为计算机发明奠定基础的数学家

计算机是一种计算工具。人们发明计算机的目的是为了加快计算速度,减少人们的工作量,减少计算错误。最有代表性的例子是法国数学家帕斯卡尔,他的父亲是税务官员,工作努力,责任重大。他想减轻父亲的工作负担,所以他开始设计一台电脑。

第一个提出现代机械计算机设计思想的人是德国的西卡(1592-1635)。他从1623年到1624年设计的电脑可以进行四种操作,并且可以用齿轮驱动,但是Sikard并没有制造机器。

从1642年到1644年,法国数学家帕斯卡设计制造了第一台机械计算机——加法器。他的机器以齿轮为主要部件,用手摇动,用手控制。帕斯卡的电脑外观如下图所示,大小为。1671年,德国数学家莱布尼茨(1646-1716)设计了一台能够进行四次运算的手摇计算机,并于1673年制作了样机。它的尺寸是,主要部件是齿轮。

帕斯卡和加法器

第一个开发自动计算工具的人是英国人巴贝奇(1791-1871)。1822年,他制造了一台能够执行计算程序的不同机器。到1834年,他构想出一台完全程控的计算机,准备用刻有数字的轮子存储数据,通过齿轮的转动进行计算,用齿轮和杠杆组成的装置传输数据,用穿孔卡片输入程序和数据,用穿孔卡片和打印机输出计算结果。虽然由于当时的技术条件无法制造出分析仪,但巴贝奇的设计理念是不朽的,与现代电子计算机完全一致。

差异机

英国数学家乔治布尔为了研究思维规律,于1847年提出了逻辑的数学模型,并于1854年提出并发表了代表作《思维规律》。他用数学方法处理逻辑推理,所以布尔代数的出现是数学史上的一个重要里程碑。然而,像其他新事物一样,布尔代数自发明以来并没有受到太多的关注。欧洲大陆著名数学家轻蔑地称之为没有数学意义,哲学上很奇怪的东西。布尔的代表作出版后不久就去世了。直到20世纪初,罗素在《数学原理》中指出:“纯数学是布尔在一本他称为《思维规律》的书中发现的。”这话一说,立刻引起了世界对布尔代数的关注。今天,布尔发明的逻辑代数已经发展成为纯数学的一个主要分支。

布尔型

英国数学家图灵提出了计算机科学中极其重要的“可计算性”概念。为了判断所谓的可计算性,图灵提出了一个理想的计算机模型,今天称为“图灵机”,是现代通用计算机的理论模型。图灵机从理论上揭示了设计制造电子计算机的可能性。二战期间,图灵本人也参与了早期电子计算机的设计和制造。自己设计的专用电子计算机“巨人”成功破译了德国作战密码,被英国国防部授予荣誉勋章。

图灵奖由美国计算机学会于1966年设立,旨在鼓励在该领域做出突出贡献的计算机科学家。它是世界上计算机科学领域的最高奖项,被称为该领域的诺贝尔奖。

图灵机

美国数学家克劳德·香农(Claude Elwood Shannon),1938年香农在MIT获得电气工程硕士学位,硕士论文题目是《A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits》(继电器与开关电路的符号分析)。当时他已经注意到电话交换电路与布尔代数之间的类似性,即把布尔代数的“真”与“假”和电路系统的“开”与“关”对应起来,并用1和0表示。于是他用布尔代数分析并优化开关电路,这就奠定了数字电路的理论基础。哈佛大学的格德纳教授说:“这可能是本世纪最重要、最著名的一篇硕士论文。”

克劳德香农

1946年,由世界伟大数学家冯诺依曼设计的第一台电子数字计算机(ENIAC)终于问世,由弹道研究所出资,美国陆军武器局研制。主要用于弹道计算。当时的ENIAC机在短短30秒内出色地完成了从发射到命中目标一分钟的弹道计算,被称为“比子弹还快的超人”。

在这台电子计算机的设计中,冯诺依曼提出了他的整套设计思想和原则,所以它被称为冯诺依曼机。这台机器的运行速度是每秒5000次,比当时的继电器电脑快1000倍。冯诺依曼也因其杰出的贡献获得了“计算机之父”的称号。

数学专业

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