Аналитическая машина ткёт алгебраические узоры так же, как жаккардовый ткацкий станок ткёт цветы и листья.
Joseph Marie Charles был французским ткачом и купцом. Он сыграл важную роль в разработке одного из первых программируемых ткацких станков — «жаккардова ткацкого станка», который, в свою очередь, сыграл важную роль в разработке других программируемых машин, таких как ранняя версия цифрового компилятора, используемого IBM для разработки современного компьютера.
Биография
Фамилия семьи Joseph Marie Charles была «Jacquard». В поколении его деда несколько ветвей семьи Charles жили в пригороде Couzon-Au-Mont d'Or на северной стороне Lyon, вдоль реки Saône. Чтобы отличить различные ветви, община дала им прозвища; ветвь Joseph называлась «Jacquard» Charles. Таким образом, дедом Joseph был Bartholomew Charles dit Jacquard.
Joseph Marie Charles dit Jacquard родился в консервативной католической семье в Lyon, Франция, 7 июля 1752 года. Он был одним из девяти детей Jean Charles dit Jacquard, мастера-ткача Lyon, и его жены Antoinette Rive. Однако во взрослую жизнь вступили только Joseph и его сестра Clemenceau, родившаяся 7 ноября 1747 года. Несмотря на то, что его отец был человеком состояния, Joseph не получил формального образования и оставался неграмотным до 13 лет. Его наконец научил его шурин Jean-Marie Barrett, который вёл типографское и книготорговое дело. Barrett также познакомил Joseph с учёными обществами и учёными. Joseph первоначально помогал своему отцу управлять его ткацким станком, но работа оказалась слишком тяжёлой, поэтому Jacquard был сначала помещен к переплётчику, а затем к изготовителю типографского шрифта.
Его мать умерла в 1762 году, а когда его отец умер в 1772 году, Joseph унаследовал дом отца, ткацкие станки и мастерскую, а также виноградник и каменоломню в Couzon-au-Mont d'Or. Joseph затем занялся недвижимостью. В 1778 году он указал свои занятия как мастер-ткач и торговец шёлком. Занятие Jacquard в это время проблематично, потому что к 1780 году большинство ткачей по шёлку не работали независимо; вместо этого они работали за зарплату от торговцев шёлком, а Jacquard не был зарегистрирован как торговец шёлком в Lyon.
Существует некоторая путаница в ранней трудовой истории Jacquard. Британский экономист Sir John Bowring встретил Jacquard, который рассказал Bowring, что когда-то он был изготовителем соломенных шляп. Eymard утверждал, что перед тем, как заняться производством шёлка, Jacquard был изготовителем типографского шрифта, солдатом, отбеливателем (blanchisseur) соломенных шляп и производителем извести для строительного раствора. Barlow утверждает, что до вступления в брак Jacquard работал у переплётчика, изготовителя типографского шрифта и производителя столовых приборов. После вступления в брак Jacquard пробовал себя в производстве столовых приборов, изготовлении типографского шрифта и ткачестве. Однако Barlow не приводит никаких источников для этой информации.
26 июля 1778 года Joseph женился на Claudine Boichon. Она была вдовой из среднего класса из Lyon, которая владела имуществом и имела существенное приданое. Однако Joseph вскоре оказался в глубоких долгах и предстал перед судом. Barlow утверждает, что после смерти отца Jacquard Jacquard начал фигурное ткацкое дело, но потерпел неудачу и потерял всё своё состояние. Однако Barlow не приводит источники в поддержку своего утверждения. Чтобы погасить долги, он был вынужден продать своё наследство и присвоить приданое своей жены. Его жена сохранила дом в Oullins на южной стороне Lyon, вдоль реки Rhone, где проживала супружеская чета. 19 апреля 1779 года у супругов родился единственный ребёнок, сын Jean Marie. Charles Ballot заявил, что после подавления восстания Lyon в 1793 году Joseph и его сын бежали из города, присоединившись к революционной армии. Они вместе сражались в Рейнской кампании 1795 года, служа в батальоне Rhone-and-Loire под началом General Jean Charles Pichegru. Сын Joseph был убит под Heidelberg. Однако Ballot повторял слухи и был небрежным историком. Например, он утверждал, что жена Jacquard Claudette Boichon была дочерью Antoine-Hélon Boichon, мастера-оружейника, тогда как Claudette была вдовой, которая была замужем за Mr. Boichon перед тем, как вышла замуж за Jacquard.
К 1800 году Joseph начал изобретать различные устройства. Он изобрёл ножной ткацкий станок в 1800 году, станок для ткачества рыболовных сетей в 1803 году, и начиная с 1804 года, «жаккардов» ткацкий станок, который мог автоматически ткать узорчатый шёлк. Однако эти ранние изобретения работали плохо и поэтому были неудачны.
В 1801 году Jacquard выставил своё изобретение на Exposition des produits de l'industrie française в Paris, где был награждён бронзовой медалью. В 1803 году его вызвали в Paris и назначили в Conservatoire des Arts et Metiers. Ткацкий станок Jacques de Vaucanson, выставленный там, подсказал различные улучшения его собственного, которые он постепенно довёл до окончательного состояния. Ткацкий станок был объявлен государственной собственностью в 1805 году, и Jacquard получил пожизненную пенсию и роялти на каждую машину. Хотя его изобретение ожесточённо противилось ткачами по шёлку, которые боялись, что его внедрение, благодаря экономии труда, лишит их средств к существованию, его преимущества обеспечили его всеобщее принятие, и к 1812 году во Франции было в использовании 11 000 жаккардовых ткацких станков. Это утверждение было оспорено: первоначально жаккардовы ткацкие станки продавались плохо из-за проблем с механизмом перфокарт. Только после 1815 года — после того, как Jean Antoine Breton решил проблемы с механизмом перфокарт — продажи станков увеличились.
Jacquard умер в Oullins Rhône 7 августа 1834 года. Шесть лет спустя в Lyon была воздвигнута ему статуя на месте, где его выставочный ткацкий станок 1801 года был уничтожен.
Машина Jacquard
Жаккардов ткацкий станок — это механический ткацкий станок, который использует картонные карты с пробитыми отверстиями, каждая карта соответствует одному ряду дизайна. Несколько рядов отверстий пробиваются в карты, и многие карты, составляющие дизайн текстиля, связываются вместе по порядку. Он основан на более ранних изобретениях французов Basile Bouchon 1725, Jean-Baptiste Falcon 1728 и Jacques Vaucanson 1740.
Чтобы понять жаккардов ткацкий станок, необходимо некоторое базовое знание ткачества. Параллельные нити — «основа» — растягиваются через прямоугольную раму — «ткацкий станок». Для простой ткани каждая вторая нить основы поднимается. Другая нить — «уточная нить» — затем пропускается под прямым углом к основе через пространство — «зев» — между нижними и верхними нитями основы. Затем поднятые нити основы опускаются, поднимаются чередующиеся нити основы, и уточная нить пропускается через зев в противоположном направлении. Сотни таких циклов постепенно создают ткань.
Поднимая разные, не только чередующиеся нити основы, и используя цветные нити в утке, текстуру, цвет, дизайн и узор можно варьировать для создания разнообразных и высокодесятных тканей. Ткачество сложных узоров или дизайнов вручную — это медленный, сложный процесс, подверженный ошибкам. Ткацкий станок Jacquard был предназначен для автоматизации этого процесса.
Jacquard был не первым, кто попытался автоматизировать процесс ткачества. В 1725 году Basile Bouchon изобрёл приспособление для жаккардовых ткацких станков, которое использовало широкую полосу перфорированной бумаги для выбора нитей основы, которые будут подняты во время ткачества. В частности, инновация Bouchon включала ряд крючков. Изогнутая часть каждого крючка зацепляла верёвку, которая могла поднять одну из нитей основы, тогда как прямая часть каждого крючка давила на перфорированную бумагу, которая была обёрнута вокруг перфорированного цилиндра. Всякий раз, когда крючок давил на плотную бумагу, толкание цилиндра вперёд поднимало соответствующую нить основы; тогда как всякий раз, когда крючок встречал отверстие в бумаге, толкание цилиндра вперёд позволяло крючку проскользнуть внутрь цилиндра, и соответствующая нить основы не поднималась. Ткацкий станок Bouchon был неудачным, потому что он мог справляться только с небольшим количеством нитей основы.
К 1737 году мастер-ткач по шёлку из Lyon Jean Falcon увеличил количество нитей основы, которыми ткацкий станок мог справляться автоматически. Он разработал приспособление для ткацких станков, в котором бумажная полоса Bouchon была заменена цепью перфокарт, которая могла отклонять несколько рядов крючков одновременно. Как и Bouchon, Falcon использовал «цилиндр» (фактически четырёхсторонняя перфорированная трубка) для удержания каждой карты на месте во время её прижима к рядам крючков. Его ткацкий станок был умеренно успешен; около 40 таких станков было продано к 1762 году.
В 1741 году Jacques de Vaucanson, французский изобретатель, который проектировал и строил автоматические механические игрушки, был назначен инспектором шелковых фабрик. Между 1747 и 1750 годами он попытался автоматизировать механизм Bouchon. В механизме Vaucanson крючки, которые должны были поднимать нити основы, были выбраны длинными штифтами или «иглами», которые прижимались к листу перфорированной бумаги, обёрнутому вокруг перфорированного цилиндра. В частности, каждый крючок проходил под прямым углом через ушко иглы. Когда цилиндр прижимался к набору игл, некоторые иглы, прижимаясь к плотной бумаге, перемещались вперёд, что, в свою очередь, наклоняло соответствующие крючки. Крючки, которые были наклонены, не поднимались, поэтому нити основы, зацепленные этими крючками, оставались на месте; однако крючки, которые не были наклонены, поднимались, и нити основы, зацепленные этими крючками, также поднимались. Разместив свой механизм над ткацким станком, Vaucanson исключил сложную систему грузов и тросов (хвостовые тросы, простые шкивы и т. д.), которая использовалась для выбора того, какие нити основы должны быть подняты во время ткачества. Vaucanson также добавил храповый механизм для продвижения перфорированной бумаги каждый раз, когда цилиндр прижимался к ряду крючков. Однако ткацкий станок Vaucanson не был успешным, вероятно, потому, что, как и механизм Bouchon, он не мог контролировать достаточно нитей основы, чтобы создавать достаточно сложные узоры, чтобы оправдать стоимость механизма.
Чтобы стимулировать французскую текстильную промышленность, которая конкурировала с индустриализированной промышленностью Британии, Napoleon Bonaparte разместил крупные заказы на шёлк Lyon, начиная с 1802 года. В 1804 году по настоянию торговца шёлком Lyon Gabriel Detilleu Jacquard изучил ткацкий станок Vaucanson, который хранился в Conservatoire des Arts et Métiers в Paris. К 1805 году Jacquard исключил бумажную полосу из механизма Vaucanson и вернулся к использованию цепи перфокарт Falcon.
Потенциал ткацкого станка Jacquard был сразу признан. 12 апреля 1805 года Emperor Napoleon и Empress Josephine посетили Lyon и посмотрели новый ткацкий станок Jacquard. 15 апреля 1805 года император выдал патент на ткацкий станок Jacquard городу Lyon. В обмен Jacquard получил пожизненную пенсию в размере 3 000 франков; кроме того, он получал роялти в размере 50 франков за каждый ткацкий станок, который был куплен и использован в период с 1805 по 1811 год.
