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激动人心的信息技术诞生与成长简史 信息技术的发展历程( 二 )


1895年，英国工程师弗莱明利用爱迪生效应发明了真空管 。从此，人类进入了微电子时代 。1912年，美国发明家李·福雷斯特在加州帕洛阿尔托发现了真空电子管的放大，为电子工业奠定了基础 。1913年，麻省理工学院教授万尼瓦尔·布什制造了第一台模拟计算机差分分析仪 。计算机由电机驱动，利用齿轮转动角度进行仿真计算 。
1936年11月12日，英国数学家艾伦·图灵发表了一篇关于可计算数的基础论文，并应用于entscheidungs问题，阐明了现代计算机理论，从理论上定义了现代通用计算机和可计算性等重要概念 。为了模拟人类的操作过程，图灵指出，能够实现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，每个网格有一个来自有限字母表的字母，字母表有一个空白色符号 。纸带上的网格编号为0、1、2、…，纸带的一端可以无限延长 。
(2)扫描仪 。扫描仪可以沿着纸带移动，读取当前网格中的字母，并更改字母 。
③一套控制规则 。它根据图灵机的当前状态和扫描仪读取的字母决定扫描仪的下一步动作，并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 。用于保存图灵机的当前状态 。图灵机所有可能状态的数量都是有限的，还有一种特殊的状态——关机状态 。
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通用算法的形式语言 。这种形式语言完全等同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语言 。
图灵
图灵机的每一部分都是有限的，但有一个无限的纸带，是一个理想的设备 。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重要贡献之一是给出了关机问题，即数理逻辑中的可计算性问题 。它提出了一个问题“你能判断任何程序是否会在有限的时间内完成运行吗？” 。在数学语言中，给定一个程序p和一个输入I，程序p是否会在输入I下停止 。1936年，图灵证明了图灵定理——判断关机问题没有通用算法 。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不可判定的 。从数理逻辑的角度来看，关机问题是一阶逻辑的不完备性 。因此，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:有限状态机+存储介质上的读写 。
1950年10月，图灵发表了重要论文《计算机械与智能》，提出了著名的图灵测试，为人工智能奠定了基础 。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 。计算机破译了德国军事密码“谜” 。后人评论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1400-2100万人的死亡 。
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” 。阿塔纳索夫是爱荷华州立大学的物理学教授 。阿塔纳索夫和他的研究生克利福德·贝里于1939年10月开发了第一台电子计算机 。
阿塔纳索夫将这台机器资源网命名为ABC电脑，其中A和B分别取其姓氏的首字母，C为电脑的首字母 。这台计算机为爱荷华州立大学的教授和研究生提供了一个资源网络，并产生了许多微分方程的数值解 。在阿塔纳索夫和巴里离开爱荷华州立大学之前，他们制造了两台可以运行的ABC电脑 。
ABC是第一台现代电子计算机 。阿塔纳索夫在设计这台计算机时，提出了三个非常重要的设计概念: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 。它采用计算功能与更新存储二进制数功能分离的结构 。后来，控制论之父维纳在此基础上提出了计算机的五大原理:计算机必须数字化；主要是电子设备；采用二进制；内部存储计算表；将数据存储在计算机中 。直到现在，这些概念仍然是设计计算机的基本概念 。
这两台ABC电脑被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，两台电脑的部件被拆除并用于其他目的，只剩下内存 。爱荷华州立大学没有为ABC电脑申请专利，这是发明权之争的根源 。阿塔纳索夫“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 。著名的ENIAC电脑发明者阿塔纳索夫和约翰·莫克利和约翰·埃克特为谁是第一台电子电脑的发明者打了一场著名的官司，法院共开庭135次 。1973年10月19日，法院宣布:“莫克利和埃克特没有发明第一台电子计算机，但他们只是在阿塔纳索夫的发明中使用了这个想法 。”早在1941年，阿塔纳索夫就向ENIAC的发明者莫西利讲述了他对电子计算机的想法 。莫莉参观了爱荷华州立大学物理系阿塔纳索夫的计算机实验室 。


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