主页 > J生活圈 >[物理史] 巴贝(Charles Babbage)成功的失败 >

[物理史] 巴贝(Charles Babbage)成功的失败

2020-06-10 02:30:10 来源 : J生活圈 点击 : 449



(译自APS News,2001年10月)

[物理史] 巴贝(Charles Babbage)成功的失败

巴贝(Charles Babbage,1791-1871)

19 世纪的仪器几乎没有一个像巴贝(Charles Babbage)的计算机器一样,对现代科技有如此大的影响力,其中最着名的是分析机(Analytical Engine),它是机械操作的数位计算机,几乎有着现在电脑中的每一要素。巴贝的概念最先于 1837 年提出,说明一个巨大的铜装置,以蒸汽为动力,做为一般用途的机械计算机,激励了 19 世纪一些最伟大心智的人,但他并未能成功说服任何支持者提供实际的建造资金。虽然如此,他的独创性在他死后 100 多年为他赢得了「计算机之父」的荣誉。

巴贝是伦敦一位银行家之子,从小即喜欢动手,拿到玩具就拆解。他年少时就自学代数,将那个时代的欧陆数学读得很好,所以当他于 1811 年就读剑桥三一学院时,发现自己在数学方面远比辅导老师所懂的超前许多。他和朋友共同成立了分析社(Analytical Society),以提倡欧陆数学,并改良当时在剑桥所教的牛顿数学。最为人津津乐道的是,他和他的朋友们完成了引入莱布尼兹(Gottfried Leibnitz)的微积分标记法之重要工作,改观了大英帝国的数学。

巴贝年轻时是一位数学家,正式被选为皇家学会的会士,并于 1820 年在天文学会(后来改名为英国皇家天文学会)的创办阶段扮演着重要的角色。大约在此时期,他发展出对计算机的终身兴趣。1821 年,巴贝发明了差分机(Difference Engine)的概念,用以编译数学表。差分机 1 号(DE1)是第一个成功的自动计算机,也一直是 19 世纪精密工程最佳的例子之一。它找出相邻项的差值均相等的数列,以产生数值表,其精确度只受限于机器所能接受的位数。巴贝的想法是,天文表、以及肉店以磅计价的简易价目表,都可使用这样的机器将其列印出来。

虽然巴贝在差分机 2 号(DE2)改进了他的看法,但他对自己的研究从未满意过,也从未坚持使用某一个蓝图。他花了好几千英镑政府补助款,反覆地建造、改良相同的零件。差分机从未真正地完成、使用,它对世人主要的贡献就只是激励巴贝的想法,促成他的下一个机器,以及最终现代的电脑程式的设计。

1832 年,巴贝想出了一个更好的机器,不只可以执行一个基本的数学运算,而是任何一种的计算。做为一般记号的操作机器,分析机是一部有弹性且由穿孔读卡控制的强大计算机,它所具有的许多功能,后来都出现在最新的内贮程式电脑中:穿孔卡控制、分隔的储存与运算工作区、一组内贮暂存器(the table axes)、快速乘法/除法器、甚至阵列处理。他于 1839 年辞掉剑桥大学极富名望的卢卡斯讲座教授一职(牛顿也曾任卢卡斯讲座),倾全力于分析机的发展上,但却从未成功地完成其中任一种设计。

遗憾的是,巴贝所有的计算机原型都没留传下来,它所需的最低要求超乎当时既有的科技水準。虽然他的研究受到有声望的科学机构正式的承认,但英国政府于 1832 年中断了对差分机的补助,整个计画于 1842 年完全终止。

虽然巴贝有许多成就,但他的计算机器没有建造成功,又无法得到政府对他研究的支持,所以晚年在失意和怨怼中度过。他于 1871 年 10 月 18 日离世,未曾实现他的梦想。而虽然他的儿子亨利(Henry)接续他的研究,却也从未成功地完成此装置。一直到 20 世纪先是建造了电机式,及之后的电子计算机后,那些机器的设计师才发现巴贝研究的全面程度,他几乎想过电脑的每一要素。

巴贝的困难主要在于经费和组织方面,计划本身则完全可行。伦敦科学博物馆有一团队,由史瓦德(Doron Swade)馆长所领导,成员包括做出重要贡献的布隆雷(D. Allan Bromley),于 1990 年代成功地建造出一部完整的巴贝 DE2 原型,还给了巴贝计算器应有的科技地位,现在于博物馆展出很醒目。然而,建造分析机需有更大的野心,尚未有人尝试。

[物理史] 巴贝(Charles Babbage)成功的失败

巴贝所设计的差分机,在伦敦科学博物馆展出。


原文刊载于物理双月刊2014年10月号36卷第5期,感谢杨信男教授同意授权刊载。

系列文章100篇已集结成册,由五南出版,书名为《物理奇才奇事》。

相关阅读

申博太阳城_澳门太阳集团网址6开头的|生活健康资讯|智慧生活综合信息|网站地图 申博管理系统登入 申博亚洲官方网站