12 – Flautuleikarinn

12. kafli – Flautuleikarinn

Ár: 850
Vísindamaður: Banu Musa-bræðurnir (9. öld)
Vísindagrein: Vélfræði
Staður: Hús viskunnar í Bagdad, Írak.
Uppfinning: Sjálfvirknivélmenni

Gunnar og Leyla snúa aftur í Hús viskunnar í Bagdad. Nú hitta þau Banu Musa-bræðurna, sem voru þekktir uppfinningamenn.

Einnig rekast þau á Fatimu al-Fihri sem var fræg fyrir að stofna menntasetur í Marokkó sem í dag er eitt af elstu bókasöfnum í heimi.

Banu Musa-bræðurnir

Banu Musa-bræðurnir voru þrír bræður sem allir störfuðu sem fræði- og vísindamenn hjá Húsi viskunnar í Bagdad á 9. öld. Þeir fundu upp margskonar tæki og skrifuðu bækur sem höfðu áhrif á eftirmenn þeirra, til dæmis Al-Jazari.

Bræðurnir þrír hétu Muhammad, Ahmad og Hasan. Allir voru þeir fjölfræðingar en sérhæfðu sig þó. Sá elsti, Muhammad, lagði einna mest stund á rúmfræði og stjörnufræði. Ahmad lagði áherslu á aflfræði og vélvirkjun. Hasan var framúrskarandi rúmfræðingur.

Margt liggur eftir þá bræður og fátt var þeim óviðkomandi. Til dæmis bjuggu þeir til gasgrímu, fundu út lengd ársins, smíðuðu frumgerð að sveifarás (sem er einn af megin hlutum aflvéla í dag) og margt fleira. Þekktasta og vinsælasta verk þeirra er bókin Kitab al-Hiyal, á ensku The Book of Ingenious Devices, sem útleggst hér á íslensku sem Brellutækjabókin.

Þeir störfuðu á fyrri hluta 9. aldar í Húsi viskunnar og voru því upp á sitt besta heilum þremur öldum á undan Al-Jazari, sem sýnir hversu langt á undan sinni samtíð þeir voru.

Brellutækjabókin

Þekktasta verk Banu Musa-bræðranna. Bókin kom út árið 850 og innihélt teikningar og lýsingar á yfir hundrað sjálfvirkum vélum og tækjum. Tilgangur vélanna var ýmist að fræða, skemmta eða hafa notagildi. Margar þeirra gengu fyrir vatns- eða loftþrýstingi. Meðal tækjanna voru sjálfvirkir lampar, gosbrunnar, vatnskammtarar, ýmsir ventlar og sveifar, og sjálfvirknivélar sem spiluðu á hljóðfæri.

Gripskófla

Meðal annars fundu Banu Musa bræðurnir upp gripskóflu (e. clamshell grab) til að taka upp hluti, eins og við þekkjum t.d. á skurðgröfum. Skóflunni var lýst sem tæki sem gott væri að nota til að ná hlutum upp úr vatni eða ám.

Flautuleikarinn

Flautuleikarinn var mögulega fyrsta forritanlega vélin. Tónlistin var búin til með heitri gufu og notandinn gat stillt tækið á ólíka vegu til að fá fram mismunandi tóna í sjálfvirkninni.

Kveikjur

„Floutiste“, Life-size Flute Player Automaton by A. Theroude, Paris, France, c.1869-77 (2:10)
Myndband sem sýnir sjálfvirknivél í hlutverki flautuleikara. Þetta er ekki flautuleikari Banu Musa-bræðranna sem var keyrður með vatnsafli. Þetta er nýrra tæki sem er upptrekkt. https://www.youtube.com/watch?v=1TxrjpWGRXU

The playful wonderland behind great inventions (7:25)
TED-myndband sem fjallar um það að uppruni tölvunnar eigi rætur að rekja í tónlist.
https://www.youtube.com/watch?v=hLltkC-G5dY

How to Make Hydraulic Powered Claw Machine from Cardboard (7:14)
Myndband sem sýnir hvernig hægt er að búa til gripskóflu úr pappa.
https://www.youtube.com/watch?v=16MVPbX2D1M

Fatima al-Fihri

Fatima bint Muhammad al-Fihri al-Quaraysh (f. 800, d. 880) stofnaði madrösu sem nú er Qarawiyyin háskólinn í Fez og ein elsta menntastofnun heims. Jafnframt er bókasafnið þar eitt af elstu bókasöfnum heims. Al-Fihri var vel menntuð, hún var af efnuðum ættum en það gerði henni ef til vill kleift að stofna madrösuna. Ekki er vitað hvort hún hafi farið í Hús viskunnar, en vegna þess hve mikilvæg sú stofnun var á hennar samtíma er hún stödd þar í Stjörnuskífunni.

Umræðuefni

  • Hvað er forritun? Bera saman forritunarmál nútímans, gataspjöld sem voru notuð sem forrit á 19. öld og pinnana sem létu flautuleikarann spila.
  • Sjálfvirknivélar (e. automaton) eru forverar vélmenna (e. robot). Munurinn á sjálfvirknivél og vélmenni er sá að hið fyrrnefnda er vél sem hönnuð er til að framkvæma ákveðið verkefni sjálfkrafa, en vélmenni er mun flóknara fyrirbæri þar sem stafræn forritun er notuð til að láta vélmennið inna af hendi mörg verkefni. Þekkið þið einhverjar sjálfvirknivélar eða eitthvað sem svipar til þeirra? Hér eru augljós svör upptrekktar klukkur og spiladósir. Í víðu samhengi er hægt að minnast á flestar vélar sem vinna verk án þess að vera stýrt. Því má segja að vélmenni séu afkomendur sjálfvirknivéla.
  • Í dag eru mörg vélmenni háþróuð og farið að vinna mikið með gervigreind. Hverjir eru kostir og gallar við áframhaldandi þróun gervigreindar í vélmennum?

Ítarefni

Science in a Golden Age – Pioneers of Engineering: Al-Jazari and the Banu Musa (25:09)
Myndband um Al-Jazari og Banu Musa og verkfræðileg verk þeirra.
https://www.youtube.com/watch?v=mYzPxwnGs34

10 Amazing Robots That Really Exist (10:06)
Myndband um vélmenni sem eru til í nútímanum. Upplagt að sýna þetta í lok tímans.
https://www.youtube.com/watch?v=sZ_-yb-TN9M

The Worlds first University – Fatima Al-fihri (5:05)
Myndskeið frá Qarawiyyin háskólanum í Fez.
https://www.youtube.com/watch?v=N5j5Y_DnmBo

Ex Libris – borðspil
Í borðspilinu Ex Libris safna leikmenn sjaldgæfum og verðmætum bókum fyrir bókasafn. https://boardgamegeek.com/boardgame/201825/ex-libris

Verkefni

Vökvasuga
Nemendur framkvæma tilraun til sjá hvernig vatn leitar eftir því að vera í sömu hæð. Sjá myndband: https://www.youtube.com/watch?v=CZmP0vsRBZ8

Gosbrunnur
Nemendur búa til einfaldan gosbrunn án pumpu eða rafmagns. Hér eru þrjár fyrirmyndir:

Sjálfvirknivél
Nemendur búa til sína eigin sjálfvirknivél. Hér eru nokkrar fyrirmyndir.

Einnig hægt að kaupa pakka með módeli fyrir sjálfvirknivél til að setja saman. Hentugt til að átta sig á hvernig flóknari atriði virka. Dæmi: https://www.amazon.co.uk/s/ref=nb_sb_noss_2?url=search-alias%3Daps&field-keywords=automata+kit&rh=i%3Aaps%2Ck%3Aautomata+kit