《創新者們》選摘(3):人類第一台電腦-巴貝奇的分析機

2015-10-04 05:10

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堪稱人類史上第一部電腦的巴貝奇的分析機。(取自維基百科)

堪稱人類史上第一部電腦的巴貝奇的分析機。(取自維基百科)

巴貝奇和他的機器

巴貝奇從小就對替人類工作的機器深感興趣。十九世紀初,許多展覽廳和博物館在倫敦如雨後春筍般冒出,巴貝奇孩提時期常隨母親去參觀。有一回,漢諾瓦廣場的博物館經營者梅林(跟魔法師同名,相當名符其實)邀請巴貝奇到他的閣樓工作室,參觀名為「自動機」的各種機器娃娃。其中的銀色舞孃,大約30 公分高,會優雅的舞動手臂,手中的小鳥則拍翅擺尾,張開鳥喙。銀色女郎表露的感覺和個性,令小男孩十分著迷。巴貝奇還記得,「她的眼眸充滿了想像。」多年後,他在一次破產拍賣會中發現這個銀色舞孃,趕忙買下,當做在夜晚沙龍中頌揚神奇科技時的一大娛樂。巴貝奇在劍橋結交的眾多好友,包括劍橋大學教授赫歇耳(JohnHerschel)和皮柯克(George Peacock),他們都不滿意劍橋大學的數學教學方式,於是組成一個名為「分析學會」的社團,希望促使劍橋大學放棄之前由校友牛頓設計的微積分記法(仰賴點的標示),改採萊布尼茲記法,這個方法用dx 和dy 來代表無限小的增量,因此稱為「d」記法。巴貝奇為他們的宣言下了標題:「有別於劍橋大學老邁點標示法的純粹D 記法」*。他真是難纏,不過很有幽默感。

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電腦先驅巴貝奇
電腦先驅巴貝奇。(取自維基百科)

有一天,巴貝奇在分析學會研究一個誤差連連的對數表。赫歇耳問他在想什麼。「我真希望這些計算都由蒸汽機來執行,」巴貝奇回答。對於用機器來製作對數表的想法,赫歇耳的回答是:「頗有可能。」1821 年,巴貝奇把注意力都放在打造這類機器上。

多年來,許多人都曾經嘗試打造計算機。1640 年代,法國數學家及哲學家巴斯卡創造了一部機械式計算機,為擔任稅務官的父親分勞。這種計算機的金屬幅輪周邊有0 到9 的數字。進行數字加減時,操作人員會用筆尖先撥第一個數字,就好像操作舊式轉盤電話一樣,接著撥第二個數字;需要的時候,電樞會進1 或借1。這是史上第一部申請專利且在市場上販賣的計算機。

三十年後,德國數學家和哲學家萊布尼茲改良了巴斯卡的計算機,造出能乘除的「步進計算器」(stepped reckoner)。手搖步進計算器時,計算器周邊的小齒輪會與圓柱體表面的齒逐一嚙合。當時萊布尼茲碰到的困難也是後來數位時代常見的問題。巴斯卡是熟練的工程師,能運用自己的機械天分來實踐科學理論。萊布尼茲則不然,他不太懂工程技術,周遭也沒有懂機械的朋友。所以,萊布尼茲就和許多偉大的理論家一樣,因為缺乏具實務經驗的合作伙伴,沒辦法為自己的設計打造出能穩定運作的原型。儘管如此,他的核心概念(稱為「萊布尼茲輪」)將影響巴貝奇時代的計算機設計。

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