從織布機到計算機

張凱峰

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

19世紀早期的法國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量低劣、效率低下的老式手工提花機。這種機器需要有人站在上面，費力地一根一根地將絲線提起、放下，才能織出精細復雜的絲綢，就好像演員在操縱牽線木偶。

這種繁瑣的勞動隨著1804年雅卡爾提花機的發明發生了改變。這種革命性的織布機利用預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，熱衷于科技和工業的法國皇帝拿破侖特別嘉獎了發明者雅卡爾，并且允許他從每一臺投入生產的雅卡爾提花機利潤中抽取專利稅。

雅卡爾的打孔卡片不只為絲織業帶來革命，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，今天的人們可以看到兩條科技進步的脈絡。而這兩條脈絡最終都對現代計算機工業產生了巨大的影響。

1836，雅卡爾去世兩年之后，計算機科學先驅、著名的英國數學家查爾斯·巴比奇制造了一臺木齒鐵輪計算機，用來計算很多數學難題，并利用雅卡爾打孔卡片的原理為這臺計算機編程，當時巴比奇的女友稱這臺木齒鐵輪計算機就如同提花機織布一樣，在編織代數模型。雖然他沒有使用語言編程（一個世紀以后才正式出現），但是巴比奇畢竟提出了為計算機編程的思想，這一理念啟發了20世紀的計算機科學家們。人們因此將巴比奇稱為計算機的鼻祖。

我們再看另一條脈絡。19世紀末，美國統計學家赫爾曼·霍爾瑞斯借鑒雅卡爾的打孔卡片發明了一種特殊的機器，供戶口調查員處理數據。在19世紀的最后幾十年里，美國的人口出現了爆炸性的增長，人口普查變得越來越難以操作，要想對一次人口普查的數據進行加工和處理，至少要花上10年的時間。這部被霍爾瑞斯稱為“制表機”的機器大大提高了人口數據處理的速度。制表機的原理與雅卡爾提花機很接近，它在卡片上打出一系列的小孔，代表每一個家庭的每一位公民，不同的孔包含不同的信息。只要運用得當，制表機每小時可以處理幾萬張卡片。大名鼎鼎的IBM公司就是1924年靠銷售這種機器起家的。

在IBM公司創辦的頭30年，它靠著“制表機”獲得了大量利潤。20世紀40年代，IBM開始制造計算機，計算機的時代到來了。不過那時候的計算機沒有放棄類似于雅卡爾提花機上的那種打孔卡片，還在利用它編程。這種狀況一直延續到20世紀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，計算機不過是一臺極其高級的織布機而已。這是多么令人驚奇的事情，我們現在視為尖端科技的計算機，竟與織布機血脈相連。當你使用計算機的時候，本質上你也是在以光速做著編織工作。endprint