【正文】 在1790年就基本形成了他的提花機(jī)設(shè)計(jì)構(gòu)想，但為了參加革命，他無暇顧及發(fā)明創(chuàng)造，也扛起來福槍，投身到里昂保衛(wèi)戰(zhàn)的行列里。直到19世紀(jì)到來之后，杰卡德的機(jī)器才得以組裝完成?！　〗芸ǖ聻樗奶峄C(jī)增加了一種裝置，能夠同時(shí)操縱1200個(gè)編織針，控制圖案的穿孔紙帶后來也換成了穿孔卡片。據(jù)說，杰卡德編織機(jī)面世后僅25年，考文垂附近的鄉(xiāng)村里就有了600臺，?在老式蒸氣機(jī)噗嗤噗嗤的伴奏下，把穿孔卡片上的圖案變成一匹匹漂亮的花綢布。紡織工人最初強(qiáng)烈反對這架自動化的新鮮玩意的到來，因?yàn)楹ε聶C(jī)器會搶去他們的飯碗，使他們失去工作，但因?yàn)樗鼉?yōu)越的性能，終于被人們普遍接受。1812年，僅在法國已經(jīng)裝配了萬余臺，并通過英國傳遍了西方世界，杰卡德也因此而被受予了榮譽(yù)軍團(tuán)十字勛章和金質(zhì)獎?wù)??！　〗芸ǖ绿峄ň幙棛C(jī)奏響了19世紀(jì)機(jī)器自動化的序曲。在倫敦出版的《不列顛百科全書》和中國出版的《英漢科技詞匯大全》兩部書中，“JACQUARD”（杰卡德）一詞的詞條下，英語和漢語的意思居然都是“提花機(jī)”，可見，杰卡德的名字已經(jīng)與提花機(jī)融為了一體。杰卡德提花機(jī)的原理，即使到了電腦時(shí)代的今天，依然沒有更大的改動，街頭巷尾小作坊里使用的手工絨線編織機(jī)，其基本結(jié)構(gòu)仍與杰卡德編織機(jī)大體相似?！　〈送猓芸ǖ戮幙棛C(jī)“千瘡百孔”的穿孔卡片，不僅讓機(jī)器編織出絢麗多彩的圖案，而且意味著程序控制思想的萌芽，穿孔紙帶和穿孔卡片也廣泛用于早期電腦以存儲程序和數(shù)據(jù)。或許，我們現(xiàn)在把“程序設(shè)計(jì)”俗稱為“編程序”，就引申自編織機(jī)的“編織花布”的詞義?！　〗裉斐霭娴脑S多計(jì)算機(jī)書籍扉頁里，都登載著巴貝奇（C.?Babbage）的照片：寬闊的額，狹長的嘴，銳利的目光顯得有些憤世嫉俗，堅(jiān)定的但絕非缺乏幽默的外貌，給人以一個(gè)極富深邃思想的學(xué)者形象?！　“拓惼媸且晃桓挥械你y行家的兒子，1792年出生在英格蘭西南部的托特納斯，后來繼承了相當(dāng)豐厚的遺產(chǎn)，但他把金錢都用于了科學(xué)研究。童年時(shí)代的巴貝奇顯示出極高的數(shù)學(xué)天賦，?考入劍橋大學(xué)后，他發(fā)現(xiàn)自己掌握的代數(shù)知識甚至超過了教師。畢業(yè)留校，24歲的年青人榮幸受聘擔(dān)任劍橋大學(xué)“路卡辛講座”的數(shù)學(xué)教授。這是一個(gè)很少有人能夠獲得的殊榮，牛頓的老師巴羅是第一名，牛頓是第二名。在教學(xué)之余，巴貝奇完成了大量發(fā)明創(chuàng)造，如運(yùn)用運(yùn)籌學(xué)理論率先提出“一便士郵資”制度，發(fā)明了供火車使用的速度計(jì)和排障器等等。假若巴貝奇繼續(xù)在數(shù)學(xué)理論和科技發(fā)明領(lǐng)域耕耘，他本來是可以走上鮮花鋪就的坦途。然而，這位曠世奇才卻選擇了一條無人敢于攀登的崎嶇險(xiǎn)路?！　∈虑檫€得從法國講起。?18世紀(jì)末，?法蘭西發(fā)起了一項(xiàng)宏大的計(jì)算工程──人工編制《數(shù)學(xué)用表》，這在沒有先進(jìn)計(jì)算工具的當(dāng)時(shí)，是件極其艱巨的工作。法國數(shù)學(xué)界調(diào)集大批數(shù)學(xué)家，組成了人工手算的流水線，算得天昏地暗，才完成了17卷大部頭書稿。即便如此，計(jì)算出的數(shù)學(xué)用表仍然存在大量錯誤。據(jù)說有一天，巴貝奇與著名的天文學(xué)家赫舍爾湊在一起，對兩大部頭的天文數(shù)表評頭論足，翻一頁就是一個(gè)錯，翻兩頁就有好幾處。面對錯誤百出的數(shù)學(xué)表，巴貝奇目瞪口呆，他甚至喊出聲來：“天哪，這些計(jì)算錯誤已經(jīng)充斥彌漫了整個(gè)宇宙！”　　這件事也許就是巴貝奇萌生研制計(jì)算機(jī)構(gòu)想的起因。巴貝奇在他的自傳《一個(gè)哲學(xué)家的生命歷程》里，寫到了大約發(fā)生在1812年的一件事：“有一天晚上，我坐在劍橋大學(xué)的分析學(xué)會辦公室里，神志恍惚地低頭看著面前打開的一張對數(shù)表。一位會員走進(jìn)屋來，瞧見我的樣子，忙喊道：?喂！你夢見什么啦？?我指著對數(shù)表回答說：?我正在考慮這些表也許能用機(jī)器來計(jì)算！?”巴貝奇的第一個(gè)目標(biāo)是制作一臺“差分機(jī)”。所謂“差分”的含義，是把函數(shù)表的復(fù)雜算式轉(zhuǎn)化為差分運(yùn)算，用簡單的加法代替平方運(yùn)算。那一年，剛滿20歲的巴貝奇從法國人杰卡德發(fā)明的提花編織機(jī)上獲得了靈感，差分機(jī)設(shè)計(jì)閃爍出了程序控制的靈光──它能夠按照設(shè)計(jì)者的旨意，自動處理不同函數(shù)的計(jì)算過程。　　巴貝奇耗費(fèi)了整整十年光陰，于1822年完成了第一臺差分機(jī)，它可以處理3個(gè)不同的5位數(shù)，計(jì)算精度達(dá)到6位小數(shù)，當(dāng)即就演算出好幾種函數(shù)表。由于當(dāng)時(shí)工業(yè)技術(shù)水平極低，第一臺差分機(jī)從設(shè)計(jì)繪圖到機(jī)械零件加工，都是巴貝奇親自動手完成。當(dāng)他看著自己的機(jī)器制作出準(zhǔn)確無誤的《數(shù)學(xué)用表》，高興地對人講：“哪怕我的機(jī)器出了故障，比如齒輪被卡住不能動，那也毫無關(guān)系。你看，每個(gè)輪子上都有數(shù)字標(biāo)記，它不會欺騙任何人?！币院髮?shí)際運(yùn)用證明，這種機(jī)器非常適合于編制航海和天文方面的數(shù)學(xué)用表?！　〕晒Φ南矏偧钪拓惼?，他連夜奮筆上書皇家學(xué)會，要求政府資助他建造第二臺運(yùn)算精度為20位的大型差分機(jī)。英國政府看到巴貝奇的研究有利可圖，破天荒地與科學(xué)家簽訂了第一個(gè)合同，?。，?用以彌補(bǔ)研制經(jīng)費(fèi)的不足。在當(dāng)年，這筆款項(xiàng)的數(shù)額無異于天文數(shù)字──有資料介紹說，1831年約翰布爾制造一臺蒸汽機(jī)車的費(fèi)用才784英磅?！　∪欢?，第二臺差分機(jī)在機(jī)械制造工廠里觸上了“暗礁”。　　第二臺差分機(jī)大約有25000個(gè)零件，?主要零件的誤差不得超過每英寸千分之一，即使用現(xiàn)在的加工設(shè)備和技術(shù)，要想造出這種高精度的機(jī)械也絕非易事。巴貝奇把差分機(jī)交給了英國最著名的機(jī)械工程師約瑟夫克萊門特所屬的工廠制造，但工程進(jìn)度十分緩慢。設(shè)計(jì)師心急火燎，從劍橋到工廠，從工廠到劍橋，一天幾個(gè)來回。他把圖紙改了又改，讓工人把零件重做一遍又一遍。年復(fù)一年，日復(fù)一日，直到又一個(gè)10年過去后，巴貝奇依然望著那些不能運(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)器發(fā)愁，全部零件亦只完成不足一半數(shù)量。參加試驗(yàn)的同事們再也堅(jiān)持不下去，紛紛離他而去。巴貝奇獨(dú)自苦苦支撐了第三個(gè)10年，終于感到無力回天?！　∧翘烨宄浚拓惼孀哌M(jìn)車間，偌大的作業(yè)場空無一人，只剩下滿地的滑車和齒輪，四處一片狼藉。他呆立在尚未完工的機(jī)器旁，深深地嘆了口氣。在痛苦的煎熬中，他無計(jì)可施，只得把全部設(shè)計(jì)圖紙和已完成的部分零件送進(jìn)倫敦皇家學(xué)院博物館供人觀賞。1842年，在巴貝奇的一生中是極不平常的一年。英國政府宣布斷絕對他的一切資助，連科學(xué)界的友人都用一種怪異的目光看著他。英國首相譏諷道：“這部機(jī)器的唯一用途，就是花掉大筆金錢！”同行們譏笑他是“愚笨的巴貝奇”?；始覍W(xué)院的權(quán)威人士，包括著名天文學(xué)家艾瑞等人，都公開宣稱他的差分機(jī)“毫無任何價(jià)值”……　　就在痛苦艱難的時(shí)刻，孤獨(dú)苦悶的巴貝奇意外地收到一封來信，寫信人不僅對他表示理解而且還希望與他共同工作。娟秀字體的簽名，表明了她不凡的身份──伯爵夫人?！　〗拥叫藕蟛痪?，巴貝奇實(shí)驗(yàn)室門口走進(jìn)來一位年輕的女士。她身披素雅的斗蓬，鬢角上斜插一朵白色的康乃馨，顯得那么典雅端莊。巴貝奇一時(shí)愣在那里，他與這位女士似曾相識，又想不起曾在何處邂逅。女士落落大方地作了自我介紹，正是那位寫信人。　　“您還記得我嗎？”女士低聲問道，“十多年前，您還給我講過差分機(jī)原理。”看到巴貝奇迷惑的眼神，她又笑著補(bǔ)充說：“您說我像野人見到了望遠(yuǎn)鏡。”巴貝奇恍然大悟，想起已經(jīng)十分遙遠(yuǎn)的往事。面前這位女士和那個(gè)小女孩之間，依稀還有幾分相似。原來，?伯爵夫人本名叫阿達(dá)奧古斯塔（AdaAugusta），是英國著名詩人拜倫的獨(dú)生女。她比巴貝奇的年齡小20多歲，1815年出生。阿達(dá)自小命運(yùn)多舛，來到人世的第二年，父親拜倫因性格不合與她的母親離異，從此別離英國。可能是從未得到過父愛的緣由，小阿達(dá)沒有繼承到父親詩一般的浪漫熱情，卻繼承了母親的數(shù)學(xué)才能和毅力?！　∵€是在阿達(dá)的少女時(shí)代，母親的一位朋友領(lǐng)著她們?nèi)⒂^巴貝奇的差分機(jī)。其他女孩子圍著差分機(jī)嘰嘰喳喳亂發(fā)議論，摸不著頭腦。只有阿達(dá)看得非常仔細(xì)，她十分理解并且深知巴貝奇這項(xiàng)發(fā)明的重大意義?；蛟S是這個(gè)小女孩特殊的氣質(zhì)，在巴貝奇的記憶里打下了較深的印記。他趕緊請阿達(dá)入座，并欣然同意與這位小有名氣的數(shù)學(xué)才女共同研制新的計(jì)算機(jī)器?！　【瓦@樣，在阿達(dá)27歲時(shí)，她成為巴貝奇科學(xué)研究上的合作伙伴，迷上這項(xiàng)常人不可理喻的“怪誕”研究。其時(shí)，她已經(jīng)成了家，丈夫是洛甫雷斯伯爵。按照英國的習(xí)俗，許多資料在介紹里都把她稱為“洛甫雷斯伯爵夫人”?！　?0年的困難和挫折并沒有使巴貝奇屈服，阿達(dá)的友情援助更堅(jiān)定了他的決心。還在大型差分機(jī)進(jìn)軍受挫的1834年，巴貝奇就已經(jīng)提出了一項(xiàng)新的更大膽的設(shè)計(jì)。他最后沖刺的目標(biāo)，不是僅僅能夠制表的差分機(jī)，而是一種通用的數(shù)學(xué)計(jì)算機(jī)。巴貝奇把這種新的設(shè)計(jì)叫做“分析機(jī)”?，它能夠自動解算有100個(gè)變量的復(fù)雜算題，每個(gè)數(shù)可達(dá)25位，速度可達(dá)每秒鐘運(yùn)算一次?！　〗裉煳覀冊倩厥卓纯窗拓惼娴脑O(shè)計(jì)，分析機(jī)的思想仍然閃爍著天才的光芒?！　∮捎诎拓惼嫱砟暌蚝砑矌缀醪荒苷f話，介紹分析機(jī)的文字主要由阿達(dá)替他完成。阿達(dá)在一篇文章里介紹說：“這臺機(jī)器不論在可能完成的計(jì)算范圍、簡便程度以及可靠性與精確度方面，或者是計(jì)算時(shí)完全不用人參與這方面，都超過了以前的機(jī)器?！卑拓惼姘逊治鰴C(jī)設(shè)計(jì)得那樣精巧，?他打算用蒸汽機(jī)為動力，驅(qū)動大量的齒輪機(jī)構(gòu)運(yùn)轉(zhuǎn)。巴貝奇的分析機(jī)大體上有三大部分：其一是齒輪式的“存貯庫”，巴貝奇稱它為“倉庫”?（Store），每個(gè)齒輪可貯存10個(gè)數(shù)，齒輪組成的陣列總共能夠儲存1000個(gè)50位數(shù)。分析機(jī)的第二個(gè)部件是所謂“運(yùn)算室”，它被巴貝奇命名為“作坊”（Mill），其基本原理與帕斯卡的轉(zhuǎn)輪相似，用齒輪間的嚙合、旋轉(zhuǎn)、平移等方式進(jìn)行數(shù)字運(yùn)算。為了加快運(yùn)算速度，他改進(jìn)了進(jìn)位裝置，使得50位數(shù)加50位數(shù)的運(yùn)算可完成于一次轉(zhuǎn)輪之中。第三部分巴貝奇沒有為它具體命名，其功能是以杰卡德穿孔卡中的“0”和“1”來控制運(yùn)算操作的順序，類似于電腦里的控制器。他甚至還考慮到如何使這臺機(jī)器處理依條件轉(zhuǎn)移的動作，比如，第一步運(yùn)算結(jié)果若是“1”，就接著做乘法，若是“0”就進(jìn)行除法運(yùn)算。此外，巴貝奇也構(gòu)思了送入和取出數(shù)據(jù)的機(jī)構(gòu)，以及在“倉庫”和“作坊”之間不斷往返運(yùn)輸數(shù)據(jù)的部件?！　“⑦_(dá)“心有靈犀一點(diǎn)通”，她非常準(zhǔn)確地評價(jià)道：“分析機(jī)?編織?的代數(shù)模式同杰卡德織布機(jī)編織的花葉完全一樣”。于是，為分析機(jī)編制一批函數(shù)計(jì)算程序的重?fù)?dān)，落到了數(shù)學(xué)才女的肩頭。阿達(dá)開天辟地第一次為計(jì)算機(jī)編出了程序，其中包括計(jì)算三角函數(shù)的程序、級數(shù)相乘程序、伯努利函數(shù)程序等等。阿達(dá)編制的這些程序，即使到了今天，電腦軟件界的后輩仍然不敢輕易改動一條指令。人們公認(rèn)她是世界上第一位軟件工程師。眾所周知，?美國國防部據(jù)說是花了250億美元和10年的光陰，把它所需要軟件的全部功能混合在一種計(jì)算機(jī)語言中，希望它能成為軍方數(shù)千種電腦的標(biāo)準(zhǔn)。1981年，這種語言被正式命名為ADA（阿達(dá)）語言，使阿達(dá)的英名流傳至今?！　〔贿^，以上講的都是后話，殊不知巴貝奇和阿達(dá)當(dāng)年處在怎樣痛苦的水深火熱之中！由于得不到任何資助，巴貝奇為把分析機(jī)的圖紙變成現(xiàn)實(shí)，耗盡了自己全部財(cái)產(chǎn)，弄得一貧如洗。他只好暫時(shí)放下手頭的活，和阿達(dá)商量設(shè)法賺一些錢，如制作什么國際象棋玩具，什么賽馬游戲機(jī)等等。為籌措科研經(jīng)費(fèi)，他們不得不“下?！备恪皠?chuàng)收”。最后，兩人陷入了惶惶不可終日的窘境。阿達(dá)忍痛兩次把丈夫家中祖?zhèn)鞯恼鋵毸瓦M(jìn)當(dāng)鋪，以維持日常開銷，而這些財(cái)寶又兩次被她母親出資贖了回來。貧困交加，無休止的腦力勞動，使阿達(dá)的健康狀況急劇惡化。1852年，懷著對分析機(jī)成功的美好夢想，軟件才女英年早逝，死時(shí)年僅36歲。阿達(dá)去世后，巴貝奇又默默地獨(dú)自堅(jiān)持了近20年。晚年的他已經(jīng)不能準(zhǔn)確地發(fā)音，甚至不能有條理地表達(dá)自己的意思，但是他仍然百折不撓地堅(jiān)持工作。1871年，為計(jì)算機(jī)事業(yè)貢獻(xiàn)畢生精力的先驅(qū)者巴貝奇，終于滿懷著對分析機(jī)無言的悲悵，孤獨(dú)地離開了人世。有人把他的大腦用鹽漬著保存起來，想經(jīng)過若干年后，有更先進(jìn)技術(shù)來研究他大腦保存的精神。　　分析機(jī)終于沒能造出來，巴貝奇和阿達(dá)失敗了。巴貝奇和阿達(dá)的失敗是因?yàn)樗麄兛吹锰h(yuǎn)，分析機(jī)的設(shè)想超出了他們所處時(shí)代至少一個(gè)世紀(jì)！社會發(fā)展的需求和科學(xué)技術(shù)發(fā)展的可能，使得他們注定要成為的悲劇人物。盡管如此，巴貝奇和阿達(dá)為電腦科學(xué)留下了一份極其珍貴的精神遺產(chǎn)，包括30種不同設(shè)計(jì)方案，近2000張組裝圖和50000張零件圖……，更包括那種在逆境中自強(qiáng)不息，為追求理想奮不顧身的拼搏精神。　　巴貝奇巨星隕落后，世人已逐漸將他淡忘，20世紀(jì)已經(jīng)來臨。計(jì)算機(jī)的歷史等待著，等待著巴貝奇式的人物再世，等待著人類劃時(shí)代的壯舉?！　〈蠹s在1936年，美國青年霍德華艾肯（）來哈佛大學(xué)攻讀物理學(xué)博士學(xué)位。恰好在世紀(jì)之交來到人世的艾肯，屬于大器晚成的科學(xué)家。由于家庭貧困，他不得不以半工半讀的方式艱難地讀完高中。大學(xué)期間，也是一邊工作，一邊刻苦學(xué)習(xí)，直到畢業(yè)后才謀到一份工程師的工作。36歲那年，他毅然辭去收入豐厚的職務(wù)，重新走進(jìn)大學(xué)校門。由于博士論文的研究涉及到空間電荷的傳導(dǎo)理論，需要求解非常復(fù)雜的非線性微分方程，在進(jìn)行繁瑣的手工計(jì)算之余，艾肯很想發(fā)明一種機(jī)器代替人工求解的方法，幻想能有一臺計(jì)算機(jī)幫助他解決數(shù)學(xué)難題?！　∪曛?，正如萊布尼茨在書里“找到”帕斯卡一樣，艾肯也是在圖書館里“發(fā)現(xiàn)”的巴貝奇和阿達(dá)。巴貝奇和阿達(dá)的論文，令年輕人心搖旌動。70多年過去后，巴貝奇仿佛還在對他娓娓而談：“任何人如果不接受我失敗的教訓(xùn)，還仍然下決心去研制一臺把數(shù)學(xué)分析的全部工作都包括在內(nèi)的機(jī)器的話，我不怕把自己的名譽(yù)交給他去作出應(yīng)有的評價(jià)，因?yàn)橹挥兴磐耆私馕夜ぷ鞯男再|(zhì)及其成果的價(jià)值”。以艾肯所處時(shí)代的科技水平，也許已經(jīng)能夠完成巴貝奇未競的事業(yè)，造出通用計(jì)算機(jī)。為此，他寫了一篇《自動計(jì)算機(jī)的設(shè)想》的建議書，提出要用機(jī)電方式，而不是