レオナルド・ダ・ヴィンチの計算機。レオナルド・ダ・ヴィンチ。ロベルト・グアテッリとレオナルド・ダ・ヴィンチ

21世紀、人類は請求書、給与、税金、配当、ローンなど膨大な数の渦の中にいます。また、電卓のような一見単純なコンピューティングデバイスがなければ世界の動きが大幅に遅くなるのも避けられません。結局のところ、数世紀前に発明されたこのオブジェクトの助けを借りて、私たちが実行する必要な操作の数。

レオナルドの計算機のプロトタイプ

1967 年の冬、スペイン国立図書館に基づくプロジェクトの 1 つに取り組んでいたアメリカの科学者は、驚くべき発見をしました。研究者らは、ダ・ヴィンチの失われた2つの作品を発見し、現在はマドリッド写本に不可欠な部分となっている。この遺物には、1492 年にレオナルドによって作られた計数機構の図面が含まれています。

電卓のプロトタイプは、一対のギザギザの車輪 (片側に大きな車輪、もう一方の側に小さい車輪) を備えたベースに基づいていました。ダ・ヴィンチが残した図面によると、ある部分の大きな車輪と別の部分の小さな車輪が連結され、棒自体が一度にひっくり返されるように基部が配置されていたことがわかります。時間。この機構は連鎖反応によって駆動されました。最初のロッドが 10 回転すると、2 番目のロッドがそれぞれ 1 回転し、3 番目のロッドが 10 回転し、さらに 4 番目のロッドが 1 回転します。この車には特別な重りのおかげで動く部品が合計 13 個ありました。

レオナルド・ダ・ヴィンチは生前にこの計画を実行できなかったと考えられています。

ロベルト・グアテッリとレオナルド・ダ・ヴィンチ

ロベルト・グアテッリは、レオナルド・ダ・ヴィンチの伝記、作品、発明の有名な専門家でした。 1951 年以来、IBM 組織と協力して、彼はレオナルドが残した図面やスケッチを研究し、レオナルドの偉大な作品を再現してきました。グアテリは、マドリッド写本におけるコンピューター作品の研究を行っているときに、発明者のもう 1 つの大規模な作品であるアトランティカ写本にスケッチとの類似点があることを発見しました。

2 つの画像に基づいて、60 年代後半に Roberto Guatelli はコンピューターのサンプルを再作成しました。この装置は、13 の各部分で 10 対 1 の原則に基づいて動作しました。最初のハンドルが1回転すると単位ホイールが動き始め、0から9までの数字が表示され、1番目のレバーが10回転完了すると単位機構は同じ動作を繰り返してゼロマークに戻ります。単位ごとに 10 進数機構によって移動されました。したがって、後続の各ホイールは、数百、数千などを指定する責任がありました。

グアテッリはレオナルドの絵にいくつかの調整を加え、その助けを借りて、何が起こっているのかをより完全かつ詳細に見る人に明らかにしました。

しかし、コンピュータの再現が存在してから 1 年後、メカニズムの正確な再現について議論が起こりました。したがって、本発明の独創性を確立するために、一連の学術研究が実施された。レオナルドの絵には、コンピューターではなく、比率を実行するための装置が描かれているという仮説がありました。この装置では、一塁ベースの回転が二塁ベースの 10 回転、三塁ベースの 100 回転、最後のベースの 10 度から 13 度の回転につながるという意見もありました。反対派は、摩擦が大きすぎるため、このメカニズムは機能しないと考えていました。

IBMは、研究者間の意見の相違にもかかわらず、議論の対象をコレクションから削除することを決定した。

そのため、電卓の最初のプロトタイプは、数世紀後に物質的な殻を身につけることができただけでなく、科学界の論争の対象にもなりました。

コンピュータ技術の機械的発展の歴史は 1492 年に始まります。 レオナルド・ダ・ヴィンチ(1452-1519) は計算機の図面を開発し、それを日記に記述しました。この日記は、現在 2 巻のマドリッド写本として知られています。

マドリッドコーデックスの第 1 巻の図面のほとんどが応用力学に特化しており、科学者らは 10 個の歯のリングを備えた 13 ビットの加算装置のスケッチを発見しました。

計数機の基礎は、片側に大きな歯車、もう一方の側に小さな歯車の 2 つの歯車が付いたロッドでした。レオナルド・ダ・ヴィンチのスケッチからわかるように、これらのロッドは、1 つのロッドの小さな車輪が隣のロッドの大きな車輪と噛み合うように配置されていました。したがって、最初のロッドの 10 回転は 2 番目のロッドの 1 回転につながり、2 番目のロッドの 10 回転は 3 番目のロッドの 1 回転につながり、以下同様に続きます。システム全体は 13 本のロッドで構成され、一連の重りによって駆動されました。

この計算機はレオナルド・ダ・ヴィンチの存命中には作成されなかった可能性が高い。

レオナルド・ダ・ヴィンチによる計算機の発明からほぼ 150 年後の 1623 年、ドイツの数学と天文学の教授ヨハネス・ケプラーに宛てた手紙 ヴィルヘルム・シッカード(1592-1635) は、減算と加算ができ、体にある特別な装置の助けを借りて乗算もできる機械について書き、その装置のスケッチを添付しました。それは「電卓時計」と呼ばれる6桁の機械式計算機だった。この装置は、動作原理が本物の時計と同じようにスプロケットと歯車の使用に基づいており、結果が記憶の限界を超えるとベルが鳴るため、時計と呼ばれました。

計算時計は、数値の足し算、引き算、割り算、掛け算ができる最初の機械式計算機です。しかし、それはかなり狭い範囲の人々に知られていたため、長い間 (発明の日からほぼ 300 年)、ブレイズパスカル (パスクリン) の発明が最初の計算機と考えられていました。

「計算時計」の歴史は悲劇的です。製造された 2 台のマシンのコピー (そのうちの 1 台はケプラー用でした) が火災で焼失しました。このプロジェクト自体は長年忘れ去られており、当時激化した三十年戦争 (1618 ～ 1648 年) の影響で装置の図面も失われ、発見されたのは 1935 年のことでした。第二次世界大戦 (1941 ～ 1945 年) により再び失われたのが発見されました。

そしてわずか 21 年後の 1956 年に、「計算時計」のスケッチのコピーがシュトゥットガルト市立図書館で発見され、1960 年に愛好家のグループがこのコピーとシッカードの手紙に基づいて実用的なモデルを構築することに成功しました。「計算時計」のこと。

技術開発の始まりは、 ブレーズ・パスカル、1642年に誰が数字の足し算を機械的に行う装置（「パスカリン」）を発明しました。彼のマシンは 6 ～ 8 桁の数字を扱うように設計されており、足し算と引き算のみが可能で、結果を記録する方法もこれまでのものより優れていました。この機械は車輪を使って数字 (8 桁) の合計を実行し、単位を追加するときに数字の 9 が 10 に変わるたびに車輪が 360 度回転し、次に高い車輪を動かしました。パスカルの機械の寸法は 36x13x8 センチメートルでした。。この小さな真鍮の箱は持ち運びが簡単でした。パスカルの工学的アイデアは、コンピューティング分野の他の多くの発明に多大な影響を与えました。

次の画期的な結果は、傑出したドイツの数学者および哲学者によって達成されました。 ゴットフリート・ヴィルヘルム・ライプニッツ、1672年に逐次加算を行わない機械的な乗算のアイデアを表明しました。 1年後、彼は四則演算を機械的に実行できるマシンをパリのアカデミーに贈呈した。ライプニッツの機械は 100x30x20 センチメートルという驚異的な寸法を持っていたため、設置には特別なテーブルが必要でした。

イギリスの数学者で発明家はコンピュータ技術の発展に多大な貢献をした チャールズ・バベッジ。ナビゲーション、三角関数、対数、その他の表を計算するための「差分エンジン」を構築するというアイデアは、1812 年に彼に思いつきました。この名前は、「差分法」の使用に由来しています。バベッジは 1822 年に最初のディファレンスエンジンを構築しました。しかし、資金不足のためこの機械は完成せず、ロンドンのキングス・カレッジ博物館に引き渡され、現在も保管されている。しかし、この失敗でもバベッジは止まらなかった。 1833 年頃、彼は「分析エンジン」のアイデアを思いつき、その後、新しいマシンの能力が差分エンジンの能力を大幅に上回り、人間の介入なしに計算を実行したため、実際に差分エンジンを埋め込みました。 Ch. Babbage は、いわゆるプログラム制御の原理を提案しました。その本質は、実行されるアクションの順序を決定するプログラムが事前にコンピュータに入力されていれば、コンピュータが与えられた問題を自動的に解決するという事実にあります。彼が 1834 年に設計した「分析機械」では、このプログラムは、対応するパンチカード上のパンチ (穿孔) システムの形式で指定されました。このようなパンチカードは 19 世紀初頭に初めて提案されました。イギリス人 J. ジャカード織物の生産管理に。これは生産手段の自動化の最初の例でした。

バベッジの科学的アイデアは、有名なイギリスの詩人バイロン卿の娘、伯爵夫人を魅了しました。 アドゥ・オーガスタ・ラブレス。当時、コンピューターやプログラミングなどの概念はまだ誕生していませんでしたが、それでも、エイダ・ラブレスは世界初のプログラマーであると当然考えられています。実際のところ、バベッジは自分が発明した機械について複数の完全な説明を作成したわけではありません。これは彼の生徒の一人がフランス語の記事で行ったものです。エイダ・ラブレスはこれを英語に翻訳し、単に翻訳しただけでなく、マシンが複雑な数学的計算を実行するために使用できる独自のプログラムを追加しました。その結果、記事の長さは元の 3 倍になり、バベッジは自分のマシンの威力を実証する機会を得ました。エイダ・ラブレスが世界最初のプログラムの説明で導入した概念の多くは、現代のプログラマーによって広く使用されています。

1842 年から 1848 年まで、バベッジは私財を使って懸命に働きました。残念ながら、彼は「分析エンジン」の作成作業を完了できませんでした。当時の技術では複雑すぎることが判明しました。チャールズ・バベッジの死後、著名な科学者を含む英国科学協会の委員会は、未完成の分析エンジンをどうするか、また何に推奨できるかという問題を検討した。名誉のために委員会は次のように述べた。「...分析エンジンの能力は、人間の能力の限界としか比較できないほど拡張されています...この機械の実装の成功は、人類の歴史に一時代を画す可能性があります。計算は対数の導入に等しい。」しかし、バベッジの長所は、彼がプログラム制御コンピューティングのアイデアを最初に提案し、部分的に実装したことです。それは本質的に現代のコンピューターのプロトタイプである「分析エンジン」であり、以下のものが含まれていました。

ホイールからのレジスター上のRAM（バベッジはそれを「ストア」-倉庫と呼びました）、

ALU – 算術論理演算装置 (「ミル」 – ミル)、

制御装置と入出力装置、後者には 3 つもありました。1 部または 2 部の印刷 (!)、ステレオタイプの印刷の作成、およびパンチカードへのパンチです。パンチカードは、プログラムやデータを機械に入力するために使用されました。 RAM は小数点以下 50 桁の数値を 1000 個、つまり約 20 キロバイトの容量を持っていました。バベッジとラブレスの長所は重要です。彼らは、わずか 100 年後に到来したコンピューター時代の先駆けとなりました。プログラミング言語 ADA と BABBAGE は、彼らに敬意を表して命名されました。

アルザス地方出身 カール・トーマス 1818 年にパリの 2 つの保険会社の創設者であり取締役でもある彼は、機構の製造可能性に焦点を当てて計算機を設計し、それを加算機と呼びました。 3 年以内にトーマスのワークショップでは 16 台の加算機が製造され、その後さらに多くの加算機が製造されました。こうしてトーマスはコンピュータ工学の基礎を築きました。彼の加算機は 100 年間にわたって製造され、常に改良され、名前が時々変更されました。

19 世紀以来、加算機は広く使用されてきました。彼らは、大砲の射撃のための弾道表の計算など、非常に複雑な計算も実行しました。特定の一連の指示（この一連の動作は後にプログラムとして知られるようになりました）に従って迅速かつ正確に加算機を操作する特別な職業であるカウンターさえありました。しかし、多くの計算の実行には非常に時間がかかりました。このような計算では、実行するアクションの選択と結果の記録は人間によって行われ、その作業速度は非常に限られていました。最初の追加マシンは高価で、信頼性が低く、修理が難しく、扱いにくいものでした。したがって、ロシアではそろばんをより複雑な計算に適応させ始めました。たとえば、1828 年に少将は、 F.M. スヴォボツカヤ多数のアカウントを共通のフレーム内に接続したオリジナルデバイスを展示します。迅速な計算を可能にする主な条件は、少数の統一ルールを厳密に遵守することでした。すべての演算は加算と減算のアクションに簡略化されました。したがって、このデバイスはアルゴリズムのアイデアを具体化しました。

おそらく、機械的コンピューティング技術における最後の基本的な発明の 1 つは、サンクトペテルブルクの居住者によって作成されました。 ヴィルゴット・オドナー。 1890 年に Odhner によって製造された加算機は、同様の現代の加算機と実質的に変わりません。ほぼすぐに、オドナーと彼のパートナーは、年間 500 個の独自の加算機の生産を開始しました。 1914 年までに、ロシアだけでも 22,000 台を超えるオードナー増結機が存在しました。 20 世紀の第 1 四半期では、これらの加算マシンは、人間の活動のさまざまな分野で広く使用されていた唯一の数学マシンでした。 1931 年以来、オドナー加算機の派生型の 1 つであるフェリックス加算機がソ連で生産されてきました。ロシアでは、動作中に大きな音を立てるこれらの機械は「鉄のフェリックス」というあだ名が付けられました。ほぼすべてのオフィスに設置されていました。

中世には貿易業務と海洋輸送が急増したため、自動計算の必要性が生じました。貿易には大規模な金融取引が必要であり、海運には信頼性の高いナビゲーションテーブルが必要でした。

当時の科学者は月を観察し、その位置の変化を記録した巨大な表を編集し、地球の自然衛星の動きについて提案された公式の正しさをチェックするために使用しました。このようなチェックは膨大な数の算術計算に基づいており、演奏者の忍耐と正確さが必要でした。このような作業を促進し、高速化するために、コンピューティングデバイスが開発され始めました。これが、さまざまなメカニズム、つまり最初の追加マシンと追加マシンの登場方法です。

メカニカルコンピューティングデバイスは、機械要素に基づいて構築され、最下位から最上位への自動転送を提供するデバイスです。

機械式デジタルコンピューティングデバイスは、以前の機械式以前の手段と比較して、非常に複雑なレベルの技術的オブジェクトです。その誕生の前提条件は科学技術の進歩と社会的ニーズであると考えられており、その誕生の主な技術的前提は、精密機械が誕生する前段階およびその形成・発展段階における機械の発展であった。

機械段階は、パスカルの加算器の発明 (1642 年) からホレリスの電気機械式タブレータの作成 (1887 年) まで続くと考えられています。機械式の古典的な器具は、ライプニッツによって発明された加算器であり、その手動駆動装置は後に電気駆動装置に置き換えられました。

B は、機械式デバイスとプレメカニカル式デバイスの間の中間位置であり、機械的構造 (ギアなど) を使用しますが、数十の伝達は提供しません。これらの装置は準機械式と呼ばれ、レオナルド・ダ・ヴィンチやヴィルヘルム・シッカードの機械も含まれます。

レオナルド・ダ・ヴィンチの機械

すでに私たちの時代に、イタリアの科学者レオナルド・ダ・ヴィンチ（1452-1519）が所有していた13ビット加算装置の図面と説明が発見されました。

説明によれば、機械の基礎はギアが取り付けられたロッドで構成されています（図3）。著者の計画によると、最初の車輪が10回転すると、2番目の車輪が1回転し、2番目の車輪が10回転し、さらに3番目の車輪が1回転するという具合になるはずです。

1969 年、アメリカのコンピューター製造会社 IBM は、レオナルドダヴィンチの図面を使用して、広告目的で動作する機械を製造しました。専門家はその機械を金属で再現し、科学者のアイデアが完全に正当であることを確信しました。

レオナルドダヴィンチの加算機は、デジタルコンピューティングの歴史における画期的なマイルストーンと考えることができます。これは最初のデジタル加算器であり、将来の電子加算器のプロトタイプであり、現代のコンピュータの最も重要な要素であり、依然として機械的で、非常に原始的 (手動制御) でした。

レオナルド・ダ・ヴィンチの装置

そろばんの一種の改良は、15 世紀末から 16 世紀初頭にレオナルドダヴィンチ (1452-1519) によって提案されました。彼は、10 個の歯のリングを備えた 13 ビット加算デバイスのスケッチを作成しました。この装置の図面は、コーデックスマドリッドとして知られるレオナルドの力学に関する 2 巻のコレクションの中に見つかりました。この装置は棒をベースにした計数機のようなもので、一方の側には小さい棒、もう一方の側には大きい棒があり、すべての棒（合計13本）は小さい棒が1対1になるように配置する必要がありました。ロッドがもう一方の大きい方に触れます。最初のホイールが 10 回転すると、2 番目のホイールが 1 回転し、2 番目のホイールが 10 回転すると、3 番目のホイールが 1 回転するというようになります。

レオナルド・ダ・ヴィンチ (1452 年 4 月 15 日、フィレンツェ近郊のヴィンチ - 1519 年 5 月 2 日、フランス、トゥレーヌ、アンボワーズ近くのクルー城)、イタリアの画家、彫刻家、建築家、科学者、エンジニア。

レオナルド・ダ・ヴィンチは、芸術言語の新しい手段の開発と理論的な一般化を組み合わせて、盛期ルネサンスの人文主義的な理想を満たす人物像を作成しました。絵画「最後の晩餐」（1495年から1497年、ミラノのサンタ・マリア・デッレ・グラツィエ修道院の食堂にある）では、高い倫理的内容が厳格な構図パターン、身振りや表情の明確なシステムによって表現されている。文字。女性の美しさに関する人文主義的な理想は、モナ・リザの肖像画（ラ・ジョコンダ、1503年頃）に具体化されています。数学、自然科学、力学の分野における数多くの発見、プロジェクト、実験研究。彼は自然の知識における経験の決定的な重要性を擁護した（ノートと原稿、約7000枚）。

レオナルドは裕福な公証人の家庭に生まれました。彼は 1467 年から 1472 年にかけてアンドレア・デル・ヴェロッキオに師事し、修士として成長しました。芸術家の仕事が技術的な実験と密接に結びついていた当時のフィレンツェの工房での作業方法、そして天文学者 P. トスカネッリとの知り合いが、若いレオナルドの科学的興味の出現に貢献しました。初期の作品（ヴェロッキオの「洗礼」の天使の頭、1470年以降、「受胎告知」、1474年頃、いずれもウフィツィ美術館、「ブノワの聖母」、1478年頃、エルミタージュ美術館）では、クアトロチェント絵画の伝統を豊かにし、滑らかさを強調している。柔らかな明暗法による立体的なフォルム、かろうじて認識できるほどの薄い笑顔で顔に活気を与えます。

「賢者の礼拝」（1481-82、未完成、下絵 - ウフィツィ美術館）では、宗教的なイメージをさまざまな人間の感情の鏡に変え、革新的な描画方法を開発しました。数え切れないほどの観察結果をスケッチ、スケッチ、本格的な研究（イタリアの鉛筆、銀の鉛筆、サンギン、ペン、その他の技法）に記録することで、レオナルドは顔の表情（時にはグロテスクや風刺画に頼る）やその構造を伝える稀な鋭敏さを達成しました。そして人体の動きが、作品のドラマツルギーと完璧に調和します。

ミラノの統治者ロドヴィコ・モーロ (1481 年から) に仕え、レオナルドは軍事技術者、油圧技術者、宮廷祝賀行事の主催者として活動しました。彼は 10 年以上にわたり、ロドヴィコモロの父フランチェスコスフォルツァの記念碑の制作に取り組んできました。プラスチックの力に満ちたこの記念碑の等身大の粘土モデルは現存しておらず（1500 年のフランス軍によるミラノ占領中に破壊された）、準備スケッチでのみ知られています。

この時期は、画家レオナルドの創造性が開花した時期でした。「岩の聖母」（1483～94年、ルーブル美術館、第2版 - 1487～1511年、ロンドンのナショナル・ギャラリー）では、巨匠のお気に入りの微妙な明暗法（「スフマート」）が、中世の光輪に代わる新しい光輪として現れています。この作品は、神と人間と自然の神秘でもあり、レオナルドの地質学的観察を反映した岩の洞窟が、前景の聖人たちの姿に負けず劣らず劇的な役割を果たしています。

"最後の晩餐"

サンタ・マリア・デッレ・グラツィエ修道院の食堂で、レオナルドは絵画「最後の晩餐」を制作します（1495-97年。フレスコ画にテンペラと混ぜた油を使用するという巨匠が行った危険な実験のおかげで、この作品は私たちに届きました）非常に損傷した形で）。この像の高度な宗教的および倫理的内容は、差し迫った裏切りについてのキリストの言葉に対するキリストの弟子たちの嵐のような矛盾した反応を表しており、構図の明確な数学的法則で表現されており、描かれたものだけでなく実際の建築物も強力に征服しています。空間。顔の表情や身振りによる明確な舞台論理、そしてレオナルドのいつものように、厳格な合理性と不可解な謎の組み合わせによる刺激的な逆説により、「最後の晩餐」は世界芸術史上最も重要な作品の一つとなりました。

建築にも携わったレオナルドは、さまざまなバージョンの「理想都市」と中央のドーム型神殿を開発しました。主人はその後何年も旅を続けます（フィレンツェ - 1500～1502、1503～1506、1507; マントヴァとヴェネツィア - 1500; ミラノ - 1506、1507～13; ローマ - 1513～1616）。 1517年からはフランスに住み、フランソワ1世の招待を受けました。

「アンジャリの戦い」。モナ・リザ (モナ・リザの肖像)

フィレンツェでは、レオナルドがヴェッキオ宮殿で絵画に取り組んでいる（「アンギアーリの戦い」、1503年から1506年、未完成で保存されていない、ボール紙からのコピーと最近発見されたスケッチから知られている - 個人蔵、日本）、現代の芸術におけるバトルジャンルの起源に位置します。戦争の致命的な怒りが、騎兵たちの熱狂的な戦いとしてここに具体化されています。

レオナルドの最も有名な絵画であるモナ・リザの肖像画（いわゆる「ラ・ジョコンダ」、1503年頃、ルーヴル美術館）では、裕福な都市居住者のイメージが、純粋に女性的な狡猾さを失うことなく、自然そのものの神秘的な擬人化として現れています。 ; この作品の内なる意味は、宇宙的に雄大であると同時に、冷たいもやの中に溶けていく、驚くほど疎外された風景によって与えられている。

後期の絵画

レオナルドのその後の作品には、トリヴルツィオ元帥 (1508-1512) の記念碑のデザイン、絵画「聖アンナとマリアと幼子キリスト」 (1500-1507 年頃、ルーヴル美術館) が含まれます。後者は、いわば、光と空気の遠近法、色調（涼しい緑がかった色合いが優勢）、そして調和のとれたピラミッド構成の分野における彼の探求を要約したものです。同時に、これは深淵を越える調和でもある。なぜなら、家族の親密さによって結びついた聖なるキャラクターのグループが深淵の端に提示されるからである。レオナルドの最後の絵画「洗礼者聖ヨハネ」（1515～1517年頃、同上）はエロティックな曖昧さに満ちている。ここに描かれている若い先駆者は聖なる修行者のようには見えず、官能的な魅力に満ちた誘惑者のように見える。普遍的な大災害を描いた一連の素描（「洪水」のサイクル、イタリアの鉛筆、ペン、1514～1516年頃、ウィンザー王立図書館）では、自然の力が組み合わされる前の人間の弱さと取るに足りないことについての考えが描かれています。合理主義的なものは、自然過程の周期的な性質についての R. デカルトの考えの「渦」宇宙論を予期しています。

「絵画論」

レオナルド・ダ・ヴィンチの見解を研究するための最も重要な情報源は、口語イタリア語で書かれた彼のノートと原稿（約 7,000 枚）です。マスター自身は自分の考えの体系的なプレゼンテーションを残していませんでした。レオナルドの死後、弟子のF.メルツィによって作成され、芸術理論に多大な影響を与えた「絵画論」は、彼のメモの文脈から主に恣意的に抽出された文章で構成されています。レオナルド自身にとって、芸術と科学は密接に結びついていました。彼の意見では、創造性の最も知的な形式としての絵画に「芸術の論争」に手を差し伸べ、マスターはそれを多様性全体を体現する普遍的な言語（科学分野における数学と同様）として理解しました。比率、遠近法、明暗法を通して宇宙を表現します。「絵画は科学であり、自然の正当な娘であり、神の親戚です」とレオナルドは書いています。自然を研究することによって、完璧な芸術家兼博物学者は、自然の外観の下に隠された「神聖な心」を学びます。この神聖な知性の原理と創造的な競争に参加することによって、芸術家はそれによって自分が最高の創造者に似ていることを確認します。彼は「宇宙に存在するすべてのもの」を「まず自分の魂の中に、そして次に手の中に持っている」ので、「神の一種」でもあります。

レオナルドは科学者です。技術プロジェクト

科学者および技術者として、レオナルド・ダ・ヴィンチは、洞察力に富んだ観察と推測によって当時の知識のほぼすべての分野を豊かにし、彼のメモや図面を巨大な自然哲学百科事典のスケッチとみなしました。彼は、実験に基づいた新しい自然科学の著名な代表者でした。レオナルドは力学に特別な注意を払い、それを「数学科学の楽園」と呼び、そこに宇宙の秘密を解く鍵があると見ました。彼は滑り摩擦係数の決定を試み、材料の抵抗を研究し、油圧学に情熱を注いでいました。数多くの水力工学実験が、運河や灌漑システムの革新的な設計に表現されました。レオナルドの模型製作への情熱は、彼の時代をはるかに先取りした驚くべき技術的先見の明につながりました。冶金炉、圧延機、織機、印刷機、木工機械、その他の機械、潜水艦や戦車、デザインのスケッチなどです。鳥の飛行とパラシュートを徹底的に研究して開発された飛行機械用

物体の色に対する透明および半透明の物体の影響についてレオナルドが収集した観察は、彼の絵画に反映され、芸術における空気遠近法の原理の確立につながりました。彼にとって、光学法則の普遍性は、宇宙の均一性の考えと関連付けられていました。彼は地球を「宇宙の中の一点」と考え、地動説の創造に近づいていた。彼は人間の目の構造を研究し、両眼視の性質について推測しました。

解剖学、植物学、古生物学

解剖学的研究では、死体の解剖結果を要約し、詳細な図面で現代の科学的イラストの基礎を築きました。彼は臓器の機能を研究し、身体を「自然力学」の一例として考えました。彼は、発生学と比較解剖学の問題に特に注意を払い、生物学に実験方法を導入しようとして、多くの骨と神経を初めて記述しました。植物学を独立した学問として確立した彼は、葉の配置、日向性と地向性、根の圧力、植物液の動きについて古典的な説明を与えました。彼は古生物学の創始者の一人であり、山頂で発見された化石は「地球規模の洪水」の考えに反証すると信じていました。

ルネサンスの「普遍的な人間」の理想を明らかにしたレオナルド・ダ・ヴィンチは、その後の伝統において、その時代の創造的な探求の範囲を最も明確に描写した人物として解釈されました。ロシア文学では、レオナルドの肖像画は小説「復活した神々」（1899-1900）で作成されました。

コンピュータ技術の発展段階

完成者: Voroshilov I.A.

チェック済み:

はじめに 3

初期の装置と数を数える装置 3

コンピュータ技術の発展段階 4

プレメカニカルステージ 4

メカニカルステージ5

電動ステージ 11

パスカル 14 加算機

ストーリー14

ライプニッツ計算機 16

創作の歴史 16

加算機18

チャールズ・バベッジのディファレンス・エンジン 20

創作の歴史 20

分析エンジン 24

結論 25

参考文献 26

付録 27

イラスト一覧 27

はじめに機器およびデバイスの早期計数

人類は数千年前に最も単純な計数装置の使い方を学びました。最も人気のあるのは、物々交換で使用されるアイテムの数を決定する必要性でした。最も簡単な解決策の 1 つは、変更される品目の重量に相当する値を使用することでした。これには、部品の数を正確に再計算する必要がありませんでした。これらの目的のために、最も単純な天秤が使用され、これが質量を定量的に測定するための最初の装置の 1 つとなりました。

等価性の原理は、多くの人にとって馴染みのある別の最も単純な計数装置であるそろばんまたはそろばんで広く使用されていました。カウントされたアイテムの数は、移動したこの楽器のドミノの数に対応します。

数を数えるための比較的複雑な器具は、多くの宗教の実践で使用されるロザリオです。信者は、そろばんを弾いているかのように、ロザリオの粒で唱えられた祈りの数を数え、ロザリオの全周を通過するときに、別の尾部にある特別なカウンター粒を動かし、数えた円の数を示しました。

コンピュータ技術の発展段階機械化以前の段階

コンピューターオートメーションの手動時代は人類文明の黎明期に始まり、身体の一部の使用に基づいていました。

図 1. スアンパン

主に指と足の指。指数えは古代にまで遡り、今日でもあらゆる人々に何らかの形で見られます。もちろん、計算は原始的であり、抽象度は非常に低かった。数字の概念は可能な限り具体的であり、主題と密接に結びついています（つまり、たとえば、「2」という数字ではなく、「2 匹の魚」、「2 頭の馬」などです）。カウント範囲は狭いです。このような計数装置には 3 つのタイプがあります。人工装置：さまざまな物体にあるノッチ（切り込み）、南米ではロープの結び目が広く普及しています。小石、棒、穀物などの物体が使用される場合の物体カウント。多くの場合、このタイプの数え方は指数え方と併用されました。物を使って数を数えるということは、古代で最も発達した計数装置であるそろばんで数えるということの前身であり、今日でもある程度の重要性を保っています（ロシアのそろばん、中国のスアンパンなどの形で）。そろばんは、数字の各桁の場所 (列または行) がマークされる計算装置です。

メカニカルステージ

図 2. レオナルドダヴィンチ (レオナルドダヴィンチ、1452 ～ 1519 年)

メカニカルコンピューティングデバイスは、機械要素に基づいて構築され、最下位から最上位への自動転送を提供するデバイスです。最初の加算機の 1 つ、より正確には「加算機」は、1500 年頃にレオナルドダヴィンチ (1452 ～ 1519) によって発明されました。確かに、ほぼ 4 世紀の間、彼のアイデアについて誰も知りませんでした。この装置の図面は 1967 年になって初めて発見され、IBM はそれをもとに、10 歯ホイールの原理を使用した、完全に機能する 13 ビット加算マシンを再作成しました。

その 10 年前、ドイツの歴史調査の結果、テュービンゲン大学の数学教授ヴィルヘルム・シッカード (1592-1636) が 1623 年に作成した図面と加算器の説明が発見されました。これは非常に「高度な」6 ビットマシンで、加減算デバイス、乗算デバイス、中間結果を記録するブロックの 3 つのノードで構成されていました。加算器が、転送ユニットを隣接する桁に転送するためのカムを備えた従来の歯車で作られている場合、乗算器は非常に洗練された方法で構築されています。その中で、ドイツ人教授は「格子」法を使用しました。シャフトに取り付けられた歯車の「九九表」を使用して、最初の因数の各桁に 2 番目の因数の各桁を乗算し、その後、これらすべての部分積を次のように加算します。シフト。

図 3. ブレーズパスカル (1623–1662)

このモデルは、1957 年にドイツで再現されたときに実用的であることが判明しました。ただし、シックカード自身が独自の加算機を構築できたかどうかは不明です。天文学者ヨハネス・ケプラー (1571-1630) との書簡には、未完成の模型が作業場火災で焼失したという証拠が含まれています。さらに、著者はコレラですぐに亡くなりましたが、彼の発明に関する情報を科学的利用に導入する時間がなく、発明が知られるようになったのは20世紀半ばになってからでした。

したがって、ブレイズパスカル (1623 ～ 1662 年) は、最初に設計しただけでなく、実際に動作する演算計を製作した人であり、言わばゼロからのスタートでした。確率論の創始者の一人であり、いくつかの重要な数学定理の著者であり、大気圧を発見し地球大気の質量を決定した自然科学者であり、優れた思想家でもあるこの優秀なフランスの科学者は、日常生活において愛情深い人でした。王立会費会議所会長の息子。 1642 年、19 歳の少年だった彼は、財務諸表の作成に多くの時間と労力を費やしていた父親を手助けしたいと考え、数字を足したり引いたりできる機械を設計しました。

最初のサンプルは故障が絶えず、2 年後にパスカルはより高度なモデルを作成しました。これは純粋に金融機械でした。小数点以下 6 桁とさらに 2 桁があり、1 つは 20 の部分に分割され、もう 1 つは 12 の部分に分割され、当時の通貨単位の比率に対応していました (1 スー = 1/20 リーブル、1 デニール = 1/12ソウ）。各カテゴリは、特定の歯数を持つホイールに対応していました。

わずか 39 歳だったブレーズパスカルは、その短い生涯の中で、銅、さまざまな種類の木材、象牙など、さまざまな材料から約 50 台の計算機を作ることに成功しました。科学者はそのうちの 1 つをセギエ首相 (ピア・セギエ、1588 ～ 1672 年) に贈呈し、いくつかのモデルを販売し、数理科学の最新の成果に関する講義中にいくつかのモデルを実演しました。現在まで8部が現存している。

図 4. ゴットフリート・ライプニッツ (1646–1716)

1649 年にフランス国王からパスカルホイールの最初の特許を取得したのはパスカルでした。「計算科学」の分野における彼の業績への敬意の表れとして、現代のプログラミング言語の 1 つが Pascal と名付けられました。

機械式の古典的な器具は、1673 年にゴットフリートライプニッツ (1646–1716) によって発明された加算器 (四則演算を実行するための装置) です。徹底的な検索の結果得られた 8 ビットモデルは、加算、減算、乗算、除算、累乗が可能でした。掛け算と割り算の結果は16桁でした。ライプニッツは、20 世紀まで新しいモデルの設計に使用されていた構造要素を加算機に使用しました。 XVII-XVIII世紀。コンピューティング作業の機械化に対する実質的な必要性はそれほどありませんでした。計算の機械化への関心は、特に、力学の法則と原理が一般的な存在法則であると考えられていた当時の一般的な哲学的および一般的な科学的態度によって引き起こされました。 19世紀に産業革命の発展に伴い、事務作業の機械化が求められています。

図 5. マシンの追加

計算機の大量生産の先駆者は、アルザスのシャルルザビエルトマドコルマール (1785 ～ 1870 年) でした。ライプニッツのモデルに多くの操作上の改善を導入し、1821 年にパリの工房で 16 桁の加算機の製造を開始しました。これは「トーマスマシン」として知られるようになりました。最初は安くはありませんでした - 400フラン。そして、それらはそれほど大量に生産されませんでした - 年間最大100部。しかし、世紀の終わりまでに、新しい製造業者が現れ、競争が起こり、価格が下がり、購入者の数が増加します。

旧世界と新世界の両方で、さまざまな設計者が自分たちのモデルの特許を取得しています。このモデルは、さらなる使いやすさを導入することによってのみ古典的なライプニッツモデルと異なります。小さい数値から大きい数値を引くなどのエラーを示すベルが表示されます。植字レバーはキーに置き換えられます。加算機を別の場所に持ち運べるハンドルが付いています。人間工学に基づいたパフォーマンスが向上します。デザインは改良中です。

19 世紀末、ロシアは機械を追加するために世界市場に最も決定的に侵入しました。この画期的な発明の作者は、才能ある発明家で成功した実業家であるロシア化スウェーデン人のヴィルゴット・テオフィロヴィッチ・オドナー（1846～1905）でした。計数機の製造を開始する前に、ヴィルゴットテオフィロヴィッチは、有価証券の印刷に使用される紙幣の自動番号付けのための装置を設計しました。彼は、タバコを詰める機械、国家院の自動投票箱、そしてロシアのすべての海運会社で使用される回転式改札口の作者です。

1875 年、オドナーは最初の加算機を設計し、その製造権をルートヴィッヒノーベル工学工場に譲渡しました。 15年後、工房のオーナーとなったヴィルゴット・テオフィロヴィッチは、サンクトペテルブルクで新しいモデルの加算機の生産を開始しました。この加算機は、コンパクトさ、信頼性、使いやすさの点で、当時存在していた計算機に匹敵します。そして高い生産性。

図6. チャールズ・バビッジ (1791-1871)

3 年後、この作業場は年間 5,000 台を超える追加機械を生産する強力な工場になりました。「V.T. Odner Mechanical Plant, St. Petersburg」のマークが付いた製品は世界的に人気を博し始め、シカゴ、ブリュッセル、ストックホルム、パリの産業展示会で最高賞を受賞しました。 20 世紀初頭、オードナー加算機が世界市場を支配し始めました。したがって、19世紀の終わりまでに。加算機の生産が普及します。

しかし、現代のコンピューターの前身はチャールズバベッジの分析エンジンです。プログラム制御のデジタルコンピューターである分析エンジンのプロジェクトは、19 世紀の 30 年代にバベッジによって提案されました。そして 1843 年に、このマシン用に最初の十分に複雑なマシンプログラムが作成されました。それは、エイダラブレスによってコンパイルされた、ベルヌーイ数を計算するためのプログラムです。これらの成果はどちらも驚異的でした。彼らは時代を 1 世紀以上先取りしていました。 1943年になって初めて、アメリカ人のハワード・エイケンは、20世紀の技術である電気機械リレーに基づいたバベッジの研究の助けを借りて、「Mark-1」と呼ばれるそのような機械を構築することができました。

レオナルド・ダ・ヴィンチの計算機。 レオナルド・ダ・ヴィンチ。 ロベルト・グアテッリとレオナルド・ダ・ヴィンチ