机械计算器史上的最强大脑

机械计算器史上的最强大脑

英国数学家查尔斯·巴贝奇

巴贝奇的第一个贡献是制作了一台差分机。所谓差分的含义，是把函数表的复杂算式转化为差分运算，用简单的加法代替平方运算。

其基本想法或者说根本目的是利用“机器”将计算到印刷的过程全部自动化，全面去除人为疏失（如：计算错误、抄写错误、校对错误、印制错误等）。

差分机一号（Difference Engine No.1）由英国政府出资，工匠克里门打造，预计完工需要25,000个零件（大致均分在计算和印刷两部分），重达4吨，可计算到第六阶差，最高可以存16位数（相当于千兆的数）。但因为大量精密零件制造困难，加上巴贝奇不停地边制造边修改设计，从1822到1832年的十年间，巴贝奇只能拿出完成品的1/7部分来展示。

差分机一号的1/7完成品

10年最后只造了1/7，这大概可以名列史上失败的最奢侈的产品经理之一......前后大概花了17000英镑，而当时棉纺织厂的一个男工一年才挣1.5英镑，是其10年收入的1100多倍。

不过差分机运转的精密程度仍令当时的人们叹为观止,至今依然是人类踏进科技的一个重大起步。

巴贝奇不断延后差分机的完成期限且预算严重超支，这样的结果就是失去政府的支持，但他没有气馁，仍继续工作，设计一台更为复杂的机器——分析机。

实验性的部分分析机

分析机大体上有三大部分：

是齿轮式的存贮库，巴贝奇称它为仓库（Store），每个齿轮可贮存10个数，齿轮组成的阵列总共能够储存1000个50位数。

是所谓运算室，它被巴贝奇命名为作坊（Mill），其基本原理与帕斯卡的转轮（你知道牛X哄哄帕斯卡计算器吗？）相似，用齿轮间的啮合、旋转、平移等方式进行数字运算。为了加快运算速度，他改进了进位装置，使得50位数加50位数的运算可完成于一次转轮之中。

这一部分巴贝奇没有为它具体命名，其功能是以杰卡德穿孔卡中的0和1来控制运算操作的顺序，类似于电脑里的控制器。他甚至还考虑到如何使这台机器处理依条件转移的动作，比如，第一步运算结果若是1，就接着做乘法，若是0就进行除法运算。此外，巴贝奇也构思了送入和取出数据的机构，以及在仓库和作坊之间不断往返运输数据的部件。

这台机器也就是分析机不论在可能完成的计算范围、简便程度以及可靠性与精确度方面，或者是计算时完全不用人参与这方面，都超过了以前的机器。巴贝奇把分析机设计得那样精巧，他打算用蒸汽机为动力，驱动大量的齿轮机构运转。

但分析机终究没能造出来，包括第二个差分机在1849年设计出来却在有生之年只实现了很小一部分。巴贝奇失败了。巴贝奇的失败是因为他看得太远，他的那些设想特别是分析机的设想超出了他所处时代至少一个世纪！社会发展的需求和科学技术发展的可能，使得他注定要成为的悲剧人物。尽管如此，巴贝奇为电脑科学留下了一份极其珍贵的精神遗产，包括30种不同设计方案，近2000张组装图和50000张零件图……，更包括那种在逆境中自强不息，为追求理想奋不顾身的拼搏精神。

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