Công cụ tính toán qua các thời kỳ

Con người là sinh vật duy nhất có khả năng tính toán. Dựa trên những tính toán, con người phát triển khả năng tiên liệu, dự trù trong từng công việc nhỏ. Dần dần, con người hợp tác với nhau để làm những công việc lớn và từ đó hình thành nên xã hội có tổ chức. Theo dòng lịch sử, các tính toán ngày càng trở nên phức tạp hơn với dung lượng lớn hơn. Con người đã không dừng lại ở việc sử dụng các ngón tay, ngón chân, cành cây, quả, hạt, đá, sỏi… để trợ giúp việc tính toán.

Thời cổ đại, con người phát minh ra bàn tính (còn gọi là bàn tính gẩy, tiếng Anh là “abacus”) sử dụng chủ yếu cho các phép tính số học. Thời cận đại, con người phát minh ra thước tính (slide rule) sử dụng chủ yếu cho các phép tính đại số. Đến thời hiện đại, máy tính điện tử với khả năng tính toán hàng tỉ phép tính trên giây, giải quyết được mọi loại phép tính đang hiện diện ở khắp nơi trên thế giới và tham gia vào mọi mặt của đời sống xã hội.
Thước tính "slide rule", công cụ chủ yếu để tính các phép nhân, chia, khai căn, logarithm, lượng giác... được phát minh vào thời kỳ cận đại

Hình 1. Thước tính – slide rule, công cụ chủ yếu để tính các phép nhân, chia, khai căn, logarithm, lượng giác… được phát minh vào thời kỳ cận đại

Bàn tính và công dụng

Những tưởng với sự ra đời của máy tính điện tử, con người sẽ bỏ qua các công cụ tính toán trước đây do hiệu suất kém hơn. Trái lại, bàn tính vẫn đang được giảng dạy và luyện tập ở khắp mọi nơi trên thế giới. Hàng năm, các học sinh của SuperMind vẫn tham gia các cuộc thi tổ chức ở các quốc gia khác nhau. Năm 2014, cuộc thi toán bàn tính quốc tế được tổ chức ở Okinawa, Nhật Bản. Năm 2015, cuộc thi này diễn ra ở San Francisco, Hoa Kỳ.

hinh2

Hình 2. Cuộc thi toán bàn tính quốc tế 2014, Okinawa, Nhật Bản

hinh3

Hình 3. Cuộc thi toán bàn tính quốc tế 2015, San Francisco, Hoa Kỳ

Vậy điều gì khiển bàn tính vẫn tồn tại và nhiều trẻ em ở khắp nơi trên thế giới luyện tập toán bàn tính? Các nhà khoa học chỉ ra rằng từ việc luyện tập bàn tính và sau đó, hình dung bàn tính và sự di chuyển các hạt tính khi tính toán, các em phải tập trung cao độ và qua đó, một số vùng ít hoạt động trong vỏ não được kích hoạt. Não bộ, do đó, có điều kiện phát triển nhiều tiềm năng vốn có. Trước đây, khi chưa có các công cụ y học hiện đại, các nghiên cứu hầu như chỉ dừng lại ở phương pháp so sánh các hoạt động giữa nhóm trẻ em luyện tập và không luyện tập bàn tính. Ngày nay, với các thiết bị hiện đại, đặc biệt là y học hình ảnh thì các câu hỏi dần dần được sáng tỏ. Trên tờ NeuroImage (số 19, năm 2003, trang 296-307), một tờ báo khoa học uy tín, có bài của nhóm tác giả Takashi Hanakawa, Manabu Honda, Tomohisa Okada, Hidenao Fukunyama và Hiroshi Shibasaki đến từ các viện và trung tâm nghiên cứu về não bộ và vận động của Nhật Bản. Nhóm nghiên cứu đã sử dụng máy cộng hưởng từ chuyên dụng để nghiên cứu những vùng kích ứng của não trên những người có luyện tập và không luyện tập toán bàn tính. Nghiên cứu chỉ ra rằng, những người có luyện tập toán bàn tính thì một số vùng não bộ ở cả hai bên bán cầu não có hoạt động tích cực hơn so với người không luyện. Chi tiết về những nghiên cứu này, SuperMind sẽ lần lượt biên dịch và đăng tải trên website để quý phụ huynh và các em học sinh tham khảo trong thời gian tới.

Các loại bàn tính

Khi nói đến bàn tính, hầu hết chúng ta đều cho là phát minh của người Trung Quốc. Thực tế, mỗi vùng trên thế giới đều có một loại bàn tính của riêng họ. Dạng đầu tiên của bàn tính xuất hiện vào khoảng 2700 – 2300 trước công nguyên, tức là thời kỳ Đồ Đồng, thuộc về người Sumeria sinh sống ở vùng miền Nam Iraq ngày nay. Người Ai cập, Hy Lạp, Ba Tư cổ đại cũng có bàn tính của riêng họ.

1-2235955-01-ban-tinh-1398578461047

Hình 4. Bàn tính đầu tiên của người Sumeria

Lịch sử thành văn chỉ ra rằng, người Trung Quốc phát minh ra bàn tính riêng vào khoảng thế kỷ thứ 2 trước công nguyên. Bàn tính của người Trung Quốc được sử dụng đến ngày nay và có đặc trưng là có hai hàng, hàng trên có 2 hạt và hàng dưới có 5 hạt.

chinese_abacus

Hình 5. Bàn tính Trung Quốc

Bàn tính Nhật Bản

Bàn tính Trung Quốc được du nhập vào Nhật Bản vào khoảng thế kỷ 14. Sau đó, người Nhật đã cải tiến loại bàn tính này.  Năm 1930, một loại bàn tính mới xuất hiện ở Nhật chỉ có một hạt ở hàng trên và 4 hạt ở hàng dưới, gọi là bàn tính ¼ (người Nhật gọi là Soroban). Bàn tính này đặc biệt phù hợp cho việc tính toán hệ thập phân vì người Nhật không sử dụng hệ cơ số 16 vốn vẫn còn phổ biến ở Trung Quốc. Bàn tính Nhật Bản nhanh chóng được sử dụng rộng rãi và ngày nay vẫn được sản xuất bất chấp sự phổ biến, giá cả ngày một rẻ đi và dễ sử dụng của máy tính điện tử bỏ túi. Các trường phổ thông Nhật Bản ngày nay vẫn dạy sử dụng bàn tính như một phần môn toán, chủ yếu để trợ giúp khả năng tính nhẩm nhanh.

japanese_soroban

Hình 6. Bàn tính 1/4 Nhật Bản, loại được dùng làm quà tặng truyền thống của Chính phủ Nhật Bản cho khách quốc tế, sản xuất bởi hãng Banshu do Bộ trưởng Kinh tế, Thương Mại và Công nghiệp Nhật Bản chỉ định.

Có nhiều hãng ở Nhật sản xuất bàn tính Nhật Bản, nhưng kích thước đều có một chuẩn chung và hình dạng hạt tính giống nhau. Giá cả tùy thuộc vào chất liệu làm bàn tính, từ hàng trăm nghìn cho đến hàng chục triệu đồng và còn đắt hơn đối với bàn tính được làm bằng các loại gỗ quý. Các cột của bàn tính thường được làm bằng tre cật để chống gãy. Tùy độ lớn của số cần tính mà bàn tính có số cột khác nhau, nhưng đều là số lẻ. Có những bàn tính có đến hàng trăm cột. Phổ biến nhất là các loại từ 15 đến 23 cột vì khi đó, kích thước vừa vặn để mang đi mang lại và cũng tính được số đủ lớn.

longest_soroban_crop

Hình 7. Bàn tính dài nhất thế giới tại Bảo tàng bàn tính của trường Miyagi, Okinawa, Nhật Bản

Các loại bàn tính gỗ Nhật Bản

Những bàn tính rẻ nhất thường được làm hoàn toàn bằng nhựa.  Theo ông Miyanaga, Chủ tịch hãng bàn tính Banshu, bàn tính nhựa được làm ở ngoài nước Nhật. Còn ở nội địa Nhật Bản chỉ sản xuất bàn tính gỗ với chất lượng cao. Bàn tính bằng nhựa không thể mang lại cảm giác tiếp xúc tốt như bàn tính bằng gỗ. Ngoài ra, âm thanh khi gảy hạt của bàn tính gỗ cũng sống động và dễ chịu hơn âm thanh từ bàn tính nhựa. Bàn tính gỗ cũng có thể sơn nhiều màu sắc khác nhau để tạo cảm giác vui nhộn cho trẻ. Thậm chí các hãng làm bàn tính còn kết hợp với hãng thời trang để làm cho bàn tính trở nên thân thiện hơn.

hello_kitty_soroban

Hình 8. Bàn tính nhiều màu sắc thiết kế theo phong cách hãng Hello Kitty

Gần đây, các hãng ở Nhật Bản sản xuất một loại bàn tính theo chuẩn mới. Bàn tính này không có khung đóng kín mà bốn góc được cố định bởi bốn đinh vít. Mục đích là để người sử dụng có thể thay thế các hạt tính bị hư hỏng hoặc đổi các hạt tính sang màu sắc khác vì chỉ cần mở vít ra là tháo lắp rất dễ dàng. So với thu nhập của người Nhật thì việc mua một bàn tính mới không có gì quá khó khăn. Nhưng một là, người Nhật muốn giáo dục tính tiết kiệm cho trẻ em. Hai là, nhiều người muốn giữ lại bàn tính, dù là cũ của mình, hơn là mua một bàn tính mới vì có nhiều kỷ niệm gắn bó từ thời thơ ấu nên nếu có hư hỏng thì sửa chữa chứ không mua mới.

Hình 9. Bàn tính Nhật Bản theo chuẩn mới, cố định bằng bốn đinh vít

Ngoài ra, bàn tính Nhật Bản có loại còn được thiết kế thêm chức năng zoom tự động (auto-zoom). Chỉ cần bấm một nút điều khiển ở góc trên bên trái điều khiển thanh gạt ở phía dưới bàn tín thì các hạt tính tự động quay về trạng thái chuẩn ban đầu, sẵn sàng cho phép tính mới.

auto_zoom_soroban

Hình 10. Bàn tính Nhật Bản có chức năng zoom tự động

Bàn tính SuperMind lựa chọn

Ngay từ khi thành lập năm 2009, SuperMind đã luôn luôn tìm kiếm một loại bàn tính tốt và thích hợp cho trẻ em Việt Nam. Mặc dù biết bàn tính của Nhật đẹp và chất lượng rất cao, nhưng giá thành chưa phù hợp với điều kiện của Việt Nam. Trải qua 6 năm hoạt động, tìm hiểu, tiếp xúc với rất nhiều loại bàn tính, SuperMind đã hân hạnh làm việc với Chủ tịch của hãng Banshu, đàm phán để lựa chọn một bàn tính với giá cả phải chăng, phù hợp nhất với trẻ em Việt Nam và sử dụng được lâu bền, có thể giữ được cả đời, thậm chí trao tặng lại cho đời sau.

screenshot-2016-11-09-12-30

Hình 11. Ông Miyanaga, Chủ tịch hãng Banshu Soroban trao tặng SuperMind bàn tính giáo viên

Trước đây, SuperMind thường sử dụng loại bàn tính nhập khẩu từ Ấn Độ, được làm hoàn toàn bằng nhựa cứng. Đây là loại bàn tính có giá rất rẻ để tất cả đều có thể chấp nhận được. Bàn tính này sử dụng tốt để các em luyện tập toán bàn tính, nhưng nó không đem lại cảm giác thao tác và âm thanh tốt nhất. Ngoài ra, do được làm công nghiệp, các bàn tính này về mặt mỹ thuật chưa chuyển tải được lịch sử lâu đời của bàn tính.

Mặc dù hãng Banshu có nhiều loại bàn tính khác nhau như đã nói ở trên, qua kinh nghiệm cũng như sự cân nhắc kỹ lưỡng, SuperMind quyết định chọn một loại bàn tính do Banshu sản xuất để đề xuất sử dụng cho các em khi theo học Toán tính nhanh – SpeedMath. Loại bàn tính này phải đạt được các tiêu chuẩn như sau:

–    Được chế tạo thủ công hoàn toàn ở Nhật Bản và theo các tiêu chuẩn khắt khe nhất.

–    Được làm hoàn toàn bằng gỗ, cọc bằng tre cật

–    Có 23 cột, hoàn toàn đủ để tính toàn số lớn, đồng thời có kích thước cân đối, vừa vặn để mang đi mang lại.

Hình 12. Bàn tính SuperMind đề xuất sử dụng. Các hạt của cột đầu bên trái khắc tên của 4 nghệ nhân thực hiện 4 công đoạn chính trong quá trình sản xuất bàn tính

Bàn tính SuperMind đề xuất sử dụng là loại không có zoom tự động. Lý do lớn nhất là việc sử dụng zoom bằng tay theo cách truyền thống, các em có cảm giác bàn phím và luyện tập được kỹ năng vận động khéo léo (fine motor skill), rất có ích cho sự phát triển não bộ. Bàn tính có zoom tự động thích hợp cho thi đấu hơn là luyện tập hàng ngày.

Bàn tính SuperMind đề xuất có thiết kế hoàn toàn giống loại bàn tính quà tặng truyền thống của chính phủ Nhật Bản, có khung gỗ đóng kín. Hạt tính được làm bằng gỗ dâu. Đây là loại gỗ có màu vàng tự nhiên, chỉ cần đánh bóng, không cần sơn, càng dùng càng bóng càng đẹp. SuperMind cũng không đề xuất loại theo tiêu chuẩn mới có đinh vít vì loại này không chuyển tải được lịch sử lâu đời của bàn tính. Quá trình sản xuất bàn tính, quý phụ huynh có thể tham khảo trên website chính thức của SuperMind. Mỗi bàn tính đều được làm thủ công, không có chiếc nào giống chiếc nào hoàn toàn, cho ta cảm giác mỗi bàn tính đều “có hồn”. Từ đây, bàn tính này gắn với mỗi em học sinh, trở thành vật bất ly thân. Khi tốt nghiệp SuperMind vẫn luôn mang theo bên mình để luyện tập, để giảm căng thẳng mỗi khi gặp việc khó giải quyết trong cuộc sống trưởng thành sau này. Về già, có thể sử dụng làm công cụ luyện tập trí nhớ hoặc truyền lại cho đời sau như một câu chuyện.