人類近代計算的歷史演變

　　引言 人類在計算的發(fā)展經(jīng)歷了漫長的歷史階段，伴隨著人類文明的演進(jìn)和需求的變遷，發(fā)展到電子計算機(jī)時代后，又經(jīng)歷了集中計算的大型計算機(jī)及超級計算機(jī)時代、分布式客戶端/服務(wù)器時代、個人計算機(jī)時代、Unix工作站時代、互聯(lián)網(wǎng)時代、Web2.0時代、網(wǎng)格計算時代、電子商務(wù)時代，以致來到“云計算時代”。這中間的每個階段都是互相交錯，盤轉(zhuǎn)融合的，而整個的計算演變使計算性能越來越強(qiáng)大，計算作為服務(wù)功能越來越便捷和經(jīng)濟(jì)。
　　高高在上的大型計算機(jī)的時代
　　這一時代的標(biāo)志物是和“深藍(lán)”，需求的主要來源是國家和企業(yè)，追求的是計算速度和計算能力的提升。
　　其中不得不提的人物是阿蘭·麥席森·圖靈和約翰·馮·若依曼。圖靈是現(xiàn)代計算機(jī)理論模型的提出者，而馮·若依曼則是將這一模型付諸實踐的人。
　　歷史往往由一些天才創(chuàng)造，圖靈無疑就是創(chuàng)造歷史的人。他在24歲時向倫敦權(quán)威的數(shù)學(xué)雜志投了一篇論文，給出了一個簡單的模型，這個模型就是“圖靈命題”。這個命題，被譽(yù)為“闡明現(xiàn)代電腦原理的開山之作”，并冠以“理想計算機(jī)”的名稱。天妒英才，42歲的圖靈吃了在氰化物溶液中浸泡過的蘋果后離開了人世，他對計算的貢獻(xiàn)也隨之終止了。今天，蘋果電腦公司以那個咬了一口的蘋果作為其商標(biāo)圖案，就是為了紀(jì)念這位偉大的先驅(qū)者。
　　按數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，自動完成程序所描述的處理工作，這就是圖靈機(jī)最基本的功能。雖然圖靈離開了人世，但是他的思想留了下來，馮·諾依曼將圖靈的偉大思想付諸實踐并發(fā)揚光大。
　　
　　ENIAC時代
　　在那個時代，計算機(jī)的研制所需的人力、物力、財力不是某個個人或者某個企業(yè)可以獨立承擔(dān)的，只有獲得足夠的國家財力支撐才有可能實現(xiàn)，而創(chuàng)新的風(fēng)險是很高的，這也決定了這一劃時代的產(chǎn)物不太可能出現(xiàn)在和平年代。符合以上條件的唯一背景似乎就只有戰(zhàn)爭了，至于是軍事戰(zhàn)爭還是商業(yè)戰(zhàn)爭，這就要看戰(zhàn)爭主體的實力了。
　　第二次世界大戰(zhàn)中，為了滿足美國軍方需求，賓夕法尼亞大學(xué)的莫克利博士與研究生?？颂匾黄鸾ㄔ炝薊NIAC——人類第一臺全自動電子計算機(jī)。它的運算速度為每秒5000次加減法。當(dāng)時用于彈道計算，從臺式機(jī)械計算機(jī)所需的7～10小時縮小到30秒以下，代替了彈道實驗室近200名工程師的繁重計算。
　　但是ENIAC有一個不可原諒的缺陷——不具備“在計算機(jī)內(nèi)存儲程序”的特征，這導(dǎo)致它每次解決新問題時，需要準(zhǔn)備幾天時間，而計算本身只需要幾分鐘，計算的高速與程序的手工操作存在很大的矛盾。
　　這一矛盾在1945年以計算機(jī)之父馮·諾依曼為首的小組設(shè)計的EDVAC（離散變量自動電子計算機(jī)）上得到了解決。它向全世界宣告，電子計算機(jī)的時代開始了。
　　
　　深藍(lán)
　　在此之后的很長一段時間內(nèi)，計算機(jī)的開發(fā)和應(yīng)用都集中在大型機(jī)領(lǐng)域，追求的是計算速度的提升，其中的登峰造極的顛峰代表非“深藍(lán)”莫屬。1977年發(fā)生了一件關(guān)于計算機(jī)的具有轟動效應(yīng)的事情——IBM“深藍(lán)”對陣象棋世界冠軍卡斯帕羅夫——人機(jī)PK。
　　“深藍(lán)”重量達(dá)1.4噸，有32個節(jié)點，每個節(jié)點有8塊專門為進(jìn)行國際象棋比賽設(shè)計的處理群，運算速度為每秒2億步，這樣快速的運算速度絕對是人腦所沒有辦法比擬的。IBM研制小組向“深藍(lán)”輸入了100年來所有國際特級大師開局和殘局的下法，即將象棋大師的智慧輸給了“深藍(lán)”。它在走每一步之前都會通過超強(qiáng)的計算能力將“頭腦”中存儲的所有可能的走法嘗試一遍，選擇最佳的走法，這樣，對弈就變成了單純的計算。它不會疲倦，不會有心理的起伏，也不會受到對手的干擾，它的缺陷是沒有直覺，不能進(jìn)行真正的思考。根據(jù)這樣的調(diào)查結(jié)果，卡斯帕羅夫想要贏過“深藍(lán)”就唯有通過直覺、判斷和經(jīng)驗了。
　　大戰(zhàn)如約進(jìn)行，雙方經(jīng)過激烈的拼殺，前5局戰(zhàn)成2.5:2.5平，到了決勝局，卡斯帕羅夫意外地僅走了19步就向“深藍(lán)”拱手稱臣，那句“我已無力再戰(zhàn)”更是震撼人心?！吧钏{(lán)”贏得了比賽，戰(zhàn)勝了“棋王”，在人機(jī)大戰(zhàn)中，人類輸了。
　　當(dāng)然，“深藍(lán)”的意義絕不僅僅是陪人類下棋的玩具，否則這玩意也太昂貴了。我們需要這樣的計算機(jī)，因為“深藍(lán)”存在的意義在于幫助人們研究如何最大限度地發(fā)揮電腦的優(yōu)勢，為人類更好地服務(wù)。
　　這一時期計算機(jī)的應(yīng)用大多集中在軍事、氣象、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，在民間的應(yīng)用并不多，雖然也有部分企業(yè)引入了小型機(jī)，但是對于大多數(shù)人來說，計算機(jī)依舊是個陌生的概念，絕對是高高在上可望而不可及的。直到PC機(jī)的出現(xiàn)才打破了這一局面。
　　
　　PC機(jī)時代的到來
　　在PC機(jī)出現(xiàn)之前，一切要都按照客戶機(jī)／服務(wù)器模式運轉(zhuǎn)。所有的應(yīng)用軟件，所有的數(shù)據(jù)，所有的控制都位于大型的電腦主機(jī)上，這些電腦主機(jī)通常被稱為服務(wù)器。如果用戶想訪問特定的數(shù)據(jù)或運行特定的程序，他必須連接到主機(jī)上，獲得適當(dāng)?shù)臋?quán)限，然后才能執(zhí)行他的業(yè)務(wù)。用戶通過終端連接和使用主機(jī)，對于主機(jī)給出的結(jié)果，用戶只能接受而不能有任何異議，如果想要對結(jié)果做出任何改變，就只有等待數(shù)天或者數(shù)周。而這一缺陷也隱隱預(yù)示著PC機(jī)時代的輝煌。
　　這時代的標(biāo)志物是IBM PC，需求的主要來源是個人、家庭和企業(yè)，追求的是計算機(jī)應(yīng)用的多樣化——即軟件開發(fā)。
　　PC一詞源自于1978年IBM的第一部桌上計算機(jī)型號PC，個人計算機(jī)不需要共享其他計算機(jī)的處理單元、磁盤和打印機(jī)等資源也可以獨立工作。
　　IBM并不是第一個研制和生產(chǎn)微型電腦的企業(yè)，IBM的成功主要是大型機(jī)，由于沒有把握好時機(jī)，IBM被DEC公司奪走了小型機(jī)霸主的地位。20世紀(jì)70年代末，以蘋果公司為代表的“車庫”公司，短短幾年就把微型機(jī)電腦繁衍成了大氣候。個人電腦市場的潛力是巨大的，而“藍(lán)色巨人”在計算機(jī)革命浪潮中步子卻慢了半拍，竟然陷入十分尷尬的處境。
　　經(jīng)過幾年的觀望和徘徊，IBM公司的高層于1980年4月秘密地召開了一次會議，會議上決定實施“國際象棋”項目。研制出了一種新的機(jī)器，IBM公司決定把新機(jī)器命名為“個人電腦”，即IBM PC機(jī)。
　　1981年12月，IBM在紐約介紹PC機(jī)，這幾乎是一個橫空出世的爆炸新聞。更令人驚訝的是，這家世界上最傳統(tǒng)的巨人集團(tuán)，公開宣布放棄獨自制造所有軟、硬件的策略，不僅使廣大用戶認(rèn)可了個人電腦，而且促使全世界各地的電子電腦廠商爭相轉(zhuǎn)產(chǎn)PC機(jī)，仿造出來的產(chǎn)品就是IBM PC兼容機(jī)。這樣的技術(shù)、產(chǎn)品和商業(yè)模式極大地加速了計算機(jī)和人類社會的發(fā)展速度。
　　隨著PC機(jī)的普及和軟件功能的強(qiáng)大，人們開始將重心從對數(shù)據(jù)和資源的處理逐漸轉(zhuǎn)移到了數(shù)據(jù)和資源的共享上面，最早的阿帕網(wǎng)（ARPAnet）的想法就來自于此，而Internet的雛形就是阿帕網(wǎng)。
　　
　　Internet讓PC機(jī)合在了一起
　　這一時代的標(biāo)志物是“萬維”網(wǎng)和Web2.0，需求的主要來源是個人和各種民間團(tuán)體，追求的是信息的個性化和溝通的自由無疆界。
　　在PC機(jī)發(fā)展的早期，擁有PC機(jī)的人員主要包括兩類：研究人員和程序員。此時的PC機(jī)更多的是一種工作站的角色，與一般人的生活依舊沒有太多的交集，當(dāng)然PC機(jī)時代后期的PC游戲除外，直到互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)之后，PC機(jī)才真正開始走入千家萬戶。
　　（摘自科學(xué)出版社《云計算：深刻改變未來》 編著：張為民 等）