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随着知识的增长和新工具的诞生,人工劳动会越来越少。 – Charles Babbage

1. 最早的计算设备:算盘

公元前2500年,美索不达米亚出现了最早的计算设备:算盘。这是一个手动计算器,用于帮助加减数字,并能够存储当前的计算状态。类似于今天的硬盘。它由4排算珠组成,每排有10个算珠,分别代表1、10、100和1000。

2. 星盘、计算尺和时钟

古代的科学家和航海家使用各种计算工具来解决问题。星盘帮助船只在海上计算纬度,计算尺用于乘法和除法计算,而时钟被用来测量时间、计算日出、潮汐和天体的位置。

3. Computer:人的角色

直到1800年代之前,“Computer” 这个词指的是负责进行计算的人,而不是机器。通过手动计算和制作预先计算好的表格来解决复杂问题。

4. 步进计算器

在1694年,德国科学家Gottfried Leibniz发明了步进计算器,它类似于汽车里的里程表,能够不断累加数字。步进计算器使用一系列可转动的齿轮,每个齿轮上有10个数字。每个齿轮都有一个进位装置,当齿轮转动到9的时候,会把下一个齿轮转动一格。这种设备用来解决问题可能需要数小时甚至数天。

5. 射程表和差分机

在19世纪,军队面临着如何精确瞄准炮弹的问题。射程表出现,帮助炮手根据环境条件和射击距离确定角度。然而,每次更改大炮或炮弹的设计都需要重新计算新表格,这非常耗时且容易出错。

Charles Babbage于1822年提出了差分机的构想,它能够近似多项式,用于描述不同变量之间的关系,如射程和大气压力。尽管该项目在当时失败了,但历史学家在1991年根据Babbage的草稿成功制造了一台差分机。

6. 分析机:通用计算机的雏形

差分机的建造过程中,Charles Babbage构思了一个更复杂的机器,分析机。这是一台通用计算机,能够执行多种操作,不仅限于特定计算。它拥有内存和甚至一个原始的打印机,但由于当时的技术限制,这台机器未能成功建造。然而,分析机的概念预示了未来计算机的发展,它能够自动执行一系列操作,这也是计算机程序的雏形。

7. Herman Hollerith和打孔卡片制表机

在美国,人口普查工作遇到了瓶颈。于是,Herman Hollerith在1880年代发明了打孔卡片制表机,一种电动机械装置。使用打孔卡片来表示数据,每个孔代表一种信息。当卡片插入机器时,它能够自动计数和制表。

举个例子,有一连串孔代表婚姻状况,如果你结婚了,就在结婚的位置打孔。当卡插入机器时,小金属针会到卡片上,如果有个地方打孔了,针会穿过孔,泡入一小瓶汞,联通电路,电路会驱动电机,然后给已婚的齿轮加1。此机器的速度是手动的十倍左右,使本该耗时十多年的人口普查工作在短短两年半内完成。

这也催生了Hollerith的制表机器公司,后来与其他制造商合并成立了国际商业机器公司(IBM)。

8. 企业意识到计算机的潜力

随着时间的推移,企业开始认识到计算机可以提高劳动生产力,尤其在数据密集型任务和行业中,如会计、保险评估和库存管理。这个认识推动了计算机技术的发展和商业化。