Работа сотрудников любого музея заключается в собирании предметов, имеющих историческую и научную ценность, их сохранении и тщательном изучении, при этом каждый из них мечтает сделать открытие. В 1979 г. повезло молодому шведскому историку Микаэлу Линдгрену: в музее Скандинавии в Стокгольме он обнаружил разностную вычислительную машину, созданную Георгом и Эдвардом Шютцами (отцом и сыном) и помещенную в запасники музея еще в 1881 г. Вдохновленные проектами разностной машины

Ч. Бэббиджа, они завершили работу над первым образцом своей машины в 1843 г. Этот образец частично основывался на схемах Ч. Бэббиджа, но большая часть машины была придумана Шютцами самостоятельно.

Сын трактирщика Пер Георг Шютц в течение 10 лет занимался адвокатской деятельностью в провинции, а затем в Стокгольме. В 1817 г. он купил типографию и вскоре стал совладельцем и соредактором влиятельной газеты "Аргус". Кроме того, Шютц издавал несколько журналов и выпустил ряд переводов классиков: Шекспира, Боккачо, В. Скотта. Через несколько лет после знакомства со статьей Д. Ларднера о разностных вычислительных машинах Ч. Бэббиджа, опубликованной в 1834 г. в газете "Edinburgh Review", Шютц самостоятельно смастерил модели различных узлов машины. В 1837 г. к нему присоединился его сын Эдвард, оставивший для этого учебу в Королевском технологическом институте. К 1840 г. отец и сын построили модель, вычисляющую с пятью знаками линейную функцию (функцию с постоянной первой разностью), а к 1842 г. - вторую модель, которая табулировала с той же точностью функции с постоянными третьими разностями, работая с десятичными числами длиной в 15 разрядов. В следующем году последняя модель, дополненная печатающим механизмом, демонстрировалась в Шведской академии наук. При помощи этой машины были выполнены пробные отпечатки таблиц. Это были самые первые таблицы, отпечатанные вычислительной машиной. Чтобы подчеркнуть небольшую силу, которая требовалась для управления машиной, в статье было написано, что она может управляться маленькой ручкой с помощью однообразных механических движений. Буклет, содержащий около 50 страниц, был разослан 400 потенциальным покупателям и меценатам. Один из буклетов был послан Ч. Бэббиджу "от его искренних поклонников Георга и Эдварда Шютцев". Самая первая машина Шютцев была построена при помощи простейших ручных инструментов и примитивных токарных станков (сложнейшее оборудование Ч. Бэббиджа Шютцам было недоступно). Успешная демонстрация работы машины Шютцев при ее сравнительно грубой конструкции поставила вопрос о том, так ли необходима для всех задач (во всех случаях) высокая степень точности, которой добивался помощник Ч. Бэббиджа, знаменитый инженер Д. Клемент. Важной отличительной чертой машины Шютцев была автоматическая печать результатов вычислений. Она давала возможность исключить ошибки, которые допускали люди при переписывании результатов табличных расчетов. Числа печатались на папье-маше или полосках из мягких металлов. Образцы использовались в качестве форм, с которых можно было печатать множество копий полученных результатов. Фактически в машину Шютцев были заложены идеи современных принтеров и издательских систем. Примечательно, что уже в одной из первых вычислительных машин большое внимание было уделено не только процессу вычисления, но и "интерфейсу" взаимодействия пользователя с машиной.

Трудности не смутили

Работа над моделями поглотила все сбережения Шютцев. Продав типографию, Георг становится сотрудником газеты "Афтонбладет". В течение восьми лет Шютцы добивались финансовой поддержки. Наконец парламент решил выдать им 5 тыс. риксдалеров (около 280 фунтов стерлингов) на довольно жестких условиях; если машина не будет закончена в течение года и "не будет полностью соответствовать предполагаемым целям", то деньги должны были быть возвращены. Среди членов Шведской академии нашлись люди, согласившиеся в случае неудачи изобретателей компенсировать затраты правительства, и Шютцы принялись за работу столь энергично, что парламент выделил им еще 5 тыс. риксдалеров. К октябрю 1853 г. машина была закончена, а в 1855 г. она демонстрируется на Всемирной выставке в Париже. Ч. Бэббидж всячески приветствует эту демонстрацию, а его сын Генри делает плакаты, на которых с помощью "механических обозначений", предложенных еще самим Ч. Бэббиджем ("без этих обозначений невозможно было бы удержать в памяти положения отдельных элементов вычислительных машин в процессе выполнения ими счетных операций"), поясняет работу машины.

Машине присуждается золотая медаль, ее описание было опубликовано 30 июня 1855 г. в "Иллюстрированных лондонских новостях". Еще одну награду Шютцы получили в Лондоне: на годичном собрании Королевского общества по ходатайству Ч. Бэббиджа их наградили почетной медалью. Для

Ч. Бэббиджа это было и радостное и горькое событие: он наконец увидел, как его (теперь уже их общее) детище успешно прошло испытания. В следующем году

Г. Шютца выбирают в Шведскую академию наук, он получает орден и годовую ренту в 1200 риксдалеров. Всего по проекту Шютцев были сделаны три одинаковые разностные вычислительные машины. Сами Шютцы сделали две - как сказали бы мы теперь, "опытный образец" и одну машину на продажу. Эта вычислительная машина была куплена американским бизнесменом М. Дж. Ратбоном для Дудлевской обсерватории в Олбани (США, шт. Нью-Йорк), где она использовалась для расчета астрономических таблиц до 1924 г. Возможно, что это один из рекордов продолжительности использования вычислительной машины. Затем она была приобретена американским изобретателем Д. Ю. Фельтом для музея его фирмы. Третья машина - точная копия самой первой разностной машины Шютцев - была построена английским инженером Б. Донкиным в 1858 г. по заказу английского правительства и продана в правительственную канцелярию в Лондоне. Она использовалась для расчета статистических таблиц смертности в Англии, по которым делали свои начисления страховые компании. Эти таблицы были опубликованы в 1864 г. Сейчас эта копия машины Шютцев находится в Научном музее в Лондоне. Б. Донкин указывал, что машина состоит из 4320 деталей, имеет размеры 45х187х52 см. С помощью разностных машин, выполненных по проекту Шютцев, можно было вычислять разности 4-го порядка. Б. Донкин констатировал, что эти машины оказались менее надежными в работе, чем предполагалось. К сожалению, разностные машины Шютцев не имели коммерческого успеха, в отличие от детищ современных производителей вычислительной техники, которые научились получать неплохую прибыль. Хотя родина и оценила заслуги Г. Шютца, он умер в 1873 г. полным банкротом. Через несколько лет скончался его сын, также оказавшись в долгах.

Из искры возгорится пламя

Успехи Шютцев побудили к занятиям счетной техникой М. Виберга в Швеции, А. Дикона в Англии и Б. Гранта в Америке. А. Дикон создавал свою машину в Лондоне, но она не была завершена. В машине соотечественника Шютцев М. Виберга используются идеи Ч. Бэббиджа и Шютцев, но благодаря удачным конструктивным решениям она имеет меньшие размеры. Машина М. Виберга была завершена в 1860 г. В ней использовались одинаковые металлические диски, расположенные на одной оси, вместо колонн и рядов колес, как в разностных машинах Ч. Бэббиджа и Шютцев. Результаты вычислений печатались на металлических полосках или папье-маше. Машина использовалась для расчета таблиц большого объема, которые были затем опубликованы не только в Швеции, но и в Германии, Франции и Англии.

Когда счетная машина М. Виберга перестала использоваться, она была помещена в Технический музей в Стокгольме. В 1870-е гг. идеи И. Мюллера и Ч. Бэббиджа пересекают океан. Деловой климат в эпоху промышленной революции становится более благоприятным для создания вычислительных машин: вычисления с помощью карандаша и бумаги уже не удовлетворяют запросы бизнесменов, и, что самое важное, появляется новая форма энергии для осуществления движения - электричество (форма, которая идеально подходила для управления большим механическим калькулятором). В 1871 г. 22-летний студент Гарвардского колледжа Д. Б. Грант, страстный поклонник Ч. Бэббиджа и популяризатор его идей в США, предлагает свой вариант разностной вычислительной машины, использующей электрическую энергию. Первый экземпляр машины Д. Б. Гранта, построенный к 1876 г., демонстрировался на Столетней выставке в Филадельфии в том же 1876 г. и был передан Пенсильванскому университету. Созданный несколько позже второй экземпляр свыше 20 лет эксплуатировался одной из американских страховых компаний. Первая разностная вычислительная машина Д. Б. Гранта имела размеры большого пианино и потребляла много электрической энергии в процессе работы. На различных стадиях вычислений машине требовалось внешнее вмешательство, с целью управления ходом процессов. Ее работа производила сильное впечатление на окружающих, но все выражали сожаление, что размеры машины не позволяют широко использовать ее в конторах и канцеляриях.

Сам изобретатель не огорчался и рассматривал конструкцию своей машины как сопутствующую инженерным и механическим усовершенствованиям, так как он был в то время, возможно, единственным экспертом по проектированию деталей малых размеров. Тот факт, что машина Д. Б. Гранта работала, а машина Ч. Бэббиджа нет, отражал усовершенствования, произошедшие за 40 лет в различных областях техники. Позднее Д. Б. Грант создал несколько разностных вычислительных машин гораздо меньших размеров и более практичных, что мгновенно обеспечило им успех. Одна из них, известная как "Калькулятор на рейках и штифтах", была совсем маленькой и недорогой. Таких калькуляторов Б. Д. Грант построил и продал 125 штук. Эти машины состояли из двух выдвижных стержней, которые использовались в аналогичных ранних калькуляторах. Ввод чисел осуществлялся достаточно просто, однако выполнение операции умножения, автоматизация которой наиболее существенна, было затруднено и требовало двух или более управляющих действий со стороны пользователя. Эти недостатки были устранены в 1880 г., и с этого времени калькуляторы начали реально использоваться.

ХХ век

В 1909 г. немецкий инженер К. Гаман, чье имя связано с созданием многих моделей клавишных арифмометров (например, "Гаусс", "Мерседес"), строит разностную машину. С ее помощью получены логарифмическо-тригонометрические таблицы Баушингера-Петерса, изданные в 1910 г.

Они используются в практике вычислений и в настоящее время. В 1914 г. сотрудник Департамента морского календаря английский математик Г. К. Хадсон впервые применил "коммерческую" счетную машину "Барроуз" для табулирования линейной функции. Его работы продолжил и развил другой английский математик, Л. Д. Комри, которого заслуженно следует считать прямым продолжателем идей Ч. Бэббиджа в XX в. Л. Д. Комри (1893-1950) родился в Новой Зеландии на ферме отца, выходца из Шотландии. Закончив Оклендский университетский колледж в Англии, он в 1916 г. получил ученую степень магистра химии. Несмотря на глухоту, он добровольцем участвовал в первой мировой войне в составе Новозеландского экспедиционного корпуса и в боях потерял ногу. После войны он занялся астрономией и поступил в колледж св. Иоанна в Кембридже. В 1924 г. он получил степень доктора философии по астрономии и с 1925 г. работал в Департаменте морского календаря, где начал успешно применять новые вычислительные методы к проблемам сферической и позиционной астрономии. Ознакомившись с работами Ч. Бэббиджа и Г. К. Хадсона, Л. Д. Комри решил механизировать табулирование, которое составляло основную часть деятельности сотрудников департамента. С 1928 г., используя счетные машины "Барроуз", он осуществил свое намерение. В 1933 г. с помощью машины "Барроуз" Л. Д. Комри вычислил и напечатал 7- и 8-значные таблицы основных тригонометрических функций. В этом же году он обратился к английскому правительству с настоятельной просьбой о финансировании работ по созданию разностной машины. Ему повезло больше, чем Ч. Бэббиджу, да и сто лет прошли, видимо, не зря: согласие правительства было получено всего лишь через два года, и уже к концу 1933 г. разностная машина "Нейшенел" была построена. Она могла табулировать с точностью до 13 знаков функции с постоянными шестыми разностями (хотя машина была построена через сто лет после Ч. Бэббиджа, она имела меньше возможностей, чем проекты разностных машин последнего).

Без всякого сомнения, Л. Д. Комри был выдающимся математиком, проявлял твердость при достижении поставленных перед собой целей, научную смелость и огромную энергию. Использовал простые и целенаправленные методы для получения практических решений по многим проблемам, которые ставились теоретическим анализом. Но он был нетерпим к тем, кто не разделял его стремления к совершенству, что приводило к некоторым трудностям в отношениях с людьми. По соглашению с Морским министерством в Англии Л.Д. Комри основал Научное компьютерное бюро, в котором он разрабатывал методы вычислений, сами вычислительные машины, вычислял и представлял математические таблицы. Он заложил твердый фундамент для осуществления компьютерной революции, которая последовала за появлением первых электронных вычислительных машин. Он показал, как "программировать" коммерческие машины для научных вычислений, разработал методы интерполяции без погрешностей, составил математические таблицы самого высокого уровня точности и в действительности создал новую науку - вычислительную математику. За эти работы Л. Д. Комри в 1950 г. был избран в Королевское общество (к сожалению, за несколько месяцев до своей смерти). На этом история разностных механических вычислительных машин была закончена, и наступила эра автоматических электромеханических "перфорационных", а затем и электронных цифровых вычислительных машин.