Ismail al-Jazari

Badīʿ az-Zaman Abu l-ʿIzz ibn Ismāʿīl ibn ar-Razāz al-Jazarī (1136-1206, árabe : بَدِيعُ الزَّمانِ أَبُو العِزِّ بْنُ إسْماعِيلَ ب ْنِ الرَّزَّازِ الجَزَرِيّ , IPA: [ældʒæzæriː] ) fue un erudito musulmán : ^[2] un erudito , inventor , ingeniero mecánico , artesano y artista de la dinastía Artuqid de Jazira en Mesopotamia . Es más conocido por escribir El libro del conocimiento de los ingeniosos dispositivos mecánicos ( árabe : كتاب في معرفة الحيل الهندسية , romanizado :  Kitab fi ma'rifat al-hiyal al -handasiya , lit. 'Libro sobre el conocimiento de los trucos de ingeniería', también conocido como Autómatas ) en 1206, donde describió 50 dispositivos mecánicos, junto con instrucciones sobre cómo construirlos. Uno de sus inventos más famosos es el reloj de elefante . ^{[ 3]} Se le ha descrito como el "padre de la robótica " y de la ingeniería moderna. ^[4] 

Al-Jazari nació en la zona de la Alta Mesopotamia en 1136. Las fuentes afirman que se desconoce su ubicación exacta, pero especulan que podría haber nacido en Jazirat ibn Umar , de donde obtuvo el nombre Jazari o Al-Jazira que se usó para denotar la Alta Mesopotamia. ^{[5] [6] [7]} La ​​única información biográfica conocida sobre él está contenida en su Libro del conocimiento de ingeniosos dispositivos mecánicos . ^[8] Al igual que su padre antes que él, sirvió como ingeniero jefe en el Palacio Artuklu , la residencia de la rama Mardin de los Artuqids que gobernaron en la Alta Mesopotamia como vasallos de la dinastía Zengid de Mosul y más tarde del general ayubí Saladino . ^[9] Poco se sabe sobre su origen étnico, por lo que se le ha descrito de diversas formas como árabe , ^{[10] [11] : 21  [12] [13]} kurdo ^[14] o persa . ^[15]

Al-Jazari formaba parte de una tradición de artesanos y, por lo tanto, era más un ingeniero práctico que un inventor ^[16] que parece haber estado "más interesado en la artesanía necesaria para construir los dispositivos que en la tecnología que había detrás de ellos" y sus máquinas eran generalmente "ensambladas por ensayo y error en lugar de por cálculo teórico". ^[17] Su Libro del conocimiento de ingeniosos dispositivos mecánicos parece haber sido bastante popular, ya que aparece en un gran número de copias manuscritas y, como explica repetidamente, solo describe dispositivos que ha construido él mismo. Según Mayr, el estilo del libro se asemeja al de un libro moderno de "hágalo usted mismo". ^[18]

Algunos de sus dispositivos se inspiraron en dispositivos anteriores, como uno de sus monumentales relojes de agua, que se basó en el de un Pseudo-Arquímedes . ^[19] También cita la influencia de los hermanos Banū Mūsā para sus fuentes, al-Saghani para el diseño de un reloj de vela y Hibatullah ibn al-Husayn (fallecido en 1139) para los autómatas musicales. Al-Jazari continúa describiendo las mejoras que realizó en el trabajo de sus predecesores y describe una serie de dispositivos, técnicas y componentes que son innovaciones originales que no aparecen en las obras de sus predecesores. ^{[11] : 21–22}

Se sabe que el gobernante artuquía Nasr al-Din Mahmud (r. 1201-1222) encargó la primera edición de Al-Jāmi' fī ṣinā'at al-ḥiyal de Ibn al-Razzaz al-Jazari, en abril de 1206 en la corte artuquía. ^{[20] [21]} Este manuscrito se conoce como Ahmet III 3472, ahora en la Biblioteca Topkapı Sarayı . Se cree que las miniaturas reflejan varios aspectos de la corte artuquía en ese momento. ^[20] Ibn al-Razzaz al-Jazari trabajó en la corte artuquía durante el último cuarto del siglo XII, y este es el manuscrito más antiguo conocido de su obra. ^[21]

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  Escena de la corte. En medio de la actual Diyarbakır, Turquía, 1206 (Sra. Ahmet III 3472). ^[20]
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  Sirviente turco mecánico. En medio de la actual Diyarbakır, Turquía, 1206 (Sra. Ahmet III 3472). ^[20]
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  Sierva. En medio de la actual Diyarbakır, Turquía, 1206 (Sra. Ahmet III 3472). ^[20]
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  Sirviente turco mecánico. En medio de la actual Diyarbakır, Turquía, 1206 (Sra. Ahmet III 3472). ^[20]

El aspecto más significativo de las máquinas de al-Jazari son los mecanismos , componentes, ideas, métodos y características de diseño que emplean. ^[9]

Un árbol de levas , un eje al que se unen levas , fue descrito en 1206 por al-Jazari, quien los empleó en sus autómatas , ^[22] relojes de agua (como el reloj de vela ) ^[23] y máquinas para elevar el agua. ^[22]

El mango montado excéntricamente del molino de piedra giratorio en la España del siglo V a. C. que se extendió por todo el Imperio Romano constituye una manivela . ^[24] La evidencia más temprana de un mecanismo de manivela y biela data del siglo III d. C. en el aserradero de Hierápolis en el Imperio Romano . ^[24] La manivela también aparece a mediados del siglo IX en varios de los dispositivos hidráulicos descritos por los hermanos Banū Mūsā en su Libro de dispositivos ingeniosos . ^[25]

En 1206, al-Jazari inventó un cigüeñal primitivo , ^{[26] [27]} que incorporó con un mecanismo de biela-manivela en su bomba de dos cilindros . ^[28] Al igual que el cigüeñal moderno, el mecanismo de al-Jazari consistía en una rueda que ponía en movimiento varios muñones de cigüeñal , con un movimiento de la rueda circular y los muñones moviéndose de un lado a otro en línea recta. ^[26] El cigüeñal descrito por al-Jazari ^{[26] [27]} transforma el movimiento rotatorio continuo en un movimiento alternativo lineal , ^[28] y es fundamental para la maquinaria moderna, como la máquina de vapor , el motor de combustión interna y los controles automáticos . ^{[27] [29]}

Utilizó el cigüeñal con una biela en dos de sus máquinas para elevar el nivel de agua: la bomba de cadena saqiya accionada por manivela y la bomba de succión de pistón alternativo de doble acción. ^{[28] [30]} Su bomba de agua también empleó el primer mecanismo de corredera de manivela conocido . ^[8]

El historiador de tecnología inglés Donald Hill escribe:

Vemos por primera vez en la obra de al-Jazari varios conceptos importantes tanto para el diseño como para la construcción: la laminación de la madera para minimizar la deformación, el equilibrado estático de las ruedas, el uso de plantillas de madera (una especie de patrón), el uso de modelos de papel para establecer diseños, la calibración de orificios , el pulido de los asientos y tapones de las válvulas junto con polvo de esmeril para obtener un ajuste hermético y el vaciado de metales en cajas de molde cerradas con arena . ^[9]

Al-Jazari inventó un método para controlar la velocidad de rotación de una rueda utilizando un mecanismo de escape . ^[31]

Según Donald Hill , al-Jazari describió varios controles mecánicos tempranos , incluyendo "una gran puerta de metal, una cerradura de combinación y una cerradura con cuatro pernos ". ^[9]

Un engranaje segmentario es "una pieza para recibir o comunicar movimiento alternativo desde o hacia una rueda dentada, que consiste en un sector de un engranaje circular , o anillo, que tiene dientes en la periferia o cara". ^[32] Lynn Townsend White escribió: ^[33]

Los estudiosos occidentales habían pensado que las válvulas cónicas aparecieron por primera vez en los dibujos de Leonardo, pero las imágenes de al-Jazarl las muestran. De manera similar, los engranajes segmentados aparecen claramente por primera vez en al-Jazarl; en Occidente aparecen en el reloj astronómico de Giovanni de' Dondi , terminado en 1364; con el gran ingeniero sienés Francesco di Giorgio (fallecido en 1501) entraron en el vocabulario general del diseño de máquinas europeas.

Al-Jazari inventó cinco máquinas para elevar agua, ^[1] así como molinos de agua y ruedas hidráulicas con levas en su eje utilizadas para operar autómatas , ^[34] en los siglos XII y XIII, y los describió en 1206. Fue en estas máquinas para elevar agua donde introdujo sus ideas y componentes más importantes.

El primer uso conocido de un cigüeñal en una bomba de cadena fue en una de las máquinas saqiya de al-Jazari . El concepto de minimizar el trabajo intermitente también se implica por primera vez en una de las bombas de cadena saqiya de al-Jazari , que tenía el propósito de maximizar la eficiencia de la bomba de cadena saqiya. Al-Jazari también construyó una bomba de cadena saqiya para elevar agua que funcionaba con energía hidroeléctrica en lugar de trabajo manual , aunque los chinos también usaban energía hidroeléctrica para bombas de cadena antes que él. Las máquinas saqiya como las que describió han estado suministrando agua en Damasco desde el siglo XIII hasta los tiempos modernos, ^[35] y se usaban a diario en todo el mundo islámico medieval. ^[36] Curiosamente, la representación de la cadena en la bomba de al-Jazari parece tener la forma de una banda de Möbius , de mucho antes de que la banda de Möbius fuera identificada por primera vez como un objeto de estudio en matemáticas. ^[37]

Al-Jazari describió las tuberías de succión , la bomba de succión , la bomba de doble acción e hizo usos tempranos de válvulas y un mecanismo de biela - cigüeñal , cuando desarrolló una bomba de succión de pistón alternativo de dos cilindros . Esta bomba es impulsada por una rueda hidráulica, que impulsa, a través de un sistema de engranajes, una varilla de ranura oscilante a la que se unen las varillas de dos pistones. Los pistones funcionan en cilindros opuestos horizontalmente, cada uno provisto de tuberías de succión y suministro operadas por válvulas. Las tuberías de suministro están unidas por encima del centro de la máquina para formar una única salida al sistema de riego. Esta máquina para elevar el agua tuvo una importancia directa para el desarrollo de la ingeniería moderna. Esta bomba es notable por tres razones: ^{[9] [38] [39] [40]}

• El primer uso conocido de un tubo de succión real (que succiona fluidos en un vacío parcial ) en una bomba.
• La primera aplicación del principio de doble efecto.
• La conversión de movimiento rotatorio en movimiento alternativo a través del mecanismo de biela-manivela.

La bomba de succión de pistón de Al-Jazari podía elevar 13,6 metros de agua, ^{[ cita requerida ]} con la ayuda de tuberías de suministro. Sin embargo, no era más eficiente que la noria que se utilizaba comúnmente en el mundo musulmán en esa época. ^[41]

Al-Jazari citó el sifón bizantino utilizado para descargar el fuego griego como inspiración para su bomba. ^[42] Según Donald Hill , la bomba de al-Jazari puede considerarse "un antecesor directo de la combinación de la máquina de vapor ". ^[43] Según Joseph Needham , la bomba de fuerza de varilla ranurada de al-Jazari es una de "las dos máquinas de la Edad Media que se encuentran más directamente en la línea de ascendencia de la máquina de vapor y la locomotora ", junto con la máquina de soplado de Wang Zhen un siglo después. ^[44]

Al-Jazari describió máquinas elevadoras de agua de uno y cuatro cangilones. La versión de un cangilón emplea diferenciales , unidades de engranajes semicirculares , elevadores de cangilones y cajas de cambios , mientras que la versión de cuatro cangilones añade un temporizador mecánico .

Al-Jazari desarrolló el primer sistema de suministro de agua impulsado por engranajes y energía hidráulica , que se construyó en Damasco en el siglo XIII para abastecer de agua a sus mezquitas y hospitales de Bimaristan . El sistema consistía en que el agua de un lago hacía girar una rueda de paletas y un sistema de engranajes que transportaba jarras de agua hasta un canal que conducía a las mezquitas y hospitales de la ciudad. ^[45]

Al-Jazari construyó pavos reales automáticos que se movían impulsados ​​por energía hidráulica. ^[46] También creó puertas automáticas como parte de uno de sus elaborados relojes de agua , ^[9] e inventó ruedas hidráulicas con levas en su eje que se usaban para operar autómatas. ^[34] Según la Enciclopedia Británica , el inventor renacentista italiano Leonardo da Vinci puede haber sido influenciado por los autómatas clásicos de al-Jazari. ^[47]

Mark E. Rosheim resume los avances en robótica realizados por los ingenieros musulmanes, especialmente al-Jazari, de la siguiente manera:

A diferencia de los diseños griegos, estos ejemplos árabes revelan un interés, no sólo por la ilusión dramática, sino por manipular el entorno para el confort humano. Así, la mayor contribución de los árabes, además de preservar, difundir y desarrollar el trabajo de los griegos, fue el concepto de aplicación práctica. Este era el elemento clave que faltaba en la ciencia robótica griega. ^[48]

Los árabes, por otra parte, mostraron interés en crear máquinas similares a los humanos para fines prácticos, pero carecieron, como otras sociedades preindustriales, de un impulso real para desarrollar su ciencia robótica. ^[49]

Uno de los autómatas humanoides de Al-Jazari era una camarera que podía servir agua, té o bebidas. La bebida se almacenaba en un tanque con un depósito desde donde goteaba en un cubo y, después de siete minutos, en una taza, tras lo cual la camarera aparecía por una puerta automática sirviendo la bebida. ^[50]

Al-Jazari inventó un autómata para lavarse las manos que incorporaba un mecanismo de descarga que ahora se utiliza en los inodoros modernos . Este dispositivo es otro ejemplo de autómata humanoides . Consistía en una figura humana, hecha de cobre articulado, que sostenía una jarra que se parecía a un pavo real en su mano derecha. La jarra está hecha de latón y contiene en su interior una cámara, dividida en dos partes por una placa de metal. Este mecanismo ayudaba a verter el agua desde el pico de manera que fuera suave y no chisporroteara. El depósito en el que se almacena el agua está situado en el lado derecho de la figura humana. Un eje está encajado en el codo derecho de la figura humana para permitir que el líquido se vierta desde el depósito a través del pico de la jarra. El brazo izquierdo de la figura tenía un peso fijo que subía y bajaba el brazo que sostenía una toalla, un peine y un espejo.

Este autómata fue diseñado para ayudar al rey mientras realizaba sus abluciones rituales . Un sirviente del rey llevaba la figura y la colocaba junto a una palangana que podía contener líquido. Luego, el sirviente giraba una perilla en la parte posterior de la figura que abría una válvula que hacía que el agua vertiera de la mano derecha de la figura en la palangana. Cuando el depósito estaba casi vacío y se había vertido la mayor parte del agua, se activaba un mecanismo y la mano izquierda de la figura, que sostenía la toalla, el peine y el espejo, se extendía en dirección al rey para que pudiera secarse y cuidar su barba. ^[51]

El agua y sus usos tienen una importancia particular en el Islam , ya que es parte integral de los procesos de lavado previos a la oración ( wudu y ghusl ) y un elemento clave en los jardines islámicos (cuatro fuentes en el Jardín del Paraíso, el lugar de descanso final islámico al que se hace referencia en el Corán) . Además, como Mesopotamia es un lugar naturalmente asolado por la sequía, las máquinas relacionadas con el agua tenían una función importante, tanto en un sentido divino como práctico.

Una sección entera del Libro del conocimiento de ingeniosos dispositivos mecánicos estaba dedicada a los mecanismos de las fuentes, titulada: 'Sobre la construcción en estanques de fuentes que cambian de forma, y ​​de máquinas para la flauta perpetua'. ^[52]

La "fuente del pavo real" de Al-Jazari era un dispositivo para lavarse las manos más sofisticado que presentaba autómatas humanoides como sirvientes que ofrecían jabón y toallas . Mark E. Rosheim lo describe de la siguiente manera: ^[48]

Al tirar de un tapón de la cola del pavo real, sale agua del pico; a medida que el agua sucia del recipiente llena la base hueca, un flotador se eleva y activa un mecanismo que hace que una figura de sirviente aparezca detrás de una puerta debajo del pavo real y le ofrezca jabón. Cuando se usa más agua, un segundo flotador en un nivel más alto se activa y hace que aparezca una segunda figura de sirviente, ¡con una toalla!

La palangana de la "fuente del pavo real" formaba la palangana para realizar el wudu , y habría sido operada por un sirviente, quien habría sacado el tapón y posicionado el pico del pavo real; permitiendo que el mecanismo liberara el agua en la palangana frente al usuario. ^[53]

Sin embargo, aunque los objetos que movían el agua, como la fuente del pavo real, tenían un uso ritual, hay indicios de que los sistemas hidráulicos que movían el agua tenían un uso profano. Ayhan Aytes sugiere que: ^[54]

Muchos de los aparatos tenían además funciones adicionales que contradecían la omnipotencia divina. El propósito más profano de varios de sus autómatas hidráulicos y neumáticos era emborrachar lo más rápido posible a los invitados a las fiestas.

En su obra, Al-Jazari describía fuentes y autómatas musicales en los que el flujo de agua se alternaba de un gran depósito a otro a intervalos de una hora o de media hora. Esta operación se lograba gracias a su innovador uso de interruptores hidráulicos . ^[9]

Al-Jazari creó un autómata musical, que era un barco con cuatro músicos automáticos que flotaba en un lago para entretener a los invitados en las fiestas reales. El profesor Noel Sharkey ha sostenido que es bastante probable que se tratara de uno de los primeros autómatas programables y ha elaborado una posible reconstrucción del mecanismo; tiene una caja de ritmos programable con clavijas ( levas ) que chocan con pequeñas palancas que accionan la percusión. Se podía hacer que el baterista tocara distintos ritmos y distintos patrones de percusión si se movían las clavijas. ^[55]

El reloj de agua de los tambores, que se diferencia de la banda de robots musicales en que carece de un muñeco que toque la flauta y en su lugar tiene dos trompetistas , consta de siete figuras masculinas articuladas en madera, incluidos los trompetistas antes mencionados, así como dos muñecos que tocan platillos y el resto tocan otros instrumentos de percusión . ^[56] El mecanismo de este autómata específico sirve como reloj al producir una salida musical una vez cada hora, lo que ilustra la capacidad de Al-Jazari para crear autómatas multifacéticos que funcionaban a nivel práctico y de entretenimiento. El movimiento del autómata es iniciado al amanecer por otro muñeco masculino, que se encuentra en el borde del elemento del friso del diseño, moviéndose hasta que llega a un punto específico en el que un halcón tallado se inclina hacia adelante dejando caer una pelota de su pico sobre un platillo. ^[57] Todos los aspectos mecánicos del autómata son impulsados ​​​​por agua y una serie de pistones y cables. Cada hora, el agua se drena de la cisterna principal y hace que otro cubo se vuelque, impulsando una rueda hidráulica conectada a los músicos. Se dice que el autómata "realiza un sonido clamoroso que se oye desde lejos" y puede tocar varias melodías diferentes. ^[58] Como muchos otros autómatas de Al-Jazari, este fue creado para entretener a los invitados en el palacio real.

Al-Jazari construyó una variedad de relojes de agua y relojes de vela . Entre ellos, un reloj de escriba portátil impulsado por agua , que medía un metro de alto y medio metro de ancho, reconstruido con éxito en el Museo de Ciencias en 1976 ^{[34] [59] Al-Jazari también inventó} relojes astronómicos monumentales impulsados ​​por agua que mostraban modelos en movimiento del Sol, la Luna y las estrellas.

Según Donald Hill , Al-Jazari construyó los relojes de vela más sofisticados que se conocen hasta la fecha. Hill describió uno de los relojes de vela de Al-Jazari de la siguiente manera: ^[9]

La vela, cuya velocidad de combustión era conocida, se apoyaba contra la parte inferior del capuchón y su mecha pasaba por el agujero. La cera se acumulaba en la hendidura y podía retirarse periódicamente para que no interfiriera en la combustión constante. La parte inferior de la vela descansaba sobre un plato poco profundo que tenía un anillo en un lateral conectado a través de poleas a un contrapeso. A medida que la vela se consumía, el peso la empujaba hacia arriba a una velocidad constante. Los autómatas se operaban desde el plato situado en la parte inferior de la vela. No se conocen otros relojes de vela de esta sofisticación.

El reloj de vela de Al-Jazari también incluía una esfera para mostrar la hora y, por primera vez, empleaba un cierre de bayoneta , un mecanismo de fijación que todavía se utiliza en tiempos modernos. ^[60]

El reloj de elefante descrito por al-Jazari en 1206 es notable por varias innovaciones. Fue el primer reloj en el que un autómata reaccionaba después de ciertos intervalos de tiempo (en este caso, un robot humanoide golpeando el platillo y un pájaro robótico mecánico cantando) y el primer reloj de agua que registraba con precisión el paso de las horas temporales para coincidir con la duración desigual de los días a lo largo del año. ^[61]

El reloj astronómico más grande de Al-Jazari fue el "reloj del castillo", un dispositivo complejo de unos 3,4 metros de alto que tenía múltiples funciones además de la de cronometrar el tiempo. Incluía una pantalla que mostraba el zodíaco y las órbitas solar y lunar , y una característica innovadora del dispositivo era un puntero con forma de luna creciente que se desplazaba por la parte superior de una puerta, movido por un carro oculto, y hacía que se abrieran puertas automáticas, cada una de las cuales revelaba un maniquí , cada hora. ^{[9] [62]}

Otra característica del dispositivo eran cinco músicos autómatas que tocaban música automáticamente cuando eran movidos por palancas operadas por un árbol de levas oculto unido a una rueda hidráulica . ^[23]

Al-Jazari inventó relojes de agua que funcionaban con agua y pesas . Entre ellos había relojes con engranajes y un reloj de escriba portátil accionado por agua , que medía un metro de alto y medio metro de ancho. El escriba con su pluma era sinónimo de la manecilla de las horas de un reloj moderno. ^{[34] [59]} El famoso reloj de escriba accionado por agua de Al-Jazari fue reconstruido con éxito en el Museo de Ciencias de Londres en 1976.

Además de sus logros como inventor e ingeniero, Al-Jazari también fue un artista consumado. En El libro del conocimiento de ingeniosos dispositivos mecánicos , dio instrucciones de sus inventos y los ilustró utilizando pinturas en miniatura , un estilo medieval del arte islámico .

• 
  Uno de los relojes de vela de Al-Jazari.
• 
  La banda de robots musicales diseñada por al-Jazari.
• 
  Un autómata con dispositivo de mesa diseñado por al-Jazari.
• 
  El lavamanos autómata con mecanismo de descarga diseñado por al-Jazari.
• 
  Dispositivo de bomba de cadena saqiya hidroeléctrica de Al-Jazari .
• 
  Una ilustración de un dispositivo inventado por al-Jazari.
• 
  Un boceto de un dispositivo diseñado por al-Jazari. Del manuscrito de Kitabal Al-Hial en el Museo Aga Khan , Toronto.

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• Taqi ad-Din Muhammad ibn Ma'ruf

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• Medios relacionados con Al-Jazari en Wikimedia Commons
• "El libro de Al Jazari - El libro del conocimiento de ingeniosos dispositivos mecánicos"