機械式計算機 （きかいしきけいさんき、 英語 : mechanical calculator, mechanical calculating machine 等）は、 ?車 などの 機械要素 により 計算 を行う 計算機 である。

以下、この記事では ディジタル な、すなわち計?的、離散的に演算を行うものについて述べる。

計量的、連?的な物理量などによる機械式アナログ計算機については、 アナログ計算機 の記事を?照のこと ^{[注 1]} 。

?史 [ 編集 ]

一般に、この種類の試みの初期のものとしては、ヨ?ロッパで 17世紀 にシッカ?ト、パスカル、ライプニッツらが設計?制作したものが?げられていることが多い。その後、 18世紀 末ごろまで散?的に?究や開?は行われ、 19世紀 には 大量生産 され普及がはじまった。19世紀前半にフランスのシャルル?グザビエ?トマ?ド?コルマが開?し小規模ながら販?しつづけたアリスモメ?タ?が、19世紀後半にはその改良型が普及した。さらにそれに?くスウェ?デンのオドネル（オドナ?）による設計は完成度が高く、またその設計を?めたことで同型機や改良機が多?生産された。日本において?まった「タイガ?計算器」の基本構造もオドネルのそれに近いものである。

機械式計算機は、たとえば?家 統計 などの現場、?社の ?理 部、 ?計士 や ?理士 、計算の仕事が多い業種の商店や 個人事業主 、具?的な?値計算の仕事が多い 設計 技師、 エンジニア 、 理工 や 人文 ^{[注 2]} の?究者などによって、 20世紀 後半まで日常的に盛んに用いられた。日本でも 昭和 時代の前半からなかばごろはさかんに用いられており、各家庭に普及するほどではなかったにしても、一般的なオフィスなど、日常でも見かけるものであった。

機械式計算機において加減算は比較的?純であり、コンプトメ?タ?（ 後述 ）のようにボタンを押す操作だけで計算ができるものもある。一方で、多?桁の?除算は比較的複?で、シフト操作と加減算の繰り返しが必要である。特に 除算 は「足し?し法」や「引きっ放し法」と呼ばれるような、ある種の アルゴリズム としての名前があるほどであって、手動操作ではそれなりの複?さと時間を要し、最上位からの繰り上がり?最上位への桁借りの?生時に ベル が鳴る機種があるのはその補助のためである。?除算のコストは動力化による自動化の?い動機であると言え、20世紀に開?された、主として電動の機械式計算機ではその操作が自動化されている。より野心的な事例としては 19世紀 に、 蒸?機? を 動力 源として想定していたと思われる、 バベッジ の 階差機? と 解析機? があり、特に後者は理論的にみて現代のコンピュ?タへの方向性を持っていたが、?時は前者の部分的?現にとどまった。

自動化という点ではそういった、動力で?動される機械式計算機は、手動操作の計算機と現代の コンピュ?タ の間にある。そして、19世紀末から ?用 化がされはじめた、 電話の自動交換機 に使われたステッピングスイッチ（ en:Stepping switch ）や リレ? といった電?部品は、機械的な動作をともなうものの、電?によって情報を扱うというコンピュ?タの原理はそこから始まっている。そういった電?回路とスイッチの?きについては、 1930年代 - 1940年代 に、日本の中嶋章 ^[1] や米?の クロ?ド?シャノン によって ブ?ル論理 との??付けが理論化された。

1940年代の大型の計算機械である Harvard Mark I には、計算のための要素としての?車の使用が?っているという点で、機械式計算機としての部分がまだ?っている。一方、小型の（機能的には電卓程度の）計算機であるが、1954年のカシオ「14-A」ないしその?究開?過程の計算機について同社が「純電?式」という表現を使っているのは、リレ?という機械動作する部品を使ってはいるものの、?車のような部品は計算要素としては使っていない、という意?である。?後から 1950年代 のコンピュ?タの黎明期には、日本での例を?げると、電?試?所の ETL Mark I と Mark II や富士通の FACOM の100番台 など、リレ?による大規模な自動計算機の例もあるが、 ?空管 や トランジスタ による機械的な動作を全く含まない「電子的」なコンピュ?タがほとんどの面で優位であってそれらに時代は進んで行き、それはもうこの記事に書く範?ではない。

?初は大きく高?であったコンピュ?タであるが、?十人の計算手によって機械式計算機と途中?過の筆記によって行われていたような大規模な計算はコンピュ?タに置き換えられていった。徐?にコンピュ?タの小型化や低廉化も進んでいったが、機械式計算機の終息について決定的だったのは、 集積回路 による?倒的な小型化と省電力化によって?達した 電卓 である。操作が容易で演算が速い電卓が安?になり普及しはじめたことで、日常的な計算業務のほうもそちらで行われるようになっていったのは影響が大きく、機械式計算機は急に?れなくなり、電卓に置き換えられるようにして現場から次第に姿を消していった。 ^{[注 3]}

シッカ?トの計算機 [ 編集 ]

テュ?ビンゲン大? の ヘブライ語 ?授であった ヴィルヘルム?シッカ?ト が 1623年 に?明した機械式計算機。 Calculating Clock と呼ばれた。 後述するパスカル、ライプニッツの計算機よりも機能は少ないが、20年先行している。この計算機は、6桁の加減算およびオ?バ?フロ?の?出、複?の ネピアの骨 を使った?算が可能であった。デザインは20世紀まで失われていたが、1960年にレプリカが作られた。シッカ?トが ヨハネス?ケプラ? にあてた手紙には、天?計算(astronomical tables)への利用方法が記されている。

パスカルの計算機 [ 編集 ]

ブレ?ズ?パスカル が1640年代に製作したもの ^[2] 。 Pascaline （パスカリ?ヌ）または Machine Arithmetique と呼ばれている。

パスカルは1642年、19?のときから計算機について?究を始めている。??官だった父の手?いをしていた彼は、仕事の負?を?減する道具を作ろうと考えた。1652年までに50台もの試作機を作ったが、?れたのは1ダ?ス?である。高?であったことと複?であったこと（さらに減算すら、後述するように簡?ではなかったこと）などが原因で、それ以上?れることはなく1652年に計算機の製作を止めた。その頃にはパスカルの主な興味が他に移っていて、 ?? の?究や 哲? へと?心が向かっていたというためもある。

Pascalineは十進法ベ?スの機械である。しかし、?時のフランスの通貨（ リ?ブル ）は十進系ではなく、 イギリス の ポンド 、 シリング 、 ペンス と似たものであった。つまり、市中での計算の需要としては科?技術や工?的な計算よりも多い、金額の計算にPascalineを使おうとすると、計算結果を更に?換する必要があった。1799年、フランスは メ?トル法 に切り替えた。このとき、パスカルの基本設計に??された職人が登場したが、彼らも商業的には成功しなかった。

最初のPascalineは5個のダイヤルがあり、後には6ダイヤルや8ダイヤルのものが作られている。最大のもので 9,999,999 までの?値を扱うことが出?た。各ダイヤルは?値のうちの1桁に??し、計算結果は上部の窓に表示される。?車は一方向にしか回らないため、 負の値 を直接計算することはできない。減算をするには（10進?における減基?としての）9の 補? 表現にして加算する必要があった。これについては使用者を助けるため、?字が見える部分が手前側が通常の表示、?側が補?の表示になっており、蓋?の目?しをスライドしてどちらかのみが見えるようになっている。

ライプニッツの計算機 [ 編集 ]

ゴットフリ?ト?ライプニッツ が1670年代に考案した、「段付き?車」などと呼ばれる階段?に?の付いたドラムと、それとの?み合い位置により任意の??だけステップ回?をする円盤、というメカニズムは、後の機械式計算機に大きな影響を?えた。また彼自身もそれを使用した Stepped Reckoner と呼ばれる機械式計算機を製作した。これは?除算のための機構も持っていた。彼は「立派な人間が??者のように計算などという誰でもできることに時間をとられるのは無?だ。機械が使えたら誰か他の者にやらせるのに」と言っていたといわれている。ライプニッツは 二進法 の唱道者でもあり、そちらものちの コンピュ?タ に影響を?えている。

後述するオドネルのものなどは、「任意の??の?車」として?が出入りする?車を利用している。それらとは異なり、ライプニッツの?想に近い、段付き?車を使い小型化したものに、1948年に登場した クルト?ヘルツシュタルク の クルタ計算機 がある。

アリスモメ?タ? [ 編集 ]

世界で初めて量産された機械式計算機は、フランスの シャルル?グザビエ?トマ?ド?コルマ （ フランス語版 ） が1820年ごろ?明した アリスモメ?タ? （ 英語版 ） である。しかし、量産とは言っても月産1-2台で、しかも?初は信?性が低かったという。 1880年代 には信?性も高まったが、爆?的な人?を呼ぶということはなかった。その操作方法は?筆でホイ?ル上の?字をダイアルし、手でクランクを回して計算を行うというもので、非常に時間がかかった。

オドネルの計算機 [ 編集 ]

スウェ?デン 人の技術者 ヴィルゴット?オドネル （ 1845年 - 1903年 ）が 1874年 に、アリスモメ?タ?を改良した計算機を開?した。彼はその設計を公表したため、世界各?でそれに基づいた機械が作られた。

矢頭良一の自?算盤 [ 編集 ]

日本の 明治 初期における計算器具等の?明については、特許類の他に ???業博?? の出品記?について調査した報告によれば、いくつかの興味深いものも見つかっているが ^[3] 、詳細は?わっていない。

はっきりと機械式計算機の形態を持ち、かつ?際に作られたものとしては、 矢頭良一 （やず りょういち、1878-1908）による「自?算盤」（パテント?ヤズ?アリスモメト?ル:Patent Yazu Arithmometerとも）が、金?製で?用的な最初のものと考えられている。回?する円板を利用する点は同じだが、細かい構造などはオドネルなどのものとは異なっており、?自に考案したものとみられている。1901年に 森鷗外 を訪ね計算機の 模型 を見せ協力を要請したことが?外の「小倉日記」に書き?されたことから、後の再?見につながった。矢頭は計算機の販?で得た資金を元に動力 航空機 を?究したが、エンジンの試作の後に早逝した。

自?算盤の完成は1902年で同年 特許 を申請、1903年に日本?特許6010?を得ている。?車式だが、他に見られる出入り?車や階段??車ではなく、?を左右に移動する?特の方式である。?部の計算方式は十進だが、入力は そろばん あるいは 二五進法 風に、ある桁における置?が2回の操作でできるよう工夫されている。?除算の方式は、タイガ?計算器などの加減算の回?をカウントアップする方式とは異なり、先に置いた??ないし除?をカウントダウンする方式である。さらに?除算では桁送りや計算終了を自動に行う機構もあるとされ、改良型の特許（日本?特許18119?、後述）には?算の場合の?きが?明されているが、判然としない。?山昭による現存機の確認の際には修理により動作を確認したとあるが、2010年の和田による報告では同機が改良型の特許のものと同型であること、?除算のための機構があることなどが確認されたが、動作は確認できなかったという ^[4] 。

?時の?格で250円、約200台が作られ, 森の協力もあり 陸軍省 、 ?務省 、 農事試?場 等に販?された ^{[5] [6] [7] [8]} 。矢頭は資金を得て試作の エンジン の成功をみたが飛行機の夢はならず5年後に病で?した。日本?特許18119?は父親の名義になっている。

その後機械式計算器としてはタイガ?計算器が代表的存在になり、また小倉日記が紛失したことなどもあって、矢頭の自?算盤は忘れられていった（たとえば 城憲三 らによる『計算機械』には言及がない）。小倉日記が1950年代に?見されたことで、自?算盤が再?見され、現存機も確認された。現存機は後に 北九州市立文?館 に寄贈され、現在 ^{[ いつ? ]} は同館?である。2008年7月には 機械遺産 の30番として認定された ^[9] 。

矢頭が特許を得た1903年は、くしくも ライト兄弟 の ライトフライヤ?? の初飛行成功の年であった。

タイガ?計算器 [ 編集 ]

日本では大正時代に 大本寅治? により「タイガ?計算器」が開?され、その商標は他のブランドも含め同系統の構造の計算機を指す、日本における 代名詞 になっている（ 商標の普通名?化 ）。 1970年 まで販?された ^{[注 4]} 。『計算機屋かく?えり』（ハ?ドカバ?版では pp. 154-155）によれば、大本は?考にした機械があるとは述べていなかったというが、基本的な構造は前述のオドネルの計算機に準じている。しかし、改良や高機能化は多岐にわたり、機械的な完成度の高さや、操作性のよいレバ?によるリセット操作、累算カウンタの?算と除算のモ?ド切り替えが、最初の操作が加算か減算かによって自動的に選ばれるなどといった点は機能性も高い。

加算機 [ 編集 ]

コンプトメ?タ? [ 編集 ]

コンプトメ?タ? (Comptometer)は 機械式加算機 (きかいしきかさんき、mechanical adding machine または mechanical adder 等)の一種である。コンプトメ?タ?はキ?を押すだけで?動される最初の加算機であった。

ド?ル?E?フェルトが 1887年 に特許を取得した。彼は、 Felt and Tarrant Manufacturing Company を設立し、「コンプトメ?タ?」は同社の商標として使われたが、一般に加算機を表す言葉としても浸透した。

主に加算のために設計されたが、四則演算全てが一?は可能なものもあった。用途に?じて??なコンプトメ?タ?が製造された。例えば、簿記、時間計算、英系重量?位の計算など、複?なものでは多?のキ?（100キ?以上）を持ったものもあった。

バロ?スの加算機 [ 編集 ]

ウィリアム?S?バロ?スは 1888年 8月21日 、加算機の特許を取得した。バロ?ス?アッディング?マシン社(Burroughs Adding Machine Company)は後に バロ?ス と改?。電子式?計機やメインフレ?ムを製造し、後に スペリ? 社と合?して ユニシス 社となった。?明家バロ?スの孫 ウィリアム?S?バロウズ は作家として有名である。

バロ?スの加算機の特?は計算?過と結果を印字して紙に記?を?せるようになっていたことである。これによって利便性が格段に向上した。

加算機市場は20世紀に入ると驚異的な成長を記?することとなる。多?のベンチャ?企業がこの市場に?入したが、コンピュ?タ時代にうまく??できたのは バロ?ス だけだった。

脚注 [ 編集 ]

注? [ 編集 ]

出典 [ 編集 ]

?連項目 [ 編集 ]

• 計算機の?史

外部リンク [ 編集 ]

• Early Calculators ヒュ?レット?パッカ?ド の電卓博物館の一部（英文）
• タイガ?手廻計算器資料館 - 株式?社タイガ?
• なるほど科???館 （計算機の展示は準備中） 東京理科大?
• 日本の機械式計算機の?史 特定非?利活動法人 機械式計算機の?