ガスパール・クレール・フランソワ・マリー・リッシュ・ド・プロニー男爵(1755年7月22日- 1839年7月29日)は、水力学の研究を行ったフランスの数学者、技術者である。彼はフランスのボージョレー地方シャムレで生まれ[ 1 ] 、フランスのアニエール=シュル=セーヌで亡くなった。
彼はパリにある技術学校、国立橋梁道路学校の主任技師だった。
1791年、プロニーはフランスの地籍調査(地理調査)のために対数表と三角関数表を作成する作業に着手した。この取り組みはフランス国民議会によって承認されたもので、国民議会はフランス革命後、全国で使用されていた複数の測定方法と基準に統一性を持たせようとしていた。特に、彼の表はより大規模な地籍調査の一環として、精密な土地測量を目的としていた。表は膨大で、1から200,000までの対数を計算し、[ 2 ]値は14桁から29桁の小数点以下まで計算されていた[ a ](プロニー自身も、これは過度に精密であると認識していた)。[ 3 ]
アダム・スミスの『国富論』に触発されたプロニーは、作業を3つの段階に分け、「ピンを作るのと同じくらい簡単に対数を作ることができる」と豪語した。 [ 4 ]: 36
最初の段階は、アドリアン=マリー・ルジャンドルやラザール・カルノーを含む、高度な分析能力を持つ5、6人の高位数学者で構成されていた。このグループは、数値計算による評価に最も適した解析式を選択し、表がカバーする小数点以下の桁数と数値範囲を指定した。具体的には、計算と検証のための数式を選択し、数値や角度の開始値、および各表で使用される有効数字の数を決定した。[ 5 ]
7人か8人の下級数学者の2番目のグループは「プランナー」として知られており、主に実用数学に関する経験を持つ、地籍の計算者としての経験がありました。 [ 4 ]このグループは、計算する値と高次の差分を指定し、列と最初の行のエントリを配置して作業テーブルを設定し、残りのエントリをページに完了するための指示も作成しました。[ 6 ]プランナーは分析スキルと計算スキルを組み合わせ、このグループは提供された式と開始差分のセットを使用して重要な値を計算しました。また、人間の計算者用のテンプレートと、計算の最初の行、および計算シーケンスを完了するためのコンピュータへの指示も準備しました。最後に、このグループは人間の計算者が行ったすべての計算を検証する任務を負っていました。すべての値を再計算すると、タスクが完全に繰り返されるため、最下層のコンピュータの使用が無効になるため、プランナーは「差分」として知られる方法を使用し、テーブル内の隣接する値を比較して不一致がないかを確認しました。[ 4 ]プロニーのテーブルの設計は、通常の手順の逆バージョンのようなものだった。すべての入力 x に対して値 f(x) を導出するために複雑な計算を実行する代わりに、既知の式を使用して選択された開始点に対して f(x) の正確な値が最初に計算された。次に、f(x) と、その差分間の次の差分との間の連続差分が、一定の数に達するまで計算された。たとえば、af(x) = x^2 の場合、通常の方法は、テーブルのすべての x (x = 1、2、3、4、5) に対して f(x) を計算することである。しかし、その式は美容師には複雑すぎた。したがって、より学習したグループは、まず最終的な f(x) = 1、4、9、16、25 を計算し、次に各出力の差 3、5、7、9 を取ります。差はまだ一定ではないため、これらの差のさらに差 = 2、2、2 を取ります。これにより、一定の差が得られます。次に、f(6) については、逆算して差を加算します。2 + 9 + 25 = 36 で正しい出力が得られます。この作業は美容師が行うため、追加のトレーニングなしで表を完成させることができました。[ 7 ]
3 番目のグループは、60 ~ 90 人の人間計算機で構成されていました。彼らは基本的な算術の知識しか持っていませんでしたが、プロセスの中で最も骨の折れる反復的な部分を実行しました。多くは失業中の理髪師でした。貴族のギロチンによって、エリートの凝ったヘアスタイルを手入れしていた理髪業が不況に陥ったためです。[ 8 ] [ 9 ] [ 4 ] : 33-39経験が不足していたため、彼らは単純な加算と減算の問題を計算するだけで済みました。さらに、このグループは工場のようなモデルで運営されず、代わりに自宅で作業することを選択し、結果を非集中的な方法でプランナーから送信し、新しいタスクを受け取りました。これらの計算機は、1 日あたり平均 700 の計算を行うことができました。[ 4 ] 具体的には、2 番目のグループは、段落の指示に従って理髪師が計算できるように、必要な差分をページの列にレイアウトしました。そのセクションで作成された差分列を通して計算が続けられ、各行でほぼ均一な数値が得られ、その後処理は停止した。[ 10 ]
プロニーのチームが作成した表は、フランスのメートル法地図作成において二重に重要であった。第一に、当時、船乗りは球面幾何学に関する数学のために対数を必要としていた。これは、海を安全かつ効率的に航行するために、迅速かつ正確に自分の位置を把握する必要があったからである。 [ 11 ]しかし、フランス革命で新たに導入されたメートル法では、古い対数表は時代遅れとなり、位置計算が著しく困難で不正確になるため、フランスの船乗りは測定システムを変更することを望まなかった。そのため、プロニーは新しいメートル法用の新しい対数表を作成することで、移行を容易にし、船乗りがこのシステムを採用できるようにした。第二の重要な要素は、地籍測定に三角関数の値が必要であったことである。したがって、フランス領土とその細分化を、最も低いレベルの土地所有に至るまで正確に地図化するために、プロニーは三角関数表を完成させる必要があった。これらは、当時の海軍力の重要性と行政効率の必要性を考慮すると、革命の誇りにとって極めて重要であると見なされていた。[ 12 ]
プロニーによれば、このプロジェクトは「正確さに関して何一つ不足するところがない」ものであり、「これまで実行された、あるいは構想された計算の記念碑としては最も広大なもの」となるはずだった。しかし、この表は、測定の一貫した基準を確立するという本来の目的には使われなかった。というのも、地籍プロジェクト全体で、新しい測定単位の確立と予算削減の両方で遅延が生じたからである。特に、円と時間の十進法による分割のために設計されたこれらの表は、フランスが測定システムを変更した後に時代遅れになってしまった。さらに、プロニーの計算の精度をフルに活用する実用的な用途はなかった。そのため、これらの表は実用的な用途というよりは、啓蒙主義の遺物や記念碑のようなものになってしまった。[ 3 ]
19 世紀初頭までに、計算の意味に変化が生じた。創造的で抽象的なアイデアを生み出す才能ある数学者やその他の知識人は、退屈で反復的な計算を実行できる人々とは別個のものとみなされた。19 世紀以前は、計算は学者の仕事と見なされていたが、それ以降は、計算は未熟練労働者と結び付けられるようになった。これに伴い、性別役割にも変化が生じ、当時数学の分野では一般的に過小評価されていた女性が、第二次世界大戦終結まで、表やその他の計算を伴う政府のプロジェクトのために大規模な計算を行うために雇用された。この計算の解釈の変化は、フランス革命中のプロニーの計算プロジェクトに大きく起因している。[ 3 ] : 186計算は機械的になったのではなく、精神的プロセスの例となった。[ 13 ]このプロジェクトは、さまざまな職業の人々や(伝統的な意味での)数学的能力を持つ人々を結びつけることができ、それによって計算の意味を知性から非熟練労働へと変えました。[ 3 ] : 190歴史家は次のようにコメントしています。「人間の知性が機械の知性に取って代わられることがますます明らかになってきました。工場の機械と計算は理論の知性を体現し、労働者の知性の重要性を終わらせました。」[ 14 ]また、「この知性を持つ同じ種類の機械を構築する可能性が開かれました」とコメントした人もいます。[ 15 ]
プロニーは、職人(知性を必要とする機械技術に秀でた労働者)と数学者を協力させて計算を実行させることができた。プロニーはこの新しいダイナミクスについていくつかの興味深い観察を行った。まず、非常に多くの異なる人々が同じ問題に取り組むのを見るのは魅力的だった。次に、知的能力が最も低い人でさえ、驚くほど少ないエラーでこれらの計算を実行できることに気づいた。プロニーはこのシステム全体を、全体として協力して働く人間のコンピューターの集合体、つまり分業の階層的原理によって支配される機械と見ていた。実際、プロニーは、構成要素の知性を評価するのではなく、システム全体を評価するために知性を使用するようになったため、知性の概念を修正し始めた可能性がある。[ 3 ]: 195、6プロニーは特に、自動的に動作する最も限られた知性を持つ人々が、最も少ないエラーで実行できたことを指摘した。知性の本質は計算を完了する能力であると考えられており、プロニーにとって知性とは何かという疑問を投げかけた。[ 16 ]
最初の機械式計算機を発明したとされるチャールズ・バベッジは、スミスの分業に関するプロニーの見解に間接的に助けられた。バベッジは、自身の関心がどのように始まったかについて、1812年の表1の機械的計算と1819年の別の2つの説明を具体的に述べている。バベッジは、プロニーの表について知る前に、機械的計算のアイデアを思いついた。バベッジがプロニーに会った、あるいは彼と連絡を取ったという記録はない。しかし、バベッジは1826年にパリを訪れた際に、天文台の表を調べ、そのプロジェクトに関するプロニーの著作の一部をコピーさせた。[ 17 ]バベッジは3階層システムに同意したが、未熟練の計算機の労働は完全に機械に取って代わることができるという考えに心を奪われた。これにより、上位2つのグループだけが人間として残ることになり、また、計画者の役割は機械の保守グループに変わることになる。[ 18 ]プロニーの研究は、分業が複雑な表の普及を促進し、計算ミスを排除したことを示しており、バベッジは後に、この計算の機械化が第3のコンピュータ群を完全に置き換える可能性があると主張した。[ 19 ] 1822年のパンフレットで、バベッジはド・プロニーのプロジェクトについて説明し、機械的な方法がどのように計算を高速化するかについて言及した。[ 20 ]
フランス革命政府は1795年にメートル法を公式の計測システムとする法律を可決したが、十進法による角度計測は含まれていなかったため、プロニーの作品の多くは無価値となった。また、プロニーが表を完成させて出版するために必要な資金も枯渇した。プロニーは1800年まで作業を続けたが、出版社が倒産したため、表の最初の抜粋が出版されるまで、その作品は一般には公開されなかった。[ 4 ]具体的には、印刷の責任を負う出版社フィルマン・ディドが8万フランの費用を負担することになり、完成と費用の問題があった。さらに、フランスで金融危機が発生し、印刷が停止した。[ 21 ]ナポレオン政府はプロジェクトを放棄し、1812年にメートル法を完全に放棄したため、プロニーの作品は無価値となった。[ 22 ]英国政府は医師のチャールズ・ブラグデン卿の事務所を通じて財政支援を申し出たが、ブラグデンの死後、支援は打ち切られた。現在、この手稿表の2セットはどちらもパリにあり、1つはパリ天文台に、もう1つはブリオテーク・ド・ランスティテュートの図書館に所蔵されている。各セットは19巻からなり、最初の8巻には1から20万までの数の対数が14桁まで計算されて収録されている。[ 23 ]
プロニーの重要な科学的発明の一つは、エンジンのトルクを測定するために彼が1821年に発明した「ブレーキ」である。
彼はまた、重力を測定するために可逆振り子を使用することを最初に提案した人物でもあり、これは1817年にヘンリー・ケイターによって独自に発明され、ケイターの振り子として知られるようになった。
プロニーは、正弦曲線と指数曲線を線形方程式系に変換する方法を考案した。プロニー推定は、信号処理や非線形材料の有限要素モデリングで広く使用されている。[ 24 ]
プロニーはナポレオンに雇われ、フェラーラ県をポー川の氾濫から守るための土木工事と、ポンティーネ湿地の排水と改良工事を監督した。王政復古後も同様に、ローヌ川の流路調整やその他いくつかの重要な事業に従事した。[ 25 ]
プロニーはフランス科学アカデミーの会員であり、後に会長を務めた。また、1810年にはスウェーデン王立科学アカデミーの外国人会員にも選出された。彼の名前はエッフェル塔に刻まれた72人の名前の一つである。パリ17区にあるプロニー通りは、彼にちなんで名付けられた。