这是计算机科学速成课程第一集的学习笔记,核心是用通俗的方式讲 “计算机是怎么来的”,还有这个系列会讲什么 —— 简单说,就是从古代的计算工具,一路讲到近代的早期计算机,让大家明白 “计算” 这件事是怎么一步步发展的。
首先,主持人 Carrie Anne 先跟大家说清楚:这个系列不教编程,而是聊计算机作为一门学问和技术的来龙去脉。她先强调了计算机现在有多重要 —— 咱们生活里到处都离不开它,不管是电网、交通、工厂生产,还是看病、上学,要是所有计算机突然停了,世界会乱套。这就像工业革命改变了农业、工业一样,现在是 “电子时代”,计算机正在彻底改变我们的生活。而且别看手机、电脑里有几十亿个晶体管,看着复杂,其实都是从最简单的 “1 和 0” 一层层搭建起来的,这个系列就会拆解这些 “层级”。
然后重点讲了 “计算工具的发展史”:
- 最早的计算工具:公元前 2500 年美索不达米亚的 “算盘”,相当于手动计算器,能加减大数,还能存计算结果(就像现在的硬盘)。比如算牛的数量,珠子滑来滑去就好,不用死记硬背,解决了人脑记不住大数的问题。
- 中间的各种 “小发明”:接下来 4000 年里,人们又搞出了星盘(船用来算纬度)、计算尺(帮着乘除)、各种时钟(算日出、潮汐)—— 这些工具的共同点都是:让以前费劲的计算变快、变准,还降低了使用门槛,相当于 “放大了人类的脑力”。
- “computer” 原来不是机器:1613 年这个词刚出现时,指的是 “专门做计算的人”(相当于 “人肉计算器”),直到 19 世纪末,才慢慢开始指 “计算设备”。
- 早期的 “机器计算器”:1694 年德国的莱布尼茨做了 “步进计算器”,靠齿轮运作,能自动做加减乘除(其实乘除就是反复加减),这个设计后来用了三百年。但那时候的机器又贵又慢,大部分人要查个复杂数据(比如大数字的平方根),还是靠 “人肉计算器” 提前算好的表格,翻书就够了。
- 军事需求倒逼进步:以前火炮打炮弹,要考虑风速、温度,想打中目标得查 “射程表”。可要是火炮或炮弹设计变了,表格就得重新算,又费时间又容易错。于是有人开始想,能不能用机器自动算表格?
- 关键人物和 “早期计算机雏形”:英国的查尔斯・巴贝奇,先设计了 “差分机”,能自动算复杂的数学公式(比如对数、三角函数),可惜当时没造完,但 1991 年按他的图纸造出来,居然能用!更厉害的是,他后来又构思了 “分析机”—— 这是第一个 “通用计算机”,不光能算一种问题,还能按顺序处理数据、有内存,甚至能打印结果。英国数学家埃达・洛夫莱斯还为它写了 “程序”,成了世界上第一个程序员,巴贝奇也被称为 “计算之父”。
- 改变历史的 “机电计算器”:1890 年美国人口普查,之前手动算要 7 年,1890 年因为人口暴涨,预测要 13 年(十年一次普查,这就太离谱了)。这时赫尔曼・霍勒里思发明了 “机电制表机”,用 “穿孔卡” 存数据(比如已婚就打个孔),机器通电后,金属针穿过孔碰到水银,就能自动计数,比手动快 10 倍,2 年半就完成了普查。后来他创办的公司,最后合并成了咱们现在都知道的 IBM。
最后总结:这些早期的 “机电商业机器” 特别成功,帮政府和企业解决了记账、统计这些费劲儿的活儿。到了 20 世纪中期,人口越来越多、全球贸易越来越频繁,需要更快更灵活的工具,这就为 “数字计算机” 埋下了伏笔 —— 下一集就会讲数字计算机啦。