機械式コンピュータ

機械式コンピュータとは、電子部品ではなく、レバーや歯車などの機械部品で構成されたコンピュータのことである。最も一般的な例は加算機や機械式カウンターで、これらは歯車の回転を利用して出力表示をインクリメントする。より複雑な例では、乗算や除算（Friden社は各桁で一時停止する可動ヘッドを使用した）や微分解析も実行できた。1960年代に販売されたAscota 170会計機という機種は、平方根を計算することができた。

機械式コンピュータは、計算に湾曲板や計算尺などの連続的または滑らかな機構を用いるアナログ式と、風車や歯車などの機構を用いる離散式に分類できる。

機械式計算機は第二次世界大戦中に最盛期を迎え、ノルデンなどの複雑な爆撃照準器や、米国の魚雷データ計算機や英国の海軍本部射撃管制表などの艦船計算用装置の基礎となった。初期の宇宙船に搭載された機械式飛行計器は特筆すべきもので、計算結果を数字ではなく指示面の変位で表示した。 1961年のユーリ・ガガーリンの初の宇宙飛行から2002年まで、ソ連とロシアの有人宇宙船ボストーク、ボスホート、ソユーズには、地球儀の小型模型の変位によって宇宙船の下の地球の見かけ上の動きを示すグローバス計器と、緯度経度指示器が装備されていた。

機械式計算機は1960年代まで使用され続けましたが、デジタル計算機の登場以来、着実にその地位を奪われていました。1960年代半ばには、陰極線管出力の専用電子計算機が登場しました。進化の次の段階は1970年代に起こり、安価な携帯型電子計算機が導入されました。機械式計算機の使用は1970年代に減少し、1980年代には稀になりました。アメリカ海軍による検査中にドイツのコルベット艦ヒデンゼーを操作していた機械技師によると、ソ連は80年代後半でもミサイルの目標座標を計算するために機械式計算機を使用していたとのことです。^{[ 1 ]}

2016年、NASAは、金星の過酷な環境条件下で動作するために機械式コンピュータを使用する「極限環境用自動探査車プログラム」を発表した。^{[ 2 ]}

• アンティキティラ島の機械装置、紀元前 100年頃– 機械式の天文時計。
• 宇宙機関、1092年 –宋王朝時代に蘇宋が発明した水力機械式天文時計塔で、時計仕掛けに初期の脱進機機構が用いられている。^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}
• 城の時計、1206年 –アル・ジャザリの城の時計は、水力で動く機械式の天文時計で、最古のプログラム可能なアナログコンピュータとして説明されている。^{[ 7 ] [ 8 ] [ 9 ]}
• アストラリウムは、1348年にジョヴァンニ・ドンディ・デッロロージョによって作られた複雑な天文時計でした。アストラリウムには7つの面と107の可動部品があり、当時知られていた太陽、月、星、5つの惑星の位置、および宗教的な祝祭日を表示および予測することができました。^{[ 10 ]}
• パスカルの算術機械（1642年）は、ブレーズ・パスカルが考案したもので、主に加算機として設計され、2つの数を直接加算・減算できるだけでなく、繰り返し演算によって乗算・除算も行うことができた。
• 階段式計算機、1672年 –ゴットフリート・ヴィルヘルム・ライプニッツが考案した、加算、減算、乗算、除算が可能な機械式計算機。
• 差分機関、1822年 –チャールズ・バベッジによる多項式を計算するための機械装置。
• 解析機関（1837年） –チャールズ・バベッジが後期に開発した装置で、現代のコンピュータの要素のほとんどを包含していると言える。
• オドナー式算術計算機、1873年 – WT オドナーの計算機で、1970年代まで何百万台もの複製が製造された。
• ボールアンドディスク積分器、1886年 –ウィリアム・トムソンは、フーリエ級数の係数を計算することで潮位を測定するために、自身の調和解析器にこれを使用した。
• 代数機械、1893年 –レオナルド・トーレス・ケベードのアナログ計算機は、代数方程式を解き、多項式の根を求めるように設計されました。これらの機械は、高精度で機械的に対数を計算するために使用される機構である無限スピンドル（Huso sin fin）を特徴としていました。 ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]}
• デュマレスク、1902年 - イギリス海軍の射撃管制コンピューター
• パーシー・ラドゲートの1909年製解析機械 ― これまでに設計されたわずか2台の機械式解析機関のうちの2台目。
• ドレイヤー射撃管制表、1911年 – イギリス海軍射撃管制コンピューター
• マーチャント計算機（1918年） – 機械式計算機の中で最も先進的なもの。鍵の設計はカール・フリーデンによるもの。
• 海軍本部射撃管制表、1922年 – イギリス海軍の先進的な射撃管制コンピューター。
• イシュトヴァーン・ユハシュ・ガンマ・ユハシュ (銃器監督) ^{[ 14 ] [ 15 ] [ 16 ]} (1930 年代初頭)
• ケリソン予測器（「1930年代後半」？）
• Z1、1938年（1941年に完成） – コンラート・ツーゼの機械式計算機（ただし、部品の不正確さにより機能が妨げられた）^{[ 17 ]}
• マークI射撃管制コンピュータは、第二次世界大戦中（1939年から1945年）から1969年以降まで、アメリカ海軍によって配備された。
• クルタ計算機、1948年
• MONIAC、1949年 -英国経済をモデル化またはシミュレーションするために使用されたアナログコンピュータ。
• ボスホート宇宙船「グローバス」搭載のIMP航法計器、1960年代初頭
• Digi-Comp I、1963年 – 教育用3ビットデジタルコンピュータ
• Digi-Comp II、1960年代半ば – 回転するボール型のデジタルコンピュータ
• オートマトン– 場合によってはデータを保存したり、計算を実行したり、その他の複雑なタスクを実行したりできる機械装置。
• Turing Tumble、2017年 – Digi-Comp IIに部分的に着想を得た、教育用のチューリング完全コンピュータ。
• スライド計算機（1845年頃） - アディアーターとも呼ばれ、繰り上がり機構を使用して加算と減算が可能な機械式計算機です。

19世紀末、電子計算機の登場よりずっと前から、データ処理は、ユニットレコード装置、電気会計機（EAM）、または集計機と総称される電気機械式機械を使用して行われていました。1887年までに、ハーマン・ホレリスは国勢調査の事実を記録、編集、集計する機械式システムの基礎を考案しました。^{[ 18 ]}「ユニットレコード」データ処理装置は、パンチカードを使用して、1枚のカードにつき1項目の情報を伝達します。^{[ 19 ] [ 20 ]} ユニットレコード機は、20世紀の最初の3分の2で産業界や政府において、最後の3分の1でコンピュータが普及したのと同じくらい普及しました。電子計算機が発明される前、そしてまだ黎明期であった頃に、大量かつ高度なデータ処理タスクを実行することができました。このデータ処理は、パンチカードをさまざまなユニットレコード機に通し、綿密に計画された手順で処理することによって行われました。カード上のデータは、加算、減算、他のデータとの比較が可能で、後には乗算も可能になった。^{[ 21 ]}機械から機械へのこの進行、つまり流れは、詳細なフローチャートで計画され、文書化されることが多かった。^{[ 22 ]}初期の機械を除くすべての機械には、機械式、電気式、または後に光学式センサーでパンチ穴を検知し、毎分約100～2,000枚の速度でカードを処理する高速機械式フィーダーが備わっていた。多くの機械の操作は、取り外し可能なプラグボード、コントロールパネル、または接続ボックスを使用して制御された。

初期の電気駆動コンピュータは、真空管（熱電子管）やトランジスタ（後の電子コンピュータの構成要素）ではなく、スイッチとリレーロジックを用いて構築されており、電気機械式コンピュータに分類されます。これらのコンピュータは設計や機能が大きく異なり、浮動小数点演算が可能なものもありました。リレー式コンピュータの中には、真空管コンピュータの開発後も使用され続けたものがあり、その速度の遅さは高い信頼性によって補われていました。一部のモデルは、エラーを検出するためにプロセッサを複製して構築されており、エラーを検出して命令を再試行することができました。少数のモデルは市販され、複数台が生産されましたが、多くの設計は実験的な一点物でした。

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