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1600 - 1700
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Le bacchette di Napier, dette anche "ossa di Napier", create nel 1614 erano di grande aiuto per semplificare moltiplicazioni, divisioni, radici quadrate e cubiche e rimasero in uso per circa un secolo.
I suddetti bastoncini permettevano di moltiplicare o dividere un numero qualunque per un numero di una sola cifra, senza usare la Tavola Pitagorica. I regoli erano 11, ciascuno diviso in 10 quadrati. Questi, a loro volta, erano tagliati da una diagonale, sopra la quale stavano i numeri delle decine, mentre sotto stavano i numeri delle unità. Un regolo era fisso e gli altri mobili.
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Facciamo un esempio: moltiplichiamo 7 x 123. Accanto al regolo fisso si pone il regolo 1, leggendo a fianco di 7 la coppia 0/7; poi si fa la stessa cosa col regolo 2
e si legge la coppia 1/4; infine col regolo 3 si legge la coppia 2/1. Il totale sarà 861, cioè: per unità avrà 1 (si guarda l’unità del regolo 3); per decina avrà 6 (2 + 4); per centinaia avrà 8 (1 + 7). |
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Tra il 1500 e il 1700 si era diffuso in Europa un notevole interesse per i congegni automatici, in particolare per gli orologi e le ruote dentate erano il loro segreto.
Studiando il funzionamento di questi meccanismi il matematico tedesco Wilhelm Schickard (1592-1635) progettò e costruì nel 1623 quello che è considerato il primo vero meccanismo calcolatore.
Utilizzando una versione rotante dei bastoncini di Nepero, ideò un ingranaggio basato sul movimento di ruote dentate collegate ad un indicatore a 6 cifre (simile ad un contachilometri).
Questo macchinario, detto "orologio calcolatore" poichè impiegava la tecnologia meccanica degli orologi, era in grado di eseguire somme e sottrazioni, grazie ad un sistema di propagazione del riporto con una rotella ad un solo dente.
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Iniziò subito lo sviluppo del regolo calcolatore.
Nel 1623 Edmund Gunter, sviluppa una scala logaritmica sulla quale, con l' aiuto di un compasso, si possono eseguire graficamente moltiplicazioni e divisioni.
Nel 1630 Edmund Wingate utilizza due scale di Gunter una di fronte all'altra per eseguire direttamente moltiplicazioni e divisioni, senza usare il compasso.
Nel 1632 William Oughtred, indipendentemente da Wingate, traccia due scale di Gunter su cerchi concentrici; ed è il primo regolo circolare.
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Successivamente il regolo viene via via modificato con l’aggiunta progressiva di funzioni più complesse (seni, tangenti, logaritmi, scale trigonometriche, pitagorica) e rimane in uso, nella sua forma definitiva (due righelli che scorrono uno sull’altro) fino alla comparsa delle calcolatrici scientifiche |
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La Pascalina
Per incontrare la prima macchina in grado di eseguire calcoli senza alcuno sforzo mentale da parte dell'uomo dobbiamo andare avanti fino a metà del 1600.
Questa calcolatrice, che deve il suo nome all’inventore Blaise Pascal, riusciva a fare solo addizioni e sottrazioni tenendo conto del riporto.
Il funzionamento era basato su un sistema di ruote dentate indicanti le unità, le decine, le centinaia e così via divise in 10 settori corrispondenti alle cifre del sistema decimale.
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Alla rotazione completa di una ruota corrispondeva l'avanzamento di un decimo di quella successiva. Semplice, visto oggi. |
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Molti considerano Blaise Pascal l' inventore della prima
macchina da calcolo meccanico, ma sappiamo oramai, da disegni e
appunti ritrovati a metà del secolo scorso, che ben 150 anni prima di Pascal,
Leonardo da Vinci aveva progettato un meccanismo analogo che, una
volta realizzato, avrebbe realmente funzionato.
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Nella seconda metà del 1600, Gaspard Schott (1608-1666) elaborò uno sviluppo dei bastoncini di Nepero. Il dispositivo era basato su una serie di cilindri su ciascuno dei quali era incisa una serie completa di bastoncini di Nepero.
I cilindri erano poi montati in una scatola e potevano essere girati singolarmente; era possibile leggere il risultato grazie alle finestre poste sul coperchio.
Con i cilindri ruotati in modo opportuno anche la moltiplicazione era possibile.
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Il sistema però si rivelò un fallimento a causa dell'imprecisione dei materiali. In seguito altri tentativi furono fatti (il più noto è quello del matematico francese Pierre Petit), sempre per perfezionare il sistema dei bastoncini di Nepero.
Fallirono, tutti per le stesse cause che portarono all'abbandono del sistema di Schott. |
Nel 1673 si arriva alla prima macchina calcolatrice ad opera di Gottfried Wilhhelm Leibniz: si tratta di una calcolatrice a ruote dentate che esegue le quattro operazioni e la radice quadrata. La realizzazione meccanica di questo strumento era estremamente delicata e veniva affidata ad artigiani esperti.
Egli concepì addirittura una macchina da calcolo per il sistema binario, ma dovette rinunciare alla sua realizzazione perché le possibilità tecniche dell’epoca erano ancora inadeguate.
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Nel 1709 G. Poleni progettò una macchina aritmetica capace di eseguire le quattro operazioni. L'originale di questa macchina è andato perduto, ma la sua ricostruzione è visibile presso il Museo Nazionale della Scienza e della Tecnica di Milano. Poleni introdusse un meccanismo traspositore, di concezione diversa da quello di Leibniz in quanto basato sull'uso di ruote con un numero variabile di denti.
Jacob Leupold nel 1727 realizzò una macchina circolare basata sul principio della Pascaline ma con rotelle ad ingranaggi retraibili simile alla macchina di Leibniz. |
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Nel 1725 a Lione un operaio di una fabbrica tessile utilizza un nastro perforato per programmare i motivi dei tessuti:
questa fu senza dubbio la prima intuizione
di "programma".
Più tardi, nel 1798, Jean-Baptiste Falcon perfeziona il
sistema con l’introduzione di schede perforate.
E' nata così l'idea di utilizzare un supporto per memorizzare una sequenza di istruzioni preordinate, ovvero la programmazione.
L' invenzione fu dimenticata sino al 1801, quando Jacquard, un
meccanico, riuscì a farne una versione industrializzabile. |
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Nel 1773
Pierre e Henry Louis Jaquet-Droz (Svizzeri) idearono un automatismo
in grado di scrivere (praticamente la prima macchina da scrivere) e più tardi ne costruirono un altro che disegnava il ritratto di Luigi
XV.
Si può certamente affermare che queste invenzioni
sono state i primi robot della storia.
Nel 1774 Philipp-Matthaus Hahn realizza un piccolo numero di macchine
calcolatrici a dodici cifre e nel
1775
Charles Stanhope realizza una calcolatrice basata sul prototipo di Leibniz
che moltiplica e divide attraverso il
sistema delle somme o sottrazioni multiple.
Nel 1777
Charles Stanhope progettò una macchina in grado di meccanizzare relazioni
logiche. Un primo passo nel considerare i calcolatori come strutture meccaniche capaci di
generalizzare processi matematici.
Nel 1786 J.H. Mueller definisce i criteri di un calcolatore più complesso, chiamato poi difference engine ma non riuscì a trovare i fondi necessari e il progetto fu dimenticato. |
A questo punto è corretto ricordare che nel 1799 Edward Ludd (Inghilterra) diventa il leader di un movimento composto da un gruppo di lavoratori con l'intento di distruggere ogni tipo di macchina e qualsiasi cosa potesse portare alla produzione di massa.
Erano convinti che tutti quei meccanismi li avrebbero condotti alla
disoccupazione e.... tutto sommato l'idea non era del tutto sbagliata.
Da questo punto in poi l’uso degli ingranaggi meccanici si perfeziona ancora ma per avere una vera e propria innovazione a livello industriale bisogna aspettare l’inizio del 1800. |
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