Ян Юзеф Барановский и его механические таблицы

Шилов В.В.

В работах по истории российской счетной техники (к сожалению, все еще весьма малочисленных) мы до сих пор сталкиваемся со странной непоследовательностью. Так, некоторые изобретения (суммирующая машина Евны Якобсона, счислитель Генриха Куммера) не всегда обоснованно вписываются в ряд отечественных достижений. В то же время имена некоторых крупных изобретателей, работавших в Российской империи и являвшихся ее подданными, в контексте этой истории либо никогда не упоминаются (в частности, Авраам Штерн), либо упоминаются крайне редко (например, Израиль Штаффель). К числу игнорируемых историками отечественной вычислительной техники изобретателей относится и Ян Юзеф Барановский.

Барановский родился в 7 сентября 1805 г. в местечке Смиловичи под Минском, в шляхетской семье из старинного рода Гржималов. Учился сначала в церковной школе в Смиловичах, затем в классической гимназии в Минске. В 1821 г. стал студентом Императорского университета в Вильно, причем поначалу специализировался в физике и медицине. Однако затем Барановский сделал выбор в пользу юриспруденции и в 1825 г. Получил степень кандидата права (которая присваивалась лицам, закончившим курс университета с отличием и представившим письменную работу на избранную тему; она предшествовала степеням магистра и доктора).

С 1828 года служил в Банке Польском в Варшаве в департаменте заграничной корреспонденции. Когда 29 ноября 1830 года началось так называемое ноябрьское восстание, лозунгом которого было восстановление независимой Речи Посполитой в границах 1772 г., Барановский стал его активным участником. Он воевал в составе Пятого уланского полка повстанцев и принял участие в нескольких сражениях. В октябре 1831 года вместе с остатками разбитого войсками русского генерала барона Розена Второго корпуса под командованием знаменитого авантюриста генерала Джироламо Раморино ему удалось пересечь границу; в Галиции повстанцы сдались австрийским властям.

В 1832 г. Барановскому удалось перебраться во Францию. Здесь он сделал успешную карьеру в управленческой сфере. Сначала он служил в различных банках и торговых домах во французской провинции, в Лионе и Шалон-сюр-Сон. В 1837 г. он обосновался в Париже и продолжил работать банковским бухгалтером и кассиром. С 1843 по 1848 год Барановский работал инспектором в Обществе Северной железной дороги (Париж – Руан – Гавр). Разработанная им в это время новая система бухгалтерского учета была впоследствии внедрена во всех французских железнодорожных компаниях.

Именно опыт работы в банковской сфере и на железной дороге обратил его к изобретательству. Начиная с 1842 года, Барановский получил 17 французских патентов на свои изобретения (с дополнительными усовершенствованиями – 35). Наиболее важные работы он запатентовал также в Великобритании (9 патентов в 18471866 годах), Бельгии (два патента в 1858 и 1863 годах), США (не менее двух патентов – в 1848 и 1873 годах). В 1848 г. Барановский вышел в отставку и целиком посвятил себя изобретательской деятельности.

Творчество Барановского, однако, не ограничивалось лишь технологиями. Когда в 1871 г. после унизительного поражения в войне против Пруссии Франция должна была выплатить огромную контрибуцию, он разработал и направил в Министерство финансов проект организации государственного займа. По мнению Барановского, в итоге был принят и осуществлен – с незначительными изменениями – именно его проект. Однако в вознаграждении под разными предлогами ему было отказано…

В результате обиженный Барановский принял решение покинуть Францию и в 1872 г. переселился в Англию. Здесь он занял скромно оплачиваемую должность секретаря местного польского литературного общества. Его деятельность в области литературы тоже оказалась весьма плодотворной. Так, в 1879 году он издал карманный словарик французского языка (который пользовался успехом как в Англии, так и во Франции и получил высокую оценку выдающегося польского романиста Юзефа Игнация Крашевского), в 1880 году – учебник грамматики, предназначенный для обучающихся польскому языку англичан и американцев, а в 1884 году – первый англо-польский словарь.

Ян Юзеф Барановский скончался 30 марта 1888 г. в Лондоне.

Пожалуй, одним из наиболее важных и получивших большой общественный резонанс изобретений Барановского стала разработанная им около 1857 года автоматическая сигнальная система для контроля движения поездов. Безопасность движения по бурно развивавшейся сети железных дорог становилась в то время крайне актуальной задачей. Скорость поездов постоянно возрастала, при этом в значительной части пути оставались одноколейными. Барановский стал одним из первых, кто попытался решить проблему безопасности. В его системе при подходе поезда к одноколейному участку срабатывал механизм, выставлявший для встречных поездов на противоположном конце участка запрещающий сигнал семафора.

Система впервые была испытана в ноябре 1857 г. возле станции Нантерр на линии Париж – Сен-Жермен.

Испытания длились несколько месяцев, аппаратура Барановского работала без единой ошибки, пропустив не одну тысячу поездов. В 1858 г. система сигнализации Барановского была установлена в Италии на железнодорожной линии Турин – Генуя, а также на нескольких линиях во Франции (Париж – Руан, Париж – Страсбург, Париж – Брюссель). В 1862 г. она была представлена на Всемирной выставке в Лондоне, однако это изобретение Барановского интереса у жюри не вызвало. Возможно, это было связано с тем, что тремя годами ранее в Англии появилась подобная, но более практичная и дешевая механическая система. Вскоре были разработаны и электрические системы сигнализации, окончательно вытеснившие механические. Отметим, что сам Барановский полагал, что неудача его проекта была не в последнюю очередь вызвана сознательным саботажем железнодорожных рабочих (путевых обходчиков и др.), которые, опасаясь лишиться работы, портили оборудование.

Несколько изобретений Барановского в той или иной мере примыкают к области счетной техники. Так, на Всемирной выставке в Лондоне в 1851 г. было представлено несколько его изобретений: газовый счетчик, устройство для подсчета голосов на выборах, машина для печати, нумерации (здесь уместно напомнить, что вплоть до XIX века нумерация считалась отдельным арифметическим действием) и учета железнодорожных и театральных билетов. Последняя была устроена так. В машину загружались чистые бланки, и при каждом повороте ручки на очередном бланке печатался билет установленного вида, причем они последовательно нумеровались, начиная с 1, а общее количество выданных билетов фиксировалось. Печать была многоцветной, а машина могла также работать и от привода парового двигателя. Ее производительность составляла до 5000 билетов в час.

В своем отчете жюри назвало машину Барановского сделанной «искусно и изобретательно» и отметило, что ее конструкция такова, что ошибка в нумерации невозможна. Жюри наградило машину Барановского медалью Всемирной выставки.

Рис. 1. Машина для печати, нумерации и учета билетов и газовый счетчик Барановского (рис. из Каталога Всемирной выставки 1851 г. в Лондоне)

Несколько других изобретений Барановского прямо относятся к счетной технике: так, 14 января 1847 г. ему был выдан французский патент № 2663 на оригинальную механическую счетную машину, предназначенную для выполнения всех четырех действий арифметики (рис. 2). К сожалению, сведения о том, была ли эта машина изготовлена, отсутствуют.

Рис. 2. Счетная машина Барановского (чертеж из патента № 2663)

Но, пожалуй, наиболее интересным из изобретений Барановского в области счетной техники стал счетный цилиндр на основе подвижных таблиц, предназначенный для механизации вычислений.

Различные математические таблицы на протяжении тысячелетий служили важнейшим, если не единственным средством сокращения объема производимых вычислений. Так, записанные на глиняных табличках таблицы умножения, обратных величин, квадратов, кубов и др. широко применялись уже в древнем Вавилоне. Таблицы тригонометрических функций, а затем логарифмические таблицы оставались для астрономов, математиков и инженеров незаменимым инструментом вплоть до появления электронных калькуляторов. В середине XVII века появились первые простые механические счетные устройства, основанные на использовании предварительно вычисленных таблиц. Особенное распространение такие устройства (в которых таблицы наносились на сдвигающиеся рейки, вращающиеся диски, цилиндры и т.д.) получили, начиная с первой трети XIX столетия. Они применялись в торговле, в банках, страховых, промышленных и железнодорожных компаниях, т.е. везде, где требовалось постоянно производить множество относительно простых и однотипных вычислений, например, определять выплаты по кредиту в размере от 1 до 1000 фунтов стерлингов, взятому под 5,5% годовых на срок от 1 до 365 суток (счетное устройство Джелеффа, Англия, около 1815 г.). Всего известно около 400 патентов на механические таблицы, полученных в европейских странах и США за период до 1980 года.

Счетный цилиндр Барановского, ставший одним из первых устройств такого рода, был запатентован во Франции (патент № 4587 с приоритетом от 28 ноября 1846 г., выданный на 15 лет), в Англии (патент выдан 19 июля 1847 г. сроком на 6 месяцев) и США (патент № 5746 от 5 сентября 1848 г.).

Машина состоит из таблицы, содержащей различные заранее рассчитанные результаты, расположенные последовательно в разрядах единиц, десятков, сотен и т.д. (и если необходимо, в дробных частях); из лицевой пластины с прорезями в ней для показа, когда требуется, любой части вычислительной таблицы; и, наконец, ряда ползунов, любое количество которых может быть передвинуто в целях выставления чисел, составляющих необходимый результат (числа, не требуемые для результата, будут скрыты от просмотра). Ползуны и лицевая пластина устроены так, чтобы оператор видел на передней части машины, какие из ползунов следует сдвинуть, чтобы получить необходимый результат.

Действие машины состоит в отображении конкретного требуемого результата на лицевой панели путем сдвига оператором соответствующего ползуна (если такой результат может быть представлен как одно число из таблицы). Если же результат, который должен быть представлен, состоит из двух или более чисел, то должны быть сдвинуты два или более ползуна. В этом случае на лицевой панели отображаются два или более числа, которые следует сложить для получения конечного результата. Таким образом, получение результата с помощью машины сводится к простой операции показа числа, являющегося результатом, или нескольких чисел, в сумме составляющих результат.

В патенте Барановского описана, в частности, машина, соединенная с вычислительной таблицей для определения платы за перевозку определенного количества угля на различные расстояния (точнее, между Лондоном и основными станциями английской Юго-Западной железной дороги). В верхней части лицевой панели имеется вырез, в котором виден постоянный множитель (стоимость провоза тонны угля), в нижней – в специальном вырезе видно название станции назначения. Всего станций 13, поэтому имеются 13 заранее вычисленных таблиц, каждая из которых помещена на одной из граней вращающегося на подшипниках барабана. Каждая таблица содержит произведения множителей для единиц, десятков, сотен и т.д., на множимое, которое в данном случае есть плата за перевозку тонны угля из Лондона до станции назначения (рис. 3).

Рис. 3. Счетная машина Барановского (рис. из патента США № 5746)

Диск в нижней части лицевой панели совмещен с указателем в виде стрелки. Диск разделен на части, помеченные названиями станций, а одна часть оставлена пустой, чтобы показывать исходное состояние машины. При вращении с помощью рукоятки указателя на закрепленном на оси диске, это движение посредством зубчатых колес сообщается барабану. Когда указатель поворачивается с одного деления диска на другое, он показывает на название станции на диске, а карточка, содержащая табличные результаты, относящиеся к выбранной станции, передвигается в верную позицию под закрытым ползунами вырезом на лицевой панели. Пусть, например, требуется определить плату за перевозку 642 тонн угля из Лондона в Кингстон. Тогда кнопки номер 6 разряда сотен, номер 4 разряда десятков и номер 2 разряда единиц сдвигаются до упора в противоположные концы прорезей. В ползунах также имеются прорези, которые оказываются совмещенными с прорезями в лицевой панели и открывают, таким образом, оператору нужные табличные значения. Все, что остается сделать – это сложить три показанных результата, и итоговый результат будет получен.

Барабан легко снимается, и понятно, что, заменив таблицы на нем, машину нетрудно приспособить для решения самых разных задач. Машины Барановского действительно получили самое широкое распространение. Так, французское министерство общественных работ применяло их для расчета тарифов железнодорожных перевозок. У работников банков пользовался популярностью вариант машины, предназначенный для определения размера денежных выплат за определенный срок при различных процентных ставках, а у бухгалтеров – для расчета заработной платы работников при фиксированной еженедельной оплате. Счетная машина Барановского была удостоена медали на Национальной промышленной выставке 1849 года (также медалью была награждена машина для печати, нумерации и учета билетов) и вместе с другими его машинами была представлена на Всемирной выставке 1851 года в Лондоне (рис. 4).

Рис. 4. Счетная машина Барановского, представленная на Всемирной выставке 1851 г. в Лондоне

Привлекла внимание счетная машина Барановского и в России (стоит отметить, что в заявке на американский патент Барановский называет себя «подданным Императора России»). Большая партия (около ста) машин Барановского была приобретена для работы на уральских рудниках и приисках Демидовых. Один экземпляр машины для определения размера денежных выплат, адаптированный к российской денежной системе, был изготовлен в 1849 г. по специальному заказу для работы в петербургской императорской канцелярии.

Литература о Барановском крайне скудна – имеется лишь несколько кратких биографических справок о нем на польском языке. Счетные же машины Барановского никогда не становились предметом рассмотрения для историков вычислительной техники. Настоящая работа имеет целью хотя бы частично восполнить этот пробел и привлечь внимание к деятельности интересного и плодовитого изобретателя.

Об авторе:

«МАТИ» – РГТУ имени К.Э. Циолковского