Счетная машина Перейры

Хакоб Родригес Перейра (1715-1780) нашел совершенно иное применение счетным машинам, нежели все его предшественники. Сконструированное по собственным чертежам устройство, господин Перейра использовал для обучения счету глухонемых детей. История изобретения - очень занимательная, и в ней не обошлось без женщины.

Когда будущему учителю исполнилось восемнадцать лет, он отправился в Бордо с намерениями изучить медицину, где встретил прелестную, но глухонемую от рождения девушку. Перейра проявил к ней сильную симпатию, и с тех пор целью его жизни стало изыскание средства обучения глухонемых разговорной речи и грамоте.

После окончания медицинских курсов Родригес Перейра, несмотря на то, что жил довольно скромно и содержал многочисленную родню, берет на обучение глухонемых детей бедняков и оттачивает на них свои методы обучения. Слухи о талантливом учителе быстро распространяются, и в 1754 году, после успешной демонстрации результатов своего воспитания, господину Перейре дают на воспитание сына богатого землевладельца. С тех пор дела Родригеса Перейры стали налаживаться. Одним из составляющих успеха работы Перейры было использование в обучении глухонемых детей счетной машины собственного изобретения.

11 июня 1749 года, демонстрируя результаты своей работы комиссии Академии наук, господин Перейра рассказал и о своей счетной машине, и о методах обучения глухонемых с ее помощью. Отчет комиссии о работе Родригеса Перейры был опубликован 5 мая 1751 года в «Журнале ученых» и содержал весьма лестные отзывы: «Виденных нами результатов метода г-на Перейры вполне достаточно, чтобы еще раз подтвердить мнение... что такой метод обучения глухонемых в высшей степени практичен и что лицо, которое применяло его с таким успехом, достойно похвалы и поощрения...». В этой же статье приводилось описание счетной машины Перейры, но, к сожалению, в журнале не были опубликованы чертежи изобретения, так, что о некоторых деталях машины теперь можно только догадываться, но, тем не менее, это изобретение стоит в одном ряду с работами таких столпов науки, как Паскаль, Морленд, Полени и других выдающихся изобретателей того времени.

Достоверно известно, что, по крайней мере, один экземпляр счетной машины был изготовлен, но он не сохранился до наших дней, поэтому восстановить облик машины невозможно, и приходится довольствоваться лишь описанием, приведенным в «Журнале ученых».

От сконструированных на тот момент машин изобретение Перейры отличается, в первую очередь, расположением счетных колес. Они располагались не на двух осях, а на одной оси, проходящей через все устройство, что делало машину компактной, простой и удобной в обращении.

Вот как описывалась счетная машина Родригеса Перейра в «Журнале наук»:

“Мы проверили по приказу Академии наук исследование арифметической машины, представленной г-ном Перейра, методы обучения немых которого уже одобрены академией наук.

Г-н Перейра сообщил в документе, который он читал в Академии наук 16 декабря прошлого года, что на данный момент все известно о машинах такого типа, среди которых самыми известными являются изобретения Паскаля, Перро, Лепина и Боистиссандеа. Первое и два последних изобретения имеют довольно большой размер и состоят из множества колес, пружин, трещоток (устройств, позволяющих осуществлять непрерывное движение в одну сторону, при этом, предотвращая движение в противоположную сторону) и других частей, что делает их дорогостоящими, с учетом ремонта, и неудобными в использовании.

Рабдологический абак г-на Перро намного проще, и именно на этот инструмент машина Перейры похожа больше всего. Рабдологический абак состоял из небольших линеек, каждая из которых содержала две колонки чисел, располагающихся друг под другом и разделенных пустым пространством.

Числа в первом столбце располагались по порядку от 0, 1, 2, 3 и т.д. до 9, во втором столбце числа располагались в обратном порядке, 9, 8, 7 и т.д. до 0. Между числами размещались канавки, использующиеся для передвижения линеек. После приближения линейки к нижнему положению, подпружиненный крючок, который встроен в тело линейки, через открывшееся окошко входит в паз в соседней линейки, передвигая ее на один шаг, чтобы отметить десятки единиц первой линейки. Если линейка дойдет до конца, и, следовательно, число в нижнем окошке будет отсутствовать, необходимо перевести линейку вверх, пока указатель не достигнет крайнего верхнего положения, индицируя в окошке, в совокупности с разрядом десятков, искомое число. Подробно, как это работает, описано в инструкции использования инструмента.

Вместо того, чтобы размещать две колонки друг над другом на каждой линейке, г-н Перро мог бы разместить их рядом, одну немного выше, чем другую, и соответственно этому, расположить индицирующие окошки, в которых отображаются нужные номера. Таким образом, не нужно было бы делать счеты такими длинными.

В машине господина Перейры используется эта идея, но более изобретательно.

Вместо линеек он использует небольшие деревянные колеса или очень короткие цилиндры, размещенные на общей оси. Цилиндрическую поверхность этих колесиков, представляющих собой линейки бесконечной длинны, он разделил по окружности на тридцать равных частей, в которых написал две последовательности чисел. Первая - три раза повторяет последовательность 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0, вторая - три раза повторяет последовательность 0 9 8 7 6 5 4 3 2 1. Из этих колес: одно использовалось для подсчета Денье, одно - для Су, одно - для простейших дробей: 1/2, 1/3, 1/4, 1/6 и так далее, и семь - для целых чисел: единиц, десятков, сотен, тысяч и так далее до миллиона. Все эти колесики образуют один цилиндр, 7.6 сантиметров длиной и 1.8 сантиметров в диаметре, заключенный в компактный корпус.

На верхней части корпуса расположены окошки, которых столько же, сколько колесиков. Каждое окошко - размером с одну треть окружности цилиндра. Колесики поворачиваются через эти окошки с помощью кончика пера так же, как и в машине господина Перро, выбирая число, которое нужно, от 1 до 9 и 0. При использовании колесиков есть преимущество. Числа столбцов идут друг за другом, и не нужно поворачивать колесики в обратную сторону для получения результата, что часто требовалось при работе с абаком Перро.

Г-н Перейра разделил окружности колеса на тридцать частей, а не на двадцать, так, что окошки, находящиеся в верхней части окна, занимали лишь одну третью часть длины окружности колеса, а не половину, что было бы не так удобно. Он мог бы разделить их на сорок или пятьдесят частей, тогда окошки занимали бы 1/4 или 1/5 длины окружности колеса, но большее число делений потребовало бы увеличения диаметра колесиков.

Кроме того, в верхней части корпуса, в котором располагались колесики, есть два ряда окошек по всей длине крышки. Один ряд - вверху крышки, а второй - внизу. Один ряд использовался для нахождения суммы или произведения, другой - использовался для нахождения разности или результата деления.

Средства, которые г-н Перейра нашел для переноса переполнения, - очень изобретательны. Для этого на одной из плоских сторон каждого колеса он сделал тридцать зубов, более или менее похожих на зубья зубчатого колеса. Другая сторона была зарезервирована для размещения небольшого баланса, имеющего на одной стороне крючок, а на другой наклонную плоскость. Каждый раз, когда колесо поворачивалось на десять делений, наклонная плоскость наталкивалась на зуб, закрепленный на железной пластине между двумя колесами.

Этот зуб вталкивал наклонную плоскость в паз в теле колеса, тем самым другая часть баланса с крючком проходила через пластину, которая имела отверстие, специально для этой цели, зацепляясь за один из тридцати зубцов соседнего колеса, что переводило его на один шаг вперед. После того, как этот шаг был сделан, наклонная плоскость проходила зуб на железной пластине, возвращаясь назад на свое место с помощью пружины, таким образом, крючок возвращался в тело колеса и убирался из соседнего колеса.

Вся эта схема представляется нам хорошо продуманной, простой и удобной, и мы считаем, что она достойна одобрения и включения в перечень машин, утвержденных Академией. В связи с вышесказанным, есть еще две вещи, на которые, мы считаем, хорошо бы обратить внимание читателей:

1. С помощью арифметической машины господина Перейры можно обойтись без карандаша и бумаги, выполняя арифметические операции над фунтами, шиллингами, пенсами, а также числами до семи разрядов. Последняя особенность машины господина Перейры является уникальной и полезной, так как позволяет складывать и вычитать дроби с различными знаменателями с такой же легкостью, как если бы действия выполнялись над целыми числами.

2. Машина господина Перейры, размер которой указан выше, не должна иметь большую цену, но, тем не менее, те, кото готовы приобрести машину, должны рекламировать господина Перейру, так как цена машины может быть ниже, из-за увеличения числа закупок. Почитатели механических изделий будут рады приобрести эту машину, вызывающую высокий интерес, и весьма полезную не только для немых детей, но и для желающих изучать науку чисел.

Как видите, в счетной машине Перейры использованы кое-какие идеи, заимствованные у Паскаля и Перро, но, в общем, она представляет собой совершенно оригинальную конструкцию, оставившую заметный след в истории развития счетных машин.