为消灭计算错误而设计的机器
巴贝奇在核对当时通行的航海与工程数学用表时,发现其中充斥着人工计算与誊抄环节引入的错误,这类错误在航海导航等场景中可能直接导致灾难性后果,他因此设想制造一台能够自动完成多项式计算并直接驱动印刷的机械装置"差分机",试图从物理机制层面彻底杜绝人工计算与誊抄可能引入的失误。
英国数学家,机械计算机的构想者与设计者
查尔斯·巴贝奇(1791-1871)是英国数学家兼发明家,因不满当时人工计算并印刷数学用表时经常出现的错误,设计了一台完全依靠齿轮与曲柄运作的机械计算装置"差分机",用以自动计算多项式数值表并直接驱动印刷模具,从根本上消除人工誊抄环节可能引入的错误。他此后进一步构想出一台更为宏大复杂的通用计算装置"分析机",其设计蓝图中已经包含了运算器、存储器、控制器与输入输出装置这几大现代计算机体系结构的核心组成部分,甚至借鉴雅卡尔提花织机的穿孔卡片原理作为程序输入方式——分析机在概念设计上已经具备了通用可编程计算机的完整雏形,比真正意义上的现代计算机问世早了约一百年。然而受限于19世纪的机械加工精度与制造工艺水平,巴贝奇终其一生都未能真正建造完成一台完整可运行的分析机,英国政府在投入巨额资助后也因迟迟未见实际成果而中止了后续拨款,这台超越时代的机器最终只停留在设计图纸与部分未完工的零件模型阶段。
巴贝奇在核对当时通行的航海与工程数学用表时,发现其中充斥着人工计算与誊抄环节引入的错误,这类错误在航海导航等场景中可能直接导致灾难性后果,他因此设想制造一台能够自动完成多项式计算并直接驱动印刷的机械装置"差分机",试图从物理机制层面彻底杜绝人工计算与誊抄可能引入的失误。
巴贝奇构想的"分析机"设计蓝图中,已经包含了独立的运算单元、可反复读写的存储单元、按程序指令执行操作的控制单元,这几乎就是一百年后现代计算机冯·诺伊曼体系结构的雏形,然而受限于当时的机械制造精度,这台机器终其一生都未能真正建成,直到1991年伦敦科学博物馆的工程师才依据他留下的原始设计图纸,首次成功建造出一台可以正常运转的差分机实体模型。
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