1、巴贝奇的差分机和分析机提花编织机最早出现在中国。在我国出土的战国时代墓葬物品中，就有许多用彩色丝线编织的漂亮花布。据史书记载，西汉年间，钜鹿县纺织工匠陈宝光的妻子，能熟练地掌握提花机操作技术，她的机器配置了 120 根经线，平均 60 天即可织成一匹花布，每匹价值万钱。明朝刻印的天工开物一书中，还赫然地印着一幅提花机的示意图。可以想象，当欧洲的王公贵族对从“丝绸之路”传入的美丽绸缎赞叹不已时，中国的提花机也必定会沿着“丝绸之路”传入欧洲。不过，用当时的编织机编织图案相当费事。所有的绸布都是用经线（纵向线）和纬线（横向线）编织而成。若要织出花样，织工们必须细心地按照预先设计的图案，在适当位置“提
2、”起一部分经线，以便让滑梭牵引着不同颜色的纬线通过。机器当然不可能自己“想”到该在何处提线，只能靠人手“提”起一根又一根经线，不厌其烦地重复这种操作。1725 年，法国纺织机械师布乔（B.Bouchon）突发奇想，想出了一个“穿孔纸带”的绝妙主意。杰卡德提花机奏响了机器自动化的序曲，它的发明还引出了计算机史上一位惊世骇俗伟大人物，他就是英国剑桥大学科学家巴贝奇（C.Babbage）。 巴贝奇对杰卡德提花机，特别是对穿孔卡片控制机器运转的天才设计十分神往，他甚至收藏着一幅用 24000 张卡片编织而成的杰卡德本人的肖像， 并梦想着用类似的方法设计一台计算机。 18 世纪末，法国数学界调集大批数学
3、家，组成了人工手算的流水线，经过长期艰苦奋斗，终于完成了 17 卷数学用表的编制，但是，手工计算出的数据出现了大量错误。这件事情强烈刺激了巴贝奇，20 岁那年，他着手开始计算机的研制工作。巴贝奇在他的自传一个哲学家的生命历程里，写到了发生在 1812 年的一件事：“有一天晚上，我坐在剑桥大学分析学会办公室里，神志恍惚地低头看着面前打开的一张对数表。一位会员走进屋来，瞧见我的样子，忙喊道：喂！你梦见什么啦？我指着对数表回答说：我正在考虑这些表也许能用机器来计算！” 巴贝奇的第一个目标是制作一台“差分机”。所谓“差分”的含义，是把函数表的复杂算式转化为差分运算，用简单的加法代替平方运算，快速编制不
4、同函数的数学用表。巴贝奇耗费了整整 10 年时间，于 1822 年完成了第一台差分机，可以处理 3 个不同的 5 位数， 计算精度达到 6 位小数，当即就演算出好几种函数表。由于当时工业技术水平极低，第一台差分机从设计绘图到机械零件加工，都由巴贝奇亲自动手实施。成功的喜悦激励着巴贝奇，他上书英国皇家学会，要求政府资助他建造第二台运算精度达 20 位的大型差分机。 英国政府同意为这台机器提供 1.7 万英镑的资助。巴贝奇自己也投资 1.3 万英镑巨款，弥补研制经费的不足。 第二台差分机约有 25000 个零件，零件误差要求不超过每英寸千分之一，用蒸汽机驱动。巴贝奇把机器交给了英国最著名的机械工程
5、师约瑟夫克莱门特所属工厂制造，但工程进度十分缓慢。第二个 10 年过去后，全部零件只完成了一半。参加试验的同事们纷纷离去，巴贝奇独自苦苦支撑第三个 10 年，最后只得把图纸和部分零件送进博物馆保存。 巴贝奇一共绘制了 21 张大型差分机设计图纸。1991 年，为了纪念巴贝奇 200 周年诞辰，英国肯圣顿（Kensington）科学博物馆根据这些图纸重新建造了一台差分机。复制过程中，只发现图纸存在着几处小的错误。复制者特地采用 18 世纪中期的技术设备来制作，不仅成功地造出了机器，而且可以正常运转。他们猜想，当年巴贝奇没能完成大型差分机研制，或许不完全是技术方面的问题。 失败的分析机1842 年
6、，英国政府宣布断绝对巴贝奇的一切资助，科学界的同行则讥笑他是“愚笨的巴贝奇”，公然称差分机“毫无任何价值”。然而，巴贝奇没有灰心丧气，他为自己确定了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”，巴贝奇希望它能自动解算有 100 个变量的复杂算题，每个数达 25 位，速度达到每秒钟运算一次。 巴贝奇设计的分析机不仅包括齿轮式“存贮仓库”（Store）和“运算室”即“作坊”（Mill），而且还有他未给出名称的“控制器”装置，以及在“存贮仓库”和“作坊”之间运输数据的输入输出部件。巴贝奇以他天才的思想，划时代地提出了类似于现代电脑五大部件的逻辑结构。 顶着艰难的条件和舆论压力，
7、只有 27 岁的英国女数学家阿达奥古斯塔勇敢地（Ada Augusta） 支持了巴贝奇的计划。阿达甚至不顾自己已是三个孩子的母亲，坚定地投身于分析机研究，成为巴贝奇的合作伙伴。在 1843 年发表的一篇论文里，阿达认为机器今后有可能被用来创作复杂的音乐、制图和在科学研究中运用，这在当时确是十分大胆的预见。 在笔记里，阿达还为分析机设计提出了大量有用的建议。她准确地评价说：“分析机编织的代数模式同杰卡德织布机编织的花叶完全一样”。于是，为分析机编制程序的重担，落到了这位数学才女的肩头。她写信告诉巴贝奇，她已经为如何计算“伯努利数”写作了一份规划。 以现在的观点看， 阿达首先为计算拟定了“算法”，
8、然后写作了一份“程序设计流程图”。这份珍贵的规划，被人们视为“第一件计算机程序”。 由于得不到任何资助，巴贝奇和阿达耗尽了自己全部财产，一贫如洗。1852 年，因疾病缠身，阿达英年早逝。巴贝奇又独自坚持了近 20 年。晚年的他甚至不能有条理地表达自己的意思，但是仍然百折不挠地坚持工作。1871 年，为计算机事业贡献毕生精力的这位先驱者孤独地离开了人世。分析机终于没能制造出来，未完成的一部分也被保留在英国皇家博物馆里。 巴贝奇逝世后， 他的儿子亨利巴贝奇（Henry Babbage）少将制造了若干个“运算室”部件的复制品，送往世界各地保存。亨利坚定地相信，总有一天，他父亲的这种机器一定会被后人制
9、造出来。巴贝奇与阿达小传 查尔斯巴贝奇， 一位富有的银行家的儿子，1792 年出生在英格兰西南部的托格茅斯， 后来继承了相当丰厚的遗产，但他把金钱都用于科学研究。童年时代的巴贝奇显示出极高的数学天赋， 考入剑桥大学后，他发现自己掌握的代数知识甚至超过了教师。 1817 年获硕士学位，1928 年受聘担任剑桥大学“卢卡辛讲座”的数学教授，这是只有牛顿等科学大师才能获得的殊荣。 1820 年巴贝奇创建剑桥大学分析学会；1827 年出版了从 1 到108000 的对数表；1831 年， 他领导建立英国科学进步协会； 1832年出版机械制造经济学 ；1834 年创立伦敦统计学会；1864 年出版一个哲
10、学家的生命历程。 除了差分机和分析机之外， 巴贝奇一生还有许多发明，如：铁路排障器；功率计；统一邮资规范；格林威治时间信号；日光摄影光学望远镜等等。 1871 年， 在他离开人世的时候，有人把他的大脑用酒精保存起来，想经过若干年后， 用更先进技术来研究他大脑保存的精神。在靠近月球的北极，有一个陨石坑被命名为“巴贝奇坑” ，科学界将永远缅怀他的功绩。1977 年，为了研究信息革命的历史，美国建立了巴贝奇研究所（简称 CBI）。巴贝奇是世界公认的“计算机之父”。 阿达奥古斯塔，1815 年生于伦敦，她是英国著名诗人拜伦（L.Byron）的女儿。因父母婚姻破裂，出生 5 星期后就一直跟随母亲生活。母
11、亲安娜密尔班克（A.Millbanke）是位业余数学爱好者，阿达没有继承父亲诗一般的浪漫热情，却继承了母亲的数学才能。 阿达 19 岁嫁给了威廉洛甫雷斯伯爵， 因此，史书也称她为洛甫雷斯伯爵夫人（Lady Lovelace）。由于巴贝奇晚年因喉疾几乎不能说话，介绍分析机的文字主要由阿达替他完成。 阿达的生命是短暂的，她对计算机的预见超前了一个世纪以上。 阿达也死于 36 岁，与她父亲拜伦相似。根据她的遗愿，她被葬于诺丁汉郡其父亲身边。美国国防部据说花了 10 年的时间， 把所需软件的全部功能混合在一种计算机语言中， 希望它能成为军方数千种电脑的标准。1981年，这种语言被正式命名为 ADA（阿达）语言，人们赞誉她是“世界上第一位软件工程师”。
