差分機(jī)，這才是最強(qiáng)大腦

火 [復(fù)制鏈接]

xiaobing86203

電梯直達(dá)

發(fā)表于 2018-2-26 19:32:35 | 只看該作者 |正序?yàn)g覽 |閱讀模式

本帖最后由 xiaobing86203 于 2018-2-26 19:32 編輯

今天我們來認(rèn)識(shí)一下機(jī)械史上最強(qiáng)大腦：英國數(shù)學(xué)家查爾斯·巴貝奇，他是可編程計(jì)算機(jī)的發(fā)明者，計(jì)算機(jī)的先驅(qū)。他設(shè)計(jì)過的計(jì)算機(jī)器有差分機(jī)、分析機(jī)和第二個(gè)差分機(jī)。差分機(jī)可謂是機(jī)械史最復(fù)雜的巔峰之作。

在英國政府的支持下，巴貝奇在 1822 年開始了差分機(jī)的設(shè)計(jì)和制造，希望將從計(jì)算到印刷的過程全部自動(dòng)化，這樣就可以避免人為誤差。差分機(jī)使用有限差分方法來機(jī)器計(jì)算多項(xiàng)式函數(shù)的值。

有限差分方法是個(gè)簡單但功能強(qiáng)大的技巧，它用重復(fù)加減的過程來避免需要的乘法和除法。

差分機(jī)一號(hào)局部裝置

不過由于當(dāng)時(shí)制造工藝水平較低，這個(gè) 10 英尺高，10 英尺寬，5 英尺長，重 2 噸，以蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的龐然大物在 10 年間只完成了七分之一，看不到未來的英國政府不得不停止了對該項(xiàng)目的支持（畢竟按照這個(gè)趨勢，要 70 年才能完成）。

差分機(jī)一號(hào)已完成的七分之一

差分機(jī)結(jié)構(gòu)圖

雖然失去了政府的支持，但是在設(shè)計(jì)和制造差分機(jī)的十年讓巴貝奇有了設(shè)計(jì)更強(qiáng)大機(jī)器的能力，更加精密的分析機(jī)因此面世。

分析機(jī)模型

它能用多項(xiàng)式展開的方法計(jì)算對數(shù)和三角函數(shù)，具體的計(jì)算過程則是用打孔卡片輸入，完成類似匯編語言的程序指令。

分析機(jī)部分組件的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停拓惼孀灾疲F(xiàn)藏倫敦科學(xué)博物館

設(shè)計(jì)和嘗試建造這個(gè)充滿傳奇色彩的機(jī)器成了他整個(gè)下半生的夢想。這個(gè)分析機(jī)的設(shè)計(jì)理念比差分機(jī)更超前，向未來穿越了大概一個(gè)世紀(jì)。

在分析機(jī)之后，在1847~1849 年間巴貝奇運(yùn)用在開發(fā)過程中得到的心得，重新設(shè)計(jì)了差分機(jī)2號(hào)，它可以計(jì)算到 31 位數(shù)及第7階差，而且零件數(shù)還只有差分機(jī)1號(hào)的 1/3。可惜的是，這時(shí)候巴貝奇已經(jīng)找不到愿意出資的人了，因此差分機(jī)2號(hào)也只停留在了紙面上。

差分機(jī)2號(hào)

第二個(gè)差分機(jī)在1849年設(shè)計(jì)出來卻在有生之年只實(shí)現(xiàn)了很小一部分。盡管如此，巴貝奇為電腦科學(xué)留下了一份極其珍貴的精神遺產(chǎn)，包括30種不同設(shè)計(jì)方案，近2000張組裝圖和50000張零件圖。。。

1985年時(shí)，倫敦科學(xué)博物館照著巴貝奇的圖紙，打造了一臺(tái)完整的差分機(jī)2號(hào)，這臺(tái)巨大的手搖智能機(jī)械計(jì)算機(jī)，長3.35米，高2.13米，有4000多個(gè)零件，重2.5噸。

倫敦科學(xué)博物館的差分機(jī)2號(hào)▼

美國加州的計(jì)算機(jī)歷史博物館也有一臺(tái)差分機(jī)2號(hào)，是根據(jù)巴貝奇稍早的一個(gè)設(shè)計(jì)方案制作的。

加州計(jì)算機(jī)歷史博物館的差分機(jī)2號(hào)▼