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激动人心的信息技术诞生与成长简史 信息技术发展历程( 二 )


1895年，英国工程师弗莱明利用爱迪生效应发明了true 空电子管 。从此，人类进入了微电子时代 。1912年，美国发明家李·福里斯特(Lee Forrest)在加州帕洛阿尔托发现了真空管的放大效应，奠定了电子工业的基础 。1913年，麻省理工学院教授Vannevar Bush制造了第一台模拟计算机差分分析仪 。计算机由电机驱动，利用齿轮转动的角度进行模拟计算 。
1936年11月12日，英国数学家艾伦·图灵发表了计算机理论的奠基性论文《论可计算数，及其对entscheidungs问题的应用》，阐述了现代计算机理论，从理论上定义了现代通用计算机和可计算性的重要概念 。为了模拟人类的运算过程，图灵指出，能够进行数字计算和逻辑判断的机器必须具备以下功能:
①无限长的纸带 。纸带被分成网格，每个网格都有一个来自有限字母表的字母，带有空白色符号 。纸带上的方块被编号为0，1，2，…，纸带的一端可以无限拉伸 。
②一台扫描仪 。扫描仪可以沿着纸带移动，读取当前网格中的字母，并改变字母 。
③一套控制规则 。它根据图灵机的当前状态和当前扫描器读取的字母决定扫描器的下一步动作，改变状态寄存器中注册的状态，使图灵机进入新的状态 。
④状态寄存器 。它用于保存图灵机的当前状态 。图灵机所有可能状态的数量是有限的，并且存在一种特殊的状态——停止状态 。
满足以上四个条件的机器就是著名的图灵机 。本文中，图灵以图灵机的形式定义了一种基于一般算术的形式语言 。这种形式语言完全等价于奥地利数学家库尔特·哥德尔在1931年证明不完全性定理时给出的形式语言 。
图灵
图灵机的每个部分都是有限的，但是有一个无限的纸带，这是一个理想的装置 。图灵认为这样的机器可以模拟人类可以进行的任何计算过程 。图灵对计算机理论的一个重要贡献就是停机问题，也就是数理逻辑中的可计算性问题 。它提出了这样一个问题，“我们能判断任何程序是否会在有限的时间内结束运行吗？”.用数学语言表达就是:给定一个程序P和一个输入I，程序P在输入I下是否会停止1936年，图灵证明了图灵定理——不存在判断关机问题的通用算法 。证明了计算机和程序的纯数学定义——图灵机 。图灵定理告诉我们，关机问题在图灵机上是一个不可判定的问题 。从数理逻辑的角度来看，停机问题是一阶逻辑的不完全性 。所以图灵定理的本质是哥德尔不完全定理的另一种表述 。图灵因其图灵机和图灵定理被誉为计算机科学之父 。
图灵机的本质是:一个有限状态机+在存储介质上读写 。
1950年10月，图灵发表了一篇重要论文《计算机器与智能》，提出了著名的图灵测试，奠定了人工智能的基础 。因此，图灵被后人尊为人工智能之父 。在第一代计算机时代，本文定义了第五代和第六代计算机 。
图灵不仅在计算理论上为现代计算机奠定了基础，还在二战期间为英国的MI-6建造了一台名为“bombe”的计算机 。用这台电脑破译了德军密码 。后人的评价是，图灵的破译使盟军提前2 ~ 4年结束二战，同时为盟军避免了1400 ~ 2100万人死亡 。
第一台电子计算机的发明者是美国人约翰·阿塔那索夫 。他是名副其实的“电子计算机之父” 。他是阿塔纳索夫爱荷华州立大学的物理学教授 。1939年10月，阿塔纳索夫和他的研究生克利福德·贝里开发了第一台电子计算机 。
阿塔纳索夫将这台机器命名为ABC Computer(阿塔纳索夫-贝里计算机)，其中A和B分别取各自姓氏的首字母，C是计算机的首字母 。计算机为爱荷华州立大学的教授和研究生做了许多微分方程的数值解 。在阿塔纳索夫和贝里离开爱荷华州立大学之前，他们制作了两台运行ABC的计算机 。
ABC是第一台现代电子计算机 。在设计这台计算机时，阿塔纳索夫提出了三个非常重要的设计理念:用二进制逻辑实现数字运算，保证精度；利用电子技术实现控制逻辑运算和算术运算，保证计算速度；采用将计算功能与更新和存储二进制数的功能分开的结构 。后来控制论之父维纳在此基础上提出了计算机五大原理:计算机必须是数字化的；主要是电子设备；采用二进制；存储内部计算表；把数据储存在电脑里 。这些思路直到现在仍然是设计计算机的基本思路 。
这两台ABC电脑存放在爱荷华州立大学物理系的储藏室里，很快就被遗忘了 。1946年，两台计算机的部件被移除并用于其他目的，只剩下内存 。爱荷华州立大学没有为ABC电脑申请专利，这是发明权纠纷的根源 。阿塔纳索夫获得“电子计算机之父”的称号，并不是因为他的发明被当时的人们所接受，而是因为法院做出的判决 。与阿塔纳索夫著名的ENIAC计算机的发明者约翰·莫奇利和约翰·埃克特一起，法院为谁是第一台电子计算机的发明者举行了135次著名的诉讼 。1973年10月19日，信息资源网络法庭宣布:“莫奇里和埃克特没有发明第一台电子计算机，他们只是使用了阿塔纳索夫发明的思想 。”早在1941年，阿塔纳索夫就向ENIAC的发明者莫奇里讲述了他对电子计算机的想法 。莫莉参观了阿塔纳索夫在爱荷华州立大学物理系的计算机实验室 。


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