今天出版的许多计算机书籍扉页里都登载着巴贝奇C.Babbage的照片宽阔的额狭长的嘴锐利的目光显得有些愤世嫉俗坚定的但绝非缺乏幽默的外貌给人以一个极富深邃思想的学者形象。
巴贝奇是一位富有的银行家的儿子1792年出生在英格兰西南部的托特纳斯后来继承了相当丰厚的遗产但他把金钱都用于了科学研究。童年时代的巴贝奇显示出极高的数学天赋考入剑桥大学后他发现自己掌握的代数知识甚至超过了教师 。毕业留校24岁的年青人荣幸受聘担任剑桥大学“路卡辛讲座”的数学教授。这是一个很少有人能够获得的殊荣牛顿的老师巴罗是第一名牛顿是第二名。在教学之余巴贝奇完成了大量发明创造如运用运筹学理论率先提出“一便士邮资”制度发明了供火车使用的速度计和排障器等等。假若巴贝奇继续在数学理论和科技发明领域耕耘他本来是可以走上鲜花铺就的坦途。然而这位旷世奇才却选择了一条无人敢于攀登的崎岖险路。
事情还得从法国讲起。18世纪末法兰西发起了一项宏大的计算工程──人工编制《数学用表》这在没有先进计算工具的当时是件极其艰巨的工作。法国数学界调集大批数学家组成了人工手算的流水线算得天昏地暗才完成了17卷大部头书稿。即便如此计算出的数学用表仍然存在大量错误。
据说有一天巴贝奇与著名的天文学家赫舍尔凑在一起对两大部头的天文数表评头论足翻一页就是一个错翻两页就有好几处。面对错误百出的数学表巴贝奇目瞪口呆他甚至喊出声来“天哪这些计算错误已经充斥弥漫了整个宇宙”
这件事也许就是巴贝奇萌生研制计算机构想的起因。巴贝奇在他的自传《一个哲学家的生命历程》里写到了大约发生在1812年的一件事“有一天晚上我坐在剑桥大学的分析学会办公室里神志恍惚地低头看着面前打开的一张对数表。一位会员走进屋来瞧见我的样子忙喊道‘喂你梦见什么啦’我指着对数表回答说‘我正在考虑这些表也许能用机器来计算’”
巴贝奇的第一个目标是制作一台“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。那一年刚满20岁的巴贝奇从法国人杰卡德发明的提花编织机上获得了灵感差分机设计闪烁出了程序控制的灵光──它能够按照设计者的旨意自动处理不同函数的计算过程。
巴贝奇耗费了整整十年光阴于1822年完成了第一台差分机它可以处理3个不同的5位数计算精度达到6位小数当即就演算出好几种函数表。由于当时工业技术水平极低第一台差分机从设计绘图到机械零件加工都是巴贝奇亲自动手完成。当他看着自己的机器制作出准确无误的《数学用表》高兴地对人讲“哪怕我的机器出了故障比如齿轮被卡住不能动那也毫无关系。你看每个*上都有数字标记它不会欺骗任何人。”以后实际运用证明这种机器非常适合于编制航海和天文方面的数学用表。
成功的喜悦激励着巴贝奇他连夜奋笔上书皇家学会要求*资助他建造第二台运算精度为20位的大型差分机。英国*看到巴贝奇的研究有利可图破天荒地与科学家签订了第一个合同财政部慷慨地为这台大型差分机提供出1.7万英镑的资助。巴贝奇自己也贴进去1.3万英镑巨款用以弥补研制经费的不足。在当年这笔款项的数额无异于天文数字──有资料介绍说1831年约翰·布尔制造一台蒸汽机车的费用才784英磅。
然而第二台差分机在机械制造工厂里触上了“暗礁”。第二台差分机大约有25000个零件主要零件的误差不得超过每英寸千分之一即使用现在的加工设备和技术要想造出这种高精度的机械也绝非易事。巴贝奇把差分机交给了英国最著名的机械工程师约瑟夫·克莱门特所属的工厂制造但工程进度十分缓慢。设计师心急火燎从剑桥到工厂从工厂到剑桥一天几个来回。他把图纸改了又改让工人把零件重做一遍又一遍。年复一年日复一日直到又一个10年过去后巴贝奇依然望着那些不能运转的机器发愁全部零件亦只完成不足一半数量。参加试验的同事们再也坚持不下去纷纷离他而去。巴贝奇独自苦苦支撑了第三个10年终于感到无力回天。
那天清晨巴贝奇走进车间偌大的作业场空无一人只剩下满地的滑车和齿轮四处一片狼藉。他呆立在尚未完工的机器旁深深地叹了口气。在痛苦的煎熬中他无计可施只得把全部设计图纸和已完成的部分零件送进伦敦皇家学院博物馆供人观赏。
1842年在巴贝奇的一生中是极不平常的一年。英国*宣布断绝对他的一切资助连科学界的友人都用一种怪异的目光看着他。英国首相讥讽道“这部机器的唯一用途就是花掉大笔金钱”同行们讥笑他是“愚笨的巴贝奇”。皇家学院的权威人士包括著名天文学家艾瑞等人都公开宣称他的差分机“毫无任何价值”……
就在痛苦艰难的时刻孤独苦闷的巴贝奇意外地收到一封来信写信人不仅对他表示理解而且还希望与他共同工作。娟秀字体的签名表明了她不凡的身份──伯爵夫人。
接到信函后不久巴贝奇实验室门口走进来一位年轻的女士。她身披素雅的斗蓬鬓角上斜插一朵白色的康乃馨显得那么典雅端庄。巴贝奇一时愣在那里他与这位女士似曾相识又想不起曾在何处邂逅。女士落落大方地作了自我介绍正是那位写信人。
“您还记得我吗”女士低声问道“十多年前您还给我讲过差分机原理。”看到巴贝奇迷惑的眼神她又笑着补充说“您说我像野人见到了望远镜。”巴贝奇恍然大悟想起已经十分遥远的往事。面前这位女士和那个小女孩之间依稀还有几分相似。
原来伯爵夫人本名叫阿达·奥古斯塔Ada Augusta是英国著名诗人拜伦的独生女。她比巴贝奇的年龄小20多岁1815年出生。阿达自小命运多舛来到人世的第二年父亲拜伦因性格不合与她的母亲离异从此别离英国。可能是从未得到过父爱的缘由小阿达没有继承到父亲诗一般的浪漫热情却继承了母亲的数学才能和毅力。/*这就是被人们尊称为第一位计算机程序员的牛人:)*/
还是在阿达的少女时代母亲的一位朋友领着她们去参观巴贝奇的差分机。其他女孩子围着差分机叽叽喳喳乱发议论摸不着头脑。只有阿达看得非常仔细她十分理解并且深知巴贝奇这项发明的重大意义。
或许是这个小女孩特殊的气质在巴贝奇的记忆里打下了较深的印记。他赶紧请阿达入座并欣然同意与这位小有名气的数学才女共同研制新的计算机器。
就这样在阿达27岁时她成为巴贝奇科学研究上的合作伙伴迷上这项常人不可理喻的“怪诞”研究。其时她已经成了家丈夫是洛甫雷斯伯爵。按照英国的习俗许多资料在介绍里都把她称为“洛甫雷斯伯爵夫人”。
30年的困难和挫折并没有使巴贝奇屈服阿达的友情援助更坚定了他的决心。还在大型差分机进军受挫的1834年巴贝奇就已经提出了一项新的更大胆的设计。他最后冲刺的目标不是仅仅能够制表的差分机而是一种通用的数学计算机。巴贝奇把这种新的设计叫做“分析机”它能够自动解算有100个变量的复杂算题每个数可达25位速度可达每秒钟运算一次。
今天我们再回首看看巴贝奇的设计分析机的思想仍然闪烁着天才的光芒。
由于巴贝奇晚年因喉疾几乎不能说话介绍分析机的文字主要由阿达替他完成。阿达在一篇文章里介绍说“这台机器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。 巴贝奇的分析机大体上有三大部分其一是齿轮式的“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。分析机的第二个部件是所谓“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。第三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。
阿达“心有灵犀一点通”她非常准确地评价道“分析机‘编织’的代数模式同杰卡德织布机编织的花叶完全一样”。于是为分析机编制一批函数计算程序的重担落到了数学才女的肩头。阿达开天辟地第一次为计算机编出了程序其中包括计算三角函数的程序、级数相乘程序、伯努利函数程序等等。阿达编制的这些程序即使到了今天电脑软件界的后辈仍然不敢轻易改动一条指令。人们公认她是世界上第一位软件工程师。
众所周知美国国防部据说是花了250亿美元和10年的光阴把它所需要软件的全部功能混合在一种计算机语言中希望它能成为军方数千种电脑的标准。1981年这种语言被正式命名为ADA阿达语言使阿达的英名流传至今。
不过以上讲的都是后话殊不知巴贝奇和阿达当年处在怎样痛苦的水深火热之中 由于得不到任何资助巴贝奇为把分析机的图纸变成现实耗尽了自己全部财产弄得一贫如洗。他只好暂时放下手头的活和阿达商量设法赚一些钱如制作什么国际象棋玩具什么赛马游戏机等等。为筹措科研经费他们不得不“下海”搞“创收”。最后两人陷入了惶惶不可终日的窘境。阿达忍痛两次把丈夫家中祖传的珍宝送进当铺以维持日常开销而这些财宝又两次被她母亲出资赎了回来。
贫困交加无休止的脑力劳动使阿达的健康状况急剧恶化。1852年怀着对分析机成功的美好梦想软件才女英年早逝死时年仅36岁。阿达去世后巴贝奇又默默地独自坚持了近20年。晚年的他已经不能准确地发音甚至不能有条理地表达自己的意思但是他仍然百折不挠地坚持工作。1871年为计算机事业贡献毕生精力的先驱者巴贝奇终于满怀着对分析机无言的悲怅孤独地离开了人世。有人把他的大脑用盐渍着保存起来想经过若干年后有更先进技术来研究他大脑保存的精神。
分析机终于没能造出来巴贝奇和阿达失败了。巴贝奇和阿达的失败是因为他们看得太远分析机的设想超出了他们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们注定要成为的悲剧人物。尽管如此巴贝奇和阿达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。
巴贝奇是一位富有的银行家的儿子1792年出生在英格兰西南部的托特纳斯后来继承了相当丰厚的遗产但他把金钱都用于了科学研究。童年时代的巴贝奇显示出极高的数学天赋考入剑桥大学后他发现自己掌握的代数知识甚至超过了教师 。毕业留校24岁的年青人荣幸受聘担任剑桥大学“路卡辛讲座”的数学教授。这是一个很少有人能够获得的殊荣牛顿的老师巴罗是第一名牛顿是第二名。在教学之余巴贝奇完成了大量发明创造如运用运筹学理论率先提出“一便士邮资”制度发明了供火车使用的速度计和排障器等等。假若巴贝奇继续在数学理论和科技发明领域耕耘他本来是可以走上鲜花铺就的坦途。然而这位旷世奇才却选择了一条无人敢于攀登的崎岖险路。
事情还得从法国讲起。18世纪末法兰西发起了一项宏大的计算工程──人工编制《数学用表》这在没有先进计算工具的当时是件极其艰巨的工作。法国数学界调集大批数学家组成了人工手算的流水线算得天昏地暗才完成了17卷大部头书稿。即便如此计算出的数学用表仍然存在大量错误。
据说有一天巴贝奇与著名的天文学家赫舍尔凑在一起对两大部头的天文数表评头论足翻一页就是一个错翻两页就有好几处。面对错误百出的数学表巴贝奇目瞪口呆他甚至喊出声来“天哪这些计算错误已经充斥弥漫了整个宇宙”
这件事也许就是巴贝奇萌生研制计算机构想的起因。巴贝奇在他的自传《一个哲学家的生命历程》里写到了大约发生在1812年的一件事“有一天晚上我坐在剑桥大学的分析学会办公室里神志恍惚地低头看着面前打开的一张对数表。一位会员走进屋来瞧见我的样子忙喊道‘喂你梦见什么啦’我指着对数表回答说‘我正在考虑这些表也许能用机器来计算’”
巴贝奇的第一个目标是制作一台“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。那一年刚满20岁的巴贝奇从法国人杰卡德发明的提花编织机上获得了灵感差分机设计闪烁出了程序控制的灵光──它能够按照设计者的旨意自动处理不同函数的计算过程。
巴贝奇耗费了整整十年光阴于1822年完成了第一台差分机它可以处理3个不同的5位数计算精度达到6位小数当即就演算出好几种函数表。由于当时工业技术水平极低第一台差分机从设计绘图到机械零件加工都是巴贝奇亲自动手完成。当他看着自己的机器制作出准确无误的《数学用表》高兴地对人讲“哪怕我的机器出了故障比如齿轮被卡住不能动那也毫无关系。你看每个*上都有数字标记它不会欺骗任何人。”以后实际运用证明这种机器非常适合于编制航海和天文方面的数学用表。
成功的喜悦激励着巴贝奇他连夜奋笔上书皇家学会要求*资助他建造第二台运算精度为20位的大型差分机。英国*看到巴贝奇的研究有利可图破天荒地与科学家签订了第一个合同财政部慷慨地为这台大型差分机提供出1.7万英镑的资助。巴贝奇自己也贴进去1.3万英镑巨款用以弥补研制经费的不足。在当年这笔款项的数额无异于天文数字──有资料介绍说1831年约翰·布尔制造一台蒸汽机车的费用才784英磅。
然而第二台差分机在机械制造工厂里触上了“暗礁”。第二台差分机大约有25000个零件主要零件的误差不得超过每英寸千分之一即使用现在的加工设备和技术要想造出这种高精度的机械也绝非易事。巴贝奇把差分机交给了英国最著名的机械工程师约瑟夫·克莱门特所属的工厂制造但工程进度十分缓慢。设计师心急火燎从剑桥到工厂从工厂到剑桥一天几个来回。他把图纸改了又改让工人把零件重做一遍又一遍。年复一年日复一日直到又一个10年过去后巴贝奇依然望着那些不能运转的机器发愁全部零件亦只完成不足一半数量。参加试验的同事们再也坚持不下去纷纷离他而去。巴贝奇独自苦苦支撑了第三个10年终于感到无力回天。
那天清晨巴贝奇走进车间偌大的作业场空无一人只剩下满地的滑车和齿轮四处一片狼藉。他呆立在尚未完工的机器旁深深地叹了口气。在痛苦的煎熬中他无计可施只得把全部设计图纸和已完成的部分零件送进伦敦皇家学院博物馆供人观赏。
1842年在巴贝奇的一生中是极不平常的一年。英国*宣布断绝对他的一切资助连科学界的友人都用一种怪异的目光看着他。英国首相讥讽道“这部机器的唯一用途就是花掉大笔金钱”同行们讥笑他是“愚笨的巴贝奇”。皇家学院的权威人士包括著名天文学家艾瑞等人都公开宣称他的差分机“毫无任何价值”……
就在痛苦艰难的时刻孤独苦闷的巴贝奇意外地收到一封来信写信人不仅对他表示理解而且还希望与他共同工作。娟秀字体的签名表明了她不凡的身份──伯爵夫人。
接到信函后不久巴贝奇实验室门口走进来一位年轻的女士。她身披素雅的斗蓬鬓角上斜插一朵白色的康乃馨显得那么典雅端庄。巴贝奇一时愣在那里他与这位女士似曾相识又想不起曾在何处邂逅。女士落落大方地作了自我介绍正是那位写信人。
“您还记得我吗”女士低声问道“十多年前您还给我讲过差分机原理。”看到巴贝奇迷惑的眼神她又笑着补充说“您说我像野人见到了望远镜。”巴贝奇恍然大悟想起已经十分遥远的往事。面前这位女士和那个小女孩之间依稀还有几分相似。
原来伯爵夫人本名叫阿达·奥古斯塔Ada Augusta是英国著名诗人拜伦的独生女。她比巴贝奇的年龄小20多岁1815年出生。阿达自小命运多舛来到人世的第二年父亲拜伦因性格不合与她的母亲离异从此别离英国。可能是从未得到过父爱的缘由小阿达没有继承到父亲诗一般的浪漫热情却继承了母亲的数学才能和毅力。/*这就是被人们尊称为第一位计算机程序员的牛人:)*/
还是在阿达的少女时代母亲的一位朋友领着她们去参观巴贝奇的差分机。其他女孩子围着差分机叽叽喳喳乱发议论摸不着头脑。只有阿达看得非常仔细她十分理解并且深知巴贝奇这项发明的重大意义。
或许是这个小女孩特殊的气质在巴贝奇的记忆里打下了较深的印记。他赶紧请阿达入座并欣然同意与这位小有名气的数学才女共同研制新的计算机器。
就这样在阿达27岁时她成为巴贝奇科学研究上的合作伙伴迷上这项常人不可理喻的“怪诞”研究。其时她已经成了家丈夫是洛甫雷斯伯爵。按照英国的习俗许多资料在介绍里都把她称为“洛甫雷斯伯爵夫人”。
30年的困难和挫折并没有使巴贝奇屈服阿达的友情援助更坚定了他的决心。还在大型差分机进军受挫的1834年巴贝奇就已经提出了一项新的更大胆的设计。他最后冲刺的目标不是仅仅能够制表的差分机而是一种通用的数学计算机。巴贝奇把这种新的设计叫做“分析机”它能够自动解算有100个变量的复杂算题每个数可达25位速度可达每秒钟运算一次。
今天我们再回首看看巴贝奇的设计分析机的思想仍然闪烁着天才的光芒。
由于巴贝奇晚年因喉疾几乎不能说话介绍分析机的文字主要由阿达替他完成。阿达在一篇文章里介绍说“这台机器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。 巴贝奇的分析机大体上有三大部分其一是齿轮式的“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。分析机的第二个部件是所谓“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。第三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。
阿达“心有灵犀一点通”她非常准确地评价道“分析机‘编织’的代数模式同杰卡德织布机编织的花叶完全一样”。于是为分析机编制一批函数计算程序的重担落到了数学才女的肩头。阿达开天辟地第一次为计算机编出了程序其中包括计算三角函数的程序、级数相乘程序、伯努利函数程序等等。阿达编制的这些程序即使到了今天电脑软件界的后辈仍然不敢轻易改动一条指令。人们公认她是世界上第一位软件工程师。
众所周知美国国防部据说是花了250亿美元和10年的光阴把它所需要软件的全部功能混合在一种计算机语言中希望它能成为军方数千种电脑的标准。1981年这种语言被正式命名为ADA阿达语言使阿达的英名流传至今。
不过以上讲的都是后话殊不知巴贝奇和阿达当年处在怎样痛苦的水深火热之中 由于得不到任何资助巴贝奇为把分析机的图纸变成现实耗尽了自己全部财产弄得一贫如洗。他只好暂时放下手头的活和阿达商量设法赚一些钱如制作什么国际象棋玩具什么赛马游戏机等等。为筹措科研经费他们不得不“下海”搞“创收”。最后两人陷入了惶惶不可终日的窘境。阿达忍痛两次把丈夫家中祖传的珍宝送进当铺以维持日常开销而这些财宝又两次被她母亲出资赎了回来。
贫困交加无休止的脑力劳动使阿达的健康状况急剧恶化。1852年怀着对分析机成功的美好梦想软件才女英年早逝死时年仅36岁。阿达去世后巴贝奇又默默地独自坚持了近20年。晚年的他已经不能准确地发音甚至不能有条理地表达自己的意思但是他仍然百折不挠地坚持工作。1871年为计算机事业贡献毕生精力的先驱者巴贝奇终于满怀着对分析机无言的悲怅孤独地离开了人世。有人把他的大脑用盐渍着保存起来想经过若干年后有更先进技术来研究他大脑保存的精神。
分析机终于没能造出来巴贝奇和阿达失败了。巴贝奇和阿达的失败是因为他们看得太远分析机的设想超出了他们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们注定要成为的悲剧人物。尽管如此巴贝奇和阿达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。