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Schickard

C'est en 1623, que fut construite la toute première machine à calculer mécanique. Cette réalisation est l'œuvre de Wilhelm Schickard (1592-1635), un Allemand né d'une famille modeste. Au cours de sa vie, il fut d'une polyvalence remarquable, étant à ses heures, vicaire, enseignant de langues bibliques, cartographe, géomètre, astronome ou mathématicien. Son intérêt pour l'astronomie et les mathématiques lui vient de sa rencontre en 1917 du célèbre astronome Johannes Kepler, avec lequel il a entretenu une longue correspondance. C'est d'ailleurs par l'intermédiaire de ces lettres, retrouvés par l'historien Franz Hammer que l'on connaît aujourd'hui l'existence de cette machine. En effet, le seul exemplaire presque complété, qu'il faisait construire par Johann Pfister et qui était destiné à Kepler, a été détruit dans un incendie nocturne, moins de six mois après sa construction. Ce croquis ainsi que plusieurs explications contenues dans les lettres et d'autres notes destinées à Pfister, ont permis la construction en 1961 de plusieurs répliques fonctionnelles de ce que Schickard appelait l'horloge à calculer.

- La partie supérieure permettait la multiplication en utilisant des cylindres dérivés des bâtonnets de Neper que l'on peut tourner à l'aide des boutons ((a) sur le croquis) et utilise des réglettes coulissantes (b) pour n'afficher que les produits partiels que l'on désire utiliser. Ce n'est cependant pas la partie réellement intéressante pour nous, car elle n'est qu'un dérivé des osselets de Neper dont nous avons déjà discuté.
- La partie inférieure possédant des boutons (e) et des fenêtres (f) servait d'inscripteur pour des résultats intermédiaires, une sorte de mémoire temporaire.
- C'est dans la partie centrale que se trouve le système mécanique d'addition et de soustraction qui fait toute l'originalité et le mérite de cette machine. Les fenêtres (c) permettent d'indiquer le résultat des opérations tandis que l'utilisateur peut réaliser les opérations par l'intermédiaire des six disques perforés (d) dans lesquels il peut insérer un style. Ces six disques représentent respectivement les unités, dizaines, centaines, etc.

Les disques perforés (A1, A2, ...) servent à l'inscription et à l'utilisation de l'appareil. Ils portent à l'arrière une roue dentée possédant 10 dents. Les roues numérotées de 0 à 9 (B1, B2, ...) servent à afficher dans les fenêtres les valeurs des chiffres représentant le résultat et possèdent sur leur face intérieure une roue «mutilée», qui n'a qu'une dent et qui sert, par l'intermédiaire des roues de transmission (C1, C2, ...) à effectuer les retenues. En effet, la roue de transmission ne sera activée que lorsque la roue précédente passe de 9 à 0, grâce à la roue à dent unique. Alors, cette roue de transmission déplacera l'ensemble A2-B2 d'une position, réalisant ainsi la retenue. Il y a aussi de petites roulettes (R1, R2, ...) qui ne servent qu'à empêcher les mouvements indésirables des roues. Elles sont montées sur un ressort à lame et s'emboîtent entre les dents des roues A rendant impossible leur mouvement sauf si l'utilisateur les tourne avec le style.
La réalisation d'une addition se fait en insérant le style dans les perforations associées au nombre à ajouter à celui déjà inscrit et en tournant dans le sens anti-horaire, jusqu'à la butée. Par exemple, l'addition de 153 et 1009 se fait en vérifiant d'abord que la machine est bien à 0. Ensuite l'utilisateur inscrit 153 en insérant le style dans le trou aligné avec le chiffre 3 sur l'inscripteur des unités, puis en tournant dans le sens anti-horaire jusqu'à la butée, puis en faisant les mêmes opérations pour 5 dans les dizaines et 1 dans les centaines. Il peut alors lire 000153 dans les fenêtres de lecture. Suite à quoi, il lui suffit de faire les mêmes opérations avec 1009 (les zéros n'ont pas a être inscrit), en inscrivant le 9 aux unités, la roue complète une rotation entière plus deux unités et l'indicateur montrera alors le chiffre 2. Dans cette inscription, la roue des unités en passant du 9 vers le zéro, fera tourner la roue C1 dans le sens horaire et ajoutera ainsi une unité à la roue des dizaines qui indiquera maintenant 6. Il inscrit aussi le 1 sur le disques des milles et on verra le résultat de l'addition 1162. Il est à noter que l'ordre d'inscription des chiffres n'a pas d'importance.
La soustraction se fait de façon analogue à la différence proche que l'inscription d'un nombre à soustraire se fait en insérant le style dans le trou aligné avec la butée et en tournant dans le sens horaire jusqu'à l'alignement avec chiffre que l'on désire inscrire. Le mécanisme de retenue à dent unique réalisera les emprunts nécessaires sur les roues précédentes.
Cette technique de report en parallèle demande un ajustement très fin, d'abord parce qu'il faut éviter que, par exemple, la rotation de C1 créée par une inscription sur A2, n'accroche la dent unique de B1. Cependant la plus grande difficulté technique vient des longues retenues, telles que le passage de 499999 à 500000, qui exigent un fonctionnement simultané de toutes les roues de retenues. Malgré tout, les reconstructions récentes de cette machine réussissent à faire correctement des reports de 5 à 8 chiffres. Il est bon de savoir que cette toute première méthode de retenue est encore utilisée de nos jours dans plusieurs compteurs électriques, kilométriques ou à gaz.
Malheureusement, ni Kepler ni Schickard lui-même ne semblaient avoir réalisé l'intérêt immense de cette machine, qui leur apparaissait probablement comme une amusante réalisation. De plus, le seul prototype ayant été détruit, cette invention demeura tout à fait inconnue jusqu'en 1957.


Logo de la date de modification 05/05/2021 Logo du nombre de vues 239 vues

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