從織布機(jī)到計(jì)算機(jī)

張凱峰

你知道織布機(jī)和計(jì)算機(jī)有什么相同之處嗎？它們之間的血緣關(guān)系超乎你的想象。擺在寫字臺(tái)上的臺(tái)式機(jī)，塞在口袋里的掌上電腦，掛在腰上的移動(dòng)電話，乃至你家中的很多家用電器，都是1804年誕生的一臺(tái)織布機(jī)的后代。

19世紀(jì)早期的法國(guó)里昂是世界聞名的絲織之都。里昂的絲織工人們織出的絲綢錦緞圖案絢麗，精美絕倫，被人們視為珍品，然而他們使用的工具卻是質(zhì)量低劣、效率低下的老式手工提花機(jī)。這種機(jī)器需要有人站在上面，費(fèi)力地一根一根地將絲線提起、放下，才能織出精細(xì)復(fù)雜的絲綢，就好像演員在操縱牽線木偶。

這種繁瑣的勞動(dòng)隨著1804年雅卡爾提花機(jī)的發(fā)明發(fā)生了改變。這種革命性的織布機(jī)利用預(yù)先打孔的卡片來控制織物的編織式樣，速度比老式手工提花機(jī)快了25倍，就好比從自行車到汽車的飛躍。為此，熱衷于科技和工業(yè)的法國(guó)皇帝拿破侖特別嘉獎(jiǎng)了發(fā)明者雅卡爾，并且允許他從每一臺(tái)投入生產(chǎn)的雅卡爾提花機(jī)利潤(rùn)中抽取專利稅。

雅卡爾的打孔卡片不只為絲織業(yè)帶來革命，也為人類從此打開了一扇信息控制的大門。從雅卡爾的思路出發(fā)，今天的人們可以看到兩條科技進(jìn)步的脈絡(luò)。而這兩條脈絡(luò)最終都對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)工業(yè)產(chǎn)生了巨大的影響。

1836，雅卡爾去世兩年之后，計(jì)算機(jī)科學(xué)先驅(qū)、著名的英國(guó)數(shù)學(xué)家查爾斯·巴比奇制造了一臺(tái)木齒鐵輪計(jì)算機(jī)，用來計(jì)算很多數(shù)學(xué)難題，并利用雅卡爾打孔卡片的原理為這臺(tái)計(jì)算機(jī)編程，當(dāng)時(shí)巴比奇的女友稱這臺(tái)木齒鐵輪計(jì)算機(jī)就如同提花機(jī)織布一樣，在編織代數(shù)模型。雖然他沒有使用語言編程（一個(gè)世紀(jì)以后才正式出現(xiàn)），但是巴比奇畢竟提出了為計(jì)算機(jī)編程的思想，這一理念啟發(fā)了20世紀(jì)的計(jì)算機(jī)科學(xué)家們。人們因此將巴比奇稱為計(jì)算機(jī)的鼻祖。

我們?cè)倏戳硪粭l脈絡(luò)。19世紀(jì)末，美國(guó)統(tǒng)計(jì)學(xué)家赫爾曼·霍爾瑞斯借鑒雅卡爾的打孔卡片發(fā)明了一種特殊的機(jī)器，供戶口調(diào)查員處理數(shù)據(jù)。在19世紀(jì)的最后幾十年里，美國(guó)的人口出現(xiàn)了爆炸性的增長(zhǎng)，人口普查變得越來越難以操作，要想對(duì)一次人口普查的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工和處理，至少要花上10年的時(shí)間。這部被霍爾瑞斯稱為“制表機(jī)”的機(jī)器大大提高了人口數(shù)據(jù)處理的速度。制表機(jī)的原理與雅卡爾提花機(jī)很接近，它在卡片上打出一系列的小孔，代表每一個(gè)家庭的每一位公民，不同的孔包含不同的信息。只要運(yùn)用得當(dāng)，制表機(jī)每小時(shí)可以處理幾萬張卡片。大名鼎鼎的IBM公司就是1924年靠銷售這種機(jī)器起家的。

在IBM公司創(chuàng)辦的頭30年，它靠著“制表機(jī)”獲得了大量利潤(rùn)。20世紀(jì)40年代，IBM開始制造計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)的時(shí)代到來了。不過那時(shí)候的計(jì)算機(jī)沒有放棄類似于雅卡爾提花機(jī)上的那種打孔卡片，還在利用它編程。這種狀況一直延續(xù)到20世紀(jì)80年代后期，打孔卡片最終被電子媒介———磁帶和光盤所取代。

看到這里，也許我們可以說，計(jì)算機(jī)不過是一臺(tái)極其高級(jí)的織布機(jī)而已。這是多么令人驚奇的事情，我們現(xiàn)在視為尖端科技的計(jì)算機(jī)，竟與織布機(jī)血脈相連。當(dāng)你使用計(jì)算機(jī)的時(shí)候，本質(zhì)上你也是在以光速做著編織工作。endprint