Леонардо Торрес Кеведо: Инженер, математик и изобретатель.

Введение

Испанский инженер-строитель (1852–1936)

Леонардо Торрес Квеведо (leoˈnaɾðo ˈtores keˈβeðo; 28 декабря 1852 – 18 декабря 1936) – испанский инженер-строитель, математик и изобретатель конца XIX и начала XX века. Член Королевской испанской академии с 1920 года, он также был членом-корреспондентом Французской академии наук и других учреждений. Торрес был плодовитым и разносторонним новатором в различных областях техники, включая механику, аэронавтику и автоматику. Одно из его величайших достижений – El Ajedrecista (Шахматист) 1912 года, электромагнитное устройство, способное играть в упрощенную версию шахмат, которое продемонстрировало возможность программирования машин для выполнения заданных правил (эвристик) и положило начало исследованиям в области искусственного интеллекта. Его первым крупным проектом стал патент на новую систему канатных дорог в 1887 году, предназначенную для безопасной перевозки людей, что нашло свое завершение в 1916 году с созданием Whirlpool Aero Car в Ниагарском водопаде, способной перевозить 35 стоящих пассажиров на протяжении километра. В промежутке он опубликовал работы Sur les machines algébriques (1895) и Machines à calculer (1901), которые принесли ему известность во Франции, и осуществлял строительство нескольких аналоговых машин для решения алгебраических уравнений. С 1902 по 1911 год Торрес внес значительный вклад в развитие авиации, в частности, разработал швартовочную мачту с усовершенствованной поворотной платформой для пришвартовки дирижаблей на открытом воздухе и дирижабль Astra Torres, имевший трехлопастную конструкцию поперечного сечения, который широко использовался странами Антанты во время Первой мировой войны. Он также был ключевой фигурой в разработке радиоуправления в 1901 году, создав Telekine, устройство, заложившее основы современных принципов беспроводного дистанционного управления. Пионерские разработки Торреса включали проекты специализированного электромеханического калькулятора, представленные в его статье 1914 года «Очерки по автоматике», которую британский историк Брайан Рэнделл назвал «замечательной работой, которая и сегодня заслуживает внимания», где он также предложил раннюю форму представления чисел с плавающей запятой и автоматы, обладающие способностью к различению. Он успешно продемонстрировал возможность создания электромеханического аналитического двигателя, построив в 1920 году вычислительную машину, управляемую печатной машинкой. Он продолжал разрабатывать оригинальные проекты до выхода на пенсию в 1930 году, особенно в области военно-морской техники, такие как Camp Vessel (дирижабленосный корабль) и Binave (многокорпусный стальной корабль). Помимо своей изобретательской деятельности, Торрес также проявил себя в литературной сфере, был известным оратором и сторонником эсперанто.

Leonardo Torres Quevedo (leoˈnaɾðo ˈtores keˈβeðo; 28 December 1852 – 18 December 1936) was a Spanish civil engineer, mathematician, and inventor
of the late 19th century and early 20th century. A member of the Royal Spanish Academy since 1920, he was also a corresponding member of the French Academy of Sciences, among other institutions. Torres was a prolific and versatile innovator in various fields of engineering, including mechanics, aeronautics and automatics. One of his greatest achievements was El Ajedrecista (The Chess Player) of 1912, an electromagnetic device capable of playing a limited form of chess that demonstrated the capability of machines to be programmed to follow specified rules (heuristics) and marked the beginnings of research into the development of artificial intelligence. His first major project was the patent for a new cable car system in 1887 to transport people safely, an area that culminated in 1916 with the Whirlpool Aero Car located in Niagara Falls, that carries 35 standing passengers over a one kilometre trip. In between, he published Sur les machines algébriques (1895) and Machines à calculer (1901), technical works that gave him a notorious reputation in France, carrying out the construction of several analog machines for the resolution of algebraic equations. From 1902 to 1911, Torres made significant aeronautical contributions, most notably a mooring post with a superior pivoting platform to be able to moor a dirigible outdoors, and the Astra Torres airship, a trilobed cross section structure that was widely used by the Allied Powers during World War I. He was also a key figure in the development of radio control in 1901 with the Telekine, which he created modern wireless remote control operation principles. Torres' pioneering advances included the designs for a special purpose electromechanical calculator in his 1914 paper Essays on Automatics, which has been qualified by British historian Brian Randell as "a fascinating work which well repays reading even today", where he also proposed an early form of floating point values and automata with discernment capacity. He successfully demonstrated the feasibility of an electromechanical analytical engine by producing a typewriter controlled calculating machine in 1920. He continued conceiving original designs until his retirement in 1930, especially in naval engineering, such as the Camp Vessel (a dirigible carrying boat), and the Binave (a multihull steel ship). In addition to his inventing work, Torres also stood out in the field of letters, and was a noted speaker and supporter of Esperanto.

Ранние годы

Торрес родился 28 декабря 1852 года, в день Святых Невинных, в Санта-Крус-де-Игунья, Кантабрия, Испания. Его отец, Луис Торрес Вильдосола и Уркихо, был инженером-строителем в Бильбао, где работал инженером-железнодорожником. Его мать – Валентина де Кеведо и Маса. Семья в основном проживала в Бильбао, хотя также проводила длительные периоды в доме семьи матери в горной местности Кантабрии. В детстве он часто разлучался с родителями из-за командировок. Поэтому о нем заботились родственницы его отца, дамы Барренхеа, которые объявили его своим наследником, что способствовало его будущей независимости. Он учился в средней школе в Бильбао, а затем отправился в Париж, в Коллеж христианских братьев, где в течение двух лет (1868 и 1869) завершил обучение, познакомившись с французской культурой, обычаями и языком, что впоследствии помогло ему в научно-технических отношениях с видными деятелями и научными учреждениями. В 1870 году его отец был переведен в Мадрид, куда переехала и семья. В следующем году Торрес начал высшее образование в Высшей школе инженеров-дорожников. В 1873 году он временно прервал учебу, чтобы добровольно вступить в ряды защитников Бильбао, окруженного карлистскими войсками во время Третьей Карлистской войны. После снятия осады Бильбао в 1874 году он вернулся в Мадрид и закончил обучение в 1876 году, заняв четвертое место в своем выпуске. Будучи молодым предпринимателем, унаследовавшим значительное состояние, он сразу же отправился в длительное путешествие по Европе в 1877 году, посетив Италию, Францию и Швейцарию, чтобы ознакомиться с новейшими научными и техническими достижениями того времени, особенно в области электричества. Это было необходимо для разработки канатной дороги, обеспечивающей уровень безопасности, подходящий для перевозки людей, а не только грузов. Позже патент был расширен на другие страны: США, Австрию, Германию, Францию, Великобританию и Италию. Канатные дороги Торреса использовали инновационную систему поддержки несколькими тросами, в которой один конец троса закреплен на фиксированных противовесах, а другой (через систему шкивов) – на подвижных противовесах. При такой системе осевое усилие тросов остается постоянным и равным весу противовеса, независимо от нагрузки в кабине. Изменяться будет только прогиб тросов, который увеличится при подъеме противовеса. Таким образом, коэффициент безопасности этих тросов точно известен и не зависит от нагрузки в кабине. Полученная конструкция очень прочна и остается безопасной даже в случае обрыва несущего троса. Позже он построил канатную дорогу через Рио-Леон в долине Игунья, Испания, которая была быстрее и моторизована, но все еще использовалась исключительно для транспортировки материалов, а не людей. В 1889 году Торрес представил свою канатную дорогу в Швейцарии, стране, проявлявшей большой интерес к этому виду транспорта из-за своей географии и уже начавшей использовать канатные дороги для перевозки сыпучих грузов на линии Klimsenhorn Pilatus Kulm. Однако он приостановил свой проект на несколько лет из-за отказа швейцарских инженеров, а также критики и карикатур, появившихся в прессе этой страны. Положительные результаты этого типа канатных дорог побудили его разработать свою самую известную канатную дорогу – Spanish Aerocar у Ниагарского водопада в Канаде. Канатная дорога длиной 550 метров – это воздушная канатная дорога, пересекающая водоворот в Ниагарском ущелье с канадской стороны. Она движется со скоростью примерно , при нагрузке на трос в и коэффициенте безопасности тросов 4,6. Строительство велось между 1914 и 1916 годами. Для строительства и монтажа была создана компания Niagara Spanish Aerocar Company Limited, выделившаяся из Общества инженерных исследований и работ, обе компании были основаны Торресом с капиталом в 110 000 долларов (примерно миллион долларов в 2000 году) и планируемой 20-летней концессией. Строительством руководил сын Торреса, Гонсало Торрес Поланко. Первые успешные испытания были проведены 15 февраля 1916 года, а официальное открытие состоялось 8 августа, после чего на следующий день канатная дорога открылась для публики. Канатная дорога, с небольшими модификациями, функционирует и по сей день без каких-либо серьезных происшествий, являясь популярной туристической и кинематографической достопримечательностью. На валуне перед магазином сувениров Aero Car установлена табличка с надписью: International Historic Civil Engineering Site. THE NIAGARA SPANISH AEROCAR. В знак признания выдающемуся испанскому инженеру, спроектировавшему Spanish Aerocar у Ниагарского водопада. Это был лишь один из многих его выдающихся вкладов в инженерное дело. Инженер Леонардо Торрес Кеведо (1852–1936). Построена в 1914–1916 годах. CSCE. Канадское общество гражданских инженеров. 2010. Asociación de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de España. Испанская воздушная переправа у Ниагары.

Torres was born on 28 December 1852, on the Feast of the Holy Innocents, in Santa Cruz de Iguña, Cantabria, Spain. His father, Luis Torres Vildósola y Urquijo, was a civil engineer in Bilbao, where he worked as a railway engineer. His mother was Valentina de Quevedo y Maza. The family resided for the most part in Bilbao, although they also spent long periods in his mother's family home in Cantabria's mountain region. During his childhood, he spent long periods of time separated from his parents due to work trips. Therefore, he was cared by a relatives of his father, the Barrenechea ladies, who declared him heir to their property, which facilitated his future independence. He studied high school in Bilbao and later went to Paris, to the College of the Christian Brothers, to complete studies for two years (1868 and 1869), where he met French culture, customs, and language and that in later years it would help him in his scientific technical relationships with personalities, and scientific institutions. In 1870, his father was transferred, bringing his family to Madrid. The following year, Torres began his higher studies in the Official School of the Road Engineers' Corps [es]. He temporarily suspended his studies in 1873 to volunteer for the defense of Bilbao, which had been surrounded by Carlist troops during the Third Carlist War. Once the siege of Bilbao was lifted in 1874, he returned to Madrid and completed his studies in 1876, graduating fourth in his class. As a young entrepreneur who had inherited a considerable family fortune, he immediately set out on a long trip through Europe in 1877, visiting Italy, France and Switzerland, to know the scientific and technical advances of the day, especially in the incipient area of electricity. for a cable car with which he obtained a level of safety suitable for the transport of people, not only cargo. The patent was later extended to other countries: United States, Austria, Germany, France, United Kingdom, and Italy. Torres' cable cars used an innovative multi cable support system, in which one end of a cable is anchored to fixed counterweights and the other (through a system of pulleys) to mobile counterweights. With this system the axial force of the cables via is constant and equal to the weight of the counterweight, regardless of the load in the shuttle. What will vary with this load is the deflection of the via cables, which will increase by raising the counterweight. Thus, the safety coefficient of these cables is perfectly known, and is independent of the shuttle load. The resulting design is very strong and remains safe in case of a support cable failure. Later, he constructed a cableway over the Río León in Valle de Iguña [es], Spain, that was faster and motorized, but still used solely for the transport of materials, not of people. In 1889 Torres presented his cableway in Switzerland, a country very interested in that form of transport owing to its geography, and which was already starting to use cable cars for bulk transport in the Klimsenhorn Pilatus Kulm line. However, he put his project on hold for a few years due to both rejection by Swiss engineers and comments and caricatures that appeared in the press of that country. The positive results of this type of cable car led him to develop his most famous cable car, the Spanish Aerocar in Niagara Falls in Canada. The cableway of 550 meters in length is an aerial cable car that spans the whirlpool in the Niagara Gorge on the Canadian side. It travels at about The load per cable via is , with a safety coefficient for the cables of 4.6. It was constructed between 1914 and 1916. For its construction and assembly, the Niagara Spanish Aerocar Company Limited was set up from the Society of Engineering Studies and Works, both companies promoted by Torres, with a capital of $110,000 (roughly $ million in ), and a planned concession of 20 years. The construction was directed by Torres' son, Gonzalo Torres Polanco. It completed its first successful tests on 15 February in 1916 and was officially inaugurated on 8 August, opening to the public the following day. The cableway, with small modifications, runs to this day with no accidents worthy of mention, constituting a popular tourist and cinematic attraction. A plaque, mounted on a boulder in front of Aero Car Gift Shop recalls this fact: International Historic Civil Engineering Site. THE NIAGARA SPANISH AEROCAR. A tribute to the distinguished Spanish Engineer who designed the Niagara Spanish Aerocar. This was only one of his many outstanding contributions to the engineering profession. Engineer Leonardo Torres Quevedo (1852–1936). Constructed 1914–1916. CSCE. The Canadian Society for Civil Engineering. 2010. Asociación de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos de España. Spanish aerial ferry of the Niagara.

Аналоговые вычислительные машины

С середины XIX века было известно несколько механических устройств, от интеграторов и умножителей до аналитической машины Чарльза Бэббиджа. Работа Торреса в этой области вписывается в эту традицию, которая началась в 1893 году с представления работы "Memória sobre las máquinas algébricas" ("Память об алгебраических машинах") в Испанской королевской академии наук в Мадриде. Эта работа была прокомментирована в докладе Эдуардо Сааведра в 1894 году и опубликована в журнале Revista de Obras Públicas [es]. Торрес разработал первую модель машины, а Сааведра рекомендовал финансировать окончательный проект устройства. Позже, в 1900 году, он представил более подробную работу "Machines à calculer" ("Вычислительные машины") в Парижской академии наук. Комиссия, получив положительные отзывы от Марселя Депреза, Анри Пуанкаре и Поля Аппеля, обратилась к академии с просьбой об ее публикации, подчеркнув: "Господин Торрес дал теоретическое, общее и полное решение проблемы построения алгебраических и трансцендентных зависимостей посредством машин".

Эти машины исследовали математические и физические аналогии, лежащие в основе аналоговых вычислений или непрерывных величин, и способы механического установления связей между ними, выраженных в математических формулах. В исследовании учитывались комплексные переменные и использовалась логарифмическая шкала. С практической точки зрения, было показано, что такие механизмы, как вращающиеся диски, могут использоваться бесконечно точно, так что изменения переменных были ограничены в обоих направлениях. На практике Торрес построил целую серию аналоговых вычислительных машин, полностью механических. Эти машины использовали определенные элементы, известные как арифметические элементы (arithmophores), состоящие из движущейся части и указателя, позволяющего считывать величину в соответствии с его положением. Указанная движущаяся часть представляла собой градуированный диск или барабан, вращающийся вокруг оси. Угловые перемещения были пропорциональны логарифмам представляемых величин. В период с 1910 по 1920 год, используя ряд таких элементов, Торрес разработал машину, способную вычислять корни произвольных многочленов восьмой степени, включая комплексные, с точностью до тысячных. Машина вычисляла следующую формулу:
где X — переменная, а A1–A8 — коэффициенты каждого члена. При α = 1 формула принимает следующий вид, и можно получить корень алгебраического уравнения:

Вычисляя каждый член в логарифмической шкале, их можно вычислить только с помощью сумм и произведений, таких как A1 + a × log(X), которые могут обрабатывать очень широкий диапазон значений, а относительная погрешность при вычислении остается постоянной независимо от размера значения. Однако для вычисления суммы каждого члена необходимо точно определить log(u + v) по вычисленным значениям log(u) и log(v) в логарифмической шкале. Для этого вычисления Торрес изобрел механизм под названием "бесконечный шпиндель" ("fusee sans fin") — сложный дифференциальный механизм со спиральной шестерней, который позволял механически выразить соотношение log(u) – log(v) = log(u/v) = V, и, используя u/v = 10^V, вычислить log(u + v) по следующей формуле:
, та же техника, которая лежит в основе современной электронной логарифмической системы счисления. Помимо этой машины, Торрес разработал другие небольшие вычислительные устройства с использованием шестерен и рычагов около 1900 года для получения комплексного решения квадратного уравнения X^2 – pX + q = 0. Машины хранятся в музее Торреса Квеведо при Школе гражданского строительства Технического университета Мадрида.

Радиоуправление: Телекино

Торрес был пионером в области дистанционного управления. Он начал разрабатывать новую систему около 1901 или 1902 года, как способ тестирования своих дирижаблей, не подвергая риску человеческие жизни. Для своего устройства он выбрал название Telekino, как комбинацию двух греческих слов: tele, что означает "на расстоянии", и kino, что означает "движение", в результате чего получилось "движение на расстоянии" – именно этого Торрес и хотел добиться. В 1902–1903 годах изобретение под названием "Systéme dit Télékine pour commander à distance un mouvement mécanique" ("Средство или метод для дистанционного управления механическим движением") было запатентовано во Франции, Испании и Великобритании. 3 августа 1903 года он представил Telekino в Парижской академии наук, вместе с подробным отчетом и практической демонстрацией для ее членов. При постройке этого первоначального прототипа Торрес получил помощь от Габриэля Кенигса, директора Лаборатории механики Сорбонны, и Октава Рошфора, который предоставил устройства беспроводной телеграфии. Telekino состояло из трех основных частей: беспроводного телеграфного приемника, многопозиционного поворотного переключателя и двух сервомоторов, которые могли использоваться для привода механической системы. Сигнал, передаваемый электромагнитными волнами, принимается антенной и преобразуется в электрические импульсы когерентом. Каждый импульс активирует электромагнит, который замыкает свою вторичную цепь, заставляя многопозиционный переключатель продвигаться на один шаг вперед. Эта операция автоматически повторяется столько раз, сколько получено импульсов сигнала. Когда многопозиционный переключатель достигает своего конечного положения, аккумулятор подает ток на выбранный вывод сервомотора. Затем сервомотор приводится в движение, выполняя известное и заранее определенное действие. Торрес понял, что для достижения конечного, но не ограниченного набора действий, основанного на двоичной системе, как в телеграфе (с двумя состояниями – включено и выключено), необходимо создать ограниченное количество кодовых слов, используя последовательность двоичных состояний. Проблема заключалась в отсутствии механизма синхронизации, способного определить конец одного символа и начало следующего. В этой ситуации единственным решением было использование асинхронного метода синхронизации, основанного на изменении состояния телеграфного сигнала. В конечном итоге было предложено простое решение – использовать код, основанный на количестве последовательно отправленных импульсов: действие номер 1 соответствовало одному импульсу, действие номер 2 – двум импульсам, действие номер 3 – трем импульсам и так далее. Торрес мог независимо выбирать различные положения для рулевого двигателя и различные скорости для двигателя-движителя. Он также мог управлять другими механизмами, такими как свет (включать или выключать) и флаг (поднимать или опускать) одновременно. В частности, с помощью своих прототипов Торрес мог выполнять до 19 различных действий. Начиная с 1904 года, Торрес начал проводить первые испытания Telekino: сначала на трехколесном электрическом транспортном средстве на фронтоне Beti Jai в Мадриде, с эффективной дальностью всего 20–30 метров, что считается первым известным примером беспилотного наземного транспортного средства с радиоуправлением (UGV). В 1905 году Торрес испытал вторую модель Telekino на лодке в пруду Casa de Campo в Мадриде, достигнув расстояний до 250 метров. С террасы Club Marítimo del Abra, при поддержке президента провинциального совета и других официальных лиц, был проведен эксперимент по дистанционному управлению Telekino маневрами электрического катера Vizcaya. 25 сентября 1906 года, в присутствии короля Альфонсо XIII и большой толпы, он успешно продемонстрировал изобретение в порту Бильбао, управляя катером Vizcaya с берега, с людьми на борту, продемонстрировав дальность действия 2 км. Положительные результаты этих испытаний побудили Торреса обратиться в испанское правительство с просьбой о финансовой помощи для использования его Telekino в управлении подводными торпедами – технологической областью, которая только начинала развиваться. Его просьба была отклонена, что привело к прекращению разработки Telekino.

Torres was a pioneer in the field of remote control. He began to develop a new system around 1901 or 1902, as a way of testing his airships without risking human lives. For its device, he chose the name Telekino as a combination of two Greek words: tele which means "at distance" and kino which means "movement", resulting both together "movement at distance", which was what Torres wanted to obtain. Between 1902 and 1903, the invention titled "Systéme dit Télékine pour commander à distance un mouvement mécanique" ("Means or method for directing mechanical movements at or from a distance") applied for patents in France, Spain, and Great Britain. On 3 August 1903, he presented the Telekino at the Paris Academy of Science, together with a detailed memory and a practical demonstration to its members, For the construction of this initial prototype, Torres received help from Gabriel Koenigs, director of the Mechanics Laboratory of the Sorbonne, and Octave Rochefort, who collaborated by providing wireless telegraphy devices. The Telekino has three different parts: a wireless telegraph receiver, a multi position rotary switch and two servomotors that can be used to drive a mechanical system. The signal transmitted by electromagnetic waves, is received by the antenna and is transformed into electric pulses by a coherer. Each pulse drives an electromagnet, which closes its secondary circuit causing the multi position switch unit to go one step forward. This operation is repeated automatically as many times as the number of signal impulses. When the multi position switch reaches its final position, the battery supplies current to the chosen servomotor terminal. Then, the servomotor is put in motion causing a known and previously defined action. Torres realized that to achieve a finite but not limited set of actions based on a binary system as the telegraph was, (with only two states, on and off), it was necessary to create a limited number of codewords through a sequence of binary states. The problem, at that time, was the impossibility of having a synchronisation mechanism able to detect the end of one character and the beginning of the next. In this situation, the only way to solve this difficulty was using an asynchronous synchronisation method based on the change in the telegraph signal state. The final proposal was as simple as using a code based on the number of pulses consecutively sent; so, the action, e. g. number 1, corresponded to one pulse, to two pulses corresponded the action number 2, to three pulses the action number 3 and so on. Torres was able to select different positions for the steering engine and different velocities for the propelling engine independently. He was also able to act over other mechanisms such a light, for switching it or not, and a flag, for raising or dropping it, at the same time. Specifically, Torres was able to do up to 19 different actions with his prototypes. From 1904 Torres chose to conduct initial Telekino testings, first in an electric three wheeled land vehicle in the Beti Jai fronton of Madrid, with an effective range of just 20 to 30 meters, which has been considered the first known example of a radio controlled unmanned ground vehicle (UGV). In 1905, Torres tested a second model of the Telekino located in a boat in the pond of the Casa de Campo in Madrid, achieving distances of up to about 250 m. From the terrace of the Club Marítimo del Abra, and with the assistance of the president of the Provincial Council and other authorities, an experiment was carried out with the Telekino remotely controlling the maneuvers of the electrically powered launch Vizcaya. On 25 September 1906, in the presence of the king Alfonso XIII and before a great crowd, he successfully demonstrated the invention in the port of Bilbao, guiding the launch Vizcaya from the shore with people on board, demonstrating a standoff range of 2 km. The positive results of those experiences encouraged Torres to apply to the Spanish government for the financial aid required to use his Telekino to steer submarine torpedoes, a technological field which was just starting out. His application was denied, which caused him to abandon the development of the Telekino.

Формальный язык

В 1907 году Торрес представил в Вене формальный язык для описания механических чертежей и, следовательно, механических устройств. Ранее он опубликовал работу "О системе обозначений и символов, предназначенных для облегчения описания машин" в журнале Revista de Obras Públicas. По мнению австрийского пионера в области вычислительной техники Хайнца Земанека, это было эквивалентно языку программирования для числового программного управления станками. Он разработал таблицу символов, собрание правил и, как обычно в его работах, применил их на примере. Этот символический язык демонстрирует ключевые способности Торреса: его умение выявлять проблему – в данном случае социальную проблему и ее технические последствия – и его способность к творчеству, к изобретению, чтобы предложить рациональное, надлежащим образом техническое решение. Как говорил Торрес: "Бэббидж и Франц Реуло – и, полагаю, другие тоже, хотя я о них не знаю – пытались безуспешно устранить это неудобство; но даже если эти выдающиеся авторы потерпели неудачу, это не должно быть достаточным основанием для отказа от столь важной задачи".

Лаборатория автоматизации

В качестве члена руководящего комитета Совета по расширению исследований и научных исследований (Junta para Ampliación de Estudios e Investigaciones Científicas), созданного в 1907 году для стимулирования научных исследований и научного образования в Испании, Торрес сыграл ведущую и решающую роль в создании трех ключевых государственных учреждений, позволяющих понять тот импульс, который это учреждение придало экспериментам как в сфере образования, так и в сфере исследований, независимо от дисциплины: Лаборатория автоматизации (1907) – директором которой он был назначен, организация производства инструментов – Ассоциация лабораторий (1910) – объединение государственных лабораторий и мастерских – и Институт материаловедения (1911) – распределение бюджета. Он не только создавал собственные изобретения, но и оказывал услуги и поддержку университетам и исследователям Совета. Лаборатория автоматизации производила широкий спектр инструментов, включая спектрографическое оборудование Анхеля дель Кампо и Мигеля А. Катала́на, интерферометр Мануэля Мартинеса Риско, сталагмометр Хуана Негрина, микротом Сантьяго Рамона и Кахаля и рентгеновский спектрометр Бласа Кабреры, среди прочих.

Шахматный автомат: Эль Аджедрециста

В начале 1910 года Торрес начал строить шахматный автомат, который он назвал El Ajedrecista (Шахматист). В отличие от The Turk и Ajeeb, El Ajedrecista обладал настоящей интегрированной автоматикой и мог автоматически играть эндшпиль «король и ладья» против короля из любой позиции, без какого-либо вмешательства человека.

In early 1910, Torres began to construct a chess automaton he dubbed El Ajedrecista (The Chess Player). As opposed to The Turk and Ajeeb, El Ajedrecista had a true integrated automation and could automatically play a king and rook endgame against the king from any position, without any human intervention

The pieces had a metallic mesh at their base, which closed an electric circuit that encoded their position in the board. When the black king was moved by hand, an algorithm calculated and performed the next best move for the white player. The automaton does not deliver checkmate in the minimum number of moves, nor always within the 50 moves allotted by the fifty move rule, because of the simple algorithm that calculates the moves. It did, however, checkmate the opponent every time. If an illegal move was made by the opposite player, the automaton would signal it by turning on a light. If the opposing player made three illegal moves, the automaton would stop playing. The device has been considered the first computer game in history. It created great excitement when it made its debut, at the University of Paris in 1914. Its internal construction was published by H. Vigneron in the French magazine La Nature. It was widely mentioned in a Scientific American supplement as "Torres and His Remarkable Automatic Devices. He Would Substitute Machinery for the Human Mind", on November 6, 1915. An example game where White checkmates the black King, following Torres' algorithm. Recorded in Portable Game Notation:[FEN "8/8/1k6/8/R7/8/5K2/8 w 0 1"]

1. Rh4 Kc5 2. Kf3 Kd5 3. Ke3 Kd6 4. Rh5 Kc6 5. Ke4 Kd6 6. Rg5 Kc6 7. Kd4 Kd6 8. Rg6+ Kd7 9. Kd5 Ke7 10. Rh6 Kf7 11. Ra6 Ke7 12. Rb6 Kf7 13. Ke5 Ke7 14. Rb7+ Kd8 15. Ke6 Kc8 16. Rh7 Kb8 17. Rg7 Ka8 18. Kd6 Kb8 19. Kc6 Ka8 20. Kb6 Kb8 21. Rg8#

A second version was constructed under the supervision of his son Gonzalo, and was presented in Paris in 1922. It was more elegant and technically perfected. The mechanical arms to move pieces were replaced for electromagnets located under the board. It also included a sound effect, with a voice recording announcing checkmate when the computer won the game. The advanced machine was introduced to a greater audience at the 1951 Paris Cybernetic Congress and explained to Norbert Wiener. El Ajedrecista also defeated Savielly Tartakower at the Congress, being the first Grandmaster to lose against a machine. Heinz Zemanek played against this chess machine at the Brussels World Fair in 1958, described it as "a historical witness of automaton artistry that was far ahead of its time". According to Zemanek, Torres designed a very clever six part algorithm for the end game, which was implemented using levers, gears, and relays.

Фигуры имели металлическую сетку в основании, замыкающую электрическую цепь, кодирующую их положение на доске. Когда чёрный король перемещался вручную, алгоритм вычислял и выполнял следующий оптимальный ход за белых. Автомат не ставил мат в минимальном количестве ходов и не всегда укладывался в 50 ходов, предусмотренных правилом пятидесяти ходов, из-за простоты алгоритма расчёта ходов. Тем не менее, он неизменно ставил мат сопернику. Если противник делал незаконный ход, автомат сигнализировал об этом, включая лампу. При трёх незаконных ходах противника автомат прекращал игру. Это устройство считается первой компьютерной игрой в истории. Оно вызвало большой ажиотаж при дебюте в Парижском университете в 1914 году. Внутреннее устройство было опубликовано Г. Вигнероном во французском журнале La Nature. Оно широко упоминалось в приложении к Scientific American как «Торрес и его замечательные автоматические устройства. Он стремился заменить человеческий разум машинами» 6 ноября 1915 года. Пример партии, в которой белые ставят мат чёрному королю, следуя алгоритму Торреса. Записана в портативной нотации:[FEN "8/8/1k6/8/R7/8/5K2/8 w 0 1"] 1. Rh4 Kc5 2. Kf3 Kd5 3. Ke3 Kd6 4. Rh5 Kc6 5. Ke4 Kd6 6. Rg5 Kc6 7. Kd4 Kd6 8. Rg6+ Kd7 9. Kd5 Ke7 10. Rh6 Kf7 11. Ra6 Ke7 12. Rb6 Kf7 13. Ke5 Ke7 14. Rb7+ Kd8 15. Ke6 Kc8 16. Rh7 Kb8 17. Rg7 Ka8 18. Kd6 Kb8 19. Kc6 Ka8 20. Kb6 Kb8 21. Rg8#

Вторая версия была построена под руководством его сына Гонсало и представлена в Париже в 1922 году. Она была более элегантной и технически совершенной. Механические манипуляторы для перемещения фигур были заменены электромагнитами, расположенными под доской. Также была добавлена звуковая индикация – голосовое сообщение, объявляющее мат, когда компьютер выигрывал партию. Эта усовершенствованная машина была представлена широкой публике на Парижском кибернетическом конгрессе в 1951 году и продемонстрирована Норберту Винеру. El Ajedrecista также обыграл Савели Тартaковера на этом конгрессе, став первым гроссмейстером, проигравшим машине. Хайнц Земанэк сыграл против этой шахматной машины на Всемирной выставке в Брюсселе в 1958 году и описал её как «исторического свидетеля мастерства автоматики, опередившего своё время». По словам Земанэка, Торрес разработал очень изящный шестиходовый алгоритм для эндшпиля, реализованный с помощью рычагов, шестерён и реле.

Аналитические машины

Торрес продолжил доказывать свои теории, создав серию рабочих прототипов. Он дважды продемонстрировал, в 1914 и 1920 годах, что все зубчатые механизмы вычислительной машины, подобной машине Бэббиджа, могут быть реализованы с использованием электромеханических компонентов. Его аналитическая машина 1914 года использовала небольшую память, построенную на электромагнитах, способную вычислять p × q – b. С точки зрения пользовательского интерфейса, эту машину можно считать предшественницей современных компьютеров, использующих клавиатуру в качестве интерфейса ввода. Что касается применения, предполагалось также удалённое вычисление посредством прокладки электрических проводов, что можно рассматривать как примитивную систему, аналогичную современной онлайн-системе, использующей каналы связи. Торрес не планировал коммерческое производство такой машины, рассматривая её как средство демонстрации своих идей и методов. Кроме того, в статье 1920 года об электромеханических арифмометрах он отметил необходимость представления непрерывных чисел в виде конечных дискретных значений для обработки и принятия решений в ряде автоматических машин, таких как "Dianemologo" (1907) – машина для копирования речи без стенографии, "Деформируемые веретенообразные воздушные шары" (1914) и "Железнодорожные блокировки T. Q." (1918) – блокировочная система его собственной разработки для обеспечения безопасности движения поездов на определённом участке. 30 июля 1913 года он спроектировал "Buque Campamento" ("Судно-лагерь") – дирижабленосный воздушный шар с причальной мачтой и грузовым отсеком, достаточно большим для размещения до двух надутых баллонов и водородных баллонов. Торрес рассматривал возможность объединения авиации и флота таким образом и предложил свой патент компании Vickers Limited, однако последняя не проявила интереса к проекту. В 1916 году Торрес запатентовал в Испании новый тип катамарана, задуманный как стальной многокорпусный корабль под названием "Binave" (Двукорпусное судно). В 1917 году он подал заявку на патент в Великобритании под названием "Усовершенствования в конструкции судов", и в 1918 году он был построен в Бильбао, где и прошел первые испытания. В эту конструкцию были внедрены важные инновации, такие как два морских двигателя Hispano Suiza мощностью 30 л.с., а также возможность изменять конфигурацию судна во время плавания, размещая по два руля на корме каждого корпуса и устанавливая винты в кормовой части.

Torres went ahead to prove his theories with a series of working prototypes. He demonstrated twice, in 1914 and in 1920, that all of the cogwheel mechanisms of a calculating machine like that of Babbage could be implemented using electromechanical parts. His 1914 analytical machine used a small memory built with electromagnets, capable of evaluating p × q – b. From the user interface point of view, this machine can be regarded as the predecessor of current computers that use a keyboard as an input interface. In terms of usage, remote calculation by extension of electric wires is also assumed, and it is considered to be a rudimentary system such as the current online system that uses communication lines. Torres had no thought of making such a machine commercially, viewing it instead as a means of demonstrating his ideas and techniques. Furthermore, in a 1920 paper on electromechanical arithmometers, he pointed out the need to represent continuous numbers as finite discrete values for processing and judgment in several automatic machines, the "Dianemologo" (1907), a machine to copy, without the need to resort to shorthand, any speech to as it is pronounced, "Deformable Fusiform Balloons" (1914), and "Railway Interlocks T. Q." (1918), an interlock of his own design to protect the movement of trains within a certain area. On 30 July 1913, he designed the "Buque Campamento" ("Camp Vessel"), a dirigible balloon carrier with a mooring mast and a hold large enough to house up to two inflated units, and hydrogen cylinders. Torres had thought of the possibility of combining aeronautics with the navy in this way, offering his patent to Vickers Limited, although the latter did not show any interest in the project. In 1916 Torres patented in Spain a new type of catamaran which was conceived as a steel multihull vessel, receiving the name of "Binave" (Twin Ship). He applied for the patent in the United Kingdom with the title "Improvements in Ships" in 1917, and it was built in Bilbao in 1918, where it carried out its first tests. He introduced important innovations in this design, such as two 30 HP Hispano Suiza marine engines, or the ability to modify its configuration when sailing, positioning two rudders at the stern of each float, and placing the propellers aft too.

Образовательные изобретения

В последние годы жизни Торрес обратил внимание на область образовательных дисциплин, чтобы изучить элементы или устройства, которые могли бы помочь преподавателям в их работе. В период с 1922 по 1930 год он запатентовал усовершенствования для пишущих машинок, систему нумерации страниц в учебниках, "Puntero Proyectable" ("Проектируемый указатель") и "Proyector Didáctico" ("Дидактический проектор"). Проектируемый указатель основывался на тени, создаваемой непрозрачным объектом, движущимся вблизи проекционного экрана, при этом тень использовалась как указатель. Для этого он разработал шарнирный механизм, позволявший докладчику произвольно перемещать точку или точки рядом с проекционным экраном, что давало возможность выделять интересующие области на прозрачной пленке. Дидактический проектор улучшил способ установки слайдов на стеклянные пластины для проецирования.

Эсперантист

В начале 1900-х годов Торрес изучил международный язык эсперанто и оставался его сторонником на протяжении всей жизни. С 1922 по 1926 год он участвовал в работе Международного комитета по интеллектуальному сотрудничеству Лиги Наций, где в первый день заседания предложил следующее постановление: «Комитет, убежденный в полезности искусственного вспомогательного языка для облегчения научных связей между различными народами, учреждает подкомитет, которому поручено изучить, при помощи экспертов, различные предложенные решения». Хотя почти половина членов Комитета поддерживала эсперанто, предложение столкнулось с решительным сопротивлением со стороны некоторых других участников. В 1925 году Торрес участвовал в качестве официального представителя испанского правительства в "Конференции об использовании эсперанто в фундаментальных и прикладных науках", проходившей в Париже, вместе с Висенте Ингладой Орс [es] и Эмилио Эррерой Линарес. В том же году он вошел в состав Почетного комитета Испанской ассоциации эсперанто (HEA), основанной Хулио Мангадой.

Латиноамериканский технологический словарь

В 1910 году Торрес отправился в Аргентину с инфантой Изабель для участия в Международном научном конгрессе, проходившем в Буэнос-Айресе, как одно из мероприятий, организованных в ознаменование столетия независимости Аргентины. Он представил проект под названием "Unión Internacional Hispano–Americana de Bibliografía y Tecnología Científica", целью которого было разъяснение, совершенствование, унификация и обогащение испанского технического языка. Первой задачей стала публикация технологического словаря испанского языка для решения проблем, вызванных растущим использованием научных и технологических неологизмов, а также адаптацией заимствований из других языков в условиях наплыва иностранных терминов. В 1930 году вышел первый том "Diccionario Tecnológico Hispanoamericano".

Личная жизнь и смерть

В 1885 году Торрес женился на Лус Поланко и Наварро в Портолине (Молледо), с которой у него было восемь детей: Леонардо (умер в возрасте 2 лет), Гонсало (позже ставший его соратником), Лус, Валентина, Луиза, Джулия, Леонардо и Фернандо. После смерти своего первенца в 1889 году он переехал в Мадрид с твердым намерением реализовать проекты, которые он разрабатывал в предыдущие годы. В это время он посещал Афинеум, литературные встречи в кафе Suizo и Elipa, но обычно воздерживался от участия в дебатах и дискуссиях политического характера. Он много лет жил на улице Вальгема-Диос, дом № 3.

Знаменательные публикации

Торрес и Квеведо, "Электромеханический арифмометр", Bull. de la Société d'Encouragement pour l'Industrie Nationale, т. 119, 1920, с. 588–599, перепечатано в Randell, Brian, Origins of Digital Computers: Selected Papers, Springer Verlag, Берлин, 1982.