基本內(nèi)容
雷洽生設(shè)計的天氣預(yù)測工廠要用一批計算員，因為基于他從航海歷書編撰學(xué)到的工作方法，那是他當(dāng)時所知的唯一數(shù)字計算技術(shù)，。事實上從巴佩奇時起，為編撰航海歷書所需的計算方法很少改變，對數(shù)是靠職業(yè)計算員計算的，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工作，這使他一生都對計算方法有興趣。幾個世紀(jì)中，天文學(xué)是所有的科學(xué)中用科學(xué)計算最多的，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)會計算部主任，他組織了一支有二十四名計算員組成的隊伍來做天文計算表。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)用計算課。1925年回到英國在航海歷書編撰署得到一個永久的職位。
康磊決心根本改革航海歷書編撰署所使用的計算方法。他決定將科學(xué)計算系統(tǒng)化，用普通的工作人員和標(biāo)準(zhǔn)的計算儀器來替代有較高科學(xué)計算學(xué)位的職業(yè)計算員�？道谟玫挠嬎銌T幾乎所有都是年輕、未婚、只有一些日常算術(shù)知識的婦女。
康磊的敏銳之處是他認(rèn)識到不需要用微分分析機那樣的專門用途的機器；他想計算主要是一個如何組織的問題。他發(fā)現(xiàn)對大多數(shù)的計算來說，他的“計算女孩”配以普通的商用計算器就可做的很好。不久航海歷書編撰署安裝了伯露菲的計數(shù)機和NCR的會計機。走進(jìn)航海歷書編撰署，一眼望去會誤認(rèn)為這是一處從事商業(yè)經(jīng)營的辦公室。其實這沒什么不對，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——因此非直接地，使IBM進(jìn)入了數(shù)字計算領(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。該表的計算需花去兩個計算員全年的工作日。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)計算中使用打孔卡機的思想�？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上表現(xiàn)出了他企業(yè)家的素質(zhì)，與普通的計算機器比較，打孔卡機非常貴。在用打孔卡機產(chǎn)生一個數(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。然而一旦這項工作完成后，康磊的打孔卡機就可在七個月里制造出足夠的表格滿足航海歷書下二十年的需要，其花費只占人工計算的很小一部分。
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算主任。他因此而成為數(shù)字計算方面的著名專家，成為許多公司和科學(xué)研究項目的顧問。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)計算公司——科學(xué)計算服務(wù)有限公司。這是世界上第一家以營利為目地的計算機構(gòu)。
第二次世界大戰(zhàn)前夕正是康磊開創(chuàng)他的企業(yè)的最好時機。他曾大話說在三小時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。開始時他只雇用了十六名計算員，大多數(shù)是年輕婦女。媒體對他相當(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”。
計算機歷史學(xué)家現(xiàn)在逐漸認(rèn)識到康磊的工作只是第二次世界大戰(zhàn)期間人工計算冰山上的一處頂點而已，迄今不為人所知。特別是現(xiàn)在我們知道，在美國當(dāng)時有一些計算機構(gòu)，每一個都曾雇用多達(dá)一百名的計算員。因戰(zhàn)時而參加工作的大多數(shù)年輕女計算員發(fā)現(xiàn)了自己的計算才能。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；她們的工作“對整個研究很重要，但卻仍然很不被重視。她們的名字從不在報告上出現(xiàn)”。戰(zhàn)爭過后這些姐妹回到戰(zhàn)后的和平生活。這樣，美國社會從不必面臨當(dāng)人工計算員不久被電子計算機代替的時候幾百人的計算員還能干什么的問題。
1946年十月計算機事業(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算機器：“政府在一百多年前做的一件錯誤的事情是沒有看到查爾斯·巴佩奇不同尋常的機器會帶來成功的結(jié)果，這事現(xiàn)在仍然被忽視。不用說，這使英國失去了在機器計算技術(shù)上的領(lǐng)先地位�！�
康壘說此番話的起因是由于第一個完全自動化的計算機器當(dāng)時在哈佛大學(xué)完成了，為此他歡呼“巴佩奇的夢想成真”。巴佩奇曾責(zé)備說他的計算機器的夭折是英國政府的錯誤，而康壘是過去一世紀(jì)中許多接受巴佩奇說法的人之一。其實英國政府沒有支持巴佩奇的計算機計劃只不過是一個表面現(xiàn)象，其中曲直遠(yuǎn)比這復(fù)雜的多。
巴佩奇發(fā)明了兩種計算機器，差機和解析機。兩者之中差機就歷史意義和技術(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上花了大約十幾年的時間進(jìn)行研制。正如在本書第一章中已描述過的，這個漫長的過程結(jié)果在1833年產(chǎn)生了差機的模型，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上的一個話題。絕大多數(shù)的訪客都不能夠理解這個機器是干什么的；只有詩人的女兒阿丹.布倫（AdaByron）是例外。作為一個年齡只有十八歲的年輕、優(yōu)雅的女性，阿丹非�？少F地是對數(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)對巴佩奇的解析機最好的新聞報道而回報了巴佩奇。
巴佩奇從來沒有建成一個完整的差機，因為1833年他為了新的解析機而放棄了差機的研制。解析機是巴佩奇在計算機歷史上留名的主要工作，那時他處于非常高的社會地位，是劍橋大學(xué)Lucasian數(shù)學(xué)教授，皇家會社的成員，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。
差機固然重要，但它基本上是一個原理不復(fù)雜，只是用來制造數(shù)學(xué)表的裝置，而解析機比較而言是一種可以做任何數(shù)學(xué)計算的機器。解析機的思想是巴佩爾在考慮如何排除他說是機器“正在吃它自己的尾巴”，在差機工作過程中要靠人工輸入計算結(jié)果這一問題時產(chǎn)生的。巴佩奇解決了差機上的這個問題并從中產(chǎn)生了解析機的設(shè)計思想。他的設(shè)計幾乎包含了現(xiàn)代數(shù)字計算機的所有重要功能。
解析機中最重要的概念是計算和數(shù)字存儲的分離。在最初的差機上，這兩個功能是緊密連在一起的：數(shù)字被儲存在計數(shù)機部分，像一臺普通的計算器一樣。本來巴佩奇曾考慮到他的計數(shù)機速度很慢，試圖通過發(fā)明一種加快加數(shù)的方法“預(yù)備計數(shù)”來提高計數(shù)機的速度，“預(yù)備計數(shù)”相當(dāng)于現(xiàn)代計算機上所謂的預(yù)備加法器。新的解析機最復(fù)雜的問題是它花費太高而不能加更多的加法器，所以巴佩奇將計算和存儲數(shù)字這兩個功能分開，他分別給這兩個部分起名為“mill”(廠)和“store”(店)，這兩個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。在解析機里，數(shù)字從儲存處取來放入計算工廠處理，計算結(jié)果再放回到儲存處。從這一設(shè)想中可以看出，雖然巴佩奇困惑于解析機的復(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間克服計算的組織問題——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。提花機發(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，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。
同時，從前存在著的差機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)備一個書面陳述。就是在這份日期為1834年12月23日的陳述報告中，巴佩奇第一次間接提到解析機——“擁有非常多功能的一種全新的機器”。也許巴佩奇意識到提出解析機的事會削弱他的要求，他在他的陳述中聲稱他提到新的機器僅僅是為了榮耀一下，這樣“就事論事你也許被公平對待”。然而，政府從這份陳述報告中得到的信息是：第一，按照巴佩奇的新觀點，已經(jīng)花費了一萬七千四百七十英鎊的差機將被放棄；第二，巴佩奇的興趣不在政府主要感興趣的制表技術(shù)上，而是要造新機器了。結(jié)果巴佩奇徹底摧毀了政府對他的項目的信心，幾年來都沒有對巴佩奇的機器做出支助的決定。
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的設(shè)計。沒有政府的財政支持，巴佩奇這時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)造活動的時期，巴佩奇基本上沒有碰他的機器，它們自然而然地報廢了。因此人們可以看到因做導(dǎo)航表而用于制表的差機的原型，但解析機的功用則完全被忘記了。解析機并沒有真正做那些差機不能做的事——是否差機比杜龐尼在1790年代使用的普通手工計算器更有效率仍然是一個問題。事實上除了巴佩奇本人，幾乎沒有人需要解析機。
因為受到英國政府的漠視，1840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)院講授他的機器。這一邀請增強了他認(rèn)為自己是一個沒有在自己國家得到榮譽的才子的感覺。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，這對他來說是最高的待遇了。
在都靈巴佩奇鼓勵一位年輕的意大利數(shù)學(xué)家孟那伯雷（LieutenantLuigiMenabrea）寫一篇關(guān)于解析機的說明，文章不久于1842年用法語發(fā)表（巴佩奇找對了孟那伯雷，他后來高任成為意大利總理）�；氐接螅团迤婀膭畎⒌ぁ�(dāng)時已二十七八歲，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代的人們對解析機的神秘感和極大興趣：
解析機是特別的，它表明機器甚至可以做抽象的代數(shù)計算。與通過打洞卡片來控制在錦緞布上織出復(fù)雜花紋的提花機的原理一致。我們也許可以更恰當(dāng)?shù)卣f，正如提花機織出了花朵和葉片，解析機織出了代數(shù)計算的花紋。
在1940年代和1950年代的第一批計算機程序員中，能織出花紋的機器是一個具有吸引力的比喻。
然而，應(yīng)該注意到阿丹將她的智慧加入《解析機梗概》的程度近年被夸大了。她被稱為是世界上第一個程序員，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，她作為解析機主要講解員的作用對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的事。那時政府已經(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器“沒有價值”。然而巴佩奇對此并不了解，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，但是用二十世紀(jì)的標(biāo)準(zhǔn)來評介巴佩奇必須小心。今天一個研究者在申請進(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，一旦他有了解析機就沒有必要僅僅是為了展示具體的結(jié)果做低級一點的差機了。
到1946年，巴佩奇已為解析機盡了他最大的努力。以后的兩年中他重回到原來的差機項目上，那時他可以利用經(jīng)過四分之一世紀(jì)的時間改善了的機械技術(shù)和許多的設(shè)計簡圖，他產(chǎn)生了他稱之為差機二號的完整計劃。
政府對這一計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，你會發(fā)現(xiàn)英國人心里想的是找出困難，找出缺點，或事情的不可能性。如果你對他談到一臺削馬鈴薯皮的機器，他就會說這不可能，如果你在他面前讓他看到機器可以削馬鈴薯皮，他會說這東西沒什么用，因為它不能用來將菠蘿切成小塊。
也許沒有其它的說詞比巴佩奇的這段話更完全地表達(dá)了他對官僚心態(tài)的輕蔑。
當(dāng)巴佩奇五十多歲的時候，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tick-tack-toe的游戲機，想以此來籌集建造解析機的資金。
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《愛丁堡評論》上寫了一篇文章描述巴佩奇的解析機。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差機。他們在花了與巴佩奇同樣近二十年的努力之后，完成了一臺完整的機器。1852年巴佩奇知道了這事。這臺差機在1855年的巴黎博覽會上展出。巴佩奇參觀了博覽會，并很高興地看到這臺機器獲得了金牌。次年，紐約Schenectady的Dudley天文臺以五千美元買下了這臺機器。在英國，政府提供了一千二百英鎊復(fù)制同樣的機器，用來做一系列新的人壽保險表單。
也許舒茨差機被看上的最重要因素是它1200英鎊一臺的價格——只是巴佩奇所需費用的零頭。但是便宜是以機械的不完善為代價的；舒茨的機器不怎么可靠，必須經(jīng)常調(diào)節(jié)。以后的半個世紀(jì)中還有人造出了其它的差機，但它們都只是樣機，沒有給它們的發(fā)明者帶來利潤和形成一個工業(yè)。結(jié)果，大多數(shù)的差機都被放棄了，想用機器來制表的人重返回去使用人工的計算者和普通的桌上計算器。
然而巴佩奇從來沒有完全放棄他的計算機器。在間斷了大約十年之后，1856年他再次開始研制解析機。六十多歲的時候，他認(rèn)識到即使他的機器造出來也沒有什么大前景。而當(dāng)他的生命臨近終點時，他幾乎完全孤獨地繼續(xù)搞他的機器，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，沒有完成一臺機器。
巴佩奇為什么沒有制造出任何機器呢？顯然他的學(xué)者個性導(dǎo)致了他的失敗，對巴佩奇來說，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)心他的計算機器：政府關(guān)心的只是減少制作數(shù)學(xué)表的花費，數(shù)學(xué)表是用一臺計算機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)碼方式做計算，這比機械技術(shù)的發(fā)展足以使制表機運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)碼計算機的“黑暗時期”�？茖W(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)在叫做的模擬計算機器。