Arithmomètre

L' arithmomètre fut la première calculatrice mécanique numérique suffisamment robuste et fiable pour un usage quotidien en milieu de bureau. Cette machine permettait d'additionner et de soustraire directement deux nombres et d'effectuer efficacement longues multiplications et divisions grâce à un accumulateur mobile .

Brevetée en France par Thomas de Colmar en 1820 et fabriquée de 1851 à 1915 elle devint la première calculatrice mécanique à connaître un succès commercial . Sa conception robuste lui conféra une solide réputation de fiabilité et de précision et en fit un acteur clé de la transition des calculateurs humains aux machines à calculer qui eut lieu durant la seconde moitié du XIXe siècle

Sa mise en production en 1851 a lancé l'industrie des calculatrices mécaniques , qui a produit des millions de machines jusque dans les années 1970. Pendant quarante ans, de 1851 à 1890 l'arithmomètre fut le seul type de calculatrice mécanique commercialisé et vendu dans le monde entier. Vers la fin de cette période, deux entreprises commencèrent à fabriquer des copies de l'arithmomètre : Burkhardt, en Allemagne, à partir de 1878, et Layton, au Royaume-Uni, à partir de 1883. Au final, une vingtaine d'entreprises européennes produisirent des copies de l'arithmomètre jusqu'au début de la Première Guerre mondiale.

Détail d'un arithmomètre construit avant 1851. Le curseur multiplicateur à un chiffre (partie supérieure en ivoire) est le curseur le plus à gauche.

Les arithmomètres de cette période étaient des machines à quatre opérations ; un multiplicande inscrit sur les curseurs d’entrée pouvait être multiplié par un multiplicateur à un chiffre en tirant simplement sur un ruban (rapidement remplacé par une manivelle). Leur conception était complexe et très peu d’exemplaires furent construits. De plus, aucun exemplaire ne fut fabriqué entre 1822 et 1844.

Cette interruption de 22 ans coïncide presque exactement avec la période pendant laquelle le gouvernement britannique a financé la conception de la machine à différences de Charles Babbage , qui sur le papier était bien plus sophistiquée que l'arithmomètre, mais qui n'était pas terminée à ce moment-là.

En 1844, Thomas a réintroduit sa machine à l' Exposition des Produits de l'Industrie Française dans la nouvelle catégorie des instruments de mesure divers, compteurs et machines à calculer, mais n'a reçu qu'une mention honorable.

Il reprit le développement de la machine en 1848. En 1850, dans le cadre d'une campagne de marketing, Thomas construisit quelques machines dotées de boîtes en marqueterie Boulle d'une grande finesse qu'il offrit aux têtes couronnées d'Europe. Il déposa deux brevets et deux brevets additionnels entre 1849 et 1851.

Création d'une
L'une des premières machines dotées d'un numéro de série unique (machines à 10 chiffres avec des numéros de série de 500 à 549) construites vers 1863
Le multiplicateur fut supprimé, transformant l'arithmomètre en une simple machine à additionner. Toutefois, grâce à son chariot mobile servant d'accumulateur indexé, il permettait toujours d'effectuer facilement des multiplications et des divisions sous le contrôle de l'opérateur. Il fut présenté au Royaume-Uni lors de l'Exposition universelle de 1851 et sa véritable production industrielle débuta la même année.
Chaque machine recevait un numéro de série et des manuels d'utilisation étaient imprimés. Au début, Thomas différenciait les machines selon leur capacité et attribuait donc le même numéro de série à des machines de capacités différentes. Ce problème fut corrigé en 1863 et chaque machine reçut alors un numéro de série unique, à partir du numéro 500.
L'utilisation constante de certaines machines a révélé quelques défauts de conception mineurs comme un mécanisme de transport faible, qui a été corrigé de manière adéquate en 1856, et une surrotation des roues Leibniz lorsque la manivelle est tournée trop vite, ce qui a été corrigé par l'ajout d'une croix de Malte .
Un brevet couvrant toutes ces innovations fut déposé en 1865. Grâce à sa fiabilité et à sa précision, les administrations, les banques, les observatoires et les entreprises du monde entier commencèrent à utiliser l'arithmomètre dans leurs opérations quotidiennes. Vers 1872, pour la première fois dans l'histoire des machines à calculer, le nombre total de machines fabriquées dépassa la barre des 1 000. En 1880, vingt ans avant la concurrence, un mécanisme de déplacement automatique du chariot fut breveté et installé sur certaines machines, mais ne fut pas intégré aux modèles de production.

L'âge d'or : 1887–1915

Sous la direction de Louis Payen, puis de sa veuve, de nombreuses améliorations ont été introduites, telles qu'un mécanisme d'inclinaison, un plateau amovible, des curseurs et des fenêtres de résultats plus faciles à lire, et un mécanisme de remise à zéro plus rapide.

De nombreux fabricants de clones sont apparus durant cette période, principalement en Allemagne et au Royaume-Uni. Finalement, vingt entreprises indépendantes ont fabriqué des clones de l'arithmomètre. Toutes ces entreprises étaient basées en Europe, mais vendaient leurs machines dans le monde entier.

La conception fondamentale est restée la même ; et après 50 ans de domination, l’arithmomètre a perdu sa suprématie dans l’industrie des calculatrices mécaniques. Alors qu’en 1890, l’arithmomètre était encore la calculatrice mécanique la plus produite au monde, en 1900, quatre machines, le comptomètre et la machine à additionner de Burroughs aux États-Unis, l’arithmomètre d’Odhner en Russie et Brunsviga en Allemagne, l’avaient dépassé en volume de production.

La production de l'arithmomètre s'est arrêtée en 1915, pendant la Première Guerre mondiale.

Alphonse Darras, qui avait racheté l'entreprise en 1915, n'a pas pu relancer sa production après la guerre en raison des nombreuses pénuries et du manque de main-d'œuvre qualifiée.

Héritage

Parce qu'il s'agissait de la première calculatrice commercialisée à grande échelle et la première à être largement copiée, sa conception marque le point de départ de l'industrie des calculatrices mécaniques. Son interface utilisateur a été utilisée pendant les 120 ans d'existence de cette industrie. D'abord avec ses clones, puis avec l'arithmomètre Odhner et ses clones, qui était une refonte de l'arithmomètre avec un système à roue à aubes, mais conservant exactement la même interface utilisateur.

Au fil des ans, le terme « arithmomètre », ou des éléments de celui-ci, a été utilisé pour désigner de nombreuses machines différentes, comme l'arithmomètre d'Odhner, l' Arith maurel ou le Compt ometer , ainsi que certaines machines à calculer portables des années 1940. La société Burroughs a été fondée sous le nom d' American Arithmometer Company en 1886. Dès les années 1920, le terme était devenu un nom générique pour toute machine basée sur sa conception, une vingtaine de sociétés indépendantes fabriquant des clones de l'arithmomètre de Thomas, tels que Burkhardt, Layton, Saxonia, Gräber, Peerless, Mercedes-Euklid, XxX, Archimedes, etc.

Histoire

Le multiplicateur à un chiffre est réglé sur le curseur de gauche, tandis que le multiplicande est réglé sur les trois curseurs de droite.

On peut voir les trois cylindres de Leibniz à gauche et le ruban de traction à droite.

Dessins de la machine de 1822

Conception

Thomas commença à travailler sur sa machine en 1818 alors qu'il servait dans l' armée française où il devait effectuer de nombreux calculs. Il utilisa les principes de calculatrices mécaniques antérieures comme la calculatrice à gradins de Leibniz et la calculatrice de Pascal . Il la breveta le 18 novembre 1820.

Cette machine effectuait une véritable multiplication : en tirant simplement sur un ruban, le multiplicande saisi sur les curseurs était multiplié par un multiplicateur à un chiffre. Elle utilisait la méthode Société d'encouragement pour l'industrie nationale reçut cette machine pour évaluation et publia un rapport très positif le 26 décembre 1821. Le seul prototype connu de cette époque est la Smithsonian Institution à Washington, D.C.

Production

La production a débuté en 1851 et s'est terminée vers 1915. Environ

Calculatrices mécaniques de bureau en production au cours du XIXe siècle

Facilité d'utilisation et rapidité

Un article paru en janvier 1857 dans The Gentleman's Magazine le décrit le mieux :

L'arithmomètre de M. Thomas peut être utilisé sans le moindre problème ni risque d'erreur, non seulement pour l'addition, la soustraction, la multiplication et la division, mais aussi pour des opérations beaucoup plus complexes, telles que l'extraction de la racine carrée, l'involution, la résolution de triangles, etc.
La multiplication de huit nombres par huit autres s'effectue en dix-huit secondes ; la division de seize nombres par huit, en vingt-quatre secondes ; et en une minute et quart, on peut extraire la racine carrée de seize nombres et vérifier l'exactitude du calcul. Le fonctionnement de cet instrument est pourtant d'une simplicité enfantine. Il suffit de monter ou descendre une vis sans fin, de tourner un treuil à quelques reprises et, à l'aide d'un bouton, de faire glisser une plaque métallique de gauche à droite ou de droite à gauche : voilà tout le secret. Au lieu de simplement reproduire les opérations de l'intelligence humaine, l'arithmomètre dispense cette intelligence de l'effort d'effectuer ces opérations. Au lieu de répéter des réponses dictées, cet instrument dicte instantanément la réponse exacte à celui qui lui pose la question. Il ne s'agit pas d'une matière produisant des effets matériels, mais d'une matière qui pense, réfléchit, raisonne, calcule et exécute toutes les opérations arithmétiques les plus difficiles et les plus complexes avec une rapidité et une infaillibilité qui surpassent toutes les calculatrices du monde. L'arithmomètre est, de surcroît, un instrument simple, de très petit volume et facilement transportable. Il est déjà utilisé dans de nombreuses grandes institutions financières, où son emploi permet de réaliser des économies considérables.
Elle sera bientôt considérée comme indispensable et sera aussi couramment utilisée qu'une horloge, que l'on ne voyait autrefois que dans les palais et que l'on trouve maintenant dans chaque chaumière.

Modèles

Les différents modèles avaient des capacités de 10, 12, 16 et 20 chiffres, ce qui donnait des résultats allant de Jules Verne dut être très impressionné par cette machine car, dans son roman Paris au XXe siècle , après avoir mentionné Pascal et Thomas de Colmar, il parle de calculatrices mécaniques qui seraient d'immenses pianos dotés de claviers dont les touches fourniraient instantanément les réponses à quiconque saurait les jouer !

Les derniers arithmomètres à 10 chiffres ont été construits en 1863 avec les numéros de série 500 à 549. Après cela, les plus petites machines étaient des machines à 12 chiffres.

Toutes les machines, quelle que soit leur capacité, mesuraient environ 18 cm de large et de 10 à 15 cm de haut (les plus hautes étaient équipées d'un mécanisme d'inclinaison). Une machine à 20 chiffres mesurait 70 cm de long, tandis qu'une machine à 10 chiffres mesurait environ 45 cm.

Prix

Un arithmomètre à 12 chiffres se vendait 300 francs en 1853, soit 30 fois le prix d'un livre de tables de logarithmes et 1 500 fois le coût d'un timbre de première classe (20 centimes français), mais, contrairement à un livre de tables de logarithmes, il était suffisamment simple pour être utilisé pendant des heures par un opérateur sans aucune qualification particulière.

Une publicité extraite d'un magazine publié en 1855 montre qu'une machine à 10 chiffres se vendait 250 francs et une machine à 16 chiffres se vendait 500 francs.

coûts de développement

En 1856, Thomas de Colmar estima avoir dépensé 300 000 francs de son propre argent au cours des trente années qu'il avait consacrées à perfectionner son invention.

Conception physique

L'arithmomètre est un instrument en laiton logé dans un coffret en bois, souvent en chêne ou en acajou, et pour les plus anciens, en ébène (massif ou plaqué). L'instrument lui-même est divisé en deux parties.

Entrée – contrôle – exécution

The bottom part is composed of a set of sliders that are used to input the value of the operands. On the left of it is a control lever which allows to select the current operation, namely Addition/Multiplication or Subtraction/Division. A crank located on the right of the sliders is used to execute the operation selected by the control lever.

Output – accumulator

The top part is a movable carriage composed of two display registers and two reset buttons. The top display register holds the result of the previous operation and acts as accumulator for the current operation. Each command adds or subtracts the number inscribed on the sliders to the part of the accumulator directly above it. The lower display register counts the number of operations performed at each index therefore it displays the multiplier at the end of a multiplication and the quotient at the end of a division.

Each number in the accumulator can be individually set with a knob situated right below it. This feature is optional for the operation counter register. The accumulator and the result counter are in between two buttons used to reset their content at once. The left button resets the accumulator, the right button resets the operation counter. These buttons are also used as handles when lifting and sliding the carriage.

Arithmometer's Leibniz wheel

Halifax , en Angleterre, breveta sa « calculatrice circulaire » – un arithmomètre à 20 chiffres doté d'un chariot circulaire (les curseurs étant disposés radialement autour) au lieu d'un chariot coulissant rectiligne. L'un des avantages était que le chariot restait toujours à l'intérieur de l'encombrement de la machine (pour employer un terme moderne), au lieu de dépasser du boîtier d'un côté lors de l'utilisation de chiffres décimaux élevés. Un autre avantage était la possibilité d'effectuer un calcul jusqu'à dix chiffres après la virgule, en utilisant la moitié de la circonférence du chariot, puis de faire pivoter ce dernier de 180°. Le résultat du calcul était verrouillé par des ergots en laiton fixés sur le châssis, et l'on pouvait le laisser ainsi pendant qu'on effectuait un tout nouveau calcul en utilisant les nouveaux affichages désormais alignés avec les curseurs. On peut donc dire que la machine possédait une mémoire rudimentaire. Consultez le site web Rechenmaschinen-Illustrated ( liens externes ci-dessous) pour des images et une description.