張彩霞

世界多彩斑斕，信息瞬息萬變，計算機已經(jīng)融入我們生活的方方面面。但是，你是否了解計算機發(fā)明的最初形態(tài)，是否知曉電子計算機誕生之前的那段歲月？

計算機，英文為“computer”，最初是指從事數(shù)據(jù)計算的人，后泛指在計算過程中使用的機械設(shè)備。早期計算設(shè)備包括算籌、算盤等，甚至可以追溯到公元前87年古希臘人用于計算行星移動的安提基特摶機器。在很長一段時期，人們都使用這種耗費人力且計算緩慢的工具。到中世紀末期，歐洲數(shù)學(xué)和機械工程學(xué)的迅速發(fā)展，推動了機械原理在計算歷史上的應(yīng)用和推廣。

1642年，法國著名科學(xué)家帕斯卡（B.Pascal）發(fā)明了世界上第一臺真正意義上的機械計算機。相傳帕斯卡是由擔任稅務(wù)官的父親一手帶大的，他深知父親在計算稅率稅款時的艱辛，就想為父親制作一臺計算稅款的機器。帕斯卡深入研究機器運轉(zhuǎn)的各種傳動機構(gòu)，并走訪聽取了一些著名工匠的意見，終于在1642年發(fā)明了人類有史以來第一臺機械計算機。這臺計算機外形像一個長方盒子，是一種由系列齒輪組成的裝置，能夠做加法和減法運算。為了解決加法中“逢十進一”的進位問題，聰明的帕斯卡采用了一種小爪子式的棘輪裝置。當定位齒輪朝9轉(zhuǎn)動時，棘爪便逐漸升高；一旦齒輪轉(zhuǎn)到0，棘爪就“咔嚓”一聲跌落下米，推動十位數(shù)的齒輪前進一檔。

帕斯卡“加法機”的發(fā)明是人類在計算工具上的新突破，為以后的計算機設(shè)計提供了基本原理。它發(fā)明的意義遠遠超出了計算機本身的使用價值，這無疑向人們證明，利用純機械裝置來代替人的思維和記憶是可能的。自此，歐洲興起了“大家來造思維工具”的熱潮。

德國數(shù)學(xué)家萊布尼茨（G.Leibniiz）于1673年發(fā)明的“乘法機”就是這個時期的產(chǎn)物。這種新型計算機長約1米，內(nèi)部安裝了一系列齒輪機構(gòu)，除了體積較大之外，其基本原理遵循了帕斯卡的計算機原理。不過，萊布尼茨技高一籌，他為計算機增添了一種名叫“步進輪”的嚙合裝置，實現(xiàn)了連續(xù)重復(fù)計算加法的功能。稍熟悉電腦程序設(shè)計的人都知道，連續(xù)重復(fù)計算加法就是現(xiàn)代計算機做乘除運算采用的辦法。萊布尼茨的計算機，加、減、乘、除四則運算一應(yīng)俱全，也給其后風(fēng)靡一時的手搖計算機鋪平了道路。他還系統(tǒng)地闡述了二進制計數(shù)法，并把它和中國的八卦聯(lián)系起來，這種“二進制”運算法則，為計算機的現(xiàn)代發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)，至今仍然是現(xiàn)代計算機的運算法則。后來，人們?yōu)槿R布尼茨的計算機安裝上電動機，成為名副其實的“電動計算機”，直到20世紀20年代才退出歷史舞臺。關(guān)于計算機的精彩故事，我們下期接著講！