Жозеф Мари Жаккар и его роль в развитии информатики

Введение

Жаккар Жозеф-Мари изобрел конструкцию для ткацкого станка по производству крупноузорчатых тканей, которые в последствии стали называться «жаккардовым полотном». Сам ткацкий станок удалось запустить в 1808 году. Основной особенностью станка являлось использование перфокарт и счетного механизма для подачи перфокарт. Перфокарты с разным расположением отверстий задавали узор на плетении ткани. Каждая перфокарта управлялась одним ходом челнока. За достижения в промышленном производстве тканей «Наполеон I наградил Жаккара пенсией в 3 тысячи франков и правом взимания премии в 50 франков с каждого действующего во Франции стана его конструкции».[2] После смерти, в 1840 году, Жаккару соорудили памятник в городе Лион.
Изобретение Жаккара является блестящим решением весьма сложной задачи получения узорной ткани. Для получения красивого узора «недостаточно опускать попеременно все четные или все нечетные нити основы, чтобы пропускать в образующийся «зев» челнок с уточной нитью, а необходимо опускать только некоторые из них, в определенном порядке, различном для всех нитей, составляющих узор».[4] Описание основы работы станка приведено в статье Михаила Русских журнала «РадиоЛоцман»: «Каждая нить основы проходила в ткацком стане через колечко-нитяницу, соединенное с вертикальным стержнем. Все они расположены тесно, рядами, и на их верхние концы нажимается кусок картона (перфокарта) с дырочками, соответствующими стержням, которые должны остаться в покое. Необходимое для узора число перфокарт соединено в непрерывную цепь, а специальный механизм перекладывает их автоматически после каждого прохода челнока».
Заложенные принципы работы машины Жаккара применены во многих аппаратах, например, в механическом тапёре, в аристофоне, одном из телеграфов Витстона. Метод натяжения и подачи нитей до сих пор применяется в ткацком производстве, а идея использования перфокарт воплощена в первых компьютерах в качестве обработки информации.
В итоге, изобретение Жаккара, дало два прорыва: "программное" - с помощью перфокарт происходит управление ткацким станком, и технологическое (составлен алгоритм создания перфокарт для станков) - технология вычислений, при ручном счете, предложенная Гаспаромде Прони, разделившего численные вычисления на три этапа: разработка численного метода, составление программы последовательности арифметических действий, проведение собственно вычислений путем арифметических операций над числами в соответствии с составленной программой.Логарифмические таблицы (1792)Атомный проект.
Эти два новшества были использованы англичанином Чарльзом Беббиджем, осуществившим, качественно новый шаг в развитии средств цифровой вычислительной техники -переход от ручного к автоматическому выполнению вычислений по составленной программе.
Промышленный способ производства ткани помог разработать первый прототип компьютера и показал ввод данных с использованием перфокарт.
Целью данного реферата является изучение вклада Жозефа Мари Жаккара в развитие информатики.
Задачами являются:
изучение биографии Жозефа Мари Жаккара;
приведение примеров Жаккардовской ткани;
изучение механизма работы Жаккардовского ткацкого станка;
выделение заслуг изобретателя;
применение заслуг Жаккара в современности.

Краткая биография Жозефа Мари Жаккара

Жозеф Мари Жаккар родился 7 июля 1752 года во Франции в городе Лионе. Он был пятым ребенком в семье (всего детей было девять). Жозеф всецело помогал отцу по работе и не посещал школу. Читать он научился в 13 лет благодаря сводному брату Баррету. Мама Жозефа умерла в 1762 году, когда самому Жозефу и не было еще 10 лет. После смерти родителей Жаккар унаследовал мастерскую с двумя ткацкими станками. Жозеф Жаккар прошел обучение у переплетчика и мог работать на словолитне - предприятии, занимающемся созданием металлических пластин со шрифтами и чернил для книгопечатания. Здесь впервые Жозеф Жаккар познакомился с прообразом перфокарт, что и привело его в дальнейшем к созданию ткацкого станка на перфокартах. На рисунке 1 изображен Жозеф Мари Жаккар, создающий перфокарты для нового рисунка ткани.

Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 1-Жозеф Мари Жаккар в своей лаборатории

В 1790 году Жозеф Мари Жаккар предпринял первую попытку создания промышленного ткацкого станка. В 1790 году изобретатель Жаккар знакомится с автономными механическими детскими машинами Жак де Вокансона, который открыл собственное производство в городе Лион. Красивые и изящные механические игрушки в виде людей и зверей поразили Жаккара, их механизм работал четко. Жаккар с интересом разбирался в работе механических игрушек, что и помогло исправить недочеты собственного изобретения – механизма ткацкого станка. В 1797 году изобретение приобрело промышленный вид и запущено в производство.
Изобретение Жаккара дает возможность получить узорную ткань, что являлось сложной задачей того времени. Для получения красивого узора «недостаточно опускать попеременно все четные или все нечетные нити основы, чтобы пропускать в образующийся «зев» челнок с уточной нитью, а необходимо опускать только некоторые из них, в определенном порядке, различном для всех нитей, составляющих узор».[4] Описание основы работы станка приведено в статье Михаила Русских журнала «РадиоЛоцман»: «Каждая нить основы проходила в ткацком стане через колечко-нитяницу, соединенное с вертикальным стержнем

. Все они расположены тесно, рядами, и на их верхние концы нажимается кусок картона (перфокарта) с дырочками, соответствующими стержням, которые должны остаться в покое. Необходимое для узора число перфокарт соединено в непрерывную цепь, а специальный механизм перекладывает их автоматически после каждого прохода челнока».


Жаккардовая ткань

Станки Жозефа Жаккара и получаемую ткань назвали жаккардовыми в честь создателя. Жаккард (ткань) широко применялся как в прошлые времена, так и сейчас. Это плотная ткань с рисунком, похожим на вышивку. Из этой ткани делали верхнюю одежду, необычайно роскошные бальные платья, а также чехлы и обивку для мебели (что являлось дорогим удовольствием). На рисунке 2 приведен пример наряда дамы при королевском дворе. Роскошное платье из жаккарда, накрахмаленные манжеты и воротник, вышивка драгоценными камнями – все это подчеркивает значимое положение при дворе.

Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 2- Платье из жаккарда

Раппорты узоров жаккардовой ткани содержали минимум 24 нити, выплетающих необычайно сложные и красивые узоры. Материал при создании ткани можно было комбинировать, что дало возможность создавать красочную продукцию с очень интересными эффектами на готовых изделиях. Для домашнего интерьера ткань служила красочным и дорогим оформлением. Домашний интерьер в стиле рококо и барокко получался, если из жаккарда шились шикарные занавеси, мебель обивалась этим материалом. Сложность изготовления рапортов узора ткани делала работу мастеров и саму готовую ткань невероятно дорогой. Такую роскошь позволить могли только богачи, короли и аристократы. Платья и наряды из жакарда до сих пор в цене и поражают красотой своего узора. Король и приближенные аристократы при заказе ткани выбирали золотые и серебряные нити в плетении, что придавало яркость наряду. На рисунке 3 приведен пример типичного убранства комнаты с использованием жаккардовых тканей.

Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 3-Использование жаккарда для украшения помещения

Плотное переплетение и замысловатые узоры создают неповторимый рельеф и эффект гобелена. Чем толще нити, тем плотнее и прочнее сама ткань. Тонкий и мягкий жаккард использовался для шитья нарядов, а грубый и плотный - для обивки мебели и пошива чехлов под мебель или даже возможно при плетении ковров.

Жаккардовый ткацкий станок

Основное отличие станка (рисунок 4), изобретенного Жаккаром, заключалось в том, что положение нити в узоре не зависело от ее четности. Каждая нить в узоре имела свою программу плетения. Управляли положением нитей простые карточки из плотной бумаги - перфорированные призмы (перфокарты). Перфокарты могли контролировать до 100 нитей и имели соответствующую длину.

Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 4-Ткацкий станок Жаккара
Призмы рапорта сшивались в одну рабочую ленту и менялись по мере необходимости оператором станка. Само устройство машины невероятно просто и тем не менее эффективно. В него обязательно входят доска-рама для ткани и ее шнуры, большой набор крючков и ножей, иглы и программные карты рисунка для каждой нити. Все нити проходят через отверстия длинной доски для равномерного распределения. Крючки цепляют веретено и могут выносить его за пределы действия лезвий. Нити основы натягиваются в нижней части устройства в горизонтальном направлении.[1]
На рисунке 5 приведен пример полотна сшитых перфокарт.

Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 5-Образец перфокарт станка

Иглы двигаются по прорезям в программных картах. В них имеются просеченные и непросеченные области, оператор может задавать качательные и вращательные движения призм, по которым движутся управляющие иглы. Непросеченные области карт отводят иглы и снимают крючок с веретена, тогда как активная игла заставляет крючок перемещать требуемую нить.
Изобретение Жаккара напоминает пример машины с программным управлением. И это изобретение было сделано в 18 веке, когда еще небыло никаких компьютеров. Перфокарты меняют положение иглы с "активна" на "не активна" и воплощают известный всем современным информатикам принцип работы всей вычислительной техники - "ноль/единица".
Перфокарты Жозефа были использованы по прямому назначению гораздо позже, а его изобретение стало первым программируемым устройством и надолго определило направление дальнейшего развития промышленной техники во всем мире.

Заслуга изобретателя

Изобретение промышленного ткацкого станка стало настоящим прорывом 18 века и приблизило создание автономной вычислительной техники (компьютеров) последующими поколениями. О реальном значении того, что изобрел, Жозеф Мари Жаккар, видимо, даже не догадывался. На рисунке 6 приведен современный ткацкий станок. В основе заложена идея Жаккара: перфокарты с рисунками и движущий механизм.


Рисунок SEQ Рисунок \* ARABIC 6-Современные ткацкие станки

Перфокарты или как их ранее называли «простыми картонными таблицами управления плетением нити» заложили принцип программирования линий производства в текстильной промышленности