آلة حاسبة علمية

الآلة الحاسبة العلمية هي آلة حاسبة إلكترونية ، سواء كانت مكتبية أو محمولة، مصممة لإجراء العمليات الحسابية باستخدام العمليات الأساسية ( الجمع ، الطرح ، الضرب ، القسمة ) والعمليات المتقدمة ( المثلثات ، الزائدية ، إلخ) . وقد حلت هذه الآلات محل المسطرة الحاسبة وجداول المعادلات الرياضية بشكل كامل ، وتُستخدم في كل من البيئات التعليمية والمهنية.

في بعض مجالات الدراسة والمهن، استُبدلت الآلات الحاسبة العلمية بآلات حاسبة بيانية وآلات حاسبة مالية ، تتمتع بقدرات الآلة الحاسبة العلمية بالإضافة إلى إمكانية رسم البيانات والدوال ، فضلاً عن برامج الحوسبة العددية والجبر الحاسوبي والإحصاء والجداول الإلكترونية التي تعمل على أجهزة الحاسوب الشخصية . كما يمكن لبرامج الآلات الحاسبة ، سواءً المكتبية أو المحمولة، محاكاة العديد من وظائف الآلة الحاسبة العلمية التقليدية. ولا تزال الآلات الحاسبة العلمية المستقلة شائعة في التعليم الثانوي والجامعي ، نظرًا لحظر استخدام أجهزة الحاسوب والهواتف الذكية أثناء الامتحانات في كثير من الأحيان للحد من احتمالية الغش. ^{[ 1 ]}

عندما طُرحت الآلات الحاسبة الإلكترونية في الأسواق لأول مرة، كانت عادةً ما تقتصر على أربع أو خمس وظائف فقط ( الجمع ، والطرح ، والضرب ، والقسمة ، والجذر التربيعي ). أما الآلات الحاسبة العلمية الحديثة، فتتمتع عمومًا بقدرات أكثر بكثير من تلك التي كانت تقتصر على أربع أو خمس وظائف، وتختلف هذه القدرات بين الشركات المصنعة والطرازات.

تشمل إمكانيات الآلة الحاسبة العلمية الحديثة ما يلي:

• الترميز العلمي
• العمليات الحسابية العشرية ذات الفاصلة العائمة
• الدوال اللوغاريتمية ، باستخدام كل من الأساس 10 والأساس e
• الدوال المثلثية (بعضها يشمل حساب المثلثات الزائدي )
• الدوال الأسية والجذور التي تتجاوز الجذر التربيعي
• الوصول السريع إلى الثوابت مثل π و e

بالإضافة إلى ذلك، تتضمن الآلات الحاسبة العلمية المتطورة عادةً بعض أو كل ما يلي:

• أدوات تحكم المؤشر لتحرير المعادلات وعرض العمليات الحسابية السابقة (بعض الآلات الحاسبة مثل LCD-8310 ، المصممة من قبل كل من أولمبيا ويونايتد أوفيس، تحتفظ برقم النتيجة السابقة على الشاشة لتسهيل الأمر أثناء إدخال العملية الحسابية الجديدة. ^{[ 2 ]} )
• العمليات الحسابية بالنظام الست عشري والثنائي والثماني ، بما في ذلك العمليات الحسابية المنطقية الأساسية .
• الأعداد المركبة
• حسابات الكسور
• الإحصاءات وحسابات الاحتمالات​
• قابلية البرمجة — انظر الآلة الحاسبة القابلة للبرمجة
• حل المعادلات والجبر الحاسوبي
• حسابات المصفوفات
• حساب التفاضل والتكامل
• الحروف التي يمكن استخدامها لتهجئة الكلمات أو لإدراج المتغيرات في معادلة
• تحويل الوحدات
• الثوابت الفيزيائية
• حسابات المتجهات
• توليد الأرقام العشوائية

بينما تستخدم معظم الآلات الحاسبة العلمية تقليديًا شاشة عرض أحادية السطر تشبه الآلات الحاسبة الجيبية التقليدية ، فإن العديد منها يحتوي على عدد أكبر من الأرقام (من 10 إلى 12 رقمًا)، وأحيانًا مع أرقام إضافية للأس ذي الفاصلة العائمة. يحتوي عدد قليل منها على شاشات عرض متعددة الأسطر، حيث تستخدم بعض طرازات شركات هيوليت-باكارد ، وتكساس إنسترومنتس (كلاهما شركات تصنيع أمريكية)، وكاسيو ، وشارب ، وكانون (جميعها شركات يابانية) شاشات عرض نقطية مشابهة لتلك الموجودة في الآلات الحاسبة البيانية .

على اليسار: آلة حاسبة TI-30X IIS من شركة Texas Instruments مزودة بشاشة LCD ثنائية الطبقات. يمكن للجزء العلوي من الشاشة النقطية عرض الصيغ والرموز المدخلة. على اليمين: TI -84 Plus - آلة حاسبة بيانية نموذجية من شركة Texas Instruments

تُستخدم الآلات الحاسبة العلمية على نطاق واسع في المواقف التي تتطلب الوصول السريع إلى بعض الدوال الرياضية، وخاصة تلك التي كانت تُستخدَم سابقًا في الجداول الرياضية ، مثل الدوال المثلثية واللوغاريتمات وتوزيعات الاحتمالات . كما تُستخدم أيضًا لحساب الأعداد الكبيرة جدًا أو الصغيرة جدًا، كما هو الحال في بعض جوانب علم الفلك والفيزياء والكيمياء .

غالباً ما تكون مطلوبة في دروس الرياضيات من المرحلة الإعدادية وحتى الجامعة ، ^{[ 3 ]} وهي مسموح بها أو مطلوبة بشكل عام في العديد من الاختبارات الموحدة التي تغطي مواد الرياضيات والعلوم؛ ^{[ 4 ]} ونتيجة لذلك، يتم بيع الكثير منها في الأسواق التعليمية لتلبية هذا الطلب، وتتضمن بعض النماذج المتطورة ميزات تسهل ترجمة مسألة على صفحة كتاب مدرسي إلى مدخلات آلة حاسبة، على سبيل المثال من خلال توفير طريقة لإدخال مسألة كاملة كما هي مكتوبة على الصفحة باستخدام أدوات تنسيق بسيطة.

كانت أول آلة حاسبة علمية تتضمن جميع الأفكار الأساسية المذكورة أعلاه هي آلة هيوليت-باكارد HP-9100A القابلة للبرمجة ، ^{[ 5 ]} والتي صدرت عام 1968، على الرغم من أن آلتي وانغ LOCI-2 وماثاترونيكس ماثاترون ^{[ 6 ]} احتوت على بعض الميزات التي أصبحت فيما بعد سمة مميزة لتصاميم الآلات الحاسبة العلمية. بُنيت سلسلة HP-9100 بالكامل باستخدام منطق الترانزستورات المنفصلة دون أي دوائر متكاملة ، وكانت من أوائل استخدامات خوارزمية CORDIC للحسابات المثلثية في أجهزة الحوسبة الشخصية، فضلاً عن كونها أول آلة حاسبة تعتمد على نظام إدخال الترميز البولندي العكسي (RPN). ومنذ ذلك الحين، ارتبط اسم HP ارتباطًا وثيقًا بآلات حاسبة RPN، وحتى اليوم، لا تزال بعض آلاتها الحاسبة المتطورة (وخاصة آلة HP-12C المالية التي استمرت لفترة طويلة وسلسلة آلات HP-48 البيانية ) توفر RPN كوضع إدخال افتراضي نظرًا لشعبيتها الواسعة.

كانت آلة HP-35 ، التي طُرحت في الأول من فبراير عام 1972، أول آلة حاسبة جيبية من إنتاج شركة هيوليت-باكارد، وأول آلة حاسبة علمية محمولة باليد في العالم. ^{[ 7 ]} وكما هو الحال في بعض آلات HP الحاسبة المكتبية، فقد استخدمت نظام RPN. طُرحت آلة HP-35 بسعر 395 دولارًا أمريكيًا، وكانت متاحة من عام 1972 إلى عام 1975.

بعد إنتاج عدة وحدات باستخدام الترميز العلمي ، قدمت شركة تكساس إنسترومنتس (TI) آلة حاسبة علمية محمولة باليد في 15 يناير 1974، على شكل SR-50 . ^{[ 8 ]} وتُعد سلسلة TI-30 التي أنتجتها TI لفترة طويلة واحدة من أكثر الآلات الحاسبة العلمية استخدامًا في الفصول الدراسية.

أنتجت شركات كاسيو وكانون وشارب آلات حاسبة بيانية، بدءًا من سلسلة FX من كاسيو (التي بدأت بآلة كاسيو FX-1 في عام 1972 [ ^{9 ] )} . وكانت كاسيو أول شركة تنتج آلة حاسبة بيانية ( كاسيو fx-7000G ).

• طرق إدخال البيانات في الآلة الحاسبة - الطرق التي يتم بها تفسير ضغطات المفاتيح 
• آلة حاسبة للصيغ – ​​آلة حاسبة برمجية يمكنها تقييم التعبيرات 
• البرامج الرياضية – البرامج المستخدمة في التطبيقات الرياضية 
• الآلات الحاسبة البرمجية – الآلة الحاسبة كبرنامج حاسوبي