Історія першої програмованої машини

  1. Як працювала машина
  2. попередники
  3. Успіхи і невдачі Жозефа Жаккара
  4. Неймовірна точність верстата Жаккар
  5. Епоха перфокарт
  6. човниковий верстат

Протягом довгих років перфокарти служили основними носіями для зберігання і обробки інформації. У нашій свідомості перфокарта твердо асоціюється з комп'ютером, що займає цілу кімнату, і з героїчним радянським вченим, які здійснюють прорив в науці. Перфокарти - предки дискет, дисків, вінчестерів, флеш-пам'яті. Але з'явилися вони зовсім не з винаходом перших комп'ютерів, а набагато раніше, на самому початку XIX століття ...

12 квітня 1805 імператор Наполеон Бонапарт з дружиною відвідали Ліон. Найбільший в країні центр ткацтва в XVI-XVIII століттях неабияк постраждав від Революції і перебував в жалюгідному стані. Більшість мануфактур розорилися, виробництво стояло, а міжнародний ринок все більше заповнював англійська текстиль. Бажаючи підтримати лионских майстрів, в 1804 році Наполеон розмістив тут велике замовлення на сукно, а роком пізніше прибув в місто особисто. В ході візиту імператор відвідав майстерню якогось Жозефа Жаккара, винахідника, де імператору продемонстрували дивовижну машину. Встановлена ​​поверх звичайного ткацького верстата громада побрязкувала довгою стрічкою з дірчастих жерстяних пластин, а з верстата тяглося, накручуючи на вал, шовкове полотно з вишуканістю візерунком. При цьому ніякого майстра не було потрібно: машина працювала сама по собі, а обслуговувати її, як пояснили імператору, цілком міг навіть підмайстер.

1728 1728. Верстат Фалькона. Жан-Батист Фалькон створив свою машину на основі першого подібного верстата конструкції Базиля БУШОНИ. Він першим придумав систему картонних перфокарт, пов'язаних в ланцюг.

Наполеону машина сподобалася. Кількома днями пізніше він розпорядився передати патент Жаккар на ткацьку машину в громадське користування, самому ж винахіднику покласти щорічну пенсію в 3000 франків і право отримувати невелику, в 50 франків, відрахування з кожного верстата у Франції, на якому стояла його машина. Втім, в результаті це відрахування склалося в вагому суму - до 1812 року новим пристосуванням було обладнано 18000 ткацьких верстатів, а в 1825-го - вже 30000.

Винахідник прожив решту днів в достатку, помер він в 1834 році, а шість років потому вдячні городяни Ліона поставили Жаккар пам'ятник на тому самому місці, де колись була його майстерня. Жаккарова (або, в старій транскрипції, «жакардові») машина була важливим цеглинкою у фундаменті промислової революції, не менш важливим, ніж залізниця або паровий котел. Але не все в цій історії просто і безхмарно. Наприклад, «вдячні» ліонці, згодом майже Жаккар пам'ятником, зламали його перший незакінчений верстат і кілька разів робили замах на його життя. Та й машину, якщо говорити по правді, винайшов зовсім не він.

1900 1900. Ткацький цех. Цей знімок зроблений понад століття тому в заводському цеху ткацької фабрики міста Дарвел (Східний Ейршир, Шотландія). Багато ткацькі цехи виглядають так і по сей день - не тому що господарі фабрик шкодують коштів на модернізацію, а тому що жакардові верстати тих років як і раніше залишаються найбільш універсальними і зручними.

Як працювала машина

Для розуміння революційної новизни винаходу необхідно в загальних рисах уявляти принцип роботи ткацького верстата. Якщо розглянути тканину, можна побачити, що вона складається з щільно переплетених поздовжніх і поперечних ниток. В процесі виготовлення поздовжні нитки (основа) простягаються уздовж верстата; половина з них через одну кріпляться до рамке- «Реміза», інша половина - до іншої такої ж рамці. Ці дві рамки переміщаються вгору-вниз один відносно один одного, розводячи нитки основи, і в утворився зів туди-сюди снує човник, що тягне поперечну нитку (качок). В результаті виходить найпростіше полотно з нитками, переплетеними через одну. Рамок-ремизок може бути більше двох, і рухатися вони можуть в складній послідовності, піднімаючи або опускаючи нитки групами, чому на поверхні тканини утворюється візерунок. Але кількість рамок все одно невелика, рідко коли буває більше 32, тому візерунок виходить простим, регулярно повторюється.

На жаккардовом верстаті рамок немає взагалі. Кожна нитка може переміщатися окремо від інших за допомогою чіпляється її стрижня з кільцем. Тому на полотні можна виткати візерунок будь-якого ступеня складності, навіть картину. Послідовність руху ниток задається за допомогою довгої зацикленої стрічки перфокарт, кожна карта відповідає одному проходу човника. Карта притискається до "зчитує" дротяним щупам, частина з них іде в отвори і залишається нерухомою, інші утапліваются картою вниз. Щупи пов'язані зі стрижнями, які керують рухом ниток.

Щупи пов'язані зі стрижнями, які керують рухом ниток

Сложноузорчатие полотна вміли ткати і до Жаккар, але це було під силу тільки кращим майстрам, і робота була пекельна. Всередину верстата забирався працівник-дергальщік і по команді майстра вручну піднімав або опускав окремі нитки основи, кількість яких іноді обчислювалася сотнями. Процес був дуже повільним, вимагав постійно зосередженої уваги, і неминуче траплялися помилки. Крім того, переоснащення верстата з одного сложноузорчатого полотна на іншу роботу розтягувалося іноді на довгі часи. Верстат Жаккар робив роботу швидко, без помилок - і сам. Єдиним важкою справою тепер було набивати перфокарти. На виробництво одного комплекту йшли тижні, зате одного разу виготовлені карти могли використовуватися знову і знову.

попередники

Як вже говорилося, «розумний верстат» придумав не Жаккар - він лише допрацював винаходи своїх попередників. У 1725 році, за чверть століття до народження Жозефа Жаккара, перший подібний пристрій створив ліонський ткач Базиль Бушони. Верстат БУШОНИ керувався перфорованої паперовою стрічкою, де кожному проходу човника відповідав один ряд отворів. Однак отворів було мало, тому пристрій змінювало положення лише невеликого числа окремих ниток.

Наступного винахідника, який намагався вдосконалити ткацький верстат, звали Жан-Батист Фалькон. Він замінив стрічку невеликими листами картону, пов'язаними за кути в ланцюг; на кожному аркуші отвори розташовувалися вже в кілька рядів і могли керувати великим числом ниток. Верстат Фалькона виявився успішнішим за попередній, і хоча він не отримав широкого поширення, протягом життя майстер встиг продати близько 40 екземплярів.

Третім, хто взявся доводити ткацький верстат до розуму, був винахідник Жак де Вокансон, який в 1741 році був призначений інспектором шовкоткацьких мануфактур. Вокансон працював над своєю машиною багато років, однак його винахід не мало успіху: надто складне і дороге в виготовленні пристрій як і раніше могло керувати відносно невеликим числом ниток, і тканина з нехитрим візерунком не окупаються вартості обладнання.

1841 1841. Ткацька майстерня Каркілля. Тканий малюнок (зроблений в 1844 році) зображує сцену, що відбулася 24 серпня 1841 року. Месьє Каркілля, власник майстерні, дарує герцогу д'Омалю полотно з портретом Жозефа Марі Жаккара, виткане таким же чином в 1839 році. Тонкість роботи неймовірна: деталі дрібніше, ніж на гравюрах.

Успіхи і невдачі Жозефа Жаккара

Жозеф Марі Жаккар народився в 1752 році в передмісті Ліона в сім'ї потомствених Кануте - ткачів, які працювали з шовком. Він був навчений всім премудростям ремесла, допомагав батькові в майстерні і після смерті батька успадкував справу, проте ткацтвом зайнявся далеко не відразу. Жозеф встиг змінити безліч професій, був судимий за борги, одружився, а після облоги Ліона пішов солдатом з революційною армією, взявши з собою шістнадцятирічного сина. І лише після того як син загинув в одному з боїв, Жаккар вирішив повернутися до фамільного справі.

Він повернувся до Ліона і відкрив ткацьку майстерню. Однак бізнес був не дуже успішний, і Жаккар захопився винахідництвом. Він вирішив зробити машину, яка перевершила б творіння БУШОНИ і Фалькона, була б досить простий і дешевої і при цьому могла робити шовкове полотно, яке не поступається за якістю зітканій вручну. Спочатку конструкції, які виходили з-під його рук, були не дуже вдалими. Перша машина Жаккар, яка заробила як треба, робила не шовк, а ... рибальські мережі. У газеті він прочитав, що англійське Королівське товариство підтримки мистецтв оголосило конкурс на виготовлення такого пристосування. Нагороду від британців він так і не отримав, проте його дітищем зацікавилися у Франції і навіть запросили на промислову виставку в Париж. Це була знакова поїздка. По-перше, на Жаккар звернули увагу, він обзавівся потрібними зв'язками і навіть роздобув грошей на подальші дослідження, а по-друге, він відвідав Музей мистецтв і ремесел, де стояв ткацький верстат Жака де Вокансона. Жаккар побачив його, і відсутні деталі встали на свої місця в його уяві: він зрозумів, як повинна працювати його машина.

Своїми розробками Жаккар привернув до себе увагу не тільки паризьких академіків. Лионские ткачі швидко зметикували, яку загрозу таїть в собі новий винахід. У Ліоні, населення якого до початку XIX століття чи налічувало 100000, в ткацькій промисловості працювало понад 30000 чоловік - тобто кожен третій житель міста був якщо не майстром, то працівником або підмайстром при ткацької майстерні. Спроба спростити процес виготовлення тканин позбавила б багатьох роботи.

Неймовірна точність верстата Жаккар

Неймовірна точність верстата Жаккар

Відома картина «Візит герцога д'Омаля в ткацьку майстерню пана Каркілля» - зовсім не гравюра, як може здатися, - малюнок повністю витканий на верстаті, обладнаному жаккардовой машиною. Розмір полотна - 109 х 87 см, роботу виконав, власне, майстер Мішель-Марі Каркілля для фірми «Дідьє, Пті і Сі». Процес mis en carte - або програмування зображення на перфокартах - тривав багато місяців, причому займалися цим кілька людей, а саме виготовлення полотна зайняло 8 годин. Стрічка з 24.000 (більше 1000 довічних осередків на кожній) перфокарт була довжиною в милю. Картину відтворювали тільки за спеціальними замовленнями, відомо про декілька полотнах подібного типу, що зберігаються в різних музеях світу. А один витканий таким чином портрет Жаккар замовив собі декан кафедри математики Кембриджського університету Чарльз Беббідж. До слова, герцог д'Омаль, зображений на полотні - не хто інший як молодший син останнього короля Франції Луї-Філіпа I.

В результаті одного прекрасного ранку в майстерню Жаккар прийшла натовп і зламала все те, що він будував. Самому винахідникові строго покарали залишити недобре і зайнятися ремеслом, за прикладом покійного батька. Всупереч умовлянням братів по цеху Жаккар не кинув своїх досліджень, однак тепер йому доводилося працювати таємно, і наступну машину він закінчив тільки до 1804 році. Жаккар отримав патент і навіть медаль, однак самостійно торгувати «розумними» верстатами остерігся і за порадою купця Габріеля Детілле найнижча просив імператора передати винахід в суспільну власність міста Ліона. Імператор задовольнив прохання, а винахідника нагородив. Закінчення історії вам відомо.

Епоха перфокарт

Сам принцип жаккардовой машини - можливість змінювати послідовність роботи верстата, завантажуючи в нього нові карти - був революційним. Зараз ми називаємо це словом «програмування». Черговість дій для жаккардовой машини задавалася двійковій послідовністю: є отвір - немає отвору.

1824 1824. Разностная машина. Беббіджа Перший досвід побудови Чарльзом Беббідж аналітичної машини був невдалим. Громіздке механічний пристрій, що представляє собою сукупність валів і шестерень, обчислювали досить точно, але вимагало занадто складного обслуговування і високої кваліфікації оператора.

Незабаром після того як жакардові машини набула широкого поширення, перфоровані карти (а також перфоровані стрічки і диски) стали застосовувати в різноманітних пристроях.

човниковий верстат

На початок XIX століття основним видом автоматичного ткацького пристрою був човниковий верстат. Влаштований він був досить просто: вертикально натягалися нитки основи, а пулеобразной човник літав між ними туди і назад, протягуючи через основу поперечну (утокову) нитка. Споконвіку човник протягувався руками, в XVIII столітті цей процес був автоматизований; човник «вистрілювали» з одного боку, приймався інший, розвертався - і процес повторювався. Зів (відстань між нитками основи) для прольоту човника забезпечувався за допомогою берда - ткацького гребеня, який відділяв одну частину ниток основи від іншої і піднімав її.

Але, мабуть, найвідоміше з таких ізобретеній- і найбільш знакова на шляху від ткацького верстата до компьютеру- це «аналітична машина» Чарльза Беббіджа. У 1834 році Беббідж, математик, натхненний досвідом Жаккар з перфокартами, почав роботу над автоматичним пристроєм для виконання широкого спектру математичних задач. До цього він мав невдалий досвід побудови «разностной машини», громіздкого 14-тонного чудовиська, заповненого шестернями; принцип обробки цифрових даних за допомогою шестерень використовувався з часів Паскаля, і ось тепер на зміну їм повинні були прийти перфокарти.

1890 1890. Табулятор Холлерита. Табулірует машина Германа Холлерита була побудована для обробки результатів всеамериканской перепису населення 1890 року. Але виявилося, що можливості машини виходять далеко за рамки поставленого завдання.

В аналітичній машині було присутнє все, що є в сучасному комп'ютері: процесор для виконання математичних операцій ( «млин»), пам'ять ( «склад»), де зберігалися значення змінних і проміжні результати операцій, було центральний управляючий пристрій, який також виконувало функції вводу виведення. В аналітичній машині повинні були використовуватися перфокарти двох типів: великого формату, для зберігання чисел, і поменше - програмні. Беббідж працював над своїм винаходом 17 років, але так і не зміг його закінчити - не вистачило грошей. Діючу модель «аналітичної машини» Беббіджа побудували тільки в 1906 році, тому безпосереднім попередником комп'ютерів стала не вона, а пристрої, які називаються табуляторами.

Діючу модель «аналітичної машини» Беббіджа побудували тільки в 1906 році, тому безпосереднім попередником комп'ютерів стала не вона, а пристрої, які називаються табуляторами

Табулятор - це машина для обробки великих обсягів статистичної інформації, текстової та цифрової; інформація вводилася в табулятор за допомогою величезної кількості перфокарт. Перші табулятори були розроблені і створені для потреб американського офісу перепису населення, але незабаром їх використовували вже для вирішення найрізноманітніших завдань. З самого початку одним з лідерів в цій сфері стала компанія Германа Холлерита, людини, який винайшов і виготовив в 1890 році першу електронну табулірует машину. У 1924 році компанія Холлерита була перейменована в IBM.

Коли на зміну табуляторах прийшли перші ЕОМ, принцип управління за допомогою перфокарт зберігся і тут. Куди зручніше було завантажувати в машину дані і програми за допомогою карток, ніж перемикаючи численні тумблери. Подекуди перфокарти використовуються і до цього дня. Таким чином, майже 200 років головною мовою, на якому людина спілкувався з «розумними» машинами, залишалася мова перфокарт.

Стаття «ткацький верстат, прадід комп'ютерів» опублікована в журналі «Популярна механіка» ( №12, Листопад 2011 ).

Часы работы

Вторник – cуббота: 12:00-22:00
Воскресенье - понедельник: выходной