中國(guó)科學(xué)技術(shù)館之機(jī)械計(jì)算機(jī)（下）

張彩霞

盡管帕斯卡與萊布尼茨的發(fā)明還不是現(xiàn)代意義上的計(jì)算機(jī)，但它們畢竟昭示著人類計(jì)算機(jī)史上的第一抹曙光。在這之后，體積龐大的機(jī)械計(jì)算機(jī)和現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)等更加先進(jìn)的計(jì)算機(jī)陸續(xù)登場(chǎng)，隨著時(shí)間的推移，徹底改變了人類的生活方式。

龐大的機(jī)械計(jì)算機(jī)

1823年，英國(guó)數(shù)學(xué)家查爾斯·巴貝奇設(shè)計(jì)了第一臺(tái)可編程的機(jī)械計(jì)算機(jī)，在這臺(tái)計(jì)算機(jī)上工作的還有詩(shī)人拜倫的女兒愛(ài)達(dá)，她被稱為世界上第一個(gè)程序員。

后來(lái)微軟公司的前首席技術(shù)官內(nèi)森·麥沃爾德在巴貝奇的基礎(chǔ)上，基于差分運(yùn)算的思想，制造出了大型機(jī)械計(jì)算機(jī)。

不過(guò)，這個(gè)時(shí)期的機(jī)械計(jì)算機(jī)不僅擁有極為龐大的體積，而且受現(xiàn)代材料科學(xué)的制約，其計(jì)算過(guò)程無(wú)法實(shí)現(xiàn)規(guī)?；鎯?chǔ)和精密控制。

現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)

現(xiàn)代意義上的計(jì)算機(jī)，實(shí)際上是指電子計(jì)算機(jī)，最初是美國(guó)基于軍事需要，于1946年由數(shù)學(xué)家馮·諾伊曼研制成功的。

后來(lái)隨著電子管、晶體管、集成電路以及大規(guī)模集成電路的變革，計(jì)算機(jī)在短短60多年的時(shí)間里經(jīng)歷了翻天覆地的成長(zhǎng)和發(fā)展。它的體積越來(lái)越小巧，功能越來(lái)越強(qiáng)大，而且徹底融入了人類的生活、工作和娛樂(lè)等方方面面。而機(jī)械計(jì)算機(jī)由于運(yùn)算速度慢、體積龐大等缺點(diǎn)暫時(shí)退出了光輝燦爛的歷史舞臺(tái)。

納米機(jī)械計(jì)算機(jī)

近幾年來(lái)，隨著納米技術(shù)的發(fā)展和環(huán)保呼聲的高漲，機(jī)械計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)思路重新回到人們的視野，在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域刮起一股復(fù)古風(fēng)潮，在這方面，日本和美國(guó)的研究相對(duì)超前。

2008年明初，日本NTT公司向公眾展示了一種微型機(jī)械振蕩元。它能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電子振蕩信號(hào)發(fā)生器，從而使更高效環(huán)保的機(jī)械計(jì)算機(jī)代替電子計(jì)算機(jī)成為可能。

同時(shí)，美國(guó)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的羅伯特教授也設(shè)計(jì)了一種新型的納米機(jī)械計(jì)算機(jī)。他利用納米機(jī)械晶體管，成功解決了傳統(tǒng)CMOS技術(shù)在電力消耗和使用溫度方面存在的問(wèn)題。目前，這種新型機(jī)械計(jì)算機(jī)已引起美國(guó)軍方的關(guān)注，因?yàn)樗鼘?duì)敵方電磁脈沖彈的不敏感性，可以有效避免整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)被摧毀的危險(xiǎn)。

現(xiàn)在，你已經(jīng)了解了不少關(guān)于機(jī)械計(jì)算機(jī)的知識(shí)，那你是不是更想看一看機(jī)械計(jì)算機(jī)的實(shí)物構(gòu)造呢？中國(guó)科技館三層“科技與生活”D廳的“機(jī)械計(jì)算機(jī)”展項(xiàng)展示了曾經(jīng)在歷史上發(fā)揮過(guò)重要作用的機(jī)械計(jì)算機(jī)實(shí)物和內(nèi)部構(gòu)造。在這里你不僅可以直接觀察計(jì)算機(jī)的外形和結(jié)構(gòu)，還可通過(guò)動(dòng)手操作，深入了解機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)情況和計(jì)算原理，感受機(jī)械結(jié)構(gòu)在計(jì)算領(lǐng)域的巧妙應(yīng)用，體驗(yàn)計(jì)算歷史上科學(xué)家的智慧與創(chuàng)造！endprint