машина могла, подобно разностной машине, использовать печатающее устройство или же перфокарты. Также Бэббидж рассматривал возможность создания специального устройства для построения кривых, позволяющего облекать числовой вывод в графическую форму[206].

Память аналитической машины должна была состоять из наборов колёс, размещённых на рядах осей. Планировалось, что она будет способна хранить до 1000 чисел, состоящих из 40 десятичных знаков[207].

Идею использования перфокарт Бэббидж позаимствовал из устройства ткацкого станка, созданного французским изобретателем Жозефом Мари Жаккаром в начале 1800-х гг.

2.4.6 История перфокарт

Вопреки распространённым заблуждениям, Жаккар не был ни изобретателем первого автоматического ткацкого станка, ни изобретателем перфокарт. Более того, он никогда не носил фамилию Жаккар. На самом деле создателя «машины Жаккарда» звали Жозеф Мари Шарль, Жаккар — это прозвище его семьи (Жаккар — производная от имени Жак), унаследованное изобретателем. Хотя Жозеф Мари Шарль действительно стал обладателем первого патента на ткацкий станок, управляемый перфокартами, его главная заслуга заключалась в том, что он доработал конструкцию своего предшественника Жака Вокансона.

История автоматического ткацкого станка началась значительно раньше. В 1725 г. ткач из Лиона по имени Базиль Бушон создал первый полуавтоматический ткацкий станок. Отец Бушона был создателем механических органов или, проще говоря, шарманок, и его работа стала источником вдохновения для сына. Сама идея автоматического воспроизведения музыки чрезвычайно стара. В упоминавшейся ранее «Книге удивительных устройств» Ахмада, Мухаммада и аль-Хасана ибн Муса ибн Шакиров содержится описание водного орга́на, использующего сменные цилиндры с записями музыкальных произведений. Вероятно, сам принцип использования барабана со штифтами для программирования действий устройства восходит к автомату Герона Александрийского — устройству, движением которого управляла разматывающаяся под воздействием груза верёвка (за счёт штифтов менялось направление разматывания)[208]. С начала XIII в. в Нидерландах встречаются первые упоминания о механических карильонах — музыкальных инструментах, обычно устанавливаемых на колокольнях или муниципальных зданиях. Карильон представляет собой набор колоколов, которые могут приводиться в движение при помощи механической клавиатуры или автоматически при помощи барабана со штифтами[209]. Этот же принцип автоматического управления унаследовали шарманки и музыкальные шкатулки[210].

При изготовлении барабана шарманки создатель музыкальной партитуры передаёт плотнику лист бумаги, содержащий разметку, указывающую расположение штифтов. Вдохновлённый этим методом, Бушон приспособил рулон перфорированной бумаги к ткацкому станку для того, чтобы выбирать нити основы, которые должны быть подняты крючками. Эта конструкция оказалась в целом работоспособной, однако требовала вмешательства человека для подачи бумаги. Кроме того, сама бумага часто рвалась[211].

Рис. 22. Полуавтоматический ткацкий станок Бушона

Рис. 23. Структура ткани: 1 — основа (продольные нити ткани),

2 — уток (поперечные нити ткани, переплетающиеся с продольными)

Три года спустя помощник Бушона Жан-Батист Фалькон доработал конструкцию станка, заменив рулон бумаги на картонные карты, прикреплённые друг к другу петлями. Однако перемещение карт всё ещё осуществлялось вручную. Станки Бушона и Фалькона пользовались ограниченным успехом, к 1762 г. им удалось реализовать около 40 машин[212].

Рис. 24. Ткацкий станок Фалькона

В период с 1745 по 1750 г. Жак Вокансон (Jacques Vaucanson), искусный механик, занимавший пост главного инспектора французских шёлковых мануфактур, смог внести дальнейшие усовершенствования в конструкцию станка.

Жака де Вокансона (получившего приставку «де» к фамилии от французской Академии наук) можно по праву назвать одним из отцов робототехники. Будучи десятым сыном в бедной семье перчаточных дел мастера, Вокансон получил образование в школе иезуитов, а затем — монахов-минимов. В 1727 г. он открыл мастерскую в Лионе, в которой занялся конструированием различных механических игрушек. Медные утки Вокансона порхали, били крыльями, клевали рассыпанный корм. Механический флейтист — полноразмерная фигура человека, внутри которой были установлены пружины и мехи, направлявшие воздух в различные части устройства таким образом, что губы и пальцы автомата совершали правильные движения по флейте. В 1738 г. в Париже Вокансон опубликовал работу «Механизм автомата-флейтиста» (Le mécanisme du fluteur automate), в которой разъяснил принципы действия автомата.

Рис. 25. Механическая утка Вокансона

Вокансон заменил связку карт на ленту перфорированной бумаги, обёрнутую вокруг вращающегося перфорированного металлического цилиндра. Крючки, поднимающие нити основы, выдвигались при помощи длинных игл, массив которых прижимался к цилиндру. Таким образом, иглы, упиравшиеся в участки ленты, на которых в бумаге отсутствовали отверстия, выдвигались вперёд. Каждый из крючков под прямым углом проходил через ушко соответствующей иголки. Разместив свой механизм над станком, Вокансон избавился от сложной системы грузов и шнуров. Он также добавил храповой механизм для продвижения ленты после очередного прижатия ряда игл к цилиндру. Таким образом, станок стал полностью автоматическим[213]. Однако из-за ограничений длины ленты, оборачиваемой вокруг цилиндра, а также из-за сложности изготовления и высокой стоимости цилиндров станок Вокансона так и не получил широкого распространения. Зато этот проект всерьёз рассердил лионских ткачей, которые забросали изобретателя камнями и организовали протест и забастовки[214]. В конце концов станок Вокансона занял своё место в коллекции «Консерватории искусств и ремёсел» (Conservatoire national des arts et métiers).

Рис. 26. Ткацкий станок Вокансона

На рубеже XVIII–XIX вв. Жаккару было предложено воссоздать ткацкий станок Вокансона — Наполеон Бонапарт, пришедший к власти в 1799 г., хотел модернизировать промышленность Франции[215].

Одним из первых усовершенствований, внесённых Жаккаром в конструкцию Вокансона, стал возврат от бумажной ленты к цепочке перфокарт. Затем он избавился от дорогостоящих металлических цилиндров Вокансона, заменив их более технологичной призмой. Фактически термин «жаккардовый ткацкий станок» не вполне точен: в действительности Жаккар изобрёл машину, которая может быть приспособлена к различным ткацким станкам[216].

Элементы машины Жаккара — это ножи, крючки, иглы, рамная доска, рамные шнуры и перфорированная призма. Нити основы, проходящие через глазки галев (галево — деталь ткацкого станка, предназначенная для подъёма или опускания нити основы; галево может быть изготовлено из нити, пластинки или проволоки, при этом в его центре находится отверстие (глазок), через которое проходит одна из нитей основы), связаны с машиной так называемыми аркатными шнурами, продетыми в делительную доску для равномерного распределения по ширине станка. Ножи, установленные в ножевой раме, осуществляют возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости. Крючки, находящиеся в зоне действия ножей, захватываются ими и поднимаются вверх, а через рамные и аркатные шнуры поднимаются вверх и нити основы, образуя верхнюю часть так называемого зева (вертикального промежутка между поднятыми и опущенными нитями основы).