向蒸汽朋克致敬:重制1837年的第一臺(tái)計(jì)算機(jī)
人們通常認(rèn)為第一臺(tái)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)在20世紀(jì)初,但是,一位名叫查爾斯·巴貝奇(Charles Babbage)的工匠早在1837年就幾乎完成了世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)(那時(shí)候鴉片戰(zhàn)爭(zhēng)還沒(méi)打響),比我們公認(rèn)的由阿蘭·圖靈開(kāi)啟的計(jì)算機(jī)時(shí)代早了幾乎一個(gè)世紀(jì)。巴貝奇稱這臺(tái)機(jī)器為“分析引擎”(Difference Engine),它有一臺(tái)機(jī)車(chē)那么大,由蒸汽驅(qū)動(dòng)。為此,巴貝奇寫(xiě)了數(shù)千頁(yè)的文檔,還畫(huà)了250幅圖片來(lái)說(shuō)明這臺(tái)機(jī)器的構(gòu)造,但遺憾的是,這臺(tái)計(jì)算機(jī)最終沒(méi)有制造出來(lái)。
而現(xiàn)在,一些與巴貝奇有著相同想法的人正在募集資金完成這一未竟的計(jì)劃,利用巴貝奇時(shí)代的工具和工藝重新建造“分析引擎”。據(jù)報(bào)道,該計(jì)劃被稱為“Plan 28”,領(lǐng)導(dǎo)者約翰·格雷厄姆·卡明(John Graham Cumming)希望能募集到40萬(wàn)美元,完成計(jì)劃的前兩個(gè)階段,這大概需要2至3年時(shí)間。第一階段主要是完全考證巴貝奇的引擎,第二階段則利用D技術(shù)來(lái)模擬“分析引擎”。
該計(jì)劃的技術(shù)執(zhí)行官多倫·斯沃德(Doron Swade)稱,“分析引擎”的設(shè)計(jì)幾乎體現(xiàn)了現(xiàn)代數(shù)字計(jì)算機(jī)所有的邏輯原則,只不過(guò)它使用的是齒輪、杠桿和蒸汽機(jī),“我們迫不及待的想看到它完成時(shí)的樣子”。
雖然“分析引擎”還需要一些進(jìn)行一些修正操作,而且包括長(zhǎng)鏈和齒輪的關(guān)鍵部分在運(yùn)行程序時(shí)能否正常工作也不好確認(rèn),但卡明表示自己對(duì)此擁有信心:“巴貝奇非常清楚地描述了這臺(tái)機(jī)器的主要工作部分,唯一的問(wèn)題是這臺(tái)機(jī)器到時(shí)候是否能運(yùn)行起來(lái)。它會(huì)受到干擾嗎?它可靠嗎?”
當(dāng)年的設(shè)計(jì)圖紙
研究人員已經(jīng)根據(jù)巴貝奇早先的計(jì)劃重新建造了另外一臺(tái)機(jī)器,稱為“差分機(jī)2號(hào)(Difference Engine No. 2)”,目前存放在倫敦博物館,但“分析引擎”是巴貝奇在這之后發(fā)明的,要復(fù)雜得多。
在19世紀(jì)建造如此巨大的機(jī)器十分困難,即使是巴貝奇自己也沒(méi)有看到“分析引擎”完成時(shí)的樣子,這主要有兩個(gè)原因:
1. 巴貝奇主要從英國(guó)政府獲得資金,但在制造的過(guò)程中想法一直在發(fā)生變化,卡明說(shuō)“他是在碰運(yùn)氣”。
2. 巴貝奇需要不停地與人爭(zhēng)斗,他最大的對(duì)手是天文學(xué)家和務(wù)實(shí)的政府顧問(wèn)喬治·艾里多倫(George Biddell Airy),后者稱這臺(tái)機(jī)器“毫無(wú)用處”。
巴貝奇也被創(chuàng)建和推廣發(fā)明中的“英國(guó)心態(tài)”所激怒。“他認(rèn)為,如果你向一個(gè)英國(guó)人展示這臺(tái)機(jī)器,他們只會(huì)不停的挑毛病,”卡明說(shuō),“如果你向一個(gè)美國(guó)人展示,他們則會(huì)考慮如何用這臺(tái)機(jī)器賺錢(qián)”,最終巴貝奇決定去美國(guó)為“分析引擎”募集資金。
巴貝奇的設(shè)計(jì)證實(shí)了他對(duì)數(shù)學(xué)的癡迷,他想要用這臺(tái)機(jī)器計(jì)算復(fù)雜的求和問(wèn)題,并且想要記錄復(fù)雜的日志。雖然這臺(tái)機(jī)器可能沒(méi)有你在一些蒸汽朋克小說(shuō)里看到的高科技產(chǎn)品那樣絢麗,但英國(guó)政府原本可以使用它來(lái)擴(kuò)張自己的版圖,成為現(xiàn)代計(jì)算世界的鼻祖。
“只有英國(guó)政府才擁有足夠的資金來(lái)購(gòu)買(mǎi)這臺(tái)機(jī)器”,卡明說(shuō),“我不認(rèn)為普通人能夠擁有它,哪怕是迷你版本。”