数学|数学哲学与计算机的发展,预见未来的最好方式是研究历史( 三 )


【数学|数学哲学与计算机的发展,预见未来的最好方式是研究历史】帕斯卡的这种\"加法器\"是计算工具史上的一一个里程碑 , 因为它包含着后来计算机的基本原理 , 为后人制造机械计算机迈出了开拓性的一步 。 他自己在《沉思录》中这样设想∶


这种计算器所进行的工作 , 比动物的行为 , 更接近人类的思维 。
法国天文学家、数学家华纳在评论帕斯卡计算器的设计思想时 , 曾说过:

帕斯卡的思想 , 特别是在当时 , 可以算作是非凡的勇敢 。 因为他提出了这样的目的 , 即利用纯羟机械装置、来代替我们的思考和记忆 。
那时 , 帕斯卡设计的机器一共试制了50台 , 由于不能进行多位数的计算 , 计算的精度又低、数较大时进位阻力又很大而不能联动 , 所以最终没有得到推广 。
1666年塞缪尔·莫兰独立于帕斯卡发明了一种计算金额的机械加减法机器;同时他还发明了一种用于进行乘法的机器 , 其工作原理在一定程度上是根据\"耐普尔骨筹\"原理 , 不过他以转动的圆盘代替后者的算筹 , 在圆盘直径的两端标上每个倍数的数字 。 这种仪器还可用来进行开方运算 。
帕斯卡和莫兰的机器尽管在简化人们的计算上提供了极大的便利 , 但是其存在的缺陷使它们不能适应社会发展对计算提出的要求 。 可喜的是后人沿着他们指出的方向走下来 , 发现了未曾想到的宝藏 。
第一个改进这些计算工具的是17世纪德国著名数学家、数理逻辑的始祖、哲学家 , 微积分的创始人之一莱布尼茨(Gottfried Wihelm Leibniz , 1646~1716) 。 后面我们会谈到 , 他曾经想创造一种通用的语言 , 以实现推理机械化 。 受帕斯卡制作机器的激发 , 他想到制作机器可以实现他的理想 。 为了研制计算机 , 他特地从德国移居法国 。

莱布尼茨发明制作的机器主要由两部分组成∶ 一部分是固定的 , 另一部分是可活动的 。 他设计的计算机的优点在于 , 除了可做加减法 , 还可做乘除法 , 但是非常复杂 。 有一台设计于1671年而完成于1694年的机器现存在汉诺威;另一台据说完成于1706年 , 但已经无可考据 。 值得一提的是 , 莱布尼茨在设计过程中发明了两种非常重要的装置 , 即\"阶梯式计数器\"和\"针轮\" , 即使现在还被用来作为现代计算机的两种组元 。
阶梯式计数器和针轮为十力世纪科尔乌的托马斯和俄国的W.T.奥德涅尔所采用 。 托马斯利用阶梯式计数器制作了四则计算机;奥德涅尔的计算机后来发展成为著名的布伦斯继枷计数器 。 在莱布尼茨后的100年里 , 继续试验制作的一些计算机本质上没有大的改变 。 到了1820年 , 制作技术大大提高 , 托马斯在前人的基础上制成了实用计算机 , 这大概是人类历史上第一台实用的自动计算机 , 也是莱布尼茨曾经想达到的目标 。
寻求一种高速机械计算工具 , 并且能够执行推理的构想应该归于帕斯卡和莱布尼茨 , 而现今意义上的电脑先驱则是十九世纪的英国数学家巴贝奇 。 他是一位颇有独创性的、兴趣广泛的数学家与发明家 。 在计算机史上 , 他之所以能够做出巨大的贡献是受社会技术的进步推动的 。 因为在他所处的时代:
  1. 工商业和科学技术在世界范围内取得了空前的发展 , 从而使得人们对计算的数量、速度和精度都提出了更高的要求 , 以前发明的计算工具远远不能满足当前的需要 。
  2. 恰好法国纺织技术实行了重大的革新—实现了程序自动控制 , 这就自然地启发人们将自动化思想与计算机的制造相结合 , 于是一种全新的计算机的诞牛成为可能 。

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