机器大脑的诞生！“计算机之父”争夺战！

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导读

回顾20世纪的科学大发现，“机器大脑”——电子计算机的发明无疑是人类历史上的一个重要里程碑。

然而，提到现代计算机之父，很难能将其具体到某一个人。

1946年美国发明的“埃尼亚克”计算机

因为在20世纪30-40年代这短短的20年里，很多来自不同国家的天才科学家都亲自参与并研制了很多计算机，有力推动了现代计算机技术的变革。

今天，我们来一起揭示科学界的一场关于人类“计算机之父”的争夺战！

冯·诺依曼与埃尼亚克计算机

关于计算机，我们首先会想起20世纪最杰出的科学家之一，冯·诺依曼。

跟大多数天才一样，他一直是家长们口中的“别人家的孩子”。

1903年12月28日，冯·诺依曼生于匈牙利布达佩斯的一个犹太人家庭。他的父亲麦克斯年轻有为，凭着勤奋、机智和善于经营，年纪轻轻就已跻身布达佩斯的著名银行家行列。冯·诺依曼的母亲是一位善良的妇女，贤慧温顺，并受过良好教育。

年少时的冯诺依曼

良好的家庭环境，加上数学和记忆方面超出常人的天赋，冯诺依曼一生共掌握了7门语言，其中最擅长德语和希腊语，冯·诺依曼在六岁就能用希腊语同父亲互相开玩笑。

六岁时他能心算做八位数除法，八岁时掌握微积分；十岁时他花了数月读完了一部四十八卷的世界史，并能对当前发生的事件和历史上某个事件做出对比，并讨论两者的军事理论和政治策略；十二岁就读懂领会了波莱尔的大作《函数论》要义。

他能将读过的论文和书籍一字不差地复述出来。

1921年，18岁的冯·诺依曼写了他人生中第一篇论文，当他结束学生时代的时候，就已经自由漫步在数学、物理和化学的某些前沿领域了。

他具有很强的计算天赋，据说他的大脑可以直接计算水雷的爆炸、火炮的弹道等；

冯诺依曼

26岁任职于普林斯顿大学。当时和他齐名的是普伦斯顿高等科学院最初的其他三位教授：物理学家爱因斯坦、几何学家维布伦、数学家亚历山大。

1943年起他担任了原子弹研制项目的专业顾问，在此期间遇到了负责计算机研制工作的好友莫奇利，针对当时计算机研制中存在的问题，他一针见血的提出了改进意见，提议利用增加存储器和采用二进制的方法，极大地提高了计算速度。

当时，“二进制”的理念由德国著名数学家莱布尼茨，在1679年提出。因为它简单的逻辑，使其逻辑电路设计中被广泛使用，至今仍是计算机采用的主要方式。

1946年2月10日，世界上第一台电子计算机“埃尼亚克”问世。

冯诺依曼与埃尼亚克计算机

这个大家伙占地150平方米，重达30吨。它采用了大量的电子管，耗电量巨大，每小时的耗电量达到174千瓦，并且每隔15分钟就要坏一个电子管，需要专人替换和维护。

“埃尼亚克”计算机，每秒能进行400次乘法计算或5000次加法运算，以及数学上平方、立方、三角函数等复杂运算。颠覆了当时人们对计算的概念。

据悉，当时需要200个人连续计算2个月的火炮弹道，用这台计算机只需要30s就能计算出来。

美国研制的“埃尼亚克”计算机

“埃尼亚克”计算机的问世，在当时引起轰动的同时，却引发了一场关于“计算机之父”的争夺。

阿塔纳索夫与ABC计算机

在此之前，美国爱荷华州立大学的教授阿塔纳索夫在1939年，最早提出利用二进制原理制造一台计算机，方便他在授课的时候，求解线性方程组。

约翰·阿塔纳索夫

他找到天才工程师贝利，跟他一起研制了两台计算机样机，称为阿塔纳索夫·贝利（ABC）计算机，在ABC的研制过程中，经费和人手的缺乏导致他的研究一度中断。

1940年，美国约翰斯·霍普金斯大学的教授莫奇利，也就是后来“埃尼亚克”计算机研制项目的负责人，拜访了阿塔纳索夫，并对ABC的设计细节和工作原理进行了详细的了解，为他日后埃尼亚克的研制提供了巨大的帮助。

从这一点上来说，莫奇利确实存在剽窃行为，但阿塔纳索夫当时没有为ABC申请专利。

更为遗憾的是，ABC计算机在短暂使用后，被人遗忘在了爱荷华州立大学的地下室里；1943年，由于战争物资的缺乏，ABC计算机被校方拆卸，把零件也作为他用。自此，阿塔纳索夫作为计算机之父被人遗忘。

阿塔纳索夫和他的贝瑞计算机在1960年才被重新发现并认可。人们按照阿塔纳索夫的早期资料，做了一个复原版的ABC计算机。

阿塔纳索夫发明的ABC计算机

楚泽与Z1计算机

然而，除了阿塔纳索夫和冯·诺依曼，还有一位更早的计算机发明者——楚泽。

1938年德国人楚泽，以继电器作为逻辑元件，使用二进制发明了世界上第一台由程序控制的计算机Z1。

它也是世界首台可自由编程使用二进制数的计算机。

他一直在孤军奋战，由于消息的封锁和闭塞，不知道很多远在美国的同行也在做着相关研究。不同的是，他们有政府和大学的资助。

楚泽依靠自己对计算机的热情，经过两年的艰苦研发，完全凭借个人的力量自费研制出了第一代计算机Z1。

后来在朋友和德国飞行研究院的帮助下陆续发明了Z2和Z3。

1942年，楚泽写出了世界上第一个国际象棋运行程序。随后，Z3在战争中被炸得粉碎。

希特勒战败后，楚泽历尽艰辛，带着他新研制的Z4计算机辗转流落到瑞士一个荒凉的村庄，一度转向研究计算机软件理论，并最早提出了“程序设计”的概念。

楚泽和他的Z4计算机

1945年，盟军情报部门接到举报，称在阿尔卑斯山下一个偏僻小镇的粮仓地窖里，发现了德国研制的先进计算机。

情报人员打开地窖大门后，发现里面存放着一台机器，但这机器怎么看也不像是德国的“先进计算机”，充其量也就是被印刷厂遗弃的排字机。苦笑着说：“德军再傻，也不会把这么重要的设备放在交通极为不便的山区。”

过了很长时间之后，西方计算机界终于认识到，这台貌不惊人的机器的确是当时最先进的计算机，他的时间要比英美的发明更早，并且它采用最先进的程序设计。

这台机器的名称是Z4，他的发明人只是一位完全靠自费起家的建筑工程师。

1949 年，楚泽把他的Z4 计算机安装在瑞士苏黎士技术学院，并且一直稳定地运行到1958 年。

在慕尼黑一家博物馆里，至今仍存放着一台Z3原型机，只是它已经无法正常运作。

图灵与巨人计算机

除了上面两位隐姓埋名的科学家外，图灵和他的“巨人计算机”却显得更为传奇。

英国数学家艾伦图灵

1943年的第二次世界大战期间，为了破解德国“洛伦兹”密码机，在隐蔽的布莱奇利庄园里，英国科学天才图灵制造出来了著名的“巨人”计算机（更多具体细节，可以参考我之前的文章“密码争夺战”）。

巨人计算机首次利用电子管代替了继电器，比美国的埃尼亚克计算机还要早两年。

这台机器在距离诺曼底登陆只有五天的时候，破解了德军的密码。保护了大量盟军士兵的生命，加快了第二次世界大战结束的进程。

英国科学家研制的巨人计算机

令人遗憾的是，布莱奇利庄园的情报人员们没有被得到表彰，因为保密或其他原因，英国首相丘吉尔下令摧毁了“巨人计算机”。

一直到1985年人们才逐渐了解这件尘封的往事。

而图灵却早在1954年，因不堪忍受“同性恋”相关罪名带来的耻辱，而吃下掺有氰化物的苹果自尽了。

现代计算机

科学技术仍然在不断发展，我们在前人的基础上不断推陈出新，计算机芯片也从早起的继电器、电子管发展为后来的晶体管，直到今天大规模使用的集成电路。

集成电路

集成电路也在摩尔定律的推动下，不断地挑战着可容纳元器件数目的极限。

计算机也实现了从专用设备到全社会普及的发展过程，摆脱了它原先笨重的样式，体积越做越小，并且形态各异。

各类电子产品

如今一部小小的计算器就能远远超过当年第一代电子“计算机们”的计算能力了。

今天，计算机已经渗透到了我们生活的方方面面，便携舒适的电子设备在方便我们生活的时候，我们是否有那么一瞬间驻足凝思，感慨这些为科技发展付出无尽心血和智慧的伟大发明者？

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