歯車式計算機
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歯車式計算機 （はぐるましきけいさんき）とは、歯車の組み合わせにより、演算を行うことができる機械。歯車などの機械構造のみによって形成されているため、機械式計算機ともいう。アナログコンピュータについては別項を参照のこと。
1642年、ブレーズ・パスカルによって、初めて発明された。 このパスカルの歯車式計算機は、加減算しかできなかった。 後1670年代、ライプニッツ(1646年-1716年)によって歯車式乗除算機が発明される。
これを発展させたものが19世紀後半に商品化されて普及し、1960年代に大型コンピュータや電卓が普及するまで、盛んに用いられた。
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[編集] パスカルの計算機
ブレーズ・パスカルが1645年に発明した[1]、世界で2番目の歯車式計算機はPascaline（パスカリーヌ）またはMachine Arithmétiqueと呼ばれている。なお、世界初の歯車式計算機を発明したのはウィルヘルム・シッカード（1623年）である。
パスカルは1642年、彼が19歳のときから計算機について研究を始めている。徴税官だった父の手伝いをしていたパスカルは、仕事を減らすための道具を作ろうと考えた。1652年までにパスカルは50台もの試作機を作ったが、売れたのは1ダース強である。高価であったことと複雑であったこと（加えて加減算しかできず、減算のやり方が難しかった）が原因で、それ以上売れることはなく、パスカルは1652年に計算機の製作を止めた。その頃、パスカルの興味は他に移っていて、気圧の研究や哲学へと関心が向かっていた。
Pascalineは十進数を使った機械である。しかし、当時のフランスの通貨は十進数ではなく、イギリスのポンド、シリング、ペンスと似ていた。従って、金額を計算するのにPascalineを使おうとすると、計算結果を更に変換する必要があった。1799年、フランスはメートル法に切り替えた。このとき、パスカルの基本設計にインスパイアされた職人が登場したが、彼らも商業的には成功しなかった。
最初のPascalineは5個のダイヤルがあり、後には6ダイヤルや8ダイヤルのものが作られている。最大のもので 9,999,999 までの数値を扱うことが出来た。各ダイヤルは数値のうちの1桁に対応し、計算結果は上部の窓に表示される。歯車は一方向にしか回らないため、負の値を直接計算することはできない。減算をするには9の補数表現にして加算する必要があった。ユーザーを助けるため、9の補数を入力すると上部の窓には元の数値が表示されるようになっている。
[編集] ライプニッツの計算機
ゴットフリート・ライプニッツは1672年に Stepped Reckoner という歯車式計算機を発明した。これは、加減算だけでなく乗除算も可能であった。彼は「立派な人間が労働者のように計算などという誰でもできることに時間をとられるのは無駄だ。機械が使えたら誰か他の者にやらせるのに」と言って、Stepped Reckoner を発明したと言われている。ライプニッツは二進記数法の唱道者でもあり、今日のコンピュータに影響を与えた。Stepped Reckoner の重要な機構は歯車の回転によってステップ回転をするドラム（段付歯車）であり、これが後の機械式計算機に大きな影響を与えた。この機構を使い小型化したものに、1948年に登場したクルト・ヘルツシュタルクのクルタ計算機がある。
[編集] アリスモメーター
世界で初めて量産された歯車式計算機は、チャールズ・ザビエ・トーマス・ド・コルマが1820年ごろ発明したアリスモメーター（Arithmometer）である。しかし、量産とは言っても月産1-2台で、しかも当初は信頼性が低かったという。1880年代には信頼性も高まったが、爆発的な人気を呼ぶということはなかった。その操作方法は鉄筆でホイール上の数字をダイアルし、手でクランクを回して計算を行うというもので、非常に時間がかかった。
[編集] 矢頭良一の自働算盤
日本では矢頭良一（やず りょういち、1878-1908）が以前から研究し、暖めていたエンジン搭載の飛行機の発明を試みたが資金が無く、1901年に森鴎外を訪ね計算機の模型を見せ協力を要請した。
資金を得る目的で自働算盤（パテント・ヤズ・アリスモメトール:Patent Yazu Arithmometer）を1902年に発明し、1903年に特許を得ている。歯車式で1個の円筒と22枚の歯車から成り、算盤と同様に数値入力をする2進法と5進法を併用し、2-5進法（英:Biquinary number system）とも呼べる方法であり、乗算の桁送りは自動で行われ演算終了も自動であったとされる。このような仕組みとともに機械式手回し計算機で最大の桁数8桁までの計算ができるもので、当時最大の桁数であり、これらの機能においても外国製と比べて優れていたと言われている[2]。当時の価格で250円、約200台が作られ, 森の協力もあり陸軍省、内務省、農事試験場等に販売された。[3][4][5][6] 矢頭が特許を得た1903年はくしくもライト兄弟のライトフライヤー号の初飛行成功の年である。矢頭は資金を得て試作のエンジンの成功をみたが飛行機の夢はならず5年後に病で没した。2008年7月にこの計算機は機械遺産の30番として認定され現存する。
[編集] オドネルの計算機
ヴィルゴット・オドネル（Willgodt Theophil Odhner、1845年 - 1903年）は、スウェーデン人の技術者であり、1874年にアリスモメーターを改良した計算機を開発した。彼はその設計を公表したため、世界各国でそれに基づいた機械が作られた。日本では大正時代に大本寅治郎によりこれを基にした計算機が開発され、「タイガー計算器」の商品名で1970年代まで販売された。
[編集] コンプトメーター
コンプトメーター(Comptometer)は機械式（あるいは電気機械式）加算機の一種である。コンプトメーターはキーを押すだけで駆動される最初の加算機であった。キーは桁ごとに0から9までの数字ごとに配置されている。これにより数値の入力が格段に高速化された。
ドール・E・フェルトが1887年に特許を取得した。彼は、Felt and Tarrant Manufacturing Company を設立し、「コンプトメーター」は同社の商標として使われたが、一般に加算機を表す言葉としても浸透した。
主に加算のために設計されたが、四則演算全てを実行可能であった。用途に応じて様々なキー配列（30キーから100キー以上）のコンプトメーターが製造された。例えば、簿記、時間計算、英系重量単位の計算などである。
数値の各桁の数字を同時に押すことができるため、熟練した操作者は電卓よりもずっと速く数値を入力することができた。そのため、1990年代まで細々と使われていたが、使える機械が無くなったことから、現在ではコンピュータで全て代替されるようになっている。
[編集] バロースの加算機
ウィリアム・S・バロースは1888年8月21日、加算機（Adding machine）の特許を取得した。バロース・アッディング・マシン社(Burroughs Adding Machine Company)は後にバロースと改称。電子式会計機やメインフレームを製造し、後にスペリー社と合併してユニシス社となった。発明家バロースの孫ウィリアム・S・バロウズは作家として有名である。
バロースの加算機の特徴は計算経過と結果を印字して紙に記録を残せるようになっていたことである。これによって利便性が格段に向上した。
加算機市場は20世紀に入ると驚異的な成長を記録することとなる。多数のベンチャー企業がこの市場に参入したが、コンピュータ時代にうまく対応できたのはバロースだけだった。
[編集] 脚注・参照
- ^ ブレーズ・パスカル、「ペンやチップなしに規則的動作によりあらゆる算術演算を行うためB.P.により新たに発明された機械に関して大法官閣下に献呈する書簡」（Lettre dédicatoire à Monseigneur le Chancelier sur le sujet de la machine nouvellement inventée par le sieur B.P. pour faire toutes sortes d'opérations d'arithmétique par un mouvement réglé sans plume ni jetons）、Wikisource:fr:La Machine d'arithmétique、1645年。
- ^ "矢頭良一の考案した自動算盤". 北九州イノベーションギャラリー（北九州産業技術保存継承センター）. 2009-03-18 閲覧。
- ^ 矢頭良一（手動計算機）
- ^ The History of Japanese Mechanical Calculating Machines (英文サイト)
- ^ “矢頭良一…大空への夢、計算機発明（福岡県豊前市）”. 読売新聞() 2008-07-30 閲覧。.
- ^ 8/9ページ：矢頭良一の機械式卓上計算機「自働算盤」に関する調査報告、国立科学博物館 （PDFファイル）
[編集] 関連項目
[編集] 外部リンク
- Early Calculators ヒューレット・パッカードの電卓博物館の一部（英文）
- タイガー手廻計算器資料館
- 手動計算機東京理科大学
- 日本の機械式計算機の歴史NPO機械式計算機の会
