差分机

阅读之前，你需要了解的二三事 差分机的诞生 在人手一台“掌上计算机”的今天，我们很难想象一台不用电而靠机械能驱动的计算机是什么样的。实际上，这种魔幻的机器早在19世纪就已经诞生，它的名字就是“差分机”。 差分机作为世界上**台“机械计算机”，由英国数学家查尔斯·巴贝奇设计。 1822年，巴贝奇向英国皇家天文学会递交了一篇名为《机械在天文与计算表中的应用》的论文，详细阐述了一种新型的机械装置“差分机”的构造。 在巴贝奇的设计中，该机器采用十进制数字系统，通过转动手柄来驱动，手柄每转动4圈，差分机会进行一次完整的加法进位运算。这种机器是为编制航海和天文方面的数学用表而设计的，用机械计算代替人工计算，从而消除可能存在的人工错误。按照巴贝奇的设计，*初的差分机可以处理3个不同的5位数，计算精度达到6位小数。 巴贝奇的设计成功获得了英国政府的青睐及资金支持。然而，受限于当时的机械制造水平和其他客观因素，差分机的制造一度停滞不前，英国政府*终不得不停止拨款。 失去了资金支持的巴贝奇并没有放弃，转而投入一项更大胆的计划——研制一台通用计算机，这种新机器被命名为“分析机”。巴贝奇设计的分析机具有齿轮式“存储仓库”、“作 坊”（即“运算室”）、“控制器”装置，以及在“存储仓库”和“作坊”之间运输数据的输入输出部件，其逻辑结构类似于现代电脑的五大部件——运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。 在分析机之后，巴贝奇总结经验，改进差分机的原有设计方案，简化了某些机械结构，于1847年推出了可执行更多运算的、由蒸汽机驱动的差分机二号。它可以计算到31位数及第七阶差，而且零件数只有差分机一号的三分之一。然而，巴贝奇生前并没有制造出差分机二号的成品。 1991年，为了纪念巴贝奇诞辰200周年，伦敦科学博物馆根据他的原始手稿制作出了差分机二号。这台机器由8000多个部件构成，重5吨，长约3.35米。2000年，巴贝奇设计的与差分机二号相配套的打印机也被成功制作出来，并顺利运转。至此，公众的质疑被消除，巴贝奇成为名副其实的“差分机之父”。 《差分机》这部小说中出现的“蒸汽差分机”是巴贝奇设计的通用计算机的进化加强版，其用途覆盖影像设计、户籍管理、情报分析等众多领域，类似于今天的电脑（与事实不符，建议删去）。