Кіріспе
Бадиғ аз Заман Әбул-Из ибн Исмаил ибн ар Разаз әл Жазари (1136–1206, بَدِيعُ الزَّمانِ أَبُو العِزِّ بْنُ إسْماعِيلَ بْنِ الرَّزَّازِ الجَزَرِيّ) – мұсылман ғалымы, өнертапқыш, инженер-механик, қолөнерші және суретші, Месопотамиядағы Жазираның Артукид әулетінен шыққан. Ол 1206 жылы жазған «Жақсы механикалық құрылғылар туралы білім кітабы» (كتاب في معرفة الحيل الهندسية, сондай-ақ «Автоматтар» деп те аталады) еңбегімен танымал, онда 50 механикалық құрылғы және оларды қалай жасау жөніндегі нұсқаулар сипатталған. Ол піл сағатын ойлап тапқан адам ретінде танылады. Оны «робототехниканың әкесі» және қазіргі заманғы инженерияның негізін қалаушы деп есептейді.
Badīʿ az Zaman Abu l ʿIzz ibn Ismāʿīl ibn ar Razāz al Jazarī (1136–1206, بَدِيعُ الزَّمانِ أَبُو العِزِّ بْنُ إسْماعِيلَ بْنِ الرَّزَّازِ الجَزَرِيّ, ) was a Muslim polymath: a scholar, inventor, mechanical engineer, artisan and artist from the Artuqid Dynasty of Jazira in Mesopotamia. He is best known for writing The Book of Knowledge of Ingenious Mechanical Devices (كتاب في معرفة الحيل الهندسية, also known as Automata) in 1206, where he described 50 mechanical devices, along with instructions on how to construct them. He is credited with the invention of the elephant clock. He has been described as the "father of robotics" and modern day engineering.
Механикалық басқару
Дональд Хиллдің айтуынша, әл-Жазари бірнеше ерте механикалық басқару құралдарын сипаттаған, оның ішінде "ірі металл есік, комбинациялық құлып және төрт құлпышпен жабдықталған құлып" бар. Бұл құралдар ортағасырлық ислам әлемінде кеңінен қолданылған. Қызығы, әл-Жазаридің сорғысында бейнеленген тізбек Мёбиус жолағы түрінде келген, ал Мёбиус жолағы математикада зерттеу нысаны ретінде бірінші рет одан көп кейін анықталған.
Клапандары және кернеулі поршеньдері бар қос әрекетші сорғыш сорғы
Византиялық сифонды грек отын шығаруға пайдаланған нәрседен шабыт алып, әл-Жазари сору құбырларының, сору сорғысының, қос әрекетті сорғының өз нұсқасын сипаттады және екі цилиндрлі, поршеньді сору сорғысын жасағанда клапандарды және краншафтты біріктіретін таяқша механизмін алғаш рет қолданды. Бұл сорғыны су дөңгелегі қозғалтады, ол тісті дөңгелектер жүйесі арқылы тербеліс таяқты қозғалтады, ал оған екі поршеньнің таяқшалары бекітілген. Поршеньдер көлденең орналасқан цилиндрлерде жұмыс істейді, олардың әрқайсысы клапанмен басқарылатын сору және тасымалдау құбырларымен жабдықталған. Тасымалдау құбырлары машинаның ортасынан жоғары біріктіріліп, суару жүйесіне жалғыз шығу тетігін құрайды. Бұл су көтеру машинасы қазіргі инженерлік саланың дамуына тікелей ықпал етті. Бұл сорғы үш себеппен ерекше:
Насоста нағыз сору құбырын (сұйықтықты жартылай вакуумға соратын) алғаш рет пайдалану. Қос әрекетті принципті алғаш рет қолдану. Айналма қозғалысты краншафтты біріктіретін таяқша механизмі арқылы түзу қозғалысқа түрлендіру. Әл-Жазаридің сору поршеньді сорғысы тасымалдау құбырларының көмегімен 13,6 метр су көтере алады. Дегенмен, бұл сол кездегі мұсылман әлемінде кең таралған нориядан артық тиімділік көрсетпеді.
The first known use of a true suction pipe (which sucks fluids into a partial vacuum) in a pump. The first application of the double acting principle. The conversion of rotary to reciprocating motion via the crank connecting rod mechanism. Al Jazari's suction piston pump could lift 13.6 metres of water, with the help of delivery pipes. It was not, however, any more efficient than the noria commonly used by the Muslim world at the time.
Сумен жабдықтау жүйесі
әл-Жазари 13 ғасырда Дамаскте мешіттер мен Бимарстан ауруханаларын сумен қамтамасыз ету үшін жасалған, тісті дөңгелектер мен су қуатымен жұмыс істейтін ең алғашқы сумен жабдықтау жүйесін құрастырды. Жүйеде көлден алынған су, қалақ дөңгелегін және су құмыраларын қаланың мешіттері мен ауруханаларына жеткізетін тісті дөңгелектер жүйесін қозғалтты.
Автоматтар
Әл-Жазари су энергиясымен қозғалатын автоматты тауыстарды жасады. Ол сонымен қатар су сағаттарының бір бөлігі ретінде автоматты есіктерді құрастырды. Марк Э. Росхайм мұсылман инженерлерінің, әсіресе Әл-Жазаридің робототехникадағы жетістіктерін былайша баяндайды:
Mark E. Rosheim summarizes the advances in robotics made by Muslim engineers, especially al Jazari, as follows:
text=Unlike the Greek designs, these Arab examples reveal an interest, not only in dramatic illusion, but in manipulating the environment for human comfort. Thus, the greatest contribution the Arabs made, besides preserving, disseminating and building on the work of the Greeks, was the concept of practical application. This was the key element that was missing in Greek robotic science.
Грек үлгілерінен өзгеше, бұл араб мысалдары тек ғажайып көріністерге ғана емес, сонымен қатар адамның жайлылығы үшін ортаны өзгертуге қызығушылықты көрсетеді. Осылайша, арабтар гректердің еңбектерін сақтап, таратып, дамытудан басқа, практикалық қолдану тұжырымын жасады, бұл – грек робототехникасында жетіспейтін маңызды элемент болды.
Mark E. Rosheim summarizes the advances in robotics made by Muslim engineers, especially al Jazari, as follows:
text=Unlike the Greek designs, these Arab examples reveal an interest, not only in dramatic illusion, but in manipulating the environment for human comfort. Thus, the greatest contribution the Arabs made, besides preserving, disseminating and building on the work of the Greeks, was the concept of practical application. This was the key element that was missing in Greek robotic science.
Ішімдіктерді ұсынатын келіншек
Әл-Жазаридің адам тәрізді автоматтарының бірі су, шай немесе сусын әкелетін қызметші болды. Сусын резервуардағы ыдыста сақталып, одан тамшылап шелекке, ал жеті минуттан кейін кесеге құйылатын болды. Содан кейін қызметші автоматты есіктен шығып, сусынды ұсынатын еді.
Қол жуу автоматты құрылғысы бар автомат
Әл-Жазари қазіргі заманғы дәретханаларда қолданылатын су ағызу механизмін қамтитын қол жуу автоматын ойлап тапты. Бұл құрылғы – адам тәрізді автоматтардың тағы бір мысалы. Ол оң қолында тауысқа ұқсайтын құмыра ұстаған, буынды мыс фигурасынан жасалған. Құмыра латуньнан жасалған және ішінде металл пластинамен екі бөлікке бөлінген камерасы бар. Бұл механизм суды тегіс құйып, шашырауын болдырмауға көмектесті. Суды сақтайтын резервуар адам фигурасының оң жағында орналасқан. Сұйықтықты резервуардан құмыраның тоқымын арқылы құюға мүмкіндік беру үшін адам фигурасының оң шынтағына білік орнатылған. Фигураның сол қолында салмақ орналасқан, ол сүлгі, тарақ және айна ұстаған қолын көтеріп, түсіретін. Бұл автомат патшаға дәрет жасау рәсімінде көмектесу үшін жасалған. Патшаның қызметшісі фигураны алып, су құюға арналған иектің қасына қоятын. Содан кейін қызметші фигураның арт жағындағы тұтқаны бұрап, клапанды ашатын, нәтижесінде фигураның оң қолынан иектің ішіне су құйылатын. Резервуардағы су таусылына жақын келгенде және көп бөлігі құйылғанда, механизм іске қосылып, сүлгі, тарақ және айна ұстаған фигураның сол қолы патшаға қарай созылады, осылайша ол өзін сүртіп, сақалын күтіп ала алады.
Автоматтандырылған қызметшілермен бірге қайың бұрқақшасы
Су және оның қолданылуы исламда ерекше маңызға ие; ол намаздан бұрын тазару рәсімдерінің – вуду мен гусылдың ажырамас бөлігі ретінде, сондай-ақ ислам бақтарындағы маңызды элемент ретінде – жұмақтың бағындағы төрт фонтан; Құранда айтылған исламның соңғы тоқтау орны ретінде көрінеді. Сонымен қатар, Месопотамия табиғи түрде құрғақшылыққа бейім болғандықтан, сумен байланысты машиналар маңызды функция атқарды; рухани және тұрмыстық мағынада. "Даналықты механикалық құрылғылар кітабының" бір бөлігі фонтан механизмдеріне арналған, оның тақырыбы: "Су қоймаларында пішінін өзгертетін фонтандарды және мәңгілік сыбызғыға арналған машиналарды салу туралы". Әл-Жазаридің "таусық фонтаны" – сабын мен сүлгі ұсынатын гуманоид автоматтары бар, қол жууға арналған күрделі құрылғы. Марк Э. Росхайм оны былай сипаттайды: text=Таусықтың құйрығынан тығынды тартып алу нәтижесінде мұңғығынан су шығады; бассейннен лас су төгілгенде, қуыс негіздегі иілім көтеріліп, байланыс жүйесін іске қосып, таусықтың астындағы есіктен қызметшінің бейнесі пайда болып, сабын ұсынады. Су көбірек қолданылса, жоғарырақ деңгейдегі екінші иілім іске қосылып, сүлгісі бар екінші қызметшінің бейнесі пайда болады. "Таусық фонтанының" бассейні вуду жасау үшін пайдаланылды, оны қызметші басқарды, ол тығынды тартып, таусықтың мұңғығын орналастырды; бұл механизмке суды пайдаланушының алдындағы бассейнге жіберуге мүмкіндік берді. Дегенмен, таусық фонтаны сияқты су қозғалтатын заттар ритуалдық мақсатта қолданылса, су қозғалтатын гидравликаның діни емес мақсатта қолданылғаны туралы да болжам бар. Айхан Айтес былай дейді: Көптеген құрылғылардың қосымша функциялары болды, олар құдайдың шексіз күшіне қайшы келді. Оның гидравликалық және пневматикалық автоматтарының ең діни емес мақсаты – кештерде қонақтарды мүмкіндігінше тез мас ету.
text=Pulling a plug on the peacock's tail releases water out of the beak; as the dirty water from the basin fills the hollow base a float rises and actuates a linkage which makes a servant figure appear from behind a door under the peacock and offer soap. When more water is used, a second float at a higher level trips and causes the appearance of a second servant figure – with a towel! The basin of the "peacock fountain" formed the basin for performing wudu, and it would have been operated by a servant, who would have pulled the plug and positioned the peacock's beak; allowing the mechanism to release the water into the basin in front of the user. However, whilst water moving objects such as the peacock fountain had ritualistic usage, there is suggestion that water moving hydraulics were put to profane use. Ayhan Aytes suggests that:Many of the devices also had additional functions that contradicted divine omnipotence. The most profane purpose of several of his hydraulic and pnuematic automata was to get guests at parties drunk as quickly as possible.
Музыкалық робот тобы
Әл-Жазаридің еңбегінде су бұлақтары мен музыкалық автоматтар сипатталған, оларда су ағыны сағат сайын немесе жарты сағат сайын бір үлкен резервуардан екіншісіне кезекпен ауысып тұратын. Бұл жұмыс оның гидравликалық ауыстырғыштарды жаңаша пайдалануының нәтижесінде мүмкін болды.
Барабаншылардың су сағаты
Дәуілшілердің су сағаты, музыкалық робот тобынан флейта тартып ойнайтын қуыршақтың болмауымен және оның орнына екі трубашының болуымен ерекшеленеді. Ол жеті ағаштан жасалған еркек тұлғалардан тұрады, оның ішінде аталған трубашылар, сондай-ақ екі цимбал ойнайтын қуыршақ және қалғандары басқа да соққылы аспаптарды ойнайды. Бұл автоматтың механизмі сағат ретінде жұмыс істейді, сағатына бір рет музыкалық дыбыс шығарып, Аль-Жазаридің практикалық және ойын-сауық мақсатында қолданылатын көп қырлы автоматтар жасау қабілетін көрсетеді. Автоматтың қозғалысын таңертең басқа бір еркек қуыршақ бастайды, ол дизайнның фриз бөлігінің шетінде тұрып, белгілі бір нүктеге жеткенше жылжып, онда мүсінделген бүркіт алға еңкейіп, өзінің тұмсығынан допты цимбалға түсіреді. Автоматтың барлық механикалық бөліктері сумен және бірнеше поршеньдер мен кабельдермен игеріледі. Әр сағат сайын бас цистернадан су ағызылып, музыканттарға байланысты су дөңгелегін қозғалтатын басқа бір шелек құлайды. Автомат "алыстан естілетін кереңді дыбыспен орындайды" және бірнеше әртүрлі әуендерді ойнай алады. Аль-Жазари жасаған көптеген автоматтар сияқты, бұл да патша сарайының қонақтарын көңілді ету үшін жасалған.
Сағаттар
Әл-Жазари түрлі су сағаттары мен шам сағаттарын жасады. Олардың ішінде су қуатымен жұмыс істейтін портативті жазу машинасы сағаты да болды, оның биіктігі бір метр, ені жарты метр болатын. Бұл сағат 1976 жылы Ғылым мұражайында сәтті қайта құрастырылды. Әл-Жазари Күн, Ай және жұлдыздардың қозғалатын модельдерін көрсететін монументальді су қуатымен жұмыс істейтін астрономиялық сағаттарды да ойлап тапты.
Шам сағаттары
Дональд Хиллдің пікірінше, әл-Жазари қазірге дейін белгілі ең күрделі шам сағаттарын құрастырған. Хилл әл-Жазари жасаған шам сағаттарының біреуін былайша сипаттады:
Фил сағаты
1206 жылы әл-Жазари сипаттаған піл сағаты бірнеше жаңалықтарымен ерекшеленеді. Ол белгілі бір уақыт интервалдарынан кейін реакция жасайтын автоматқа ие болған алғашқы сағат (осы жағдайда, адам кейпіндегі робот қоңырды соғып, механикалық робот құс сайраған) және жыл бойындағы күндердің әртүрлі ұзындығына сәйкес келетін уақыттың өтуін дәл тіркеген алғашқы су сағаты болды.
Қалдық сағаты
Әл-Жазаридің ең үлкен астрономиялық сағаты "сарай сағаты" болды, ол шамамен 3,3 метр биіктіктегі күрделі құрылғы болатын және уақытты көрсетуден басқа көптеген функцияларды атқаратын. Оған зодиак белгілері, Күн мен Айдың орбиталары кіретін. Бұл құрылғының ерекше жаңалығы – жарты ай пішіндес көрсеткіш, ол қақпаның үстінен жылжып, жасырын тізегіш арқылы қозғалып, әр сағат сайын автоматты есіктерді ашып, әрбір есіктің артында манекен пайда болатын. Сонымен қатар, су доңғалағына бекітілген жасырын кәмшағаттың көмегімен иінтіректер арқылы қозғалатын бес автоматты музыкант музыка ойнайтын. Әл-Жазари су және салмақ күшімен жұмыс істейтін су сағаттарын ойлап тапты. Олардың ішінде тісті дөңгелекті сағаттар және 1 метр биіктігі, 0,5 метр ені бар сумен жұмыс істейтін портативті жазушы сағаты болды. Жазушының қаламы қазіргі сағаттың сағат тілімен теңестірілді. Әл-Жазаридің сумен жұмыс істейтін әйгілі жазушы сағаты 1976 жылы Лондонның Ғылым мұражайында сәтті қайта құрастырылды.
Миниатюралы суреттер
Аль Джазари өнертапқыш және инженер ретіндегі жетістіктерімен қатар, шебер суретші де болған. "Тапқыр механикалық құрылғылар туралы білім кітабында" ол өзінің өнертабыстарын сипаттап, оларды ислам өнерінің ортағасырлық стилі – миниатюралық суреттермен бейнелеген.