第一传奇之费特按键计算器

寂静回声

所谓计算机，往简单了说，就是可以实现计算功能的机器。诚然现在的计算机应用已经远远超出了计算本身，不论是电脑、平板、还是手机，我们天天靠着它们看电影、听音乐、交流感情，看似与计算已经毫无关系，但事实上最初计算机的诞生就是为了满足人们对数学计算的需求，而如今计算机这些强大功能的底层实现，也依旧靠的是数学计算。
远古时代，原始人为了搞清楚猎物的数目就已经与计算攀上了关系，他们用手指计数，用结绳记事。到了古代，人们又发明了算筹、算盘等简单工具。16世纪欧洲人又发明了纳皮尔棒，借助复杂的使用方法，求解复杂的问题。


到了17世纪， 西方国家不断扩大海外贸易，航海事业蓬勃兴起，航海就需要天文历表。在那个没有电子计算机的时代，一些常用的数据通常要通过查表获得，比如cos27°，不像现在这样掏出手机打开计算器APP就能直接得到答案，从事特定行业、需要这些常用数值的人们就会购买相应的数学用表（从简单的加法表到对数表和三角函数表等等），以供查询。而这些表中的数值，是由数学家们借助简单的计算工具计算尺一个个算出来的，算完还要核对。脑力活硬生生沦为苦力活。而但凡是人为计算，总难免会有出错，而且还不少见，机械计算设备就在这样的迫切的需求背景下应运而生。可不要小看了只能做四则运算的机器，计算量大时，如果数值达到上万、上百万，手工计算十分吃力，而且容易出错，这些机器可以大大减轻人工负担、降低出错概率。
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费特按键计算器（Comptometer）
研发时间：1884年~1886年
前几篇介绍的机器似乎已经发展到十分完美的程度了，可与今天概念中的计算操作始终存在着一道巨大屏障——没有按键。
好在那个年代的人们发现使用旋钮设置数值确实不太方便，最早提出按键设计的出现在与计算毫无关系的领域。
1714年，英国亨利米尔(Henry Mill)取得了打字机的发明专利。
1822年，由James White编写的《A New Century of Inventions新世纪发明》一书有关于按键式计算器的设计，随后有美法意等国的发明家为按键式计算器的设计与改进前赴后继。
1857年美国牧师托马斯•希尔（Thomas Hill），申请了按键式计算器专利，专利号：18692，其中详细描述了按键式计算器的工作原理。

1874年，素有打字机之父之称的美国人克里斯托夫拉森肖尔斯（Christopher Latham Sholes）开始了打字机的商业化量产，并设计了了我们熟悉的QWERTY样式。此时法国托马斯刚去世不久，他的四则运算器占据了整个机械计算市场，而鲍德温和奥德纳还未取得可变齿数齿轮计算器的专利。
20年后按键式计算器终于由一位名叫道 E费特（Dorr E Felt，1862-1930）的美国人带进了大众视野。在介绍Burroughs一文中曾经简单介绍过费特的机器 http://www.jixietop.cn/forum.php ... &extra=page%3D2）

1862年费特出生于美国威斯康星州的贝洛伊特镇
1882年，20岁的费特来到芝加哥的一家轧钢厂上班，工作之余，一台按键式计算器的架构逐渐成型。
1885年初，费特利用一个普通的木质通心粉盒子，制作了第一台朴素的原型机。后来遇到了商人罗伯特塔兰特（Robert Tarrant），给他提供了每月6美元的补助以及5000美元的制作费用。

1886年，费特做出了第一台实际可用的原型，并获得了专利。
1887年11月，费特与塔兰特签订合作协议，一个提供技术，一个提供资金。
1889年11月成立Felt& Tarrant Manufacturing Company，他们为计算器起了名字：Comptometer，这个单词后来成为按键式计算器的代名词。
计算器内部基本参考了帕斯卡加法器的结构，尤其是进位沿用了帕斯卡发明的sautoir进位机构。在此基础上，费特又借鉴了前面说的美国托马斯希尔的按键设计。这是一种全键盘设计，每个数位都有1~9九个按键（0不需要置数），某个数位要置什么数，就按下该数位所对应的一列按键中的一个。每列按键都装在一根杠杆上，杠杆前端有一个叫做Column Actuator的齿条，按下按键带动杠杆摆动，与Column Actuator啮合的齿轮随之旋转一定角度。按键1~9按下时杠杆摆动的幅度递增，示数轮随之转动的幅度也递增，如此就实现了按键操作到齿轮旋转的转化。这就意味着，按完一个键，这个键所代表的数值就已经被累加到结果中了，置数与计算一气呵成，不像之前的手摇计算器那样，完成置数后还要旋转计算手柄。由于当时的按键式计算器只提供加减功能，所以这一时期的计算器又被称为加法机。

公司成立那年，27岁的费特荣获富兰克林学会的约翰史考特勋章。
公司成立后，在费特的持续改进下，计算器发展了多个阶段。
1889年，费特发明了世界上第一台能在纸带上打印计算结果的机械式计算器——Comptograph，相当于给计算器引入了存储功能。
1889年-1903年，F&T公司生产了约6500台计算器，它们是通心粉盒子的直系后代，有着木质的外壳。此时计算器有一些出色的细节设计。

比如双色按键，在纵向上，第三列按键替换一种颜色，方便使用者辨别数位；横向上，奇数行和偶数行上的键有不同的触感，前者平面平坦，后者表面两端微微翘起，方便使用者辨别数字，由于减法计算原理沿用了帕斯卡的补码思想，每个按键的数字旁边用小字号标着它的补九码。
1904-1906年，因木质的机器虽然轻巧，但不够结实。费特将材料改成钢质。这一阶段计算器有了型号-Model A，同时费特又做了优化，使得按下按键的力减少了四分之三，并改进了清零功能，只需要将机器侧面的把手旋转一周即可，之前需要转好几周。最了不起的，是支持同时按下多个数位的按键，大大提升了计算器的使用效率。

1907-1915年相继推出 Model B-E系列。其中诞生于1913-1915年的Model E增加了一种错误纠正机制，当某个按键没有按到位时，除了该按键所在的列，其它列的按键都会自动锁死，需要使用者将这个按键按到位后，使用解锁按钮将它们解锁，才能继续计算。

1915-1920年推出的Model F将Model E的锁键机构移进了盒内，并解锁按钮做成醒目的红色，这个改进得到了市场的迅速反应，销量超过4万台。
1920-二战前，Model H、Model J和ST（Super Totalizer）等型号将这种经典的盒形计算器推向了极致。其中ST型还在原本显示结果示数的下方增加了一排可临时记录中间结果的区域。

30年代-50年代，F&T公司仿效电动打字机的做法，为Model K、Model 992等机型装上电动马达，计算时不再需要手动摇杆，冠之名曰「电动计算机」，而此前的则称为「手摇计算机」。
F&T公司在机械计算器市场上一路高歌猛进，费特本人在计算器的改进上共取得46项美国专利和25项外国专利。
1947年F&T公司国有化

1961年，费特自动计算器被改进为世界上第一批电子计算器ANITA Mark VII，却依然保留着「全键盘」设计。
费特不仅开辟了按键计算器市场，还兴起了另一个行业，计算器培训。从手摇到按键的根本性变革，解决计算问题的操作和技巧也与以前大不相同。费特认为本身只提供加减功能的计算器更像一款通用工具，只有掌握了丰富的算法，才能应对各领域复杂的计算问题。
1914年费特出版了一本厚达600页的专著《Applied Mechanical Arithmetic as practiced on the Comptometer》提供各种主流计算问题的最佳算法。到了20年代后期，全美涌现出一百多家计算器的培训学校，加上其他两个国家的学校，平均每年有2万名毕业生成为合格的计算器操作员Comptometrist，支撑起日益繁荣的计算时代。
费特除了经营公司，还担任过美国商务部大使。1919年，环游世界的他在密歇根湖畔的霍兰镇买下几百亩地，57岁的他用了三年时间，建造了一座120000多平方英尺（1115平方米）的豪华公馆，馆内设25个房间和1个三层楼高的舞厅。

1949年后，费特公馆几经易手，最后由州政府接管，成为国家历史名胜古迹。