Génius strýčka Pascala

Které výpočetní zařízení používalo jako první stylus (tedy ovládání dotykem perem nebo jehlou místo prstu)?
Vyrábělo Pascalovu počítací skříňku Pascalinu IBM?
Kdo byl první dealer kalkulaček?
A co na to telefonní číselník?

Zajímám se převážně o to, co mne zajímá, a ten zbytek často ke své škodě ignoruju.
Jsem sice hrdým majitelem logaritmického pravítka, seznámil jsem se s reléovým počítačem, ale jinak mechanickou dobu počítání víceméně hlouběji nezkoumám, kostí s několika zářezy vedle sebe a čínským abakusem počínaje a Babbageho diferenciálním enžínem konče.
Takže, v intencích knížky Můj první počítač, která mne ovlivnila v dětství, věřil jsem, že Blaise Pascal stvořil mechanickou potvoru takovovu, jako knížka líčí: musí se pracně nastavit jedno číslo, druhé číslo, zatočit klikou… a Pascalina prozradí, že 3+5=8.
Takže spíš hračka, sloužící jako dárek šikovného kluka jeho taťkovi, než počítač.

klikněte na obrázek pro zvětšení

Věci jsou ale jinak, než se zdají.
Kovová skříňka Pascaliny byla převratná v mnoha věcech.

Obrázek Pascalova stroje se dá snadno najít na webu, ba dokonce byl i v té mé dětské knížce.
Jak se ale s takovou věcí počítá?

Divte se, ale Pascalina je v zásadě děsně user-friendly.
Navíc nejde o dvoukrokový počítací stroj, jak jsem si podle knížky myslel (nastavit operandy, a pak zatočením klikou provést výpočet), ale jednokrokový (při nastavování operandů přímo průběžně zobrazuje možné výsledky).

Takže je to jednoduché.
V okénkách jsou vidět číslice. Různé Pascaliny jich mívají různý počet (proč se vedle osmiciferných a deseticiferných Pascalin vyrobila i pěticiferná, k tomu se ještě vrátím).
Kotoučky pod okénky s čísly známe z jiného zařízení – z telefonů.
Možná že vysvětlovat to mladším generacím by bylo složitější, ale my, co telefony s otočnými číselníky pamatujeme, víme, o co jde. Zarážku pro prst, kterou známe z telefonu, má Pascalina taky, v nejspodnější části obvodu číselníku.
Stejně, jako jsou na telefonu napsána nepohyblivá čísla a točí se kotoučkem s otvory, i na Pascalině jsou kolem kotoučku vypsána čísla a kotoučkem se otáčí od čísla k zarážce.
 
Takže uživatel vytočí číslo. To se přičte k číslu zobrazenému nad kolečkem v okénku.
(To na originálních Pascalinách platí pro sčítání. Pro odčítání se používal devítkový doplněk a otáčení opačným směrem – na novějších variantách jsou proto dvě řady čísel na číselníku, jedna sestupně pro sčítání, druhá vzestupně pro odečítání.)

No a aby nebyla Pascalina příliš velká, byly kotouče jejích voličů malé a místo prstu se používal stylus – tehdy nazývaný “jehla”, v podstatě pero stejné, jako dnešní stylusy.

To, že Pascalina počítala, ale není to převratné, co přinesla.
Důležitá je kvůli něčemu jinému.

Všechny pomůcky a přístroje sestavené do té doby byly, i kdyby byly třeba mechanicky složité, vlastně jen abakusy.
A to jak kuličkové počítadlo, nebo Napierovy kostky,  tak i různé mechanické strojky jako “abaque rhabdologique” Caude Perraulta.
Přenos při přetečení řádů na abakusech totiž musel hlídat a řešit uživatel (mezi abakusy tak patří i pozdější Rychlopočtáře, které u nás vyráběla firma Znak).

Už dvacet let před Pascalem se snažil sestavit své počítací hodiny Schickard.
Z knížek o Pascalině si pamatuju, že Pascal údajně měl na kolečku s čísly pro jeden řád jeden vetší zub, který při otočení kolečka kolem dokola posunul kolečko pro následující řád o jednu číslici – údajně stejně, jako se odpočítává třeba ujetá vzdálenost na ukazateli v autě nebo spotřeba na elektrometru.
Hahá. Tahali mne za nos.

Takhle to přesně navrhnul Schickard, a takhle to fungovat údajně dobře nemůže a i ty najeté kilometry v praxi přenáší řády jinak.

Pokud se totiž má překlopit jen sousední řád, ještě to jde.
Přenos přes více řádů pak ale potřebuje násobnou sílu, protože musí pohnout více kolečky současně (přenos až na poslední kolečko musí stále probíhat energií z prvního kolečka). Pokud pak má dojít třeba k přetočení z 09999 na 10000, je odpor takový, že to nezafunguje.
Schickardův stroj nakonec skončil tak, že ještě nedokončený shořel, jeho autor se mu dál nevěnoval a zaměřil se na astronomii.
Z podobných důvodů nefungoval dobře ani pozdější Leibnitzův stroj, který uměl i násobit a dělit. Při přenosech řádů na jeho stroji docházelo k chybám a obsluha musela správnost kontrolovat.

Pascal sestrojil mechanismus přenosu řádů tak, že Pascalina může mít třeba tisíc řádů a stejně se přetečení přenesou. Z kolečka na kolečko nezávisle. Pomocí kladívka s pružinkou, které se při otáčení kolečka během jeho poslední půlobrátky zvedá a při přenosu pádem ťukne do sousedního klečka, které posune o zub.
V Pascalově implementaci byla využita gravitace. Během 20. století byla provedena mechanická vylepšení, takže místo skříňek mohla být Pascalina zabudována naplocho v pravítku.
Princip i použití byly ale stále tytéž.

Na obrázku vidíte průhledný SEE-calculator firmy Selective Educational Equipment.
princip je stejný, jako u Pascaliny (je vidět i druhý číselník pro odečítání devítkového doplňku, který původní  Pascaliny neměly).
K pravítkům se ale ještě krátce vrátím za chvíli.

Pascal vyrobil asi padesát prototypů, z toho jeden opravdu pro svého otce (takže se Pascalina stala prvním kalkulátorem nasazeným v kancelářském provozu), a 1649 získal od krále v podstatě patent a právo na výrobu kalkulaček (takýe Pascalina byla prvním patentovaným a prvním komerčně vyráběným kalkulátorem). Od té doby jich vyrobil asi dvacet.
Některé byly prvními kalkulátory prodanými prostřednictvím distributora (pan de Roberval, kolej Maitres Gervais, každé ráno do osmi).

Originálních Pascalin se ze 70 vyrobených zachovalo 9 (do roku 1942 jich bylo známo jen 8), z toho jedna byla postavena po Pascalově smrti ze zbylých součástek.
Ta nám nejbližší bude v Drážďanech, kde ve Zwingeru v dubnu 2013 znovu otevřou salónek matematických a astronomických přístrojů.
Vyráběny byly tři druhy Pascalin: věděcké, účetní a zeměměřičské.
Proč to?
Vědecká Pascalina byla tím, co si pod kalkulačkou představujeme. Dekadický kalkulátor, na kterém je možno počítat s celými i desetinnými čísly v desítkové soustavě (10 číslic na jednom číselníku).
Protože ale tehdejší francouzská měna a délkové jednotky dekadické nebyly, měly účetní Pascaliny na posledních kolečcích 20 a 12 číslic (libra měla dvacet solů a ten zas 12 denárů).
Do roku 1942 byly známy jen vědecké a účetní Pascaliny, roku 1942 se podařilo v jednom starožitnictví najít “rozbitou hrací skříňku”, ze které se vyklubala zeměměřičská Pascalina s posledními třemi kolečky o 6, 12 a 12 cifrách (1 sáh má 6 stop, stopa 12 coulů a ten zas 12 linií).

Počet koleček na Pascalinách je různý. Většina jich má 8 koleček, největší drážďanská jich má 10 (jde o účetní typ), nejmenší jich má 5 a navíc jako jediná má k sobě i krabičku – jde o první kalkulačku, která byla vyrobena jako přenosná.

V okamžiku, kdy se používá nedesítková soustava, ba dokonce mix různých soustav (zkuste si spočítat, kolik je 12 liber, 19 solů a 5 denárů plus 1 libra, 12 solů a 7 denárů), začíná dávat mechanická Pascalina smysl a praktický užitek.
I když tedy použil Pascal na kolečkách Pascalin i jiné číselníky, než dekadické, řekl by si jeden, že dnes už to není potřeba, že s desítkovou soustavou vystačíme.
Kupodivu právě v době elektronických počítačů se ukázalo, že využítí máme i pro nedesítkové soustavy.

Viděli jsme už pravítkovou modifikaci Pascaliny SEE-calculator (ve 20. století se vyráběly i jiné pravítové odvozeniny Pascalin, jako Lightning Portable Adder z roku 1908).
Podobné pravítko, ovšem že hexadecimální, vyráběla i IBM pro programátory. Přeci jen, než dumat, kolik je 3F1A+41BB, je rychlejší si to vypočítat. Právě proto vzniknul IBM Hexadecimal Adder, který není ničím jiným, než starou dobrou pascalinou, v pravítkovém provedení s 16 ciframi na číselnících.
Taková věc může ležet programátorovi vedle klávesnice a je rychle po ruce, bez zdlouhavého zapínání a bootování.
A tak se stalo, že i Velká Modrá ve 20. století vyráběla Pascalovu “počítací skříňku”.

To by bylo k fascinující počítací pomůcce, která zahájila invazi chytrých pomocníků do kanceláří a mezi lidi, snad všechno.

Přišlo samozřejmě mnoho dalších, po nespolehlivém Leibnitzově stroji pak už konečně pořádné, spolehlivé a schopné stroje, ovládající opravdu už i násobení, jako aritmometry, později jejich modifikace, jako Odhnerův aritmometr, a pak už comptometr, od kterého byl už jen krok ke kalkulačce tak, jak je známe dnes.
Ale stejně, než to ukončím – schválně si tipněte, na jakém zařízení můžete spočítat výpočet rychleji – na mechanickém comptometru, nebo na moderní mikroprocesorové kalkulačce (třeba na nějaké japonské s LCD displejem)?
Odpověď by vás asi překvapila. V rukách zkušeného uživatele by vyhrál comptometr. Hádejte proč.