计算机简史，它绝不是技术简史

按：2018年，一个偶然的机会，我以审校者的身份，参与到蒋楠先生翻译的《计算机简史》的过程当中来，并在这个过程中获益良多。今天这本书终于上市了，这是我的推荐序。

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我始终认为，有一些课程是计算机专业本科应当认真教，却很遗憾没有做好的，比如软件工程，再比如今天我要说的计算机简史。
如今，但凡学习一个新的知识领域，多半要从了解其历史开始。对我们普通人来说，知道了起源和由来，知道了“背后的故事” ，理解起来才更加容易。但是回忆我们对计算机的学习，似乎全然不是这样。计算机似乎是从石头缝里蹦出来的， “正经”的教育直接从二进制开始的，因为计算机“就是”这样工作的。
我们很多人也听说过图灵、冯·诺伊曼、ENIAC、分析机等等名词，但羞愧的是，在很长的时间里，我都只有一些模糊的印象，也不知道它们之间的联系到底如何。总之，计算机科学不需要了解历史，身后无足轻重，前方充满未知，不善交流的技术狂人不经意之间就改变了世界。
但是，事实真的如此吗？
软件行业流传着一幅漫画，开发软件就像制造小轿车，不是一开始就有设计图，轮子、车身、车门、发动机按部就班安上去就可以的，大概先是独轮车，接着是自行车，然后是滑板车，之后是三轮自行车，继而是两轮摩托车…… 如此反复迭代，最后才得到成型的小轿车。这幅漫画讽刺的是开发新系统时“想当然”的做法，反映的是真实的探索过程。
其实，不只开发新系统是这样，计算机本身的发展也是这样。了解计算机发展的曲折过程，才能把各种关于计算机的知识归纳为有机的统一体，找到它们之间千丝万缕的联系，才能立体地了解这个行业。不信的话，且让我举几个例子。
第一个例子是差分机。
19世纪30年代，银行家查尔斯·巴贝奇先发明了差分机，用来计算数学用表，这样，复杂的计算只要查表就能完成。差分机获得了广泛的赞誉，但巴贝奇不满足，他希望机器不应当只用来算数，还应当有更广泛的用途。

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于是，他把自己剩下的生命都投入到了分析机的制造当中。巴贝奇设计的分析机有几大突破：第一，它应当可以解决各种问题而不局限于计算；第二，应当有一般性的办法来描述解决问题的过程，而不是每个过程都有自己的语言；第三，它的计算和存储是分离的。
如今我们看到，第一点正是后来图灵的突破性贡献，所谓“通用机” ，其“通用”正在于此；第二点中的“一般性办法” ，就是如今大家熟悉的编程；第三点是极具前瞻性的，如今大家熟知的冯·诺伊曼结构里，计算器、控制器、存储器、输入输出是互相分离的部分。有意思的是，冯·诺伊曼在设计时深受生物学的影响，所以计算机的“内存”才叫memory ，与生物体的“记忆”是同一个单词。
可是，从巴贝奇设计分析机到哈佛大学和IBM实现真正意义上的通用计算机，中间还有一百多年，为什么花了这么久呢？因为巴贝奇当时完全以齿轮、条杆的机械方式制造分析机，而分析机的制造工艺远远超出了当时机械加工的水平。一份设计当然可以很巧妙，但如果超前于当时的技术实现，多半只能遗憾停留在蓝图上。这个道理不只适用于巴贝奇，在如今的软件开发中仍然成立。
而且，因为分析机不成功，后人干脆停止了这种“通用机”的探索，转而采用模拟方式解决问题。比如有重大现实意义的潮汐计算，不是通过数学和物理公式来完成，而是通过一系列线缆、滑轮、传动轴、齿轮，来从物理上微观模拟海上的重力变化，再绘制出水位的变化。对今天的科研人员来说这大概有点荒谬，但当时，此办法的确解决了问题。这个故事再一次告诉我们，科学从来也不是直线前进的。