Версія за 14:59, 2 жовтня 2013

Стенлі Джевонс та його логічні машини

Ім'я видатного англійського вченого Вільяма Стенлі Джевонса сьогодні рідко згадується в історії обчислювальної техніки. І це вкрай несправедливо, адже насправді сьогоднішній вигляд булевої алгебри надав не хто інший, як Джевонс. Саме завдяки роботам Джевонса алгебра логіки сформувалася практично в сучасному вигляді. Одного цього було б достатньо, щоб помістити Джевонса в пантеон комп'ютерної слави. Але, понад те, він став першим, хто побудував справжню логічну машину. Слово машину слід підкреслити, оскільки пристрої Луллія і Стенхоуп машинами назвати все-таки важко.

Коротка біографія

Вільям Стенлі Джевонс (англ. William Stanley Jevons; 1 вересня 1835 — 13 серпня 1882) — британський економіст і логік, один з творців маржиналізму (напрям економічної теорії кінця XIX ст., який широко використовується в аналізі економічних процесів і законів граничної величини), перевів теорію корисності на мову математики. Він був справжнім ученим-поліглотом: окрім економіки займався математикою, фізикою, хімією, ботанікою, метеорологією, логікою, соціальною політикою і музикою.
Народився в Ліверпулі. Був дев'ятим з 11 дітей у родині заможного промисловця. Першим захопленням Джевонас, будучи вже професором університету, була логіка. Він опублікував Елементарні уроки з логіки та в 1870 р. побудував і представив на виставці «логічне піаніно" -механічний комп'ютер з клавіатурою, який дозволяв будувати логічні тести і показував як висновки випливають із передумов. Піаніно зберігається в Музеї історії науки, Oxford.
У віці 36 років зробив значний внесок в розвиток економічної науки. У 1876 р. Джевонс повернувся до Університетського коледжу в Лондоні, але вважав академічне життя занадто стомлюючим і пішов у відставку в 1880 р.
Вільям Джевонс страждав спадковими психічними розладами, його старший брат і рідна сестра зійшли з розуму. Сам він страждав від безсоння, депресії, переніс інфаркт та інсульт.
Загинув Джевонс трагічно – коли йому було 46 років потонув у річці неподалік від Hasting на півдні Англії.

Логічні машини

Перша робота Джевонса в області логіки з'явилася в 1863 р. Приблизно в цей же час для спрощення логічних викладок він почав використовувати "логічну дошку " - звичайну класну дошку, на якій зліва були написані всі можливі комбінації логічних змінних і їх заперечень для числа змінних від однієї (два варіанти ) до шести ( 64 варіанти ).
Повний набір комбінацій Джевонс спочатку назвав "логічним абецедаріумом" ( abecedarium ), але ні його студентам, ні читачам це незграбне слово не сподобалося, і він зупинився на назві "логічний алфавіт".

"Логічний абак"

Джевонс писав: «Абак найбільше підходив для пояснення суті і ходу процесу формального висновку, і його можна з успіхом використовувати під час лекцій для демонстрації повного аналізу аргументів і логічних умов і пояснення можливих помилок ".
Це була встановлена під нахилом звичайна шкільна дошка, на якій були чотири горизонтальні полички однакової довжини. На верхній поличці поміщалися дощечки з записаними на них посиланнями, (крім літер, вони могли містити також знаки операцій, наприклад, рівність). На другій зверху поличці встановлювалися тонкі дерев'яні прямокутні дощечки з написаними комбінаціями букв, що символізують логічні змінні і їх заперечення. Усього таких дощечок було 16 (ABCD , aBCD , ... , abcd).
На відміну від логічної дошки, букви на дощечках розташовуватися не рядами, а вертикально. З тильного боку дощечок навпроти кожної літери похило вставлялася коротка сталева шпилька (для великих літер у верхній частині відповідного квадрата , для маленьких - у нижній). Завдяки цьому можна було довгою лінійкою одночасно підняти кілька дощечок, що володіють загальною властивістю - наприклад, розділити A, видаливши всі 8 дощечок, відповідних комбінацій, в яких присутній символ а. Комбінації змінних, які не задовольняють умову, викладач зачіплював лінійкою і переміщував з другої на третю поличку. Якщо на першій поличці задавалися кілька умов, процес повторювався. Таким чином, на другий поличці залишалися тільки ті поєднання змінних, які віповідають усім заданим умовам.
Зрозуміло, видалення кожної дощечки мало супроводжуватися поясненням, чому її необхідно видалити. За свідченням Джевонса, принцип, який він використовував при побудові логічного абака і назвав "непрямим виводом", що був запозичений ним у давньогрецького філософа Хрісіппа (III в . До н.е.).

"Логічне піаніно"

Обдумуючи моделювання логічних дій, Джевонс зрозумів, що рухи руки тримаючої лінійку і рухи важелів механізму чимось схожі! Саме на цій аналогії і був заснований принцип роботи побудованої ним в 1869 р. логічної машини.

Зовні вона схожа на невелике фортепіано (висота машини становила близько 90 см) з клавіатурою з двадцяти однієї клавіші - цю подібність ще більше посилювала кришка, яка по завершенні роботи прикривала клавіші. На шістнадцяти клавішах проставлені букви, що символізують терміни в умовах.
Особливості логіки Джевонса вимагали, щоб всі умови були записані у формі рівнянь, тобто містили знак рівності. Тому ліва половина клавіатури відповідала буквам, які стоять по ліву сторону знака рівності в умовах (суб'єктні літери). У правій половині розташовувалися букви, що стоять по праву сторону знаку рівності (предикатні літери). Решта п'ять клавіш служили для завдання рівності, команди зупинки машини і операції логічного АБО.

В цілому клавіатура мала наступний вигляд:

Перед початком вирішення всі 16 комбінацій змінних були видні у вікні на фасаді машини. Оскільки Джевонс створював свою логічну машину в першу чергу для навчальних цілей, він використовував її як наочний посібник на лекціях з логіки. Тому точно таке ж вікно було і на тильній стороні корпусу машини, зверненої до аудиторії, і слухачі могли бачити ті ж комбінації літер. Запуск машини здійснюється шляхом натискання клавіш в порядку проходження букв в посилках.

Істотним недоліком машини була обмежена потужність - вона призначалася для виведення висновків з умов, що містять не більше чотирьох термінів. Втім, сам Джевонс вважав, що в звичайному житті людині навряд чи доводиться вирішувати логічні завдання, подібні наведеної. Тому він вважав свою машину всього лише навчальним посібником, що допомагає краще зрозуміти механізм логічного висновку.

Приклад логічної операції на цьому винаході представлений в презентації до статті

Життя «логічного піаніно» після творця

Машина Джевонса (яка сьогодні зберігається в Музеї історії наук в Оксфорді) стала першим і досить вдалим варіантом механізації процесу логічного висновку, і, більше того, вказала мету, до якої можна прагнути - моделювання людського мислення.
Роботу Вільяма Джевонса продовжив професор П.Д. Хрущов, рекоконструювавши машину Джевонса (на початку 1900-х років або дещо раніше) мав намір використовувати її, як навчальний посібник на своїх лекціях з логіки та мислення. Після смерті П.Д. Хрущова в 1909 р. його вдова передала машину Харківському університету. Після продовжив роботу вчених О.М. Щукарєв.

Посилання на джерела

• Биография Джевонса, Киреев
• Вільям Стенлі Джевонс
• Наука в 19 веке
• Вычисления в докомпьютерную эпоху
• William Stanley Jevons
• Логические машины Стенли Джевонса