Как только человек открыл для себя понятие "количество", он сразу же принялся подбирать инструменты, оптимизирующие и облегчающие счёт. Сегодня сверхмощные компьютеры, основываясь на принципах математических вычислений, обрабатывают, хранят и передают информацию - важнейший ресурс и двигатель прогресса человечества. Нетрудно составить представление о том, как происходило развитие вычислительной техники, кратко рассмотрев основные этапы этого процесса.
Основные этапы развития вычислительной техники
Самая популярная классификация предлагает выделить основные этапы развития вычислительной техники по хронологическому принципу:
- Ручной этап. Он начался на заре человеческой эпохи и продолжался до середины XVII столетия. В этот период возникли основы счёта. Позднее, с формированием позиционных систем счисления, появились приспособления (счёты, абак, позднее - логарифмическая линейка), делающие возможными вычисления по разрядам.
- Механический этап. Начался в середине XVII и длился почти до конца XIX столетия. Уровень развития науки в этот период сделал возможным создание механических устройств, выполняющих основные арифметические действия и автоматически запоминающих старшие разряды.
- Электромеханический этап - самый короткий из всех, какие объединяет история развития вычислительной техники. Он длился всего около 60 лет. Это промежуток между изобретением в 1887 году первого табулятора до 1946 года, когда возникла самая первая ЭВМ (ENIAC). Новые машины, действие которых основывалось на электроприводе и электрическом реле, позволяли производить вычисления со значительно большей скоростью и точностью, однако процессом счёта по-прежнему должен был управлять человек.
- Электронный этап начался во второй половине прошлого столетия и продолжается в наши дни. Это история шести поколений электронно-вычислительных машин - от самых первых гигантских агрегатов, в основе которых лежали электронные лампы, и до сверхмощных современных суперкомпьютеров с огромным числом параллельно работающих процессоров, способных одновременно выполнить множество команд.
Этапы развития вычислительной техники разделены по хронологическому принципу достаточно условно. В то время, когда использовались одни типы ЭВМ, активно создавались предпосылки для появления следующих.
Самые первые приспособления для счёта
Наиболее ранний инструмент для счёта, который знает история развития вычислительной техники, - десять пальцев на руках человека. Результаты счёта первоначально фиксировались при помощи пальцев, зарубок на дереве и камне, специальных палочек, узелков.
С возникновением письменности появлялись и развивались различные способы записи чисел, были изобретены позиционные системы счисления (десятичная - в Индии, шестидесятиричная - в Вавилоне).
Примерно с IV века до нашей эры древние греки стали вести счёт при помощи абака. Первоначально это была глиняная плоская дощечка с нанесёнными на неё острым предметом полосками. Счёт осуществлялся путём размещения на этих полосах в определённом порядке мелких камней или других небольших предметов.
В Китае в IV столетии нашей эры появились семикосточковые счёты - суанпан (суаньпань). На прямоугольную деревянную раму натягивались проволочки или верёвки - от девяти и более. Ещё одна проволочка (верёвка), натянутая перпендикулярно остальным, разделяла суанпан на две неравные части. В большем отделении, именуемом "землёй", на проволочки было нанизано по пять косточек, в меньшем - "небе" - их было по две. Каждая из проволочек соответствовала десятичному разряду.
Традиционные счёты соробан стали популярными в Японии с XVI века, попав туда из Китая. В это же время счёты появились и в России.
В XVII столетии на основании логарифмов, открытых шотландским математиком Джоном Непером, англичанин Эдмонд Гантер изобрёл логарифмическую линейку. Это устройство постоянно совершенствовалось и дожило до наших дней. Оно позволяет умножать и делить числа, возводить в степень, определять логарифмы и тригонометрические функции.
Логарифмическая линейка стала прибором, завершающим развитие средств вычислительной техники на ручном (домеханическом) этапе.
Первые механические счётные устройства
В 1623 году немецким учёным Вильгельмом Шиккардом был создан первый механический "калькулятор", который он назвал считающими часами. Механизм этого прибора напоминал обычный часовой, состоящий из шестерёнок и звёздочек. Однако известно об этом изобретении стало только в середине прошлого столетия.
Качественным скачком в области технологии вычислительной техники стало изобретение суммирующей машины "Паскалины" в 1642 году. Её создатель, французский математик Блез Паскаль, начал работу над этим устройством, когда ему не было и 20 лет. "Паскалина" представляла собой механический прибор в виде ящичка с большим количеством взаимосвязанных шестерёнок. Числа, которые требовалось сложить, вводились в машину поворотами специальных колёсиков.
В 1673 году саксонский математик и философ Готфрид фон Лейбниц изобрёл машину, выполнявшую четыре основных математических действия и умевшую извлекать квадратный корень. Принцип её работы был основан на двоичной системе счисления, специально придуманной учёным.
В 1818 году француз Шарль (Карл) Ксавье Тома де Кольмар, взяв за основу идеи Лейбница, изобрёл арифмометр, умеющий умножать и делить. А ещё спустя два года англичанин Чарльз Бэббидж приступил к конструированию машины, которая способна была бы производить вычисления с точностью до 20 знаков после запятой. Этот проект так и остался неоконченным, однако в 1830 году его автор разработал другой - аналитическую машину для выполнения точных научных и технических расчётов. Управлять машиной предполагалось программным путём, а для ввода и вывода информации должны были использоваться перфорированные карты с разным расположением отверстий. Проект Бэббиджа предугадал развитие электронно-вычислительной техники и задачи, которые смогут быть решены с её помощью.
Примечательно, что слава первого в мире программиста принадлежит женщине - леди Аде Лавлейс (в девичестве Байрон). Именно она создала первые программы для вычислительной машины Бэббиджа. Её именем впоследствии был назван один из компьютерных языков.
Разработка первых аналогов компьютера
В 1887 году история развития вычислительной техники вышла на новый этап. Американскому инженеру Герману Голлериту (Холлериту) удалось сконструировать первую электромеханическую вычислительную машину - табулятор. В её механизме имелось реле, а также счётчики и особый сортировочный ящик. Прибор считывал и сортировал статистические записи, сделанные на перфокартах. В дальнейшем компания, основанная Голлеритом, стала костяком всемирно известного компьютерного гиганта IBM.
В 1930 году американец Ванновар Буш создал дифференциальный анализатор. В действие его приводило электричество, а для хранения данных использовались электронные лампы. Эта машина способна была быстро находить решения сложных математических задач.
Ещё через шесть лет английским учёным Аланом Тьюрингом была разработана концепция машины, ставшая теоретической основой для нынешних компьютеров. Она обладала всеми главными свойствами современного средства вычислительной техники: могла пошагово выполнять операции, которые были запрограммированы во внутренней памяти.
Спустя год после этого Джордж Стибиц, учёный из США, изобрёл первое в стране электромеханическое устройство, способное выполнять двоичное сложение. Его действия основывались на булевой алгебре - математической логике, созданной в середине XIX века Джорджем Булем: использовании логических операторов И, ИЛИ и НЕ. Позднее двоичный сумматор станет неотъемлемой частью цифровой ЭВМ.
В 1938 году сотрудник университета в Массачусетсе Клод Шеннон изложил принципы логического устройства вычислительной машины, применяющей электрические схемы для решения задач булевой алгебры.
Начало компьютерной эры
Правительства стран, участвующих во Второй мировой войне, осознавали стратегическую роль вычислительных машин в ведении военных действий. Это послужило толчком к разработкам и параллельному возникновению в этих странах первого поколения компьютеров.
Пионером в области компьютеростроения стал Конрад Цузе - немецкий инженер. В 1941 году им был создан первый вычислительный автомат, управляемый при помощи программы. Машина, названная Z3, была построена на телефонных реле, программы для неё кодировались на перфорированной ленте. Этот аппарат умел работать в двоичной системе, а также оперировать числами с плавающей запятой.
Первым действительно работающим программируемым компьютером официально признана следующая модель машины Цузе - Z4. Он также вошёл в историю как создатель первого высокоуровневого языка программирования, получившего название "Планкалкюль".
В 1942 году американские исследователи Джон Атанасов (Атанасофф) и Клиффорд Берри создали вычислительное устройство, работавшее на вакуумных трубках. Машина также использовла двоичный код, могла выполнять ряд логических операций.
В 1943 году в английской правительственной лаборатории, в обстановке секретности, была построена первая ЭВМ, получившая название "Колосс". В ней вместо электромеханических реле использовалось 2 тыс. электронных ламп для хранения и обработки информации. Она предназначалась для взлома и расшифровки кода секретных сообщений, передаваемых немецкой шифровальной машиной "Энигма", которая широко применялась вермахтом. Существование этого аппарата ещё долгое время держалось в строжайшей тайне. После окончания войны приказ о его уничтожении был подписан лично Уинстоном Черчиллем.
Разработка архитектуры
В 1945 году американским математиком венгерско-немецкого происхождения Джоном (Яношем Лайошем) фон Нейманом был создан прообраз архитектуры современных компьютеров. Он предложил записывать программу в виде кода непосредственно в память машины, подразумевая совместное хранение в памяти компьютера программ и данных.
Архитектура фон Неймана легла в основу создаваемого в то время в Соединённых Штатах первого универсального электронного компьютера - ENIAC. Этот гигант весил около 30 тонн и располагался на 170 квадратных метрах площади. В работе машины были задействованы 18 тыс. ламп. Этот компьютер мог произвести 300 операций умножения или 5 тыс. сложения за одну секунду.
Первая в Европе универсальная программируемая ЭВМ была создана в 1950 году в Советском Союзе (Украина). Группа киевских учёных, возглавляемая Сергеем Алексеевичем Лебедевым, сконструировала малую электронную счётную машину (МЭСМ). Её быстродействие составляло 50 операций в секунду, она содержала около 6 тыс. электровакуумных ламп.
В 1952 году отечественная вычислительная техника пополнилась БЭСМ - большой электронной счётной машиной, также разработанной под руководством Лебедева. Эта ЭВМ, выполнявшая в секунду до 10 тыс. операций, была на тот момент самой быстродействующей в Европе. Ввод информации в память машины происходил при помощи перфоленты, выводились данные посредством фотопечати.
В этот же период в СССР выпускалась серия больших ЭВМ под общим названием "Стрела" (автор разработки - Юрий Яковлевич Базилевский). С 1954 года в Пензе началось серийное производство универсальной ЭВМ "Урал" под руководством Башира Рамеева. Последние модели были аппаратно и программно совместимы друг с другом, имелся широкий выбор периферических устройств, позволяющий собирать машины различной комплектации.
Транзисторы. Выпуск первых серийных компьютеров
Однако лампы очень быстро выходили из строя, весьма затрудняя работу с машиной. Транзистор, изобретённый в 1947 году, сумел решить эту проблему. Используя электрические свойства полупроводников, он выполнял те же задачи, что и электронные лампы, однако занимал значительно меньший объём и расходовал не так много энергии. Наряду с появлением ферритовых сердечников для организации памяти компьютеров, использование транзисторов дало возможность заметно уменьшить размеры машин, сделать их ещё надёжнее и быстрее.
В 1954 году американская фирма "Техас Инструментс" начала серийно производить транзисторы, а два года спустя в Массачусетсе появился первый построенный на транзисторах компьютер второго поколения - ТХ-О.
В середине прошлого столетия значительная часть государственных организаций и крупных компаний использовала компьютеры для научных, финансовых, инженерных расчётов, работы с большими массивами данных. Постепенно ЭВМ приобретали знакомые нам сегодня черты. В этот период появились графопостроители, принтеры, носители информации на магнитных дисках и ленте.
Активное использование вычислительной техники привело к расширению областей её применения и потребовало создания новых программных технологий. Появились языки программирования высокого уровня, позволяющие переносить программы с одной машины на другую и упрощающие процесс написания кода ("Фортран", "Кобол" и другие). Появились особые программы-трансляторы, преобразовывающие код с этих языков в команды, прямо воспринимаемые машиной.
Появление интегральных микросхем
В 1958-1960 годах, благодаря инженерам из Соединённых Штатов Роберту Нойсу и Джеку Килби, мир узнал о существовании интегральных микросхем. На основе из кремниевого или германиевого кристалла монтировались миниатюрные транзисторы и другие компоненты, порой до сотни и тысячи. Микросхемы размером чуть более сантиметра работали гораздо быстрее, чем транзисторы, и потребляли намного меньше энергии. С их появлением история развития вычислительной техники связывает возникновение третьего поколения ЭВМ.
В 1964 году фирмой IBM был выпущен первый компьютер семейства SYSTEM 360, в основу которого легли интегральные микросхемы. С этого времени можно вести отсчёт массового выпуска ЭВМ. Всего было произведено более 20 тыс. экземпляров данного компьютера.
В 1972 году в СССР была разработана ЕС (единая серия) ЭВМ. Это были стандартизированные комплексы для работы вычислительных центров, имевшие общую систему команд. За основу была взята американская система IBM 360.
В следующем году компания DEC выпустила мини-компьютер PDP-8, ставший первым коммерческим проектом в этой области. Относительно низкая стоимость мини-компьютеров дала возможность использовать их и небольшим организациям.
В этот же период постоянно совершенствовалось программное обеспечение. Разрабатывались операционные системы, ориентированные на то, чтобы поддерживать максимальное количество внешних устройств, появлялись новые программы. В 1964 году разработали Бейсик - язык, предназначенный специально для подготовки начинающих программистов. Через пять лет после этого возник Паскаль, оказавшийся очень удобным для решения множества прикладных задач.
Персональные компьютеры
После 1970 года начался выпуск четвёртого поколения ЭВМ. Развитие вычислительной техники в это время характеризуется внедрением в производство компьютеров больших интегральных схем. Такие машины теперь могли совершать за одну секунду тысячи миллионов вычислительных операций, а ёмкость их ОЗУ увеличилась до 500 миллионов двоичных разрядов. Существенное снижение себестоимости микрокомпьютеров привело к тому, что возможность их купить постепенно появилась у обычного человека.
Одним из первых производителей персональных компьютеров стала компания Apple. Создавшие её Стив Джобс и Стив Возняк сконструировали первую модель ПК в 1976 году, дав ей название Apple I. Стоимость его составила всего 500 долларов. Через год была представлена следующая модель этой компании - Apple II.
Компьютер этого времени впервые стал похожим на бытовой прибор: помимо компактного размера, он имел изящный дизайн и интерфейс, удобный для пользователя. Распространение персональных компьютеров в конце 1970 годов привело к тому, что спрос на большие ЭВМ заметно упал. Этот факт всерьёз обеспокоил их производителя - компанию IBM, и в 1979 году она выпустила на рынок свой первый ПК.
Два года спустя появился первый микрокомпьютер этой фирмы с открытой архитектурой, основанный на 16-разрядном микропроцессоре 8088, производимом компанией "Интел". Компьютер комплектовался монохромным дисплеем, двумя дисководами для пятидюймовых дискет, оперативной памятью объемом 64 килобайта. По поручению компании-создателя фирма "Майкрософт" специально разработала операционную систему для этой машины. На рынке появились многочисленные клоны IBM PC, что подтолкнуло рост промышленного производства персональных ЭВМ.
В 1984 году компанией Apple был разработан и выпущен новый компьютер - Macintosh. Его операционная система была исключительно удобной для пользователя: представляла команды в виде графических изображений и позволяла вводить их с помощью манипулятора - мыши. Это сделало компьютер ещё более доступным, поскольку теперь от пользователя не требовалось никаких специальных навыков.
ЭВМ пятого поколения вычислительной техники некоторые источники датируют 1992-2013 годами. Вкратце их основная концепция формулируется так: это компьютеры, созданные на основе сверхсложных микропроцессоров, имеющие параллельно-векторную структуру, которая делает возможным одновременное выполнение десятков последовательных команд, заложенных в программу. Машины с несколькими сотнями процессоров, работающих параллельно, позволяют ещё более точно и быстро обрабатывать данные, а также создавать эффективно работающие сети.
Развитие современной вычислительной техники уже позволяет говорить и о компьютерах шестого поколения. Это электронные и оптоэлектронные ЭВМ, работающие на десятках тысяч микропроцессоров, характеризующиеся массовым параллелизмом и моделирующие архитектуру нейронных биологических систем, что позволяет им успешно распознавать сложные образы.
Последовательно рассмотрев все этапы развития вычислительной техники, следует отметить интересный факт: изобретения, хорошо зарекомендовавшие себя на каждом из них, сохранились до наших дней и с успехом продолжают использоваться.
Классы вычислительной техники
Существуют различные варианты классификации ЭВМ.
Так, по назначению компьютеры делятся:
- на универсальные - те, которые способны решать самые различные математические, экономические, инженерно-технические, научные и другие задачи;
- проблемно-ориентированные - решающие задачи более узкого направления, связанные, как правило, с управлением определёнными процессами (регистрация данных, накопление и обработка небольших объёмов информации, выполнение расчётов в соответствии с несложными алгоритмами). Они обладают более ограниченными программными и аппаратными ресурсами, чем первая группа компьютеров;
- специализированные компьютеры решают, как правило, строго определённые задачи. Они имеют узкоспециализированную структуру и при относительно низкой сложности устройства и управления достаточно надёжны и производительны в своей сфере. Это, к примеру, контроллеры или адаптеры, управляющие рядом устройств, а также программируемые микропроцессоры.
По размерам и производительной мощности современная электронно-вычислительная техника делится:
- на сверхбольшие (суперкомпьютеры);
- большие компьютеры;
- малые компьютеры;
- сверхмалые (микрокомпьютеры).
Таким образом, мы увидели, что устройства, сначала изобретённые человеком для учёта ресурсов и ценностей, а затем - быстрого и точного проведения сложных расчётов и вычислительных операций, постоянно развивались и совершенствовались.
Помните сказку о серебряном блюдечке и наливных яблоках? Идея передавать динамичные изображения на дальние дистанции владела людьми еще в древние времена, однако только в конце XIX столетия человечеству удалось осуществить свою задумку и изобрести прародителя современного телевизора.
Кто же был его создателем? Ответить на этот вопрос достаточно сложно, поскольку в развитии и эволюции телевидения принимали участие многие ученые мира.
Кто был изобретателем первого механического телевизора?
Начало истории первых телеприемников было положено немецким техником Паулем Нипковым, который в 1884 году придумал специальный прибор – диск Нипкова, способный сканировать изображения построчно. В 1895 году германский физик Карл Браун создал первый кинескоп, более известный под названием «Трубка Брауна».
Ученый посчитал свое творение неудачным и отложил в сторону на долгие 11 лет, однако в 1906 году его ученик Макс Дикманн получил патент на трубку и использовал находку учителя для передачи картинки. Уже спустя год он явил миру телевизионный приемник с маленьким экраном 3 на 3 сантиметра и частотой развертки 10 кадров в секунду.
В середине 1920-х годов неоценимый вклад в развитие современного телевидения сделал британский инженер Джон Лоуги Брэд. Воспользовавшись диском Нипкова, он изобрел механический телеприемник, который работал без звука, но давал достаточно четкую картинку, получаемую посредством ее разложения на элементы.
Тогда же ученый создал корпорацию Baird, которая долгое время являлась единственным мировым изготовителем телевизионных аппаратов.
Кто придумал электронный телевизор?
В основу первого электронного телеприемника легли разработки русского физика Бориса Розинга. В 1907 году он вставил в приемный аппарат электроннолучевую трубку и получил статичную телекартину геометрических фигур. Его работу продолжил другой русский инженер – Владимир Зворыкин. После революционных событий он уехал в Америку, а в 1923 году запатентовал уникальное изобретение – телевидение, полностью функционирующее по электронной технологии.
В дальнейшем Зворыкину удалось придумать так называемый иконоскоп, благодаря которому электронные телевизоры попали в массовое производство. В 1927 году в Соединенных Штатах было начато регулярное телевещание, а в последующие годы телевидение стали подключать Великобритания, Германия и прочие страны Европы. Изначально изображение имело оптико-механическую развертку, но уже к середине 1930-х годов вещание начали вести в диапазоне УКВ по электронному принципу.
Жители Советского Союза получили возможность смотреть телевидение в 1939 году. Создателем первого телеприемника стал завод «Коминтерн» в Ленинграде, выпустивший в 1932 году аппарат, который работал на диске Нипкова. Прибор представлял собой обычную приставку с экраном 3 на 4 сантиметра, которую приходилось подключать к радиоприемнику.
Что интересно, впоследствии подобные телевизоры мог изготовить любой человек своими руками, ориентируясь на инструкцию в журнале «Радиофронт». Устройство требовало переключения радио на другую частоту и позволяло смотреть передачи, которые демонстрировали европейские страны.
Кто придумал цветное телевидение?
Попытки передавать цветное изображение предпринимались еще в эпоху механических телеприемников. Одним из первых свои разработки в этой сфере представил советский инженер Ованес Адамян, который в 1908 году запатентовал двухцветный прибор для передачи сигналов.
Признанным изобретателем цветного телевизора стал Джон Лоуги Брэд – автор механического приемника. В 1928 году он собрал аппарат, который мог последовательно передавать три изображения с использованием светофильтров синего, зеленого и красного цвета.
Настоящий прорыв в развитии цветного телевещания произошел только после Второй мировой войны. Когда Соединенные Штаты лишились возможности зарабатывать на оборонных заказах, они переключились на гражданское производство и стали использовать для передачи изображения дециметровые волны.
В 1940 году американские ученые презентовали систему «Тринископ», в которой изображения трех кинескопов совмещались с различными цветами люминофорного свечения. В Советском Союзе разработки аналогичного характера появились в 1951 году, а спустя год советские телезрители смогли увидеть первую пробную трансляцию в цветном изображении.
В этой статье мы поговорим о самых великих изобретателях мира во все времена. Эти люди, пожалуй, самые известные изобретатели в истории.
Список изобретателей:
Архимед Сиракузский
(287 - 212 до н. э.)
Архимед был родом из Сиракуз, поэтому получил прозвище Архимед Сиракузский. Он прежде всего известен как выдающийся математик, физик и инженер. В сферу его интересов также попадали астрономия и, конечно же, изобретения. Жизнь Архимеда известна лишь в общих деталях, поэтому полного жизнеописания не найти
В целом он считается одним из великих математиков древности и одним из величайших во все времена. Архимед предвосхитил современное исчисление и анализ, применяя понятия бесконечно малых и метод исчерпывания, чтобы вывести и строго доказать ряд геометрических теорем, в том числе точно вычислить площадь круга, площадь поверхности и объем сферы и площадь под параболой.
Винт Архимеда для подъёма воды в оросительных системах.
Другие математические достижения включают в себя получение точной аппроксимации числа Пи, определение и исследование спирали, которая получила его имя (архимедова спираль) и создание системы выражения очень больших чисел с использованием возведения в степень. Он также был одним из первых применил математику к физическим явлениям, заложил основы гидростатики и статики, включая физическое объяснение работы рычагов, которые сейчас все проходят в школе на уроках физики. Известно, что Архимед активно старался усовершенствовать и автоматизировать различные задачи. Одной из самой известных проблем, которые он решил, была проблема поднятия воды в оросительных системах, которую он решил при помощи инновационного изобретения — специального шнекового винта. Также он изобретал составные шкивы и оборонительные машины для защиты своих родных Сиракуз от вторжения.
(10 - 75 н.э.)
Герон Александрийский был математиком и инженером, который работал в своем родном городе Александрия, Римский Египет. Он считается величайшим экспериментатором античности, и его работа является развитием эллинистической научной традиции.
Был занят развитием геометрии, механики, гидростатики, а также оптики. Написал ряд научных трудов (с уклоном в практику) по всем этим областям. В Тёмные века его имя было забыто, а его изобретения перестали представлять какой-либо интерес для людей того времени.
Среди его изобретений вы найдёте первые роботизированные системы, самозаряжающиеся арбалеты, музыкальные шкатулки, автоматы для продаж и много другое, что кажется невероятным для того времени. Герон также опубликовал хорошо известное описание парового устройства, называемого эолипилом (иногда называемым «двигателем Герона» или «паровой турбиной Герона»). Говорят, что он был последователем атомистов.
Леонардо да Винчи
Леонардо да Винчи был итальянским ренессансным полиматом, то есть человеком, чей интеллект позволял ему не ограничиваться одной сферой интересов. В круг его интересов входили изобретение, живопись, скульптура, архитектура, наука, музыка, математика, техника, литература, анатомия, геология, астрономия, ботаника, письменность, история и картография. Среди учёных он по праву считается прародителем палеонтологии, палеоихнологии и архитектуры. В художественной среде можно часто встретить его оценку, как величайшего художника во все времена. Он олицетворяет идеал гуманизма эпохи Возрождения.
В истории и науке Леонардо считается главным образцом «универсального гения» или «человека эпохи Возрождения», человека «неутолимого любопытства» и «лихорадочно изобретательного воображения». По словам историка искусства Хелен Гарднер, масштабы и глубина его интересов были беспрецедентны в истории, и «его ум и личность кажутся нам сверхчеловеческими, в то время как сам он был человеком таинственным и отдаленным». Марко Роски отмечает, что, хотя вокруг жизни Леонардо много мифов, гипотез и предположений, само же мышление и восприятие мира Винчи были вполне себе логичными с использованием эмпирических методов познания, которые для тех времён были нарушением общепринятых правил и догматов.
Леонардо глубоко уважают за его фантастическую изобретательность. Он создал концепты летательных машин (самолёты, вертолёты, парашюты) и прочее, военных машин (танк, скорострельные арбалеты, штурмовые лестницы и прочее), строительных машин (экскаватор, различные краны и лестницы и прочее), музыкальных машин, кулинарных машин и много чего ещё. При его жизни было построено не так уж и много его изобретений, что можно объяснить низким уровнем развития промышленности, металлургии и техники того времени. Однако некоторые из его небольших изобретений, такие как автоматическая намотка бобины и машина для тестирования прочности проволоки на растяжение, вошли в промышленный мир незавершенными. Хотя его достижения нам сейчас кажутся просто огромными, он, к сожалению, не оказал прямого влияния на развитие науки, так как не опубликовал многих из своих выводов, не поделившись ими с учёными и изобретателями того времени.
Кулибин Иван Петрович
Иван Петрович Кулибин был русским механиком и изобретателем. Он родился в Нижнем Новгороде и даже позже получил прозвище «нижегородский Архимед». С самого детства он проявил интерес к созданию механических изделий. Вскоре его интерес перерос в создание часовых механизмов. Его изделия и плодовитое воображение вдохновили многих изобретателей.
Самым известным его изобретением является проект моста через реку Нева, тем самым впервые смоделировав настолько сложный мост. Помимо этого он изобретал различные автоматизированные механизмы, например, самокатная повозка с педальным механизмом и даже механических протезов. Его сфера интересов также касалась водного транспорта, где он также сделал ряд изобретений.
В массах он был прежде всего известен, как изобретатель забавных игрушек и фейерверков, которыми развлекал людей. Всё это сильно удивляло современников. Что интересно, он был абсолютным трезвенником, не играл в азартные игры и не курил табак.
Джеймс Ватт
Джеймс Ватт родился в Шотландии. Он был изобретателем, инженером-механиком и химиком. Прежде всего известен тем, что улучшил паровой двигатель Томаса Ньюкомена. Именно паровой двигатель Ватта стал фундаментом для промышленной революции как в Великобритании, так и во всём мире. После его модернизации эффективность работы паровой машины возросла в 4 и более раз, а управление ею упростилось.
Подробное объяснение всех принципов работы паровой машины Ватта и физики процесса можете посмотреть на видео ниже:
Помимо механики и физики Ватт интересовался химией и изобрёл средство для отбеливания. Он на старости лет даже успел позаниматься изобретательством в искусстве, пытаясь разработать эйдограф (копировальная машина) для скульптур, развивая идеи пантографа (машина для копирования карт). Также Ватт создал концепцию измерения мощности в лошадиных силах, а позже учёные решили назвать в честь Ватта единицу для измерения мощности в системе СИ (ватт), которую мы теперь видим на каждой лампочке.
Никола Тесла
Никола Тесла — это выдающийся сербско-американский изобретатель, без которого сложно себе представить эру электричества в 20-м веке. Он не только был инженером, физиком, конструктором и механиком, но и большим мечтателем-футуристом.
Своё образование он получил в Австрийской империи, а в 1884 году эмигрировал в США, где получил гражданство. После чего он разрабатывает асинхронный двигатель переменного тока, а также патентует ещё ряд связанных с переменным током изобретений, которые в итоге становятся сердцем полифазной системы кампании Вестингауза.
3-х фазный электрический двигатель, вращающийся в магнитном поле
Заработав значительную сумму денег, он продолжает свои эксперименты в области электричества. Он экспериментирует с разрядными трубками и пробует делать первые снимки при помощи рентгена. Он первым построил небольшую лодку с беспроводным управлением, которую продемонстрировал на выставке, чем вызвал удивление современников, так как они не могли понять, как она управляется.
Позже он загорается идеей беспроводного освещения и всемирного беспроводного распределения электроэнергии. В своей лаборатории в Колорадо-Спрингс он ставит опыты с высоковольтным и высокочастотным электричеством. Суть была в том, что он хотел осуществить беспроводную передачу электроэнергии между целыми континентами! Но ему не хватило денег, и он не смог его закончить. Позже в честь Теслы назовут единицу для измерения индукции в магнитном поле.
Начало
Калькулятор и компьютер — далеко не единственные устройства, с помощью которых можно проводить вычисления. О том, как облегчить себе процессы деления, умножения, вычитания и сложения человечество задумалось довольно рано. Одним из первых подобных устройств можно считать балансирные весы, которые появились еще в пятом тысячелетии до нашей эры. Впрочем, не будем погружаться так далеко в глубины истории.
Энди Гроув, Роберт Нойс и Гордон Мур. (wikipedia.org)
Абак, известный у нас как счеты, появился на свет приблизительно в 500 году до нашей эры. За право считаться его родиной могут поспорить Древняя Греция, Индия, Китай и государство Инков. Археологи подозревают, что в античных городах существовали даже вычислительные механизмы, правда, существование таковых пока не доказано. Однако антикерский механизм, уже упомянутый нами в предыдущей статье, вполне может считаться вычислительным механизмом.
С наступлением Средних Веков навыки создания подобных устройств были утрачены. Те темные времена вообще были периодом резкого упадка науки. Но в XVII веке человечество вновь задумалось о вычислительных машинах. И те не замедлили появиться.
Первые вычислительные машины
Создание устройства, которое могло бы производить вычисления, было мечтой немецкого астронома и математика Вильгельма Шиккарда. У него было множество различных проектов, но большинство из них потерпело крах. Шиккарда не смущали неудачи, и он, в конце концов, добился успеха. В 1623-м математик сконструировал «Считающие часы» — невероятно сложный и громоздкий механизм, который, однако, мог производить простейшие вычисления.
«Считающие часы Шиккарда». Рисунок. (wikipedia.org)
«Считающие часы» имели значительные размеры и большую массу, применять их на практике было трудно. Друг Шиккарда, знаменитый астроном Иоганн Кеплер в шутку заметил, что гораздо проще произвести вычисления в голове, чем использовать часы. Тем не менее, именно Кеплер стал первым пользователем часов Шиккарда. Известно, что с их помощью он выполнил многие из своих расчетов.
Иоганн Кеплер. (wikipedia.org)
Это устройство получило свое название потому, что в его основу был положен тот же механизм, что работал в настенных часах. А самого Шиккарда вполне можно считать «отцом» калькулятора. Прошло двадцать лет, и семейство вычислительных машин пополнилось изобретением французского математика, физика и философа Блеза Паскаля. «Паскалину» ученый представил в 1643 году.
Суммирующие машина Паскаля. (wikipedia.org)
Паскалю тогда было 20 лет, и прибор он сделал для своего отца — сборщика налогов, которому приходилось заниматься очень сложными вычислениями. Суммирующая машина приводилось в действие с помощью шестеренок. Чтобы ввести в нее нужное число, нужно было повернуть колесики некоторое количество раз.
Еще через тридцать лет, в 1673-м свой проект создал немецкий математик Готфрид Лейбниц. Его устройство, первым в истории стало называться калькулятором. Принцип работы был тот же, что и у машины Паскаля.
Готфрид Лейбниц. (wikipedia.org)
С калькулятором Лейбница связана одна очень любопытная история. В начале XVIII века машину увидел Петр I, посещавший Европы в составе Великого посольства. Будущий император очень заинтересовался устройством и даже купил его. Легенда гласит, что позже Петр отправил калькулятор китайскому Императору Канси в качестве подарка.
От калькулятора к компьютеру
Дело Паскаля и Лейбница получило развитие. В XVIII веке многие ученые делали попытки усовершенствовать вычислительные машины. Основная идея состояла в том, чтобы создать коммерчески успешное устройство. Успех, в конечном итоге, сопутствовал французу Шарлю Ксавье Тома де Кольмару.
Шарль Ксавье Тома де Кольмар. (wikipedia.org)
В 1820 году он запустил серийное производство вычислительных приборов. Строго говоря, Кольмар был, скорее, умелым промышленником, нежели изобретателем. Его «машина Тома» мало чем отличалась от калькулятора Лейбница. Кольмара даже обвиняли в краже чужого изобретения и попытке нажить состояние за счет чужого труда.
В России серийный выпуск калькуляторов начался в 1890 году. Свой нынешний вид калькулятор приобрел уже в ХХ веке. В 1960—1970 годах эта отрасль переживала настоящий бум. Приборы совершенствовались с каждым годом. В 1965-м, например, появился калькулятор, который мог вычислять логорифмы, а в 1970-м был впервые выпущен калькулятор, помещавшийся у человека в руке. Но в это время уже начинался компьютерный век, хотя человечество еще не успело ощутить этого.
Компьютеры
Человеком, который заложил основы развития компьютерных технологий, многие считают французского ткача Жозефа Мари Жаккара. Сложно сказать, шутка это или нет. Тем не менее, именно Жаккар придумал перфокарт. Тогда люди еще не знали, что такое карта памяти. Изобретение Жаккара вполне может претендовать на этот титул. Ткач придумал ее для управления ткацким станком. Идея состояла в том, что с помощью перфокарта задавался узор для ткани. То есть, с момента запуска перфокарта, узор наносился уже без участия человека — автоматически.
Перфокарт. (wikipedia.org)
Перфокарт Жаккара, естественно, не был электронным устройством. До появления подобных предметов было еще очень далеко, ведь Жаккар жил на рубеже XVIII—XIX вв. еков. Однако перфокарты позднее стали широко применяться и в других сферах, уйдя далеко за переделы знаменитого ткацкого станка.
В 1835 году Чарльз Бэббидж описал аналитическую машину, в основе которой могли бы лежать перфокарты. Ключевым принципом работы такого устройства было программирование. Таким образом, английский математик предсказал появление компьютера. Увы, но сам Бэббидж так и не смог построить придуманную им машину. Первый в мире аналоговый компьютер появился на свет в 1927 году. Создал его профессор Массачусетского университета Вэнивар Буш.
Вэнивар Буш. (wikipedia.org)
Машина могла решать дифференциальные уравнения. Следующий шаг сделал немецкий инженер Конрад Цузе, которому удалось смоделировать и построить первую программируемую вычислительную машину.
Сотрудники Казначейства США за вычислительными машинами. (wikipedia.org)
В историю она вошла как Z1, и именно ее многие называют первым компьютером. Впрочем, Z1 имела мало общего с современными компьютерами и, если уж на то пошло, то первым подобным устройством нужно считать Z3. Эта машина действительно обладала многими свойствами нынешних компьютеров. На основе своего первого изобретения Цузе стал конструировать новые модели. Что же касается самой Z1, то ее постигла печальная судьба.
Z3 Конрада Цузе. (wikipedia.org)
Машина была уничтожена во время одной из бомбардировок Берлина в 1945 году. Вместе с ней сгорели и чертежи Цузе.
Век серийного производства компьютеров и аналогичных им вычислительных устройств начался уже после войны. В 1968-м была основана компания Intel, которой предстояло произвести революцию в этом направлении. Но это, впрочем, уже совсем другая история.
Самыми первыми вычислительными приспособлениями были собственные пальцы человека. Когда этого средства оказывалось недостаточно, в ход шли камушки, палочки, ракушки. Складывая такой набор десятками, а затем и сотнями, человек учился считать и пользоваться средствами измерения чисел. Именно с камушков и ракушек началась история развития вычислительной техники. Раскладывая их по разным столбцам (разрядам) и добавляя или убирая нужное количество камушков, можно было производить сложение и вычитание больших чисел. При многократном сложении можно было выполнять даже такое сложное действие, как умножение.
Затем начинается история развития средств Первым средством для вычисления стали изобретенные на Руси счеты. В них числа разбивались на десятки с помощью горизонтальных направляющих с косточками. Они стали незаменимым помощником торговцев, чиновников, приказчиков и управляющих. Эти люди умели пользоваться счетами просто виртуозно. В дальнейшем такое необходимое устройство проникло и в Европу.
Самым первым механическим устройством для счета, которое знает история развития вычислительной техники, стала счетная машина, которую в 1642 году построил выдающийся французский ученый Блез Паскаль. Его механический «компьютер» мог производить такие действия, как сложение и вычитание. Эту машину звали «Паскалина» и состояла она из целого комплекса, в котором устанавливались вертикально колеса с нанесенными цифрами от 0 до 9. Колесо при полном обороте цепляло соседнее колесо и поворачивало его на одну цифру. Количество колес определяло количество разрядов вычислительной машины. Если на ней устанавливали пять колес, то она могла уже проводить операции с огромными числами вплоть до 99999.
Затем в 1673 году немецкий математик Лейбниц создал устройство, которое могло не только вычитать и складывать, но также делить и умножать. В отличие от колеса были зубчатые и имели девять разных длин зубьев, чем и обеспечивались такие невероятно «сложные» действия, как умножение и деление. техники знает много имен, но одно имя известно даже неспециалистам. Это английский математик Его заслуженно называют отцом всей современной вычислительной техники. Именно ему принадлежит идея, что в вычислительной машине необходимо устройство, которое будет хранить числа. Причем это устройство должно не только хранить числа, но и давать команды вычислительной машине, что она должна с этими числами делать.
Идея Бэббиджа и легла в основу устройства и разработки всех современных компьютеров. Такой блок в вычислительной процессором. Однако ученый не оставил никаких чертежей и описаний машины, которую он изобрел. Это сделал один из его учеников в своей статье, которую он написал на французском языке. Статью прочитала графиня Ада Августа Лавлейс - дочь знаменитого поэта Джорджа Байрона, которая перевела ее на английский язык и разработала для этой машины собственные программы. Благодаря ей история развития вычислительной техники получила один из самых совершенных языков программирования - АДА.
XX век дал новый толчок развитию вычислительной техники, связанный с электричеством. Было изобретено электронное устройство, которое запоминало электрические сигналы - ламповый триггер. Созданные с его помощью первые компьютеры могли считать в тысячи раз быстрее, чем самые совершенные механические счетные машины, но были еще очень громоздкими. Первые ЭВМ весили около 30 тонн и занимали помещение размером больше 100 кв. метров. Дальнейшее развитие получили с появлением чрезвычайно важного изобретения - транзистора. Ну а современные средства вычислительной техники немыслимы без применения микропроцессора - сложной интегральной микросхемы, разработанной в июне 1971 года. Такова краткая история развития вычислительной техники. Современные достижения науки и техники подняли уровень современных компьютеров на небывалую высоту.
