基本內(nèi)容
雷洽生設(shè)計(jì)的天氣預(yù)測工廠要用一批計(jì)算員，因?yàn)榛谒麖暮胶v書編撰學(xué)到的工作方法，那是他當(dāng)時(shí)所知的唯一數(shù)字計(jì)算技術(shù)，。事實(shí)上從巴佩奇時(shí)起，為編撰航海歷書所需的計(jì)算方法很少改變，對(duì)數(shù)是靠職業(yè)計(jì)算員計(jì)算的，其中許多人已達(dá)退休年齡。但是所有的這一切不久由于萊斯利J.康磊（LeslieJohnComrie1893-1950）的任命而改變了，康磊在英國和美國改造計(jì)算方法。
康磊曾是劍橋大學(xué)天文學(xué)專業(yè)的研究生，畢業(yè)后在格林威治的皇家天文臺(tái)工作，這使他一生都對(duì)計(jì)算方法有興趣。幾個(gè)世紀(jì)中，天文學(xué)是所有的科學(xué)中用科學(xué)計(jì)算最多的，所以用康磊來搞航海歷書編撰是再合適不過的了。
康磊不久就被選為英國天文學(xué)會(huì)計(jì)算部主任，他組織了一支有二十四名計(jì)算員組成的隊(duì)伍來做天文計(jì)算表。1923年獲得博士學(xué)位之后，他在美國呆了兩年，先在Swarthmore學(xué)院，后在西北大學(xué)，首開應(yīng)用計(jì)算課。1925年回到英國在航海歷書編撰署得到一個(gè)永久的職位。
康磊決心根本改革航海歷書編撰署所使用的計(jì)算方法。他決定將科學(xué)計(jì)算系統(tǒng)化，用普通的工作人員和標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算儀器來替代有較高科學(xué)計(jì)算學(xué)位的職業(yè)計(jì)算員�？道谟玫挠�(jì)算員幾乎所有都是年輕、未婚、只有一些日常算術(shù)知識(shí)的婦女。
康磊的敏銳之處是他認(rèn)識(shí)到不需要用微分分析機(jī)那樣的專門用途的機(jī)器；他想計(jì)算主要是一個(gè)如何組織的問題。他發(fā)現(xiàn)對(duì)大多數(shù)的計(jì)算來說，他的“計(jì)算女孩”配以普通的商用計(jì)算器就可做的很好。不久航海歷書編撰署安裝了伯露菲的計(jì)數(shù)機(jī)和NCR的會(huì)計(jì)機(jī)。走進(jìn)航海歷書編撰署，一眼望去會(huì)誤認(rèn)為這是一處從事商業(yè)經(jīng)營的辦公室。其實(shí)這沒什么不對(duì)，航海歷書編撰署也就是處理數(shù)據(jù)的，只不過它處理的不是商業(yè)數(shù)據(jù)而是科學(xué)數(shù)據(jù)罷了。
在航海歷書編撰署康磊的主要功績也許是引進(jìn)了打孔卡機(jī)——因此非直接地，使IBM進(jìn)入了數(shù)字計(jì)算領(lǐng)域。航海歷書編撰署中最重要和艱苦的工作是做年度月亮位置表，直到不久前這種表還在航海中被使用。該表的計(jì)算需花去兩個(gè)計(jì)算員全年的工作日。正在康磊制作這些表格的過程中，著名的天文學(xué)家，《布朗月亮表》的編撰人,哈佛大學(xué)的E.W.布朗教授訪問了他,布朗把康磊帶到美國,帶到IBM,使他產(chǎn)生在科學(xué)計(jì)算中使用打孔卡機(jī)的思想�？道谠谡f服他的不求進(jìn)步、領(lǐng)政府薪金的雇主讓他租用打孔卡機(jī)上表現(xiàn)出了他企業(yè)家的素質(zhì)，與普通的計(jì)算機(jī)器比較，打孔卡機(jī)非常貴。在用打孔卡機(jī)產(chǎn)生一個(gè)數(shù)字之前，需要將幾大卷的月亮表《布朗月亮表》(Brownu2019sTablesoftheMoon)中的數(shù)據(jù)打到一百萬張的卡片上。然而一旦這項(xiàng)工作完成后，康磊的打孔卡機(jī)就可在七個(gè)月里制造出足夠的表格滿足航海歷書下二十年的需要，其花費(fèi)只占人工計(jì)算的很小一部分。
1930年康磊的成就被人肯定，他被提升為航海歷書編撰署的計(jì)算主任。他因此而成為數(shù)字計(jì)算方面的著名專家，成為許多公司和科學(xué)研究項(xiàng)目的顧問。然而幾年以后他越來越不滿航海歷書編撰署的官僚作風(fēng)，它拒不改變，不愿意投資花錢使用先進(jìn)的計(jì)算方法。1937年他走了史無前例的一步，開辦了自己的商業(yè)計(jì)算公司——科學(xué)計(jì)算服務(wù)有限公司。這是世界上第一家以營利為目地的計(jì)算機(jī)構(gòu)。
第二次世界大戰(zhàn)前夕正是康磊開創(chuàng)他的企業(yè)的最好時(shí)機(jī)。他曾大話說在三小時(shí)里英國就要向德國宣戰(zhàn)，他向戰(zhàn)爭局保證生產(chǎn)出槍炮射程表。開始時(shí)他只雇用了十六名計(jì)算員，大多數(shù)是年輕婦女。媒體對(duì)他相當(dāng)感興趣，流行雜志“Illustrated”的一則大標(biāo)題是“做世界上最難加法的女孩”。
計(jì)算機(jī)歷史學(xué)家現(xiàn)在逐漸認(rèn)識(shí)到康磊的工作只是第二次世界大戰(zhàn)期間人工計(jì)算冰山上的一處頂點(diǎn)而已，迄今不為人所知。特別是現(xiàn)在我們知道，在美國當(dāng)時(shí)有一些計(jì)算機(jī)構(gòu)，每一個(gè)都曾雇用多達(dá)一百名的計(jì)算員。因戰(zhàn)時(shí)而參加工作的大多數(shù)年輕女計(jì)算員發(fā)現(xiàn)了自己的計(jì)算才能。她們只比同是辦公室職員的女秘書和女打字員拿的錢多一點(diǎn)；她們的工作“對(duì)整個(gè)研究很重要，但卻仍然很不被重視。她們的名字從不在報(bào)告上出現(xiàn)”。戰(zhàn)爭過后這些姐妹回到戰(zhàn)后的和平生活。這樣，美國社會(huì)從不必面臨當(dāng)人工計(jì)算員不久被電子計(jì)算機(jī)代替的時(shí)候幾百人的計(jì)算員還能干什么的問題。
1946年十月計(jì)算機(jī)事業(yè)的開拓者之一萊思利·J·康壘(LeslieJohnComrie)在科學(xué)新聞雜志《自然》上提醒英國讀者，他們的政府在一世紀(jì)前沒有支持建造巴佩奇的計(jì)算機(jī)器：“政府在一百多年前做的一件錯(cuò)誤的事情是沒有看到查爾斯·巴佩奇不同尋常的機(jī)器會(huì)帶來成功的結(jié)果，這事現(xiàn)在仍然被忽視。不用說，這使英國失去了在機(jī)器計(jì)算技術(shù)上的領(lǐng)先地位�！�
康壘說此番話的起因是由于第一個(gè)完全自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)器當(dāng)時(shí)在哈佛大學(xué)完成了，為此他歡呼“巴佩奇的夢想成真”。巴佩奇曾責(zé)備說他的計(jì)算機(jī)器的夭折是英國政府的錯(cuò)誤，而康壘是過去一世紀(jì)中許多接受巴佩奇說法的人之一。其實(shí)英國政府沒有支持巴佩奇的計(jì)算機(jī)計(jì)劃只不過是一個(gè)表面現(xiàn)象，其中曲直遠(yuǎn)比這復(fù)雜的多。
巴佩奇發(fā)明了兩種計(jì)算機(jī)器，差機(jī)和解析機(jī)。兩者之中差機(jī)就歷史意義和技術(shù)性來說較低些——盡管它幾乎已經(jīng)造成功了。從1820年代初開始巴佩奇在差機(jī)上花了大約十幾年的時(shí)間進(jìn)行研制。正如在本書第一章中已描述過的，這個(gè)漫長的過程結(jié)果在1833年產(chǎn)生了差機(jī)的模型，巴佩奇把他的模型陳列在他倫敦家的畫室里，他喜歡將這一模型作為他家社交晚會(huì)上的一個(gè)話題。絕大多數(shù)的訪客都不能夠理解這個(gè)機(jī)器是干什么的；只有詩人的女兒阿丹.布倫（AdaByron）是例外。作為一個(gè)年齡只有十八歲的年輕、優(yōu)雅的女性，阿丹非�？少F地是對(duì)數(shù)學(xué)感興趣。她使英國的一些杰出數(shù)學(xué)家——包括巴佩奇和奧古斯都.德.莫根(AugustusdeMorgan)指導(dǎo)她的學(xué)習(xí)。她后來通過寫了十九世紀(jì)對(duì)巴佩奇的解析機(jī)最好的新聞報(bào)道而回報(bào)了巴佩奇。
巴佩奇從來沒有建成一個(gè)完整的差機(jī)，因?yàn)?833年他為了新的解析機(jī)而放棄了差機(jī)的研制。解析機(jī)是巴佩奇在計(jì)算機(jī)歷史上留名的主要工作，那時(shí)他處于非常高的社會(huì)地位，是劍橋大學(xué)Lucasian數(shù)學(xué)教授，皇家會(huì)社的成員，倫敦科學(xué)界的泰斗之一和1830年代最有影響的經(jīng)濟(jì)學(xué)著作《制造業(yè)經(jīng)濟(jì)》的作者。
差機(jī)固然重要，但它基本上是一個(gè)原理不復(fù)雜，只是用來制造數(shù)學(xué)表的裝置，而解析機(jī)比較而言是一種可以做任何數(shù)學(xué)計(jì)算的機(jī)器。解析機(jī)的思想是巴佩爾在考慮如何排除他說是機(jī)器“正在吃它自己的尾巴”，在差機(jī)工作過程中要靠人工輸入計(jì)算結(jié)果這一問題時(shí)產(chǎn)生的。巴佩奇解決了差機(jī)上的這個(gè)問題并從中產(chǎn)生了解析機(jī)的設(shè)計(jì)思想。他的設(shè)計(jì)幾乎包含了現(xiàn)代數(shù)字計(jì)算機(jī)的所有重要功能。
解析機(jī)中最重要的概念是計(jì)算和數(shù)字存儲(chǔ)的分離。在最初的差機(jī)上，這兩個(gè)功能是緊密連在一起的：數(shù)字被儲(chǔ)存在計(jì)數(shù)機(jī)部分，像一臺(tái)普通的計(jì)算器一樣。本來巴佩奇曾考慮到他的計(jì)數(shù)機(jī)速度很慢，試圖通過發(fā)明一種加快加數(shù)的方法“預(yù)備計(jì)數(shù)”來提高計(jì)數(shù)機(jī)的速度，“預(yù)備計(jì)數(shù)”相當(dāng)于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)上所謂的預(yù)備加法器。新的解析機(jī)最復(fù)雜的問題是它花費(fèi)太高而不能加更多的加法器，所以巴佩奇將計(jì)算和存儲(chǔ)數(shù)字這兩個(gè)功能分開，他分別給這兩個(gè)部分起名為“mill”(廠)和“store”(店)，這兩個(gè)名詞來自于紡織工業(yè)，棉紗從商店的貨架上取來進(jìn)入工廠織成布，然后再把織成的布放回貨架。在解析機(jī)里，數(shù)字從儲(chǔ)存處取來放入計(jì)算工廠處理，計(jì)算結(jié)果再放回到儲(chǔ)存處。從這一設(shè)想中可以看出，雖然巴佩奇困惑于解析機(jī)的復(fù)雜性，但他的經(jīng)濟(jì)學(xué)家的頭銜并不是門面而已。
巴佩奇花了大約兩年時(shí)間克服計(jì)算的組織問題——相當(dāng)于我們現(xiàn)在稱之為程序的過程，但巴佩奇從來沒有談到過這一問題。在玩過各種各樣的裝置后，例如配以釘上標(biāo)志的大滾筒，他接觸到了提花機(jī)。提花機(jī)發(fā)明于1802年，1820年代開始用于英國織布和緞帶制造業(yè)中。提花機(jī)的裝置并不復(fù)雜，當(dāng)它用特別的打孔卡片來提供指令時(shí)，可以織出無限多的花樣來，巴佩奇設(shè)想將這樣的裝置用于他的解析機(jī)。
同時(shí)，從前存在著的差機(jī)資金困難問題仍然沒有解決。威靈頓公爵——后來的總理——請巴佩奇準(zhǔn)備一個(gè)書面陳述。就是在這份日期為1834年12月23日的陳述報(bào)告中，巴佩奇第一次間接提到解析機(jī)——“擁有非常多功能的一種全新的機(jī)器”。也許巴佩奇意識(shí)到提出解析機(jī)的事會(huì)削弱他的要求，他在他的陳述中聲稱他提到新的機(jī)器僅僅是為了榮耀一下，這樣“就事論事你也許被公平對(duì)待”。然而，政府從這份陳述報(bào)告中得到的信息是：第一，按照巴佩奇的新觀點(diǎn)，已經(jīng)花費(fèi)了一萬七千四百七十英鎊的差機(jī)將被放棄；第二，巴佩奇的興趣不在政府主要感興趣的制表技術(shù)上，而是要造新機(jī)器了。結(jié)果巴佩奇徹底摧毀了政府對(duì)他的項(xiàng)目的信心，幾年來都沒有對(duì)巴佩奇的機(jī)器做出支助的決定。
1834年到1846年期間在沒有任何外來金錢支助的情況下，巴佩奇精心完善了解析機(jī)的設(shè)計(jì)。沒有政府的財(cái)政支持，巴佩奇這時(shí)的嘗試主要是紙上造車——結(jié)果是幾千頁的草稿。在這段富有創(chuàng)造活動(dòng)的時(shí)期，巴佩奇基本上沒有碰他的機(jī)器，它們自然而然地報(bào)廢了。因此人們可以看到因做導(dǎo)航表而用于制表的差機(jī)的原型，但解析機(jī)的功用則完全被忘記了。解析機(jī)并沒有真正做那些差機(jī)不能做的事——是否差機(jī)比杜龐尼在1790年代使用的普通手工計(jì)算器更有效率仍然是一個(gè)問題。事實(shí)上除了巴佩奇本人，幾乎沒有人需要解析機(jī)。
因?yàn)槭艿接哪暎?840年巴佩奇的情緒很低落，所以他很高興被應(yīng)邀去都靈給意大利科學(xué)院講授他的機(jī)器。這一邀請?jiān)鰪?qiáng)了他認(rèn)為自己是一個(gè)沒有在自己國家得到榮譽(yù)的才子的感覺。訪問都靈是巴佩奇一生的高峰，最榮耀的是對(duì)科學(xué)非常感興趣的維克多.艾美尼爾(VictorEmmannel)國王也聽了他的講課。與他在英國受到的冷落相比較，這對(duì)他來說是最高的待遇了。
在都靈巴佩奇鼓勵(lì)一位年輕的意大利數(shù)學(xué)家孟那伯雷（LieutenantLuigiMenabrea）寫一篇關(guān)于解析機(jī)的說明，文章不久于1842年用法語發(fā)表（巴佩奇找對(duì)了孟那伯雷，他后來高任成為意大利總理）�；氐接�，巴佩奇鼓勵(lì)阿丹——她當(dāng)時(shí)已二十七八歲，與伊爾.勒伏思(EarlofLovelace)結(jié)了婚——將孟那伯雷的文章翻譯成英文。然而阿丹不僅僅翻譯了這篇文章，還加上她自己比原文幾乎長達(dá)四倍的注解。她的《解析機(jī)梗概》是唯一在巴佩奇生前——直到1980年代——發(fā)表的詳解解析機(jī)的文章。阿丹有巴佩奇從來沒有的，如詩流暢的文筆，這使她喚起了維多利亞時(shí)代的人們對(duì)解析機(jī)的神秘感和極大興趣：
解析機(jī)是特別的，它表明機(jī)器甚至可以做抽象的代數(shù)計(jì)算。與通過打洞卡片來控制在錦緞布上織出復(fù)雜花紋的提花機(jī)的原理一致。我們也許可以更恰當(dāng)?shù)卣f，正如提花機(jī)織出了花朵和葉片，解析機(jī)織出了代數(shù)計(jì)算的花紋。
在1940年代和1950年代的第一批計(jì)算機(jī)程序員中，能織出花紋的機(jī)器是一個(gè)具有吸引力的比喻。
然而，應(yīng)該注意到阿丹將她的智慧加入《解析機(jī)梗概》的程度近年被夸大了。她被稱為是世界上第一個(gè)程序員，甚至于一種程序語言（ADA）以她的名字命名。前十年的研究已經(jīng)表明，《解析機(jī)梗概》一書中的所有程序都是巴佩奇做的，而且該書的內(nèi)容幾乎完全是巴佩奇的思想，盡管阿丹介紹了這本書，她作為解析機(jī)主要講解員的作用對(duì)巴佩奇來說是非常重要的。巴佩奇曾把阿丹描述成是他的“非常欽佩的翻譯者”，并沒有因此而感到自己屈尊了。
巴佩奇從意大利回來后不久，再次與英國政府商討支助解析機(jī)的事。那時(shí)政府已經(jīng)更換，新的總理羅伯特.皮爾(RobertPeel)在位,皮爾想獲得最好的咨詢,所以問了皇家天文學(xué)家的意見，他們宣布巴佩奇的機(jī)器“沒有價(jià)值”。然而巴佩奇對(duì)此并不了解，他從政府收到的不能改變的說法是：他沒有交出他從前許諾要造出的機(jī)器，鑒于此政府不打算再投入錢了。今天人們可以理解政府的觀點(diǎn)，但是用二十世紀(jì)的標(biāo)準(zhǔn)來評(píng)介巴佩奇必須小心。今天一個(gè)研究者在申請進(jìn)一步的研究支助前都要展示成功的結(jié)果，而在巴佩奇看來，一旦他有了解析機(jī)就沒有必要僅僅是為了展示具體的結(jié)果做低級(jí)一點(diǎn)的差機(jī)了。
到1946年，巴佩奇已為解析機(jī)盡了他最大的努力。以后的兩年中他重回到原來的差機(jī)項(xiàng)目上，那時(shí)他可以利用經(jīng)過四分之一世紀(jì)的時(shí)間改善了的機(jī)械技術(shù)和許多的設(shè)計(jì)簡圖，他產(chǎn)生了他稱之為差機(jī)二號(hào)的完整計(jì)劃。
政府對(duì)這一計(jì)劃的完全缺乏興趣最后讓巴佩奇明白他永遠(yuǎn)沒有獲得支助的可能性，盡管他有太多英國人的自我克制而不直接表示他的失望，但自己所愛好項(xiàng)目的死亡使他很痛苦。于是他轉(zhuǎn)向?qū)τ瞬粴g迎發(fā)明的態(tài)度進(jìn)行批評(píng)和諷刺：
要與英國人談原理，談儀器，哪怕他是令人欽佩的人，你會(huì)發(fā)現(xiàn)英國人心里想的是找出困難，找出缺點(diǎn)，或事情的不可能性。如果你對(duì)他談到一臺(tái)削馬鈴薯皮的機(jī)器，他就會(huì)說這不可能，如果你在他面前讓他看到機(jī)器可以削馬鈴薯皮，他會(huì)說這東西沒什么用，因?yàn)樗荒苡脕韺⒉ぬ}切成小塊。
也許沒有其它的說詞比巴佩奇的這段話更完全地表達(dá)了他對(duì)官僚心態(tài)的輕蔑。
當(dāng)巴佩奇五十多歲的時(shí)候，他的智慧和他在二十年前一樣閃光。他花在科學(xué)上的時(shí)間更多，精力更充沛。他出版了小冊子，半是好玩地編起密碼和搞一些小發(fā)明，有些發(fā)明頗為奇特。例如他異想天開地想造一臺(tái)tick-tack-toe的游戲機(jī)，想以此來籌集建造解析機(jī)的資金。
在巴佩奇最后的二十年中，為數(shù)不多因巴佩奇的存在而值得一提的事情之一是，1834年，一位有名的科學(xué)講課人和科學(xué)普及者笛諾思.勞訥(DionysiusLardner)在《愛丁堡評(píng)論》上寫了一篇文章描述巴佩奇的解析機(jī)。瑞典的印刷商喬治和他的兒子愛德弗.舒茨(EdvardScheutz)讀到這篇文章后開始造一臺(tái)差機(jī)。他們在花了與巴佩奇同樣近二十年的努力之后，完成了一臺(tái)完整的機(jī)器。1852年巴佩奇知道了這事。這臺(tái)差機(jī)在1855年的巴黎博覽會(huì)上展出。巴佩奇參觀了博覽會(huì)，并很高興地看到這臺(tái)機(jī)器獲得了金牌。次年，紐約Schenectady的Dudley天文臺(tái)以五千美元買下了這臺(tái)機(jī)器。在英國，政府提供了一千二百英鎊復(fù)制同樣的機(jī)器，用來做一系列新的人壽保險(xiǎn)表單。
也許舒茨差機(jī)被看上的最重要因素是它1200英鎊一臺(tái)的價(jià)格——只是巴佩奇所需費(fèi)用的零頭。但是便宜是以機(jī)械的不完善為代價(jià)的；舒茨的機(jī)器不怎么可靠，必須經(jīng)常調(diào)節(jié)。以后的半個(gè)世紀(jì)中還有人造出了其它的差機(jī)，但它們都只是樣機(jī)，沒有給它們的發(fā)明者帶來利潤和形成一個(gè)工業(yè)。結(jié)果，大多數(shù)的差機(jī)都被放棄了，想用機(jī)器來制表的人重返回去使用人工的計(jì)算者和普通的桌上計(jì)算器。
然而巴佩奇從來沒有完全放棄他的計(jì)算機(jī)器。在間斷了大約十年之后，1856年他再次開始研制解析機(jī)。六十多歲的時(shí)候，他認(rèn)識(shí)到即使他的機(jī)器造出來也沒有什么大前景。而當(dāng)他的生命臨近終點(diǎn)時(shí)，他幾乎完全孤獨(dú)地繼續(xù)搞他的機(jī)器，他的一本一本的筆記本上寫滿了旁人難以理解的圖文。巴佩奇1871年十月十八日去世，終年八十歲，沒有完成一臺(tái)機(jī)器。
巴佩奇為什么沒有制造出任何機(jī)器呢？顯然他的學(xué)者個(gè)性導(dǎo)致了他的失敗，對(duì)巴佩奇來說，想要做最好的反而什么也沒有做成。他也不能理解為什么英國政府絲毫不關(guān)心他的計(jì)算機(jī)器：政府關(guān)心的只是減少制作數(shù)學(xué)表的花費(fèi)，數(shù)學(xué)表是用一臺(tái)計(jì)算機(jī)器做還是用一組人來做則無關(guān)緊要。而巴佩奇失敗的主要原因是他在1820年代和1830年代開拓以數(shù)碼方式做計(jì)算，這比機(jī)械技術(shù)的發(fā)展足以使制表機(jī)運(yùn)作順利早了差不多五十年。如果他在1890年代才做同樣的事情，結(jié)果將會(huì)完全不同。所以，巴佩奇的失敗無疑歸之于如康壘所說的數(shù)碼計(jì)算機(jī)的“黑暗時(shí)期”。科學(xué)家和工程師不愿走巴佩奇已經(jīng)失敗的路,而是走了一條非數(shù)碼的路——制造我們現(xiàn)在叫做的模擬計(jì)算機(jī)器。