信息时代的前尘往事(一):从算盘到计算机

作者: 黄逸文

来源: 科学大院

发布日期: 2018-03-27

本文回顾了信息时代的发展历程,从古代的算盘到现代的计算机和互联网,探讨了技术进步如何改变社会生活方式,并介绍了推动这一变革的关键人物和理论,如摩尔定律、图灵机和香农的二进制开关逻辑电路。

这是一个新的大航海时代,众人在信息的汪洋之上扬帆起航。和15世纪末到16世纪初的那段历史壮举一样,人们横渡汪洋、开疆辟土,锐意进取、追求财富成了时代的精神。但和彼时的岁月不同,如今的开拓没有腥风血雨,生存的角斗场从有形的地理版图进入无形的智识领域。

过去两千年,普通老百姓都过着相似的生活。一个人如果从汉代穿越到清朝,他并不会感到巨大的陌生,也不会产生过度的不适应。两千年前农民灌溉耕田的工具,直到解放初期仍然在中国的土地上被频繁使用。整个社会的生活方式都在以极其缓慢的进程更替。

而进入二十世纪以来,当代文明以前所未有的加速度迭代,大众的生活也处在日新月异的变革之中。信息时代的波澜还在,人工智能的浪头又汹涌而来。在短短几十年间,信息化时代的浪潮一朝扑来,旧有的经济格局、文明秩序就被冲击得四零八落。身处这个千年未有之大变局中的人们,除了嗅到了财富的气息,更多的是感到一种焦虑和疑惑,无助与迷惘。历史,终究选择了我们,作为它腾飞的见证。

如果用一个词来形容今日人们的生活,几乎大多数人都会同意,那就是快,太快了。信息革命颠覆了旧有的社会秩序:饮食、购物、交通、通讯、金融乃至生态的网络被不断重塑。一切曾经看似坚固的东西都在烟消云散。大城市里人们的生活节奏在加速,大街上行人的脚步在变快。即使已经远离物资短缺的年代,我们仍然渴望对食物的快速占有。快餐文化因此迅速崛起。

飞机、高铁、地铁等交通工具的普及,让人们失去了对时间和空间的敬畏感。借助于现代化的交通工具,一顿饭的功夫,千里之外的朋友就可以促膝面谈。互联网和高速无线通信网络的建设,更是消弭了空间带给人们的距离感。无论身处何时何地,信息都能够以光速传递给对方,彼此交换诉求和表达关怀。

变化的趋势看起来锐不可挡,而主导这波剧变的核心技术却仅仅源自一个产业的突飞猛进,那就是如日中天的半导体。微型和超级计算机的大量普及以及通讯行业的齐头并进就是半导体行业革新的结果。它已经成为推动社会进步的技术力量,成为提升生产效率最重要的工具。

半导体产业及其相关产品之所以能在短短数十年之间颠覆并主宰人们的生活,都要归功于其制造流程在过去五十多年间一直遵循着摩尔定律。该定律是由英特尔公司的创始人之一摩尔于1965年提出,他预言了著名的半导体工艺演进规律:计算机的运算速度每18-24个月可以翻一倍,其制造成本却会相应地降低一半。

计算机的形态琳琅满目,功能千差万别,有能放进口袋的微型计算器,也有还在研究阶段的天河三号超级计算机。很难想象早期的计算机是何等的笨重和单一。1946年诞生的第一代ENIAC计算机,使用了18000个电子管,70000个电阻器,有5百万个焊接点,耗电160千瓦,其运算速度却仅为每秒5000次。尽管如此,这并非最早的计算机。事实上,计算机早在两千年前就已经在中国出现。它正是我们如今已经很少使用的算盘。

中国是算盘的故乡。东汉末年(公元2世纪末),数学家徐岳在《数术纪遗》就提及珠算的工具。然而,中国也不是算盘最早出现的国度。公元前五世纪,古希腊就出现和中国的算盘类似的计算工具。算盘的英文Abacus即是源自古希腊文。

为了消除人们使用中可能出现的失误,最好的办法就是设计一种能通过机械运动自动完成计算的机器。这个梦想一直到十七世纪,才由法国数学家帕斯卡完成。他巧妙地设计了一种机械计算机的装置,能完成简单的加法运算。虽然操作复杂,而且效率不高,但是因为计算的自动性,只要输入的数字正确,计算结果就准确无疑。这给后人设计改良型的计算机带来了一线曙光。

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