計算機誕生，推動人類文明進階

劉朝暉

20世紀最偉大的發(fā)明有不少，比如飛機和電視。但是真正影響全人類的生活和社會發(fā)展進程的，非計算機莫屬。

人類一直在追求計算的速度與精度的提高，從1620年歐洲的學者發(fā)明了對數計算尺，到1642年布萊斯·帕斯卡發(fā)明的機械計算機，再到1822年英國數學家查爾斯·巴貝奇設計的差分機，計算機的前生經歷了漫長的艱辛探索。

1937年，美國科學家阿塔納索夫和克利福德·貝瑞設計出了阿塔納索夫-貝瑞計算機（簡稱ABC計算機），不可編程，僅僅設計用于求解線性方程組，并在1942年成功進行了測試。然而，這臺計算機用紙卡片讀寫器實現的中間結果存儲機制是不可靠的。

直到1946年2月14日，美國人莫克利和艾克特在美國賓夕法尼亞大學設計出了電子數字積分器與計算機ENIAC，被公認為世界上第一臺真正意義上的通用計算機。

第二次世界大戰(zhàn)期間，美國賓夕法尼亞州立大學所有的布什微分分析機被軍方的阿伯丁彈道實驗室征用，用于彈道軌跡計算。盡管如此，彈道軌跡計算速度依然緩慢。負責計算彈道軌跡計算項目的戈德斯坦改進微分分析機，把一條60秒彈道軌跡計算時間壓縮到20分鐘內，但是每天計算6張包含900條彈道的火力表依然是困難重重，原因是微分分析機的機械部件速度緩慢并且計算精度低（1%）。

當時，執(zhí)教于費城郊區(qū)的厄西那斯學院的物理教授莫克利，結識了設計ABC計算機的阿塔納索夫，并詳細了解了ABC計算機的原理，決心設計出一臺更完美的計算機。得知莫克利的計算機方案后，美國軍方要求他提交一份報告，得到美國軍方認可，并確定了要設計以真空管取代繼電器的“電子化”電腦，目的是用來計算炮彈彈道。

現代計算機剛誕生時的樣子。

要制造的計算機名稱為“電子數字積分機和計算機 Electronic Numerical Integrator And Computer” ，簡稱ENIAC。1943年7月項目正式啟動，美國軍方提供15萬美元研究經費。

1946年2月14日，美國陸軍軍械部和賓夕法尼亞州立大學莫爾電氣學院共同宣布世界上第一臺電子計算機ENIAC研制成功。實際上，1945年春ENIAC已經研制成功并進行了一年試運行，基本滿足了設計要求。

建成后的ENIAC儼然是一臺龐然大物，占地168平方米，占滿整個房間，重量達30噸，超過了四根“十萬八千斤的金箍棒”。它使用16種不同型號的18000個電子管，1500個繼電器，70000個電阻，18000個電容器，這些元件通過5萬個焊頭和11.265千米銅導線連在一起，機器時鐘100KHZ，內部有20個字節(jié)的寄存器，每個字長10位，采用十進制運算，速度達到5000次每秒。

ENIAC并不完美，它很費電，運行一個小時需要150度電，據傳ENIAC每次一開機，整個費城西區(qū)的電燈都為之黯然失色。ENIAC消耗的電能很大一部分轉化成了熱能，因此還很熱。其內部的電子管只能穩(wěn)定地工作幾個小時，壞得很快，第一年就用壞了19000個。

但是用這臺計算機，60秒彈道軌跡的計算時間縮短到30秒，滿足了軍方的火力表計算時限要求。此外，ENIAC還為很多科研項目進行數據處理計算，其中最有名的是天氣預報，飛機設計的風洞試驗，原子核能計算，宇宙射線計算和圓周率計算等項目。這臺通用電子計算機一直運行到1955年10月2日才退役，實際運行時長達80223小時。

ENIAC研制成功并投入運行，標志著人類進入了新的計算時代，開啟了信息時代的大門。

1946年，猶太數學家馮·諾依曼提出了計算機的基本原理：存儲程序和程序控制。他并沒有參加 ENIAC 的研制，而是在了解到 ENIAC 項目后，在其基礎上帶領 ENIAC 的原班人馬研制了 EDVAC計算機，重新設計了整個架構，從而奠定了當今所有計算機的結構，由二進制代替十進制，采用存儲程序思想，從邏輯分為CPU（運算器，控制器）、存儲器、輸入設備、輸出設備。

2016年3月13日，韓國棋手李世石與谷歌圍棋人工智能“阿爾法狗”對弈。

在后來的日子里面，計算機電子器件也不斷進步，當初的電子管發(fā)展到晶體管，再到半導體、小規(guī)模集成電路，再到上世紀70年代的超大規(guī)模集成電路。上世紀70年代以后，微處理機的出現，不僅在傳統(tǒng)的科學計算領域發(fā)揮著越來越大的作用，應用也越來越廣泛，許多需要人類大腦思維的工作都可以用計算機代替，成為名副其實的電腦。

如今，人類社會已經邁入了網絡時代，計算機和互聯網已經與老百姓的日常工作、學習和生活息息相關，高度的工業(yè)化時代正在邁向計算機帶來的人工智能時代。智能搜索、無人駕駛汽車、智能機器人……人工智能已經在試探著進入人類現實生活之中。

1996年2月17日，首次國際象棋人機大戰(zhàn)落下帷幕，有著“世界棋王”之稱的俄羅斯棋手卡斯帕羅夫戰(zhàn)勝了IBM公司的“深藍”計算機。然而一年后，經過升級的“深藍”，就讓卡斯帕羅夫無奈認輸。2016年3月15日，谷歌圍棋人工智能“阿爾法狗”與韓國棋手李世石對弈并以4：1的成績獲勝，再次展現了人工智能技術的強大。

從“算”到“學”，是人工智能發(fā)展的一大步。20多年來人工智能的迅猛發(fā)展，離不開計算機技術的突飛猛進。如今，世界已經進入量子計算機的時代，比如讓中國再一次震驚世界的“祖沖之二號”和“九章二號”。問世70多年來，計算機可以說是人類走向高階知識密度，和探索深度奧秘的堅實橋梁，關乎著子孫后代的前途命運，可以預見，未來的計算機發(fā)展仍將繼續(xù)推動著人類文明走向更高更遠。