西方世界公认的计算机之父，才华横溢却抱憾而终，遗言让人感慨

西方世界公认的计算机之父

一提到“计算机之父”，大部分人想起的一定是阿兰·图灵，如果再拓展一些，冯·诺依曼、查尔斯·巴贝奇可能也会入围。

然而如果你在谷歌或者必应，用英文搜索"father of computer" ，排在第一位的，始终是他，Charles Babbage KH。

这位看起来很有范的英国绅士——查尔斯·巴贝奇，大众并不太熟悉的名字。

他耗尽了可以制造两架军舰、22台蒸汽火车头的经费，外加银行家父亲留下的全部身家，穷极一生，也没能制造出任何一台他所描述的机器。

然而，那些超前了至少一个世纪的设想，被誉为现代计算机的先驱，代表了机械智能的最高水平，他也被称为计算机之父。

数学天才的奇思妙想

跟大部分好奇的小男孩一样，巴贝奇从小有任何事情都要寻根究底的习惯，拿到玩具也会拆开来看看里面的构造。由于从8岁起身体就一直不好，上一阵学就得回家休养，他爹便给他请了不少私人老师。

1810年10月，19岁的巴贝奇来到剑桥大学三一学院 。这儿是剑桥规模最大、财力最雄厚、名声最响亮的学院之一。

在整个20世纪，三一学院获得了34个诺贝尔奖以及4个菲尔兹奖，数量上碾压了牛津和剑桥大学其他各个学院。知名校友有物理学家牛顿、波尔，哲学家伯特兰·罗素，还有查尔斯王子等等。

原本巴贝奇对这座顶级学府充满了期待，来了才发现，老师掌握的数学知识还不如他自己多，教的知识他早就自学过了，无敌是多么寂寞。

1820年，英国皇家天文学会成立，巴贝奇为创始人之一。在这里，他们要做大量的计算，耗费的人力物力巨大，又不能保证百分比的准确率。在当时，甚至找不到一张完全准确的表格。

所以，巴贝奇意识到：只要是人为的，就没有完美的。于是他思忖着，那些繁琐的程序，能不能用机器来代替呢？

那时候的机械计算机器，已经发展了三百多年，汇聚了众多天才智慧，却停留在和加、减、乘、除，这些简单到不能再简单的基本运算打交道。

像托马斯·德科尔马在1820年发明的这款计算器，是商业上成功应用的最早的计算器，然而它和巴贝奇的要求相去甚远。

机械史上最复杂的巅峰之作

1822年6月14日，巴贝奇向皇家天文学会递交了一篇名为《论机械在天文及数学用表计算中的应用》的论文，差分机的概念正式问世，获得了皇家天文学会的最高奖项——金质奖章。

与论文一起亮相的，是一台简单的原型机——差分机0号。所谓差分 ，就是把函数表的复杂算式转化为差分运算，用简单的加法代替平方运算。

英国政府看到原型机后非常感兴趣，次年拨款1700英镑，希望巴贝奇能做出实用产品，彻底解决编写数值表的大难题。

谁知实行起来要比想象中要困难得多。差分机对制作的精度要求，远远超越了所处时代的真实水平。巴贝奇跑遍整个欧洲也没找到多少能用的零件，于是在制造机器之前，还要先考虑怎么制造各类零件。

原本以为两三年就能搞定，没想到10年过去了，巴贝奇却只完成了设计稿的七分之一。

再过了十年，也就是1842年，政府正式宣布不再出资，为期20年的差分机项目，最终以失败告终。至此项目花销的经费已经高达17000英镑，这笔数字是最初预算的整整10倍，差不多可以建造22台蒸汽机车或者2艘战舰了。

巴贝奇却并没有因此受到打击，此时他的精力已经转向了一项更伟大，更具开创性的研究。

差分机固然强大，但终究只能计算多项式而已，如果能利用“机器”将计算到印刷的过程全部自动化，那么计算错误、抄写错误、校对错误、印制错误等人为疏失将会被全面消除，这不是更好吗？

借鉴了法国一位织布工用穿孔卡片来控制织布机的创意，1833年，巴贝奇着手开始了一种可编程序机器的设计。

他设定了4种输出装置，其一为打印装置，其二为曲线绘图仪，其三为响铃，其四为打孔机，用于制造穿孔卡片。这台被称作“分析机”的机器，直接将机械计算的理念从地表推上云天。

后人惊讶地发现，他设计的分析机的组成结构，竟和现代计算机如出一辙，要知道，现代计算机的五大组成部件是由冯·诺依曼在1945年才明确提出的。

才华横溢却抱憾而终，遗言让人感慨

仿佛是老天爷一个玩笑式的魔咒，分析机的研制不幸步了差分机的后尘，巴贝奇付出了几十年的努力，耗掉银行家父亲留下的全部身家，直至离世前仍只建成了它的一小部分。

藏于伦敦科学博物馆的分析机半成品

巴贝奇抱憾而终，留给后世的仅仅只有这台小小的模型和两千多张图纸。他在遗言中写道：

如果一个人不因我一生的挫折而却步，仍然一往直前制成一台具有全部数学分析能力的机器……那么我愿将我的声誉毫不吝啬地让给他，因为只有他能够完全理解我的种种努力，以及这些努力所得成果的真正价值。

巴贝奇通过自己的努力，开启了人类社会的计算机化进程。从那以后，计算机开始慢慢地征服世界。虽然没有造出完整的“分析机”，他仍被多数人称为“现代计算机之父”。

数学简史绘本

数学是基础学科，驱动了很多学科的发展，比如计算机、天体物理、量子力学等等。华为总裁任正非也曾说，芯片砸钱不行，得砸数学家。

数学是家长最为重视的学科，也是孩子最头大的学科，都说数学烦、数学难，怎么才能培养孩子的数学兴趣？学习数学有没有捷径呢？

正如歌德所说：“一门科学的历史，就是这门科学本身。”

想学好一门学科，一定要去读一读这门学科的历史，数学亦是如此。特别是对于孩子，相较于生涩的数学知识，数学的历史长河中，一个个生动的故事更能让他们对数学产生兴趣，这就是让孩子爱上数学的捷径。

给大家推荐一套由俄罗斯大师级文学家与数学家的强强联合，创作的这套给6-12岁孩子的《数学简史》，书中“计算机中的数学”一章，就提到了巴贝奇的计算机。

这本《数学简史》，不是一套数学提分宝典，而是一本关于数学和数学史的趣味故事书，是一张通往数学世界奥妙的船票。

很多孩子数学学不好，就是因为数学概念理解不透彻。而书中对于每个知识点，都是用讲故事、举事例、画图等方式来说的，把数学基本知识解释得清清楚楚 。

它带领孩子们跳出时间的桎梏，从数学的起源开始去认识这门古老而又重要的学科。

让孩子去和原始人来一次以物易物的交易，去跟古巴比伦人学一学占星术，去跟芝诺的乌龟来一场赛跑。归来之时，数学不再是一些无意义的公式和符号，早已成为他最亲密的老朋友。

作为孩子的第一大学科，一定要格外重视数学兴趣的提升。

了解数学史后，孩子再去看那些本来枯燥的公式和定理，马上能联想到背后的数学家和一段或奇妙或艰辛的故事，立马就亲切了起来，还能跟同学们侃侃而谈。

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计算机的历史——计算机之父

谈起一个行业或者一门学科，我们很容易发现一个拥有“XXX之父”名号的人，能拥有这样称号的人毋庸置疑对该领域的发展做出了巨大贡献，譬如近代科学之父伽利略，他颠覆和推翻了以亚里士多德为代表的、纯属思辨的传统的自然观，开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。

说起计算机之父，那就众说纷纭了，当前我们一般称冯·诺依曼为计算机之父，严格来讲他是现代计算机之父，能背负计算机之父名号的人还有好几个，其中大家最熟悉可能是图灵了，此外巴贝奇和约翰·阿坦纳索夫也在某种程度上被认为是计算机之父。

这一期的主题就是讲述这四位计算机之父对计算机发展的贡献。

通用计算机之父

查尔斯·巴贝奇，这个名字对于大部分人来说十分陌生，但实际上我们可以称其为通用计算机之父。他1791年12月26日出生在英格兰西南部的托特纳斯，是一位富有的银行家的儿子。他有极高的数学天赋，在剑桥大学毕业后，年仅24岁的他被受聘担任剑桥“卢卡斯讲座”的数学教授。这是一个很少有人能够获得的殊荣，假使他继续在数学领域耕耘，必然会走上一条鲜花铺就的坦途，然而他却选择了另一条无人攀登的崎岖险途。

巴贝奇

1812年，刚满20岁的巴贝奇想要制作一台“差分机”——能够按照设计者的旨意，自动处理不同函数的计算过程的机器。但是当时工业技术水平极差，从设计绘图到零件加工，都得自己亲自动手，研制第一台机器足足花费了10年时间。在他孤军奋战下造出的这台机器，运算精度达到了6位小数，当即就演算出好几种函数表。以后实际运用证明，这种机器非常适合于编制航海和天文方面的数学用表。

然而，之后的事情才是他的悲剧所在，他获得了英国财政部的支持，开始打造一台20位精度的大型差分机。可是第二台差分机大约有25000个零件，主要零件的误差不得超过每英寸千分之一，即使用现在的加工设备和技术，要想造出这种高精度的机械也绝非易事，事实也的确如此，1985年伦敦博物馆花了17年才打造了这样一台机器。结果可想而知，他把图纸改了又改，让工人把零件重做一遍又一遍，在巴贝奇独自苦苦支撑了第三个10年后他终究是放弃了。

巴贝奇是一个悲剧的英雄，他最大的悲剧就是生在了机械时代，时代所限无法完成他的设想。巴贝奇在1834年构想的分析机就已经有了计算机的五个部分：处理器、控制器、存储器、输入与输出装置，并非是冯·诺依曼才提出来的，所以巴贝奇被称为通用计算机之父或现代计算机之祖父。

电子计算机之父

在很长一段时间里，人们认为第一台电子计算机是由冯·诺依曼参与制作的ENIAC，然而，事实上世界上第一台电子计算机是由阿塔纳索夫和克利福德·贝瑞制作的阿塔纳索夫-贝瑞计算机，一般通称ABC计算机。

ABC计算机

在上个世纪30年代，保加利亚裔的阿塔纳索夫在爱荷华州立大学担任物理系副教授，在讲解求解线性偏微分方程组时，不得不面对繁杂的计算，那是要消耗大量时间的枯燥工作，因此令他萌发了制作计算机的念头。他从1935年开始探索运用数字电子技术进行计算工作的可能性。他和物理系研究生克利福德·贝里终于在1939年造出来了一台完整的样机，证明了他的概念是正确的并且是可以实现的。

这台计算机是电子与电器的结合，电路系统中装有300个电子真空管执行数字计算与逻辑运算，机器使用电容器来进行数值存储，数据输入采用打孔读卡方法，还采用了二进位制（说明这也非冯·诺依曼首创）。因此，ABC的设计中已经包含了现代计算机中四个最重要的基本概念，从这个角度来说它是一台真正现代意义上的电子计算机。

ABC后来却与ENIAC陷入了专利之争，直到1973年，美国联邦地方法院判决才撤销了ENIAC的专利，ABC被认可是第一台电子计算机。在电子时代，作为第一台电子计算机的发明者，拔得了头筹，也够资格被称为“电子计算机之父”了。

现代计算机之父

接下来要介绍的这位就是普遍认可的计算机之父了，大名鼎鼎的冯·诺依曼，相信许多计算机相关的书上都会注明他是计算机之父。但是，根据上面两位的事迹，通用计算机的构想、第一台电子计算机以及二进制都不是冯·诺依曼首创，那他为什么是计算机之父？

冯诺依曼

说起冯·诺依曼这位大神，打开他的百度词条在下就不得不敬佩一番了。冯·诺依曼可以称得上是一位科学全才，他是现代计算机之父以及博弈论之父，同时也是二十世纪最重要的数学家之一，冯·诺依曼代数自然是他的杰作。在二战期间，他参与了曼哈顿计划，为第一颗原子弹的爆炸做出了贡献。

1944年他参与原子弹研制工程，该工作涉及到极为困难的计算。在原子弹研制过程中他得知了ENIAC计算机的研制计划，ENIAC相比ABC是而言是一台可编程的计算机。之后他加入了计算机的研制，开始建立他的丰功伟绩。他以“关于EDVAC的报告草案”为题，明确提出了计算机的五部分结构，并描述了五部分之间的职能和关系，报告还提到了二进制的优点，并预言，二进制的采用将大大简化机器的逻辑线路。

之前提到两人虽然都与冯·诺依曼的贡献有部分重合的地方，然而冯·诺依曼与两人不同之处在于他通过自己的构想将这些东西理论化，形成一套理论体系，而前二者只是在实践过程中涉及到而没有形成理论。至今我们所使用的电脑仍在冯诺依曼体系结构之下，这点就足以称其为现代计算机之父了。

计算机科学之父

将图灵放到最后来讲，是个人认为图灵对计算机发展的影响十分重要，如果说冯·诺依曼给了计算机肉体，那么图灵则是赋予计算机灵魂的人。我相信图灵这个名字大家应该有所耳闻，有一套系列书籍以他的名字命名，有一个奖项也以他的名字命名，NVIDIA发布RTX系列显卡时声称采用了图灵架构，苹果公司的logo也有传闻是图灵咬过的苹果。

图灵

图灵全名艾伦·麦席森·图灵，说实话我是观看了由本尼迪克特·康伯巴奇主演的模仿游戏之后才开始了解到这位大师的故事。

模仿游戏

与前几位大师一样，实际上图灵也曾在二战期间为破译敌方密码而参与了电子计算机的研发并获得大英帝国荣誉勋章，据一些文件表明这台计算机可能是最早的电子计算机。图灵的自动计算机与诺伊曼的离散变量自动电子计算机都采用了二进制，都以“内存储存程序以运行计算机”打破了那个时代的旧有概念。

图灵提出了图灵机的概念，为计算机逻辑工作方式奠定了基础。图灵还指出，图灵机在计算时，其“机械性的复杂性”是有临界限度的，超过这一限度，就要靠增加程序的长度和存贮量来解决．这种思想开启了后来计算机科学中计算复杂性理论的先河。

图灵还有一个重要的贡献是他对“机器能思考吗”的研究，他提出关于机器思维的问题，引起了广泛的注意和深远的影响。他还提出著名的“图灵测试”，指出如果第三者无法辨别人类与人工智能机器反应的差别， 则可以论断该机器具备人工智能。

因其对计算机科学与人工智能的贡献，他获得了计算机科学之父和人工智能之父的桂冠。然而这位大师最终却未能收获一个圆满的结局。1952年，图灵的同性伴侣协同一名同谋一起闯进了图灵的房子实施盗窃。图灵为此而报警。警方的调查结果使他被指控同性恋并定罪。在公审之后，他选择接受荷尔蒙注射治疗，期间产生了许多副作用。

最终，1954年6月7日，图灵被发现死于家中的床上，床头还放着一个被咬了一口的泡过氰化物的苹果。警方调查后认为是剧毒的氰化物中毒，调查结论为自杀。当时图灵41岁。直到2013年英国女王才向图灵颁布了皇家赦免。

是谁发明了世界上第一台计算机？

在106年前的今天，1912年6月23日，“计算机科学之父”艾伦•图灵诞生。今天，我们就来聊一聊，是谁发明了世界上第一台计算机！

如果让计算机自己来回答“第一台计算机”是什么时候诞生的，只要打开搜索引擎输入这个问题，就会看到各种各样的答案，其中大多是：世界上第一台计算机是1946年在美国诞生的电子数值积分计算机，简称ENIAC。

其实这个题目并没有标准答案，ENIAC只是其中一个答案而已。在历史上人们很早就开始尝试制造可以自动计算的机器了，经过多年的发展，才有了计算机今天的模样。很多种类的计算机都可以算作是“第一台计算机”，这要看你如何定义“计算机”。

如果能帮我们做算术的东西就能称得上是计算机的话，古代的算盘应该也称得上是一种计算机，不过它完全是手动的。在17世纪到20世纪的几百年间，曾经出现过一批不带电的计算机，这些计算机里面没有电路板，只有一堆机械齿轮。

17世纪法国有一位“全能超人”帕斯卡，他是数学家、物理学家，也是哲学家、流体动力学家，还是概率论的创始人之一。帕斯卡造出了一个内部装着一堆齿轮的盒子，只要旋紧发条，它就可以转起来。不过，这个“第一台机械式计算机”只能进行简单的加减运算，其水平大概只相当于幼儿园小朋友。后来，德国数学家莱布尼茨制造出了一台可以进行加减乘除运算的机械式计算机，它的计算能力达到了小学生的水平。英国数学家巴贝奇在19世纪20年代制造出的差分机，则会计算一些数学函数了。虽然巴贝奇梦想着制造出一台功能更齐全的第二代差分机，但他最后并没有成功。

后来人们意识到，如果只使用机械齿轮进行计算，计算能力是极其有限的，要想让计算机拥有更强的计算能力，只有另辟蹊径。于是，电子计算机被制造出来了。依靠电力来工作比依靠齿轮工作速度更快，因此电子计算机有更强的计算能力。在第二次世界大战期间，战场上飞机、炮弹的飞行轨迹需要大量复杂的计算来获取，这让电子计算机有了一展身手的机会。以世界上第一台大型自动数字计算机“马克1号”为例，它可以储存72组数据，每组数据有23位小数。进行加法运算一次需300毫秒, 乘法运算一次需6秒，除法运算一次需15.3秒，尽管现在看起来这个速度比较慢，但是它实现了计算技术历史性的突破，帮助人们完成了大量计算任务。

那么，电子计算机的发明者是谁呢？也有好几种答案。1936年英国数学家图灵首先提出了一种以程序和输入数据相互作用产生输出的计算机构想，后人将这种机器命名为通用图灵机。1938年出现了首台采用继电器进行工作的计算机“Z-1”，但继电器有机械结构，不完全是电子器材。1942年阿坦那索夫和贝利发明了首台采用真空管的计算机，以他们俩名字的首字母命名为ABC。不过ABC只能求解线性方程组，不能干其他的工作。在图灵指导下，第一台可以编写程序执行不同任务的计算机COLOSSUS则到了1943年才在英国诞生，用于密码破译。

公认的人类历史上第一台现代电子计算机是1946年在美国宾夕法尼亚大学诞生的ENIAC。尽管它比前面提到的那些机器晚诞生了一段时间，但它拥有了今天计算机的主要结构和功能，是通用计算机，并且是第一台与通用图灵机等效的计算机。虽然在今天看来，ENIAC的计算能力恐怕连小小的计算器、智能手机都比不上，但当时称得上是功能强大。ENIAC体积非常庞大，占满好几个房间，全身上下拥有一大堆缠绕的电线和真空管。它的耗电量也非常惊人，工作的时候，全城的人都知道，因为家家户户的电灯都变暗了。最初ENIAC的程序设置需靠人工移动开关、连接电线来完成，改动一次程序要花一星期时间。为了提高效率，工程师们设想将程序与数据都放在存储器中。数学家冯·诺依曼将这个思想以数学语言系统阐述，提出了存储程序计算机模型，后人称之为冯·诺依曼机。

现在，人们普遍认同现代计算机理论最重要的奠基人是图灵与冯·诺依曼。前者建立了图灵机的理论模型，发展了可计算理论；而后者确定了现代计算机的基本结构。不过，计算机的发展很难简单地归功于某一个人或某一台机器，历史上每一台迸发出创新火花的计算机都有资格称得上计算机历史上的第一，它是人类智慧的共同结晶。

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