной эволюции на новую, более высокую ступень.

Кеплер был бы приятно удивлен, если бы увидел, как машина сама накапливает и переносит влево десяток или сотню и как она вычитает то, что держит в уме.

Вильгельм Шиккард (22 апреля 1592 – 23 октября 1635) – немецкий учёный, астроном, математик и востоковед, создатель первого, после антикитерского механизма, механического калькулятора, профессор кафедры восточных языков в университете Тюбингена, одного из старейших университетов Германии, основанного в 1477 году.

Шиккард родился в городе Херренберг, на юге Германии. Его матерью была Маргарет Гмелин, дочь лютеранского пастора. Отец – Лукас Шиккард. Предки Шиккарда были родом из графства Нассау но переехали на юг в середине XV века. Лукас Шиккард и его родной брат Вильгельм были архитекторами, причём второй, – одним из ведущих архитекторов Германии эпохи Возрождения.

Вильгельм Шиккард был воспитан в Херренберге но, в раннем возрасте, заслужил стипендию для учёбы в монастырской школе к северу от Тюбингена, после окончания которой поступил в университет, получив первую степень, степень бакалавра в 1609 году и степень магистра в 1611 году.

Он изучал богословие и восточные языки в Тюбингене до 1613 года. Шиккард был универсальным ученым и изучал библейские языки, такие как арамейский, а также иврит. Кроме всего прочего Шиккард был известен современникам как мастер гравюры по дереву и меди.

В 1613 году Шиккард стал лютеранским священником, и продолжал свою деятельность в лютеранской церкви до 1619 года.

В 1619 году Шиккард оставляет церковную деятельность и становится профессором кафедры восточных языков университета в Тюбингене. Его усилия по улучшению преподавания своего предмета включают в себя замечательные инновации. Он твердо верил, что, как профессор, должен предпринимать все меры, чтобы упростить для своих учеников изучение иврита. Одно из его изобретений, – механическое устройство, предназначенное для отображения спряжений глаголов иврита. Устройство включало в себя два вращающихся диска, расположенные поверх друг друга, при вращении которых соответствующие формы спряжения глаголов появлялись в специальном окошке.

Ещё будучи лютеранским пастором Шиккард впервые встретил Иоганна Кеплера, который приехал в Тюбинген, чтобы поддержать свою мать, которая была обвинена в колдовстве. Кеплер попросил Шиккарда сделать некоторые гравюры и ксилографии для книги, а также попросил его помочь в расчете некоторых таблиц. Заметив в 25-летнем ученом незаурядные математические способности, Кеплер настоятельно советует ему заняться математикой. Последовав этому совету, Шиккард достиг больших успехов на новом поприще. Он вступает в переписку с Кеплером и рядом немецких, французских, итальянских и голландских ученых по вопросам астрономии.

Его исследования касались многих вопросов астрономии, математики и инженерного проектирования. Шиккард занимался расчётом астрономических дат, добился значительных успехов в картографии.

В 1631 году Вильгельм Шиккард занял кафедру математики и астрономии. Он читал лекции на тему картографии и геодезии, проводил исследования движения Луны. Кроме этого читал лекции по архитектуре, фортификации, и гидравлике.

Более 300 лет считалось, что автором первого механического калькулятора является Блез Паскаль. Правда, иезуит Иоганн Цирман в своей книге "Дисциплина математика" в 1640 году писал о счетной машине, которую он якобы изобрел и успешно демонстрировал во время своих лекций в Амстердаме и Левене. Однако машину отца Иоганна никто никогда не видел, и пальма первенства осталась за Паскалем.

Но только до тех пор, пока в 1957 году ни произошло событие, которое поколебало первенство "паскалева колеса". Вот что пишут по этому поводу авторы книги "От абака до компьютера" Р.С. Гутер и Ю.Л. Полунов

Работая в городской библиотеке Штутгарта, директор Кеплеровского научного центра доктор Гаммер обнаружил фотокопию эскиза неизвестной ранее счетной машины (оригинал хранился в архиве Кеплера, находящемся в Пулковской обсерватории близ Петербурга).

Ему удалось установить, что этот эскиз представляет собой отсутствующее приложение к опубликованному ранее письму, адресованному Кеплеру, от профессора университета в Тюбингене Вильгельма Шиккарда. В письме от 25 февраля 1624 года Шиккард, ссылаясь на чертеж, описывает внешнее устройство придуманной им счетной машины, которую он назвал "часами для счета":

AAA – верхние торцы вертикальных цилиндров, на боковых поверхностях которых нанесены таблицы умножения; цифры этих таблиц при необходимости могут наблюдаться в окнах BBB, скользящих пластинок. К дискам DDD крепятся изнутри машины колеса с десятью зубьями, каждое из которых находится в таком зацеплении к себе подобным, что если любое правое колесо повернется десять раз, то находящееся слева от него колесо сделает один поворот или, если первое из упомянутых колес сделает 100 оборотов, третье слева колесо повернется один раз. Для того чтобы зубчатые колеса вращались в одном и том же направлении, необходимо иметь промежуточные колеса. Цифры, которые имеются на каждом колесе, могут наблюдаться в отверстиях CCC среднего выступа. Наконец, на нижнем выступе имеются вращающиеся головки EEE, служащие для записи чисел, которые появляются при вычислениях – они видны в отверстиях FFF.

Теперь стало более понятным другое письмо Шиккарда Кеплеру от 20 сентября 1623 года, на которое прежде исследователи почти не обращали внимания. В нём говорилось:

То, что вы делали с помощью математических расчётов, я только что научился делать с помощью механики.

Шиккард сконструировал машину, состоящую из 11 полных и 6 неполных колес. Машина сразу и автоматически проделывает сложение и вычитание, умножение и деление. Шиккард писал:

Гаммеру удалось обнаружить еще один чернильный набросок машины Шиккарда и письменные указания механику Вильгельму Пфистеру, изготовлявшему машину, а также собрать некоторые биографические сведения об ученом.

Следуя найденным Гаммером материалам, ученые Тюбингенского университета в начале 60-х годов ХХ века построили действующую модель машины Шиккарда.

Кроме суммирующего механизма, в машине Шиккарда имелось множительное устройство, расположенное в верхней, вертикальной, части машины и представлявшее собой неперовские палочки, свернутые в цилиндр.

Была ли построена машина Шиккарда при жизни её изобретателя? К сожалению, на этот счет нет достоверных сведений. Из упоминавшегося выше письма Шиккарда от 25 февраля 1624 года следует, что один наполовину готовый экземпляр машины, находившейся у механика Пфистера, сгорел во время трехдневного пожара.

На вопрос, использовал ли Паскаль в своей "паскалине" идеи Шиккарда, следует ответить отрицательно. Документы говорят о том, что никаких сведений о счетной машине 1623 года не дошло до научных кругов Парижа, и, следовательно, Паскаль был полностью независимым в своем изобретении. Некоторые элементы, в частности, способ ввода чисел в машину, у Шиккарда и Паскаля в принципе идентичны, однако основной узел машины – механизм передачи десятков – выполнен у Шиккарда значительно проще и надежнее.

Справедливости ради, необходимо отметить, что и машина Шиккарда была не первой. Это обнаружилось в 1967 году, когда в Национальной библиотеке Мадрида были найдены два тома неопубликованных рукописей Леонардо да Винчи. Среди чертежей первого тома имелся эскиз 13-разрядного суммирующего устройства с 10 зубчатыми колесами. Построенная в наше время по найденному эскизу машина оказалась работоспособной.

К наиболее раннему примеру счётной техники следует отнести и Антикитерский механизм. Это механическое устройство, обнаруженное в 1902 году на затонувшем древнем судне недалеко от греческого острова Антикитера. Датируется приблизительно 100 годом до нашей эры. Хранится в Национальном археологическом музее в Афинах.

Механизм содержал 37 бронзовых шестерён в деревянном корпусе, на котором были размещены циферблаты со стрелками и, по реконструкции, использовался для расчёта движения небесных тел. Другие устройства подобной сложности неизвестны в эллинистической культуре. В нём используется дифференциальная передача, которая, как ранее считалось, изобретена не раньше XVI века, а уровень миниатюризации и сложность сопоставимы с механическими часами XVIII века. Ориентировочные размеры механизма в сборе 33×18×10 см.

Вероятно, Вильгельма Шиккарда следует считать одним из предшественников механизации счета, но не изобретателем счетной машины. Действительно, хотя Шиккард сконструировал свою машину на двадцать лет раньше Паскаля, его машину никто не видел, распространения она не получила и, в отличие от калькулятора Паскаля, влияния на последующее развитие арифметических механических устройств не оказала, что нисколько не умаляет восхищение математическим и инженерным даром её создателя.

Труды, да и сама фигура Шиккарда, видного учёного эпохи Возрождения, были забыты в смутное время Тридцатилетней войны (1618–1648). После битвы близ баварского городка Нёрдлингена в сентябре 1634 года, когда католическая армия одержала решающую победу над протестантской армией, победоносные войска заняли Тюбинген. Войска принесли с собой бубонную чуму.

В течение следующего года от болезни скончались жена и дети учёного, которых ему суждено было пережить. 23 октября 1635 года от чумы умер и сам Вильгельм Шиккард.

Именем Шиккарда названы:

· Институт компьютерных наук Вильгельма Шиккарда при университете Тюбингена

В. Шиккард родился в г. Херренберг (Германия). Шиккард родился в семье столяра и дочери пастора. Дядя Вильгельма Генрих Шиккард был известным немецким архитектором.

Обучается Шиккард в монастырской школе Хаузен, которую оканчивает в 1610 году. Затем Вильгельм поступает в Университет Карла Эберхарда (Тюбингенский университет) и в 1611 году получает степень магистра. Начинает изучать теологию. С 1613 года становится викарием (епископом) и служит в нескольких разных местах Вюртермберга. В Нюртингеме в 1614 году В. Шиккарда посвящают в сан диякона. В 1617 году в Нюртингеме Шиккард познакомился с немецким математиком, астрономом, механиком, первооткрывателем законов движения планет Солнечной системы Иоганном Кеплером. Кеплер пришёл в г. Тюбинген с целью защитить в суде свою мать от обвинения в колдовстве.

Научная деятельность

Гаммер работал в городской библиотеке в Штутгарте, где им была обнаружена фотокопия эскиза счётного устройства, которое ранее было неизвестно. Оригинал эскиза этого устройства хранился в Пулковской обсерватории возле Санкт-Петербурга в архиве Иоганна Кеплера. Гаммер установил, что данный эскиз является отсутствовавшим приложением к опубликованному раньше письму Иоганну Кеплеру от профессора Тюбингенского университета Вильгельма Шиккарда, датированного 25 февраля 1624 года. В нем В. Шиккард ссылался на этот чертёж и описал изобретённую им счётную машину.

Готовые работы на аналогичную тему

В состав машины входило множительное и суммирующее устройство и механизм для хранения промежуточных результатов. Блок шестиразрядной суммирующей машины состоял из соединения зубчатых передач. Каждая ось содержала шестерню с десятью зубцами и палец – вспомогательное однозубое колесо. Палец использовался для передачи единицы в следующий разряд (поворачивал шестерёнку на одну десятую часть от полного оборота после полного оборота шестерёнки предыдущего разряда). Чтобы выполнить вычитание шестерёнки нужно было поворачивать в обратную сторону. Контролировать ход вычислений возможно было с помощью специальных окошек, в которых появлялись цифры. Для выполнения умножения использовалось устройство, главная часть которого состояла из шести осей с наложенными на них таблицами умножения.

С машиной Шиккарда были ознакомлены лишь несколько человек, поэтому ее чертежи не повлияли на дальнейшее развитие механизации расчетов. Несмотря на это имя Вильгельма Шиккарда стоит наряду с Блезом Паскалем, Готфридом Вильгельмом Лейбницем, Чарльзом Бэббиджем, Пафнутием Львовичем Чебышевым, Германом Холлеритом и именами других выдающихся изобретателей счетных устройств тех времен.

Умер Вильгельм Шиккард от холеры в возрасте 43 лет 23 октября 1635 года в Тюбингене (Германия).

Шиккард Вильгельм

ШИККАРД (Schickard) Вильгельм (1592-1635), немецкий математик и астроном. Изобрел и построил первую работающую модель механического вычислительного устройства, первый механический (коперниканский) планетарий, демонстрирующий положение Солнца, Земли и Луны. Наблюдал метеоры из разных пунктов для определения их траектории.

В течение трех столетий ни ученые, ни историки, ни просто читающая публика не сомневались в том, что первую суммирующую машину с корончатыми колесами изобрел и изготовил Блез Паскаль, а суммирующую машину с зубчатыми колесами — Сэмюэл Морленд. Однако открытие, которое сделал в 1957 г. директор Кеплеровского научного центра в Штутгарте Франц Гаммер, заставило по-новому взглянуть на раннюю историю механической вычислительной техники.

Цепь событий, приведших доктора Гаммера к сенсационному результату, связана с именами Иоганна Кеплера, Леонарда Эйлера и. Екатерины II. Ибо именно Екатерина Великая по рекомендации действительно великого математика, механика и астронома Леонарда Эйлера распорядилась приобрести для российской Академии наук собрание рукописей Кеплера, которое после смерти ученого долгое время оставалось невостребованным, переходя от одного дилетанта к другому. Бесценные манускрипты (за которые, кстати, императорская казна расплатилась не деньгами, а ювелирными изделиями) были доставлены в Академию наук в июне 1774 г., в 1839 г. были переданы в Главную астрономическую обсерваторию в Пулкове, а незадолго до начала Великой Отечественной войны поступили на постоянное хранение в ленинградское отделение Архива АН СССР. Фотокопии этих рукописей, сохраненных для потомков заботами русских ученых и архивистов, послужили основой для 22-томного собрания сочинений Иоганна Кеплера, издание которого еще продолжается. История открытия доктора Гаммера напоминает завязку приключенческого романа, герои которого, сопоставив две отдельные части одного и того же документа, начинают поиск спрятанного клада.

Готовя к публикации очередной том собрания сочинений Кеплера, в котором предполагалось собрание его переписки за 1620–1630 гг., и систематизируя огромное число фотокопий писем ученого и его корреспондентов, Гаммер обнаружил фотокопию эскиза неизвестной ранее счетной машины. Однако описание машины к эскизу приложено не было, и лишь путем длительной и напряженной работы Францу Гаммеру удалось обнаружить его в письме к Кеплеру тюбингенского профессора Вильгельма Шиккарда (от 25 февраля 1624 г.).

Гаммеру удалось обнаружить в библиотеке Штутгарта еще один чернильный набросок машины Шиккарда и письменные указания механику Вильгельму Пфистеру, изготовлявшему машину. Следуя найденным Гаммером материалам, ученые Тюбингенского университета в начале 60-х годов построили действующую модель машины Шиккарда.

Модель была десятичной, 6-разрядной. На каждой из 6 параллельных осей располагались гладкий диск с 10 отверстиями (установочное колесо, одно из отверстий которого, означавшее начало отсчета, метилось белой точкой), зубчатое (счетное) колесо с 10 зубьями, цилиндр с цифрами на боковой поверхности и однозубое колесо. Ниже этого ряда находился другой, состоящий из 5 параллельных осей, на каждой из которых сидела десятизубая шестеренка (триб). Она находилась в постоянном зацеплении с десятизубым колесом левого (старшего) разряда и могла поворачиваться однозубым колесом, находящимся справа.

Это однозубое колесо выполняло роль механизма передачи десятков, шестеренка же являлась промежуточным элементом, благодаря которому все счетные колеса вращались в одну сторону. Для работы с числами, чья сумма превышала миллион, Шиккард предлагал использовать предметное представление: каждая единица 7-го разряда отмечалась колечком, которое надевалось на палец левой руки.

Вычитание выполнялось вращением установочных колес в обратном направлении, т. к. механизм передачи десятков был реверсивным.

Кроме суммирующего механизма, в машине Шиккарда имелось множительное устройство, расположенное в верхней (вертикальной) части машины и представляющее собой так называемые неперовские палочки, свернутые в цилиндр (о них пойдет речь в одной из следующих статей).

Была ли построена машина Шиккарда при жизни ее изобретателя?

Вильгельм Шиккард, родившийся 22 апреля 1592 г. в небольшом городке Геренберг, был блестяще одаренным человеком. Уже в 17 лет он получил в Тюбингенском университете степень магистра, через два года стал бакалавром наук. Он оставался в университете до 1613 г., продолжая изучение теологии и восточных языков, а затем в течение четырех лет служил пастором и дьяконом в близлежащих городках.

В 1617 г. Шиккард вступает в переписку с Кеплером и рядом немецких, французских, итальянских и голландских ученых по вопросам астрономии. Кеплер, заметив в молодом теологе незаурядные математические способности, настоятельно советует ему обратиться к занятиям точными науками. Весьма вероятно, что именно по рекомендации Кеплера, остро ощущавшего необходимость разработки новых вычислительных средств, Шиккард начал изучать возможность механизации счетных операций.

В 1619 г. Шиккард возвращается в университет и становится профессором восточных языков, некоторые из которых он изучил самостоятельно, а в 1631 г. после смерти своего учителя Михаила Местлина занимает кафедру математики и астрономии.

Поражает широта интересов Шиккарда. Он был опытным механиком, картографом, гравером по дереву и металлу, проводил астрономические наблюдения, писал трактаты о семитских языках, астрономии, математике, оптике, метеорологии.

Остается только сожалеть, что такой замечательный изобретатель, как Шиккард, больше не возвращался к вопросам механизации счета.

Читайте также: