Израиль Авраам Штафель

Израиль Авраам Штафель

Izrael Abraham Staffel

Файл:Izrael Abraham Staffel.jpg

Дата рождения

1814

Место рождения

Варшава, Российская империя

Дата смерти

1884

Место смерти

Варшава, Российская империя

учёный

Файл:POL machina rachunkowa Staffla.jpg

Калькулятор машины Штафеля.

Файл:Liczebnica mechaniczna.jpg

Арифмометр машины Штафеля.

Израиль Авраам Штафель (Штофель, Штаффель, польск. Izrael Abraham Staffel) — польский механик, конструктор вычислительных машин, изобретатель числительной машины, производящей четыре арифметические действия и извлекающей квадратные корни.

Биография

Израиль Авраам Штафель родился в 1814 году в Варшаве бедной еврейской семье.

По профессии — часовых дел мастер. Выучил польский язык, что позволило ему читать научно-технические публикации по механике, издаваемые в Царстве Польском.

В течение 10 лет трудился над машиной, много потратив на неё из своих скудных средств.

В 1845 году, в бытность министра народного просвещения, президента Петербургской академии наук С.С. Уварова в Варшаве, Штафельпознакомил его со своим аппаратом, и Уваров обещал ему содействие. В том же году Штафель получил на выставке в Варшаве за свое изобретение серебряную медаль, после чего наместник князь Варшавский выдал ему 150 рублей на поездку в Санкт-Петербург для представления машины Академии наук.

В том же 1845 году Штафель напечатал статью ο своем изобретении в варшавской газете «Korrespondent Handlowy Przemyslowy» № 33.

В 1846 году Уваров поручил академии исследовать машину «по бывшему в прошлом году с евреем Слонимским примеру» . Академия пришла к выводу, что машина Штафеля имеет то преимущество, что при умножении не приходится, как у Слонимского, складывать произведения отдельными числами. При этом академия отметила, что прибор Штафеля не основан на каком-либо особом свойстве чисел применительно к умножению, как машина Слонимского, а построен на одних лишь различных механизмах. О машине положительно отозвался Борис Семёнович Якоби.

Штафель, кроме того, представил академии небольшой механический снаряд для первых двух арифметических действий над дробями с несколькими знаменателями.

В 1847 году по всеподданнейшему докладу Уварова Штафелю была выдана награда в 1500 рублей из сумм, находящихся в распоряжении государя по Царству Польскому.

В 1851 году на международной выставке в Лондоне получил за свою вычислительную машину серебряную медаль.

В 1876 году передал один экземпляр своей машины Императорской академии наук, где она была размещена в физическом кабинете Академии.

Также разработал анемометр; устройство для тестирования состава металлических сплавов на основе принципа Архимеда; вентилятор; двухцветную печать.

Умер в 1884 году в нищете.

Вычислительная машина Штаффеля

Его вычислительная машина — arytmometr Staffela — представляла собой механическое устройство, позволяющее выполнять операции сложения, вычитания, умножения, деления, возведения в степень и приближенный расчёт квадратного корня.

Машина Штаффеля имела форму прямоугольного параллелепипеда длиной 20 дюймов, шириной 10 дюймов и высотой 8 дюймов, по другим источникам — длиной 18 дюймов, шириной 9 дюймов и высотой 4 дюймов. Механизм машины Штаффеля был основан на колесе Лейбница. Интерфейс машины состоял из 13 окошек отображения результата, находящегося ниже вала с 7 переключателями и 7 окошек отображения множителя, показывающих значение одного из множителей во время выполнения операции умножения или частного во время операции деления. Оператор мог устанавливать значения отдельных цифр на валу и в окошках отображения множителя. Вал мог перемещаться вправо или влево. Машина работала в десятичной системе счисления, в каждом окошке могла быть показана любая из 10 цифр от 0 до 9. Механизм оснащался рукояткой и переключателем, позволяющим переходить в режимы сложения/умножения, вычитания/деления и извлечения квадратного корня. Данные режимы были подписаны на корпусе устройства как additio/multiplio, substractio/divisio и extractio. Во время выполнения операции вычитания рукоятку было необходимо вращать в направлении противоположном, чем в ходе выполнения операции сложения.

Работа машины основана на простых правилах:

• В режиме сложения/умножения поворот рукоятки приводил к увеличению значения в окошках результата на величину, заданную переключателями на валу, и к уменьшению значения в окошках множителя на 1;
• В режиме вычитания/деления поворот рукоятки приводил к уменьшение значения в окошках результата на величину, заданную переключателями на валу, и к увеличению значения в окошках множителя на 1.

На машине можно было выполнять цепочку операций без записывания промежуточных результатов. Результат предыдущей операции запоминался в окошках результата и мог быть использован в качестве аргумента последующей операции.

Сложение

Для вычисления значения выражения $a+b$ устанавливали режим сложения/умножения и обнуляли окошки результата. Затем с помощью переключателей на валу задавали значение числа $a$ и выполняли один оборот рукоятки. После чего значение числа $a$ отображалось в окошках результата. На следующем шаге на валу вводили значение числа $b$ и выполняли один оборот рукоятки. После этого в окошках результата было представлено значение выражения $a+b$.

Вычитание

Для вычисления значения выражения $a-b$ в окошки результата устанавливали значение числа $a$ путем сложения числа $a$ с ранее обнулёнными окошками результата. Затем машину переключали в режим вычитания/деления, устанавливали на валу значение числа $b$ и выполняли один оборот рукоятки в противоположном направлении. После этого в окошках результата отображалось значение выражения $a-b$.

При попытке вычесть большее число от меньшего раздавался предупреждающий звонок. Это было особенно полезно при выполнении операции деления, заключающейся в многократном вычитании одного и того же числа.

Умножение

Умножение производили путём как многократного выполнения сложения. Для вычисления значения выражения $a\cdot b$ устанавливали режим сложения/умножения и обнуляли окошки результата. После на валу задавали число, являющееся большим из сомножителей, а в окошках множителя устанавливали значение меньшего. Далее совершали несколько оборотов рукоятки в количестве, соответствующем меньшему множителю, пока значение в окошках множителя не уменьшалось до нуля. После этого в окошках результата появляется значение выражения $a\cdot b$.

Деление

Деление выполнялись как многократное вычитание. Для вычисления значения выражения $a\div b$ в окошках результата устанавливали значение числа $a$ путем добавления числа $a$ к обнулённым ранее окошкам результата. Затем машину переключали в режим вычитания/деления, устанавливали на валу значение числа $b$ и выполняли достаточное количество оборотов рукоятки, пока число в окошках результата не станет меньше $b$. При попытке выполнения излишнего поворота рукоятки срабатывал предупреждающий звонок. После выполнения операции деления в окошках множителя находилась целая часть частного, а в окошках результата отображался остаток от деления $a$ на $b$.

Извлечение корня

Машина Штаффеля позволяла вычислять приближенное значение квадратного корня числа. Для этого в окошках результата устанавливали значение числа, корень которого хотели рассчитать, с помощью переключателей обнуляли значение на валу, а в окошки множителя вводили единицу. Переключателем режимов переводили машину в режим извлечения квадратного корн. Более подробного описания действий, выполняемых в процессе извлечения квадратного корня, не сохранилось, однако общая схема, вероятна, была близка к аналогичной операции на счётной машине Авраама Штерна. Для расчета корня был применён дополнительный механизм. Операция извлечения корня, хотя и не требовала угадывания цифр результата, занимала много времени.

Штаффель начал строить машину в 1835 году, делал её 10 лет и в 1845 году она впервые представлена на промышленной выставке в Варшаве, где за неё получил серебряную медаль.

Некоторые полагают, что машина Штаффеля повлияла на арифмометр Однера.

См. также

• Авраам Штерн