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Pehr-Georg和Edvard Scheutz的差分机器解释 – 你需要知道的一切

要点:

  • pehr-georg和edvard scheutz因创造了第一台可操作和商业可获得的差分机而闻名。
  • 在1855年巴黎世界博览会上展出后,更大、更好的版本成为首台可市场销售的打印计算器,并于1857年交付使用。
  • 1832年,scheutz在为他的“journal för manufakturer och hushllning”翻译charles babbage的著作《机械与制造业的经济学》时,通过使用“差分法”计算数学表。

charles babbage因在1821年发明了第一台机械计算机——差分机而广为人知。然而,他从未能够建造出他许多设计中的任何一台。瑞典律师、翻译家和发明家pehr-georg scheutz及其儿子edvard于1843年创造了第一台可操作和商业可行的差分机。令人惊讶的是,他没有数学或工程背景。更重要的是,他通过将打印机构添加到设计中改进了babbage的概念。

pehr-georg和edvard scheutz的差分机的两个事实

scheutz的差分机是通过手摇曲柄操作的。

  • pehr和georg的差分机是charles babbage的差分机的扩展、缩小和改进版本。
  • 而babbage的机器在1829年的价格为15,000英镑,“并且尚未完工”,scheutz表示他可以在一到两年内以20,000瑞典银行货币(约合1,638英镑)的价格建造一台机器。

差分机:历史

1785年9月23日,per georg scheutz出生于瑞典的jonkoping。pehr-georg scheutz于1785年9月23日出生在瑞典的jönköping。他的父亲fredrik christian ludvig schuetz出生于丹麦的哥本哈根,父母是德国人。他与妻子johanna christina berg一起经营着jönköping著名的酒店和酒商fortuna。除了酒店,fredrik schieutz还负责为当时瑞典最著名的疗养地medevi spring的访客提供饮料。他们的独生子georg scheutz在这个令人兴奋的国际化地区长大,该地区位于vättern湖的南端。

快速事实

创建时间
1853年
创造者
pehr-georg,edvard scheutz。
最初用途
计算和打印对数表中的乘法、除法和指数。
成本
n/a

pehr-georg是一位来自瑞典的律师、翻译家和发明家。pehr-georg scheutz只结过一次婚,妻子是anna margaretha schaumann。然而,anna在1823年3月16日分娩后死于乳腺发热。scheutz和anna共有一个孩子,名叫edvard。不幸的是,她的第二个孩子在出生后一天就去世了。

pehr-georg scheutz以创造第一台可操作和商业可获得的差分机而闻名。差分机最早于1837年提出,但直到1843年才完成。这台机器得以实现,要归功于当时年仅22岁的他的儿子edvard的重要捐赠。scheutz还设计了第一台完整的打印计算器结构。

pehr-georg scheutz被认为是第一个构建并销售差分机的人,尽管他没有数学或工程背景。

他与儿子edvard scheutz一起创建了一个可以生成对数表的机械装置,也可以说它是charles babbage的差分机的扩展和改进版本。

在阅读了babbage机器的描述后,经过多次实验版本的尝试,他选择在1834年创建了差分机。不幸的是,尽管他不是数学家(就像babbage一样),他也不是工程师,没有多少钱,并且生活在一个在技术方面远远落后于英国的国家。尽管如此,他还是能够做到这一点。他(与他的儿子edvard一起)建造了世界上第一台工作的差分机和打印计算机。

他的儿子edward建议在1837年用金属建造一个功能模型,并在1840年完成了计算部分,该部分能够计算五位数的数列和一阶差分,并随后扩展到三阶差分(1842年)。该模型在1843年完成,edvard添加了打印部分。

大型且更好的(15位数和四阶差分)机器的建造始于1851年,得到了政府的资助,并于1853年完成。该机器于1855年首次在巴黎世界博览会上展出,并随后销往位于纽约奥尔巴尼的达德利天文台。这是第一台投入市场的打印计算器,并于1857年交付使用。英国政府于1857年订购了下一台scheutz的差分机,于1859年完成。它的建造方式与上一台相同,重约10托(1,100磅;510公斤)。

差分机的工作原理

在熟悉了计算技术和babbage的差分机发展后,scheutz于1837年初制作了几个临时模型,其中包括木头、纸板和电线,以证明这一观点。然后,在同一年的夏天,他的儿子edvard,一位斯德哥尔摩技术学院的学生,请求并获得了他父亲的许可,扩展一个基本模型并创建一个金属版本。到夏天结束时,edvard在工作上取得了如此大的进展,以至于完全有可能建造一个完整的机器。

机器的整体尺寸为:56厘米 x 170厘米 x 58厘米。

机器中的所有单位和可移动部件都是通过手摇曲柄操作的。施加的力通过一套齿轮系统传递给操作计算单元的凸轮、臂和齿条。在其下方有两个马车(其中一个带有轮子),沿着适当弯曲的导轨运行,使五个垂直轴上下移动。打印单元中的打印台由曲柄机制驱动。

表的计算分为四个阶段:

  • 问题表格的起始值是手动计算的。
  • 通过专用工具将计算单元中的数字轮设置为起始值。
  • 将一块矩阵材料、蜡、纸板或铅固定在印刷台上的滑块上。然后将滑块推入,直到进给钩子到达齿轮的第一个刻度。分子设为零。
  • 转动引擎的手柄,每六次旋转后打印出一个结果。

表格的值和差值用一组横向排列的有齿轮的轮组来表示,共15行5列。第一行的15个数字表示表格的值;第二行表示一阶差值;第三行表示二阶差值;第四行表示三阶差值;第五行表示常数四阶差值。在计算开始时,数字轮是手动设置的。每个轮子都有一个相加的机制,包括一个“捕捉和困住”的组合。上方有一个捕捉器,固定在轮子的上部,相应的困住器围绕轮子的中轴线,在大致位于它和上面的轮子之间的中间位置。当轴旋转时,困住器在计算轮子内旋转。每个困住器都有一个触碰下方轮子的捕捉器的臂。根据旋转的方向,它要么按下捕捉器的一部分并自由通过,要么被捕捉并抬起。当困住器抬起时,它会与上面的数字轮接触,从而使其转动。一个相关的销钉和杠杆机制负责在上方的轮子从九转到零(或从五转到零,对于“性”轮来说)时进行进位。当一个轮子从九转到零时,这两个数字之间的一个小销钉会在轮子通过时推向一个杠杆。这个杠杆在前面的轮子的左边延伸。进位动作是由一个移动的垂直“柱子”触发的。如果销钉按下了杠杆,杠杆就会与柱子接触,使柱子上的一个枢轴臂与杠杆后面的轮子接触并将其向前移动一个单位,从而进行进位。

差分机:历史意义

1832年,scheutz开始为他的《journal för manufakturer och hushllning》翻译charles babbage的著作《机械和制造业的经济学》,他首次了解到charles babbage及其机器。scheutz还从这本书中学会了使用“差分法”计算数学表格。

1834年7月,scheutz在杂志《爱丁堡评论》的文章“babbage的计算机”中发现了更详细地讨论babbage的机器的内容。这篇文章的作者是爱尔兰科学传播者dionysius lardner(1793-1859),他评论了七本关于这台机器的出版物。这些出版物包括babbage在1822年的记录、1823-1829年的rochdale society委员会报告。此外,lardner还描绘了在过去五十年中产生的几个核心表格,用它们来说明生产大量无误差副本的困难和重要性。它还以相对非技术性的方式描述了机器的运作和babbage关于机械记法的概念。

scheutz的差分机是有史以来第一台市售的打印计算器。

爱德华的进展使他的父亲非常高兴。1837年10月3日,他写了一封长信给皇家科学院,陈述他发现了一种比巴贝奇更简单、更便宜的不同引擎设计,并提出要构建这样一台改良的引擎。他还声称,它将比巴贝奇的引擎小19倍,包括铸造印刷单元!虽然巴贝奇的引擎在1829年花费了15000英镑“而且还没有完工”,但scheutz能够在一到两年内用20000瑞典银币(约1638英镑)建造一台机器。然而,科学院拒绝了这个想法,声称“对瑞典这样资源有限的国家来说成本太高了。”

尽管遭到了第一次拒绝,爱德华和他的父亲仍然坚持尝试。由于缺乏适当的设备和资金,工作进展缓慢。当爱德华继续研究模型时,年长的scheutz寻求财务援助。1838年,乔治试图在法国推销这台机器,但失败了。到1840年,他们已经开发出了一台能够计算一阶差分的五位数设备。两年内,他将计算机升级为能够计算三阶差分。印刷机在1843年初完工。1843年,它被瑞典皇家科学院的代表团检查。整个模型在夏季开始试验时已经准备就绪,印刷组件也被正确地集成。

与巴贝奇不同,scheutz父子是一对非常实用的人,他们称之为“选表机”的机器按计划完成(虽然超出了预算且容易出错)。第一台机器于1853年10月在工业家贝格斯特伦的车间由爱德华·scheutz监督建造。这台机器(见下图)可以处理15位数的数字,并能制表四阶差分函数(第四阶为常数),并将结果以八位数的精度打印在可以铸造金属印刷版的模具上。

pehr-georg和edvard scheutz差分机的经济成功

可悲的是,pehr-george和他的儿子只卖出了两台差分机。据报道,这些机器不可靠且无法商业化。由于他们的差分机没有产生预期的财务回报,父子俩都破产了。

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