用蒸汽、齿轮、曲轴、弹簧制造通用计算机的天才—巴贝奇

用蒸汽、齿轮、曲轴、弹簧制造通用计算机的天才—巴贝奇  生活心记录 2019-01-23 11:25:33
欢迎来到“生活心记录”，今天咱们来聊一位用蒸汽、齿轮、曲轴、弹簧制造通用计算机的人—巴贝奇。
历史上有很多能力和智力都奇高无比，又极为努力的人，但一生中并没有留下什么伟大的成就。究其原因，更多是因为他们生在了“错的年代”。比如巴贝奇就是这样。
他如果早出生100年，也许会成为一门学科的开创者，会经常和牛顿被人一起提起；他如果晚出生100年，也许会成为像冯·诺依曼、香农那样的计算机领域的英雄。而他，却生在了中间的年代。
他的思想超越了同时代人100年，但那个年代的电磁学还没先进到让计算机出现，所以巴贝奇是唯一一个用蒸汽、齿轮、曲轴、弹簧制造通用计算机的人。

牛津大学出版社曾经在1885年出版过《国家人物传记大辞典》，那里面就收录了巴贝奇，但条目读起来让人有点摸不着头脑。介绍是这样说的：
他是数学家、哲学家、发明家、科学机械师，曾获剑桥大学卢卡斯数学教习，但未曾讲过课。曾获政府资助建造一部用于计算的机器，但因与工程师意见不合，建造工作半途而废；后又向政府提交过一份改进设计，终因经费问题未获批准。
这个看上去像一个失败者的介绍，后来也演变成后人介绍巴贝奇的模板——不论是在百科上还是传记里，这个人好像大都是东一榔头西一棒子的。

其实他一辈子真正钻研的主题，是关于信息的编码、处理和传输。由这个念头，生出了他一生各种零零碎碎的成就。
巴贝奇是英国人，出生在1791年，去世在1871年。
他最为人所知的就是，做出了一台极为昂贵而且几乎没法正常工作的机械计算器。
他那个年代，测绘机构对数学精度的要求已经很高了。比如说，1824年爱尔兰的地形测量局，准备对国内大小矿藏和国土边界做详细的测绘，用到的对数表要求精确到小数点后7位。

测量局找出了当时可以搞到的过去100多年内出版过的所有对数表，一共找出了250多个不同的版本，除了法国、德国、荷兰、意大利的，甚至连中国的都有，仔细对比后就发现错误百出。
有些是进位时出的错，有些是数字前后写反了，还有排版出错的，甚至还有6个错误是极为普遍的，这6个错误在几十个版本中都出现在同样的位置，所以看来当初编制对数表的时候肯定有互相抄袭而不是自己算的情况。错误比例虽然不高，但一旦应用在航海上就足以造成失事。
巴贝奇认为这些错误产生的根源，是人的参与。如果对数表是机械完成的，表格就不会有这么多错了。
之后他花了大约20年的时间做可以计算的机器，要解决自动计算的问题。做出的第一台机器，就被起名为“差分机”。
它可以做哪种计算呢？比如说，如果用3个小球排列成三角形的样子，要怎么排呢？最简单的就是顶上一个，下面两个。如果排成一个边长更大的三角形，要怎么做呢？可以排三排，第一排1个，第二排2个，第三排3个。照这个规律，就可以排更大一些的三角形。
现在的问题是：假如想排一个边长是10个小球直径的三角形的话，一共需要多少个小球呢？差分机就是解决类似这样的问题的。
这个问题还可以更复杂一些，比如刚刚只是排成一个二维的三角形，如果换成排成一个立体的正四面体，随着正四面体边长的逐渐增加，一共需要多少个小球构成呢？这个也是巴贝奇希望用差分机算出来的。

巴贝奇的差分机最终只停留在原型机阶段，不过这么多年持续研究差分机也让他有了很多新思路。不甘心认输的巴贝奇，又提出了要做一台功能更加通用的“分析机”。
这个机器理论上可以进行多种复杂的计算，比如像1/(e^x-1)这样的数值都可以。他希望这台机器的输入是一些打了孔的纸卡片，称作变量卡；在机器中间，加入另外一些打了孔了卡片，来规定机器传递变量卡的规则；最后输出卡片上打的孔，就是另外一番景象了。而这所谓的另外一番景象，就是分析机的计算结果。
整套思路涉及到运算、中间结果的存储、中间结果的再提取，涉及到条件语言、循环指令等细节，简直和现代计算机思想极为接近。
但可惜，这次没有哪个人、哪个机构肯再资助他做分析机了。
其实就算有人资助，就算这次资助金额是上次的十倍百倍，他的想法也注定实现不了。因为巴贝奇整套思维超前了那个时代100年，让蒸汽动力驱动齿轮和轴完成这些操作是不可能的。
这些功能，起码要等电路或电子管诞生后才能实施。而这些电子元器件，是在巴贝奇去世后30年才出现的。

1871年他离世的时候，还是怀着怨恨和失望的，他一直纠结于没能实现用机械编码信息、处理信息。
巴贝奇超越同时代人最大的地方，就是他察觉到信息的处理是可以不由人干预的。可是当年只有蒸汽提供动力，蒸汽驱动的东西实在太粗糙了，而巴贝奇的遗憾也只能由后人来补上了，他们就是后来的图灵、香农和冯·诺依曼。

我知道答案 本帖寻求最佳答案回答被采纳后将获得系统奖励10 天空金币 , 目前已有2人回答

信楼主，得永生！

终于看完了，很不错！