Slava Ukrainov

Events

джон непер

1550 - 1617

Потомок старинного воинственного шотландского рода. Изучал логику, теологию, право, физику, математику, этику. Увлекался алхимией и астрологией. Изобрел несколько полезных сельскохозяйственных орудий.

Джон Непер, задумавший сконструировать систему зеркал и линз, которая поражала бы цель смертоносным лучом, изобрел логарифмы, о чем сообщалось в публикации 1614 года. Это открытие вызвало значительное упрощение труда вычислителя.

Таблицы Непера, расчет которых требовал очень много времени, были позже "встроены" в удобное устройство, чрезвычайно ускоряющее процесс вычисления - логарифмическая линейка. Непер же придумал в 1617 году (год его смерти) другой - не логарифмический- способ перемножения чисел и разработал оригинальный прибор для быстрого умножения — палочки Непера.

паскаль

1623 - 1662

Один из первых математиков Европы англосаксонский математик Беда Достопочтенный (Bede Venerabilis, 672 или 773 - 27 мая 735 гг.) в своем трактате "О счислении" дал полное описание счета на пальцах до миллиона. Он писал:
"В мире есть много трудных вещей, но нет ничего труднее, чем четыре действия арифметики

лейбниц

1646 - 1716

Первая машина, позволяющая легко производить вычитание, умножение и деление, была изобретена в Германии Готфридом Вильгельмом Лейбницем. Он родился в Лейпциге и принадлежал к роду, известному своими учеными и политическими деятелями. Его отец был профессором этики, а дед - профессором права Лейпцигского университета.
В 1661 году Лейбниц становится студентом. Он изучает философию, юриспруденцию и математику в университетах Лейпцига, Вены и Альтдорфа. В 1666 году он защищает сразу две диссертации на звание доцента - по юриспруденции и математике. Затем Лейбниц служит при дворах немецких князей в качестве юриста, находится на дипломатической службе. С 1676 года и до самой смерти Лейбниц состоял советником и библиотекарем при дворе ганноверского герцога. На протяжении 40 лет Лейбниц вел научные исследования, публиковал научные труды, поддерживал переписку со всеми ведущими учеными эпохи.

В 1672 году, находясь в Париже, Лейбниц познакомился с голландским математиком и астрономом Христианом Гюйгенсом. Видя, как много вычислений приходится делать астроному, Лейбниц решил изобрести механическое устройство для расчетов. В 1694 году он завершил создание механического калькулятора. Развив идеи Паскаля, Лейбниц использовал операцию сдвига для поразрядного умножения чисел. Лейбниц продемонстрировал свою машину во Французской академии наук и Лондонском королевском обществе. Один экземпляр машины Лейбница попал к Петру Великому, который подарил ее китайскому императору, желая поразить того европейскими техническими достижениями.

Готфрид Лейбниц сделал немало открытий и в других областях математики: в комбинаторике, в алгебре (начала теории определителй), в геометрии (основы теории спорикосновения кривых), одновременно с Гюйгенсом разрабатывал теорию огибающих семейства кривых и других. Лейбниц выдвинул так же теорию геометрических счислений.

В логике, развивая учение об анализе и синтезе, Лейбниц впервые сформулировал закон достаточного основания, дал современную формулировку закона тождества. В «Об искусстве комбинаторики» (1666) предвосхитил некоторые моменты современной математической логики, он выдвинул идею о применении в логике математической символики и построении логических исчислений, поставил задачу логического обоснования математики.

Готфрид Лейбниц сыграл важную роль в истории создания электронно-вычислительных машин: он предложил использовать для целей вычислительной математики бинарную систему счисления, писал о возможности машинного моделирования функций человеческого мозга. Лейбницу принадлежит термин «модель».

жаккард жозеф мари

1752 - 1834

Изобретение Жаккара является весьма остроумным механизмом по разнообразию и безошибочности своего действия. Для получения узорной ткани недостаточно опускать попеременно все чётные или все нечётные нити основы, чтобы пропускать в образующийся «зев» челнок с уточной нитью, а необходимо опускать только некоторые из них, в определённом порядке, различном для всех нитей утка, составляющих заданный узор. Каждая нить основы проходит в ткацком стане через особое колечко-нитяницу, соединённое у Жаккара с особым вертикальным стержнем. Все они расположены довольно тесно, рядами, и на их верхние концы нажимается кусок картона с дырочками, соответствующими стержням, которые должны остаться в покое. Необходимое для узора число таких картонов соединено в непрерывную цепь, а простой механизм перекладывает их автоматически после каждого прохода челнока. Принцип машины Жаккара применён во многих аппаратах, например в аристофоне, механическом тапёре, одном из телеграфов Уитстона и тому подобных.

клод шапп

1763 - 1805

Сейчас телекоммуникационные сети развились до такого уровня, что в ряде торговых проектов даже задержка в миллисекунду может стать роковой; когда-то, однако, новости доходили из города в город со скоростью конного гонца. Одним из первых действительно серьезных прорывов в коммуникационной сфере мир обязан французскому изобретателю Клоду Шаппу, создателю первой сети семафоров.

беббидж

1791 - 1871

После путешествия в 1828 году Бэббидж продолжил разработку, но денег уже не было. Он обращался ко многим обществам и правительству с просьбой о помощи. Только в 1830 году он получил от правительства ещё 9000 фунтов стерлингов, после чего продолжил конструирование разностной машины.

В 1834 году работы по созданию машины были приостановлены. На тот момент уже было затрачено 17000 фунтов государственных денег и от 6000 до 7000 личных. С 1834 по 1842 год правительство обдумывало, оказывать поддержку проекту или нет, а в 1842 году отказалось финансировать проект. Разностная машина так и не была достроена.

Большая разностная машина должна была состоять из 25 000 деталей, весить почти 14 тонн и быть 2,5 метра высотой. Кроме того, разностная машина должна была быть оснащена печатным устройством для вывода результатов. Память была рассчитана на 1000 50-разрядных чисел.

Возможно, причиной неудачи создания разностной машины, наряду с трагическими событиями 1827 года и недостаточным уровнем технологий того времени, стала излишняя разносторонность Бэббиджа. Он поднимался с экспедицией на Везувий, погружался на дно озера в водолазном колоколе, участвовал в археологических раскопках, изучал залегание руд, спускаясь в шахты. Почти год он занимался безопасностью железнодорожного движения и сделал очень много специального оборудования — в том числе создал спидометр. Кроме того, при конструировании разностной машины он разработал немало оборудования для обработки металла. В 1851 году Чарлз Бэббидж предпринял попытку сконструировать улучшенную версию разностной машины — «Разностную машину 2». Но и этот проект не был удачным.
Одна из 6 демонстрационных моделей вычислительной части разностной машины Чарлза Бэббиджа, собранная после его смерти сыном Генри из деталей, найденных в лаборатории

Однако труды Бэббиджа по созданию разностной машины не пропали даром. В 1854 году шведский изобретатель Шойц по работам Бэббиджа построил несколько разностных машин. А ещё через некоторое время Мартин Виберг усовершенствовал машину Шойца и использовал её для расчётов и публикации логарифмических таблиц.

В 1991 году в Лондонском научном музее была построена работающая копия «Разностной машины 2».
Аналитическая машина

Несмотря на неудачу с разностной машиной, Бэббидж в 1834 году задумался о создании программируемой вычислительной машины, которую он назвал аналитической (прообраз современного компьютера). В отличие от разностной машины, аналитическая машина позволяла решать более широкий ряд задач. Именно эта машина стала делом его жизни и принесла посмертную славу. Он предполагал, что построение новой машины потребует меньше времени и средств, чем доработка разностной машины, так как она должна была состоять из более простых механических элементов. С 1834 года Бэббидж начал проектировать аналитическую машину.

Архитектура современного компьютера во многом схожа с архитектурой аналитической машины. В аналитической машине Бэббидж предусмотрел следующие части: склад (store), фабрика или мельница (mill), управляющий элемент (control) и устройства ввода-вывода информации.

Склад предназначался для хранения как значений переменных, с которыми производятся операции, так и результатов операций. В современной терминологии это называется памятью.

Мельница (арифметико-логическое устройство, часть современного процессора) должна была производить операции над переменными, а также хранить в регистрах значение переменных, с которыми в данный момент осуществляет операцию.

Третье устройство, которому Бэббидж не дал названия, осуществляло управление последовательностью операций, помещением переменных в склад и извлечением их из склада, а также выводом результатов. Оно считывало последовательность операций и переменные с перфокарт. Перфокарты были двух видов: операционные карты и карты переменных. Из операционных карт можно было составить библиотеку функций. Кроме того, по замыслу Бэббиджа, Аналитическая машина должна была содержать устройство печати и устройство вывода результатов на перфокарты для последующего использования.

Для создания компьютера в современном понимании оставалось лишь придумать схему с хранимой программой, что было сделано 100 лет спустя Эккертом, Мочли и Фон Нейманом.

Бэббидж разрабатывал конструкцию аналитической машины в одиночку. Он часто посещал промышленные выставки, где были представлены различные новинки науки и техники. Именно там состоялось его знакомство с Адой Августой Лавлейс (дочерью Джорджа Байрона), которая стала его очень близким другом, помощником и единственным единомышленником. В 1840 году Бэббидж ездил по приглашению итальянских математиков в Турин, где читал лекции о своей машине. Луиджи Менабреа, преподаватель туринской артиллерийской академии, создал и опубликовал конспект лекций на французском языке. Позже Ада Лавлейс перевела эти лекции на английский язык, дополнив их комментариями по объёму превосходящими исходный текст. В комментариях Ада сделала описание ЦВМ и инструкции по программированию к ней. Это были первые в мире программы. Именно поэтому Аду Лавлейс справедливо называют первым программистом. Однако, аналитическая машина так и не была закончена. Вот, что писал Бэббидж в 1851 году: «Все разработки, связанные с Аналитической машиной, выполнены за мой счёт. Я провёл целый ряд экспериментов и дошёл до черты, за которой моих возможностей не хватает. В связи с этим я вынужден отказаться от дальнейшей работы». Несмотря на то, что Бэббидж подробно описал конструкцию аналитической машины и принципы её работы, она так и не была построена при его жизни. Причин этому было много, но основными стали полное отсутствие финансирования проекта по созданию аналитической машины и низкий уровень технологий того времени. Бэббидж не стал в этот раз просить помощи у правительства, так как понимал, что после неудачи с разностной машиной ему всё равно откажут.

Только после смерти Чарлза Бэббиджа его сын, Генри Бэббидж, продолжил начатое отцом дело. В 1888 году Генри сумел построить по чертежам отца центральный узел аналитической машины. А в 1906 году Генри совместно с фирмой Монро построил действующую модель аналитической машины, включающую арифметическое устройство и устройство для печатания результатов. Машина Бэббиджа оказалась работоспособной.
Мозг Чарльза Бэббиджа в музее науки в Лондоне

В 1864 году Чарлз Бэббидж написал: «Пройдёт, вероятно, полстолетия, прежде чем люди убедятся, что без тех средств, которые я оставляю после себя, нельзя будет обойтись». В своём предположении он ошибся на 30 лет. Только через 80 лет после этого высказывания была построена машина МАРК-I, которую назвали «осуществлённой мечтой Бэббиджа». Архитектура МАРК-I была очень схожа с архитектурой аналитической машины. Говард Эйкен на самом деле серьёзно изучал публикации Бэббиджа и Ады Лавлейс перед созданием своей машины, причём его машина идеологически незначительно ушла вперёд по сравнению с недостроенной аналитической машиной. Производительность МАРК-I оказалась всего в десять раз выше, чем расчётная скорость работы аналитической машины.

чебышев

1821 - 1880

Основные математические исследования П. Л. Чебышёва относятся к теории чисел, теории вероятностей, теории приближения функций, математическому анализу, геометрии, прикладной математике[4].

Творческий метод Чебышёва отличало стремление к увязке проблем математики с вопросами естествознания и техники и к соединению абстрактной теории с практикой[44]. Учёный указывал: «Сближение теории с практикою даёт самые благотворные результаты, и не одна только практика от этого выигрывает: сами науки развиваются под влиянием её: она открывает им новые предметы для исследования или новые стороны в предметах давно известных… Если теория много выигрывает от новых приложений старой методы или от новых развитий её, то она ещё более приобретает открытием новых метод, и в этом случае науки находят себе верного руководителя в практике»[45].
Теория чисел

Из многочисленных открытий Чебышёва надо упомянуть прежде всего работы по теории чисел. Начало им было положено докторской диссертацией Чебышёва «Теория сравнений», напечатанной в 1849 году; она стала первой отечественной монографией по теории чисел. Этот труд несколько раз переиздавался, был переведен на немецкий и итальянский языки[46].

В 1851 году появился знаменитый его мемуар «Об определении числа простых чисел, не превосходящих данной величины»[47]. К этому моменту была известна недоказанная гипотеза Лежандра, согласно которой функция распределения простых чисел π ( x ) {\displaystyle \pi (x)} \pi (x) приближённо равна:

π ( x ) ≈ x ln ⁡ x − 1,083 66 {\displaystyle \pi (x)\;\approx \;{\frac {x}{\ln x-1{,}08366}}} \pi (x)\;\approx \;{\frac {x}{\ln x-1{,}08366}}

Чебышёв обнаружил гораздо лучшее приближение — интегральный логарифм (это предположение впервые высказал Гаусс в письме Энке (1849), однако не смог его обосновать):

π ( x ) ≈ l i x ≡ ∫ 2 x d t ln ⁡ t {\displaystyle \pi (x)\;\approx \;{\rm {li}}\,x\;\equiv \;\int \limits _{2}{x}{\frac {{\rm {d}}t}{\ln t}}} \pi (x)\;\approx \;{\rm {li}}\,x\;\equiv \;\int \limits _{2}{x}{\frac {{\rm {d}}t}{\ln t}}

Чебышёв показал, что предел отношения π ( x ) l i x {\displaystyle {\frac {\pi (x)}{{\rm {li}}\,x}}} {\frac {\pi (x)}{{\rm {li}}\,x}} не может быть отличным от 1 (если он существует), и дал оценку возможным отклонениям π ( x ) {\displaystyle \pi (x)} \pi (x) от интегрального логарифма. Он также показал, что если предел отношения π ( x ) x / ln ⁡ x {\displaystyle {\frac {\pi (x)}{x/\ln x}}} {\frac {\pi (x)}{x/\ln x}} существует, то он равен 1. Однако доказать существование этих пределов не смог. Позднее (в 1896 году) существование обоих пределов доказали — независимо друг от друга — Ж. Адамар и Ш. Ж. Валле-Пуссен[48][49].

Этот мемуар принёс 30-летнему Чебышёву общеевропейскую известность. В следующем году (1852) Чебышёв опубликовал новую статью «О простых числах». В ней он провёл глубокий анализ сходимости рядов, зависящих от простых чисел, нашёл критерий их сходимости. В качестве приложения этих результатов он впервые доказал «постулат Бертрана» (выдвинутую Ж. Л. Бертраном гипотезу о том, что при n > 3 {\displaystyle n>3} n>3 между натуральными числами n {\displaystyle n} n и 2 n − 2 {\displaystyle 2n-2} 2n-2 находится по крайней мере одно простое число) и дал новую, весьма точную оценку для π ( x ) {\displaystyle \pi (x)} \pi (x):

0,921 29 < π ( x ) x / ln ⁡ x < 1,105 55 {\displaystyle 0{,}92129<{\frac {\pi (x)}{x/\ln x}}<1{,}10555} 0{,}92129<{\frac {\pi (x)}{x/\ln x}}<1{,}10555

(данное неравенство позже сумели несколько усилить Дж. Сильвестр и И. Шур)[23][46][48].

Чебышёв много занимался теорией квадратичных форм и связанными с ней проблемами делимости натуральных чисел и их разложения на простые множители. В своей статье 1866 года «Об одном арифметическом вопросе» он, используя аппарат непрерывных дробей, исследовал диофантовы приближения целых чисел[50]. В аналитической теории чисел он одним из первых использовал гамма-функцию[51].

морзе

1844 - 1851

Сэмюэль Финли Бриз Морзе был незаурядной личностью. Никто из корифеев электросвязи - ни Шиллинг, ни Уитстон, ни Белл - не менял свою судьбу так круто, как это сделал 42-летний Морзе.

Сэмюэль Морзе

Родился Сэм 21 апреля 1791 г. близ Бостона. С детства питал пристрастие к живописи. Когда юноше исполнилось 20 лет, отец отправил его в Европу для стажировки в студиях крупных европейских мастеров. В Лондоне он прожил четыре года. За картину "Умирающий Геркулес", выставленную в Лондонской Академии художеств, был удостоен золотой медали.

По возвращении в Америку Сэмюэль ведет типично богемную жизнь, пользуется авторитетом у американских художников и артистистической молодежи и становится первым президентом Национальной Академии рисования.

В 1829 г. он вновь едет в Европу для изучения творчества великих мастеров прошлого. В 1832-м, по дороге домой, в Америку, узнает от корабельного попутчика много любопытного об электричестве: о воздействии тока на магнит, о его способности мгновенно проходить по самой длинной проволоке.

И вот 42-летним художником овладевает идея применить электромагнетизм для передачи телеграфных сигналов.

Последующие десять лет жизни были для Морзе годами упорного, изнурительного, но главное - целеустремленного труда по созданию электромагнитного телеграфа; годами проб и ошибок, надежд и разочарований, томительных ожиданий и материальных лишений вплоть до унизительной бедности. Скончалась жена Сэмюэля, на руках у него остались трое маленьких детей.

Не имея ни глубоких знаний по электротехнике, ни оборудованной мастерской, Морзе пользовался подручными, чаще всего самодельными приспособлениями. И конечно же консультировался со сведущими людьми, в частности с корифеем американской электротехники Джозефом Генри.

Наконец, 4 сентября 1837 г. в здании Нью-Йоркского университета состоялась публичная демонстрация телеграфа Морзе на специально смонтированной линии длиной 500 м. Телеграмма была передана и принята, но прочитать ее текст оказалось весьма трудно, ибо слова в ней обозначались комбинациями зигзагообразных линий.

В отличие от изобретателя способа электромагнитного телеграфирования Павла Львовича Шиллинга и его последователя Чарльза Уитстона, создавших стрелочные показывающие телеграфные аппараты, Морзе пытался сконструировать пишущий аппарат.

Схема аппарата Морзе проста. На передающем конце не клавиши, а ключ, нажатием на который в линию посылаются импульсы - короткие или длинные. На приемном конце вместо стрелок использован электромагнит, к его якорю в соответствии с пришедшими импульсами притягивается одно плечо рычага. При этом другое плечо с пишущим приспособлением поднимается и наносит на непрерывно движущуюся ленту требуемые знаки.

Вот почему телеграф Морзе, в основе своей также электромагнитный, следует называть электромеханическим.

Убедившись в работоспособности конструкции, Морзе меньше чем за полгода принципиально изменил код. И в этом заключалось его второе и без преувеличения гениальное изобретение.

Сочетание коротких и длинных сигналов, изображаемых на ленте комбинациями точек и тире, составило знаменитую азбуку Морзе, к созданию которой он подошел весьма остроумно. Проработав ряд офисных текстов и выписав частоту повторяемости всех букв латинского алфавита, изобретатель наиболее употребительные из них обозначил простыми комбинациями однотипных знаков: так, буквы S и О, повторяющиеся по 8000 раз, - соответственно тремя точками и тремя тире. На редко встречающиеся в текстах буквы и цифры пришлись комбинации из 3-5, как правило, разнородных знаков, например двух точек, тире и снова двух точек.

24 января 1838 г. в том же университете на искусственной линии длиной 15 км состоялась вполне удавшаяся передача телеграмм с применением нового кода.

В 1840 г. Морзе получил американский патент. Но правительство США не торопилось внедрять телеграф. Препятствовали члены Конгресса, лоббировавшие интересы владельцев почтовых трактов. Сэмюэль отправился попытать счастья в Европу, но и здесь его ждало разочарование. Одна за другой Англия, Франция, Германия и Россия отказали ему в патентовании, ссылаясь на то, что электромагнитный телеграф уже известен. Сегодня такой отказ назвали бы политическим, поскольку технически он был необоснован. Аппарат Морзе принципиально отличался от аппаратов Шиллинга и Уитстона, являлся оригинальным, вполне патентоспособным устройством.

Схема аппарата Морзе

И только весной 1843 г. большинством всего в один голос Конгресс принял билль о предоставлении Сэмюэлю субсидии на сооружение 65-километровой телеграфной линии Вашингтон - Балтимор. Этому решению способствовало развитие инфраструктуры между северными промышленными и южными сельскохозяйственными штатами.

В мае 1844 г. воздушная линия была открыта, и вскоре о телеграфе Морзе заговорили как о великом изобретении. В 53 года изобретатель стал национальным героем. Пишущий телеграфный аппарат в сочетании с системой кодирования сигналов произвел подлинную революцию в информационных средствах общества. Строились все новые и новые линии. Кончились годы лишений и нищеты.

Когда сроки действия патентов истекли и Морзе на склоне лет вновь испытывал материальные затруднения, Европа принесла отвергнутому в свое время изобретателю своеобразное покаяние: 10 государств, пользовавшихся его телеграфом, в знак признательности послали ему 400 000 франков.

Несмотря на появление в дальнейшем более быстродействующих аппаратов Юза, Уитстона, Бодо, телеграф Морзе благодаря надежности, простоте эксплуатации и рациональной азбуке широко применялся не только в XIX, но и в XX веке. К началу XX в. в девяти странах Европы было установлено 45 200 этих аппаратов, в том числе 8200 - в России. В 1913 г. на российской телеграфной сети на долю аппаратов Морзе приходилось 90% и только 10% - на долю всех вместе взятых других типов.

А телеграфная азбука стала подлинным изобретением-долгожителем. В 1851 г. ряд европейских стран согласованно внесли в нее незначительные коррективы (замену одних комбинаций другими, перестановку знаков) и стали называть код сначала континентальным, затем международным. Но в основе его по-прежнему оставались сочетания точек и тире, предложенные ученым. Особенно широко техника телеграфирования с использованием ключа и кода Морзе нашла применение в радиосвязи. В 1912 г. было решено в качестве единого сигнала бедствия принять сигнал SOS - три точки, три тире, три точки.

герман холлерит

1860 - 1929

Но скучная работа переписчика не радовала Германа. Вот тогда-то и возникла идея механизировать труд переписчиков с помощью машины, схожей по своему принципу с жаккардовым ткацким станком. Так в 1884 году появилась созданная Холлеритом электрическая табулирующая система, на которую он оформил патент на своё имя. Перфокарточный табулятор был опробован в статистических бюро Балтимора, Нью-Йорка и Нью-Джерси. Машина Холлерита превзошла все ожидания, и поэтому был создан её промышленный образец. В те годы электричество применялось очень редко, поэтому его использование в вычислительной машине для того времени было уникальным.

Табулятор использовался для переписи населения и был сконструирован так, чтобы уменьшить количество ошибок при подсчётах и облегчить труд оператора. Помимо того, что методика Холлерита была самой быстрой, она оказалась ещё и самой точной. Было подсчитано, что с помощью электрической вычислительной машины во время переписи населения государство сэкономило целых два года и немалую сумму денег. Счётно-перфорационные аппараты применялись вплоть до 70-х годов ХХ века, пока их не сменили более совершенные цифровые вычислительные машины.