萊思利·康壘

雷洽生設計的天氣預測工廠要用一批計算員，因為基於他從航海曆書編撰學到的工作方法，那是他當時所知的唯一數字計算技術，。事實上從巴佩奇時起，為編撰航海曆書所需的計算方法很少改變，對數是靠職業計算員計算的，其中許多人已達退休年齡。但是所有的這一切不久由於萊斯利J.康磊（LeslieJohnComrie1893-1950）的任命而改變了，康磊在英國和美國改造計算方法。

康磊曾是劍橋大學天文學專業的研究生，畢業后在格林威治的皇家天文台工作，這使他一生都對計算方法有興趣。幾個世紀中，天文學是所有的科學中用科學計算最多的，所以用康磊來搞航海曆書編撰是再合適不過的了。

康磊不久就被選為英國天文學會計算部主任，他組織了一支有二十四名計算員組成的隊伍來做天文計算表。1923年獲得博士學位之後，他在美國呆了兩年，先在Swarthmore學院，后在西北大學，首開應用計算課。1925年回到英國在航海曆書編撰署得到一個永久的職位。

康磊決心根本改革航海曆書編撰署所使用的計算方法。他決定將科學計算系統化，用普通的工作人員和標準的計算儀器來替代有較高科學計算學位的職業計算員。康磊用的計算員幾乎所有都是年輕、未婚、只有一些日常算術知識的婦女。

康磊的敏銳之處是他認識到不需要用微分分析機那樣的專門用途的機器；他想計算主要是一個如何組織的問題。他發現對大多數的計算來說，他的“計算女孩”配以普通的商用計算器就可做的很好。不久航海曆書編撰署安裝了伯露菲的計數機和NCR的會計機。走進航海曆書編撰署，一眼望去會誤認為這是一處從事商業經營的辦公室。其實這沒什麼不對，航海曆書編撰署也就是處理數據的，只不過它處理的不是商業數據而是科學數據罷了。

在航海曆書編撰署康磊的主要功績也許是引進了打孔卡機——因此非直接地，使IBM進入了數字計算領域。航海曆書編撰署中最重要和艱苦的工作是做年度月亮位置表，直到不久前這種表還在航海中被使用。該表的計算需花去兩個計算員全年的工作日。正在康磊製作這些表格的過程中，著名的天文學家，《布朗月亮表》的編撰人，哈佛大學的E.W.布朗教授訪問了他，布朗把康磊帶到美國，帶到IBM,使他產生在科學計算中使用打孔卡機的思想。康磊在說服他的不求進步、領政府薪金的僱主讓他租用打孔卡機上表現出了他企業家的素質，與普通的計算機器比較，打孔卡機非常貴。在用打孔卡機產生一個數字之前，需要將幾大卷的月亮表《布朗月亮表》(Brown’sTablesoftheMoon)中的數據打到一百萬張的卡片上。然而一旦這項工作完成後，康磊的打孔卡機就可在七個月里製造出足夠的表格滿足航海曆書下二十年的需要，其花費只佔人工計算的很小一部分。

1930年康磊的成就被人肯定，他被提升為航海曆書編撰署的計算主任。他因此而成為數字計算方面的著名專家，成為許多公司和科學研究項目的顧問。然而幾年以後他越來越不滿航海曆書編撰署的官僚作風，它拒不改變，不願意投資花錢使用先進的計算方法。1937年他走了史無前例的一步，開辦了自己的商業計算公司——科學計算服務有限公司。這是世界上第一家以營利為目地的計算機構。

第二次世界大戰前夕正是康磊開創他的企業的最好時機。他曾大話說在三小時里英國就要向德國宣戰，他向戰爭局保證生產出槍炮射程表。開始時他只僱用了十六名計算員，大多數是年輕婦女。媒體對他相當感興趣，流行雜誌“Illustrated”的一則大標題是“做世界上最難加法的女孩”。

計算機歷史學家現在逐漸認識到康磊的工作只是第二次世界大戰期間人工計算冰山上的一處頂點而已，迄今不為人所知。特別是現在我們知道，在美國當時有一些計算機構，每一個都曾僱用多達一百名的計算員。因戰時而參加工作的大多數年輕女計算員發現了自己的計算才能。她們只比同是辦公室職員的女秘書和女打字員拿的錢多一點；她們的工作“對整個研究很重要，但卻仍然很不被重視。她們的名字從不在報告上出現”。戰爭過後這些姐妹回到戰後的和平生活。這樣，美國社會從不必面臨當人工計算員不久被電子計算機代替的時候幾百人的計算員還能幹什麼的問題。

1946年十月計算機事業的開拓者之一萊思利·J·康壘(LeslieJohnComrie)在科學新聞雜誌《自然》上提醒英國讀者，他們的政府在一世紀前沒有支持建造巴佩奇的計算機器：“政府在一百多年前做的一件錯誤的事情是沒有看到查爾斯·巴佩奇不同尋常的機器會帶來成功的結果，這事現在仍然被忽視。不用說，這使英國失去了在機器計算技術上的領先地位。”

康壘說此番話的起因是由於第一個完全自動化的計算機器當時在哈佛大學完成了，為此他歡呼“巴佩奇的夢想成真”。巴佩奇曾責備說他的計算機器的夭折是英國政府的錯誤，而康壘是過去一世紀中許多接受巴佩奇說法的人之一。其實英國政府沒有支持巴佩奇的計算機計劃只不過是一個表面現象，其中曲直遠比這複雜的多。

巴佩奇發明了兩種計算機器，差機和解析機。兩者之中差機就歷史意義和技術性來說較低些——儘管它幾乎已經造成功了。從1820年代初開始巴佩奇在差機上花了大約十幾年的時間進行研製。正如在本書第一章中已描述過的，這個漫長的過程結果在1833年產生了差機的模型，巴佩奇把他的模型陳列在他倫敦家的畫室里，他喜歡將這一模型作為他家社交晚會上的一個話題。絕大多數的訪客都不能夠理解這個機器是幹什麼的；只有詩人的女兒阿丹。布倫（AdaByron）是例外。作為一個年齡只有十八歲的年輕、優雅的女性，阿丹非常可貴地是對數學感興趣。她使英國的一些傑出數學家——包括巴佩奇和奧古斯都。德。莫根(AugustusdeMorgan)指導她的學習。她後來通過寫了十九世紀對巴佩奇的解析機最好的新聞報道而回報了巴佩奇。

巴佩奇從來沒有建成一個完整的差機，因為1833年他為了新的解析機而放棄了差機的研製。解析機是巴佩奇在計算機歷史上留名的主要工作，那時他處於非常高的社會地位，是劍橋大學Lucasian數學教授，皇家會社的成員，倫敦科學界的泰斗之一和1830年代最有影響的經濟學著作《製造業經濟》的作者。

差機固然重要，但它基本上是一個原理不複雜，只是用來製造數學表的裝置，而解析機比較而言是一種可以做任何數學計算的機器。解析機的思想是巴佩爾在考慮如何排除他說是機器“正在吃它自己的尾巴”，在差機工作過程中要靠人工輸入計算結果這一問題時產生的。巴佩奇解決了差機上的這個問題並從中產生了解析機的設計思想。他的設計幾乎包含了現代數字計算機的所有重要功能。

解析機中最重要的概念是計算和數字存儲的分離。在最初的差機上，這兩個功能是緊密連在一起的：數字被儲存在計數機部分，像一台普通的計算器一樣。本來巴佩奇曾考慮到他的計數機速度很慢，試圖通過發明一種加快加數的方法“預備計數”來提高計數機的速度，“預備計數”相當於現代計算機上所謂的預備加法器。新的解析機最複雜的問題是它花費太高而不能加更多的加法器，所以巴佩奇將計算和存儲數字這兩個功能分開，他分別給這兩個部分起名為“mill”(廠)和“store”(店)，這兩個名詞來自於紡織工業，棉紗從商店的貨架上取來進入工廠織成布，然後再把織成的布放回貨架。在解析機里，數字從儲存處取來放入計算工廠處理，計算結果再放回到儲存處。從這一設想中可以看出，雖然巴佩奇困惑於解析機的複雜性，但他的經濟學家的頭銜並不是門面而已。

巴佩奇花了大約兩年時間克服計算的組織問題——相當於我們現在稱之為程序的過程，但巴佩奇從來沒有談到過這一問題。在玩過各種各樣的裝置后，例如配以釘上標誌的大滾筒，他接觸到了提花機。提花機發明於1802年，1820年代開始用於英國織布和緞帶製造業中。提花機的裝置並不複雜，當它用特別的打孔卡片來提供指令時，可以織出無限多的花樣來，巴佩奇設想將這樣的裝置用於他的解析機。

同時，從前存在著的差機資金困難問題仍然沒有解決。威靈頓公爵——後來的總理——請巴佩奇準備一個書面陳述。就是在這份日期為1834年12月23日的陳述報告中，巴佩奇第一次間接提到解析機——“擁有非常多功能的一種全新的機器”。也許巴佩奇意識到提出解析機的事會削弱他的要求，他在他的陳述中聲稱他提到新的機器僅僅是為了榮耀一下，這樣“就事論事你也許被公平對待”。然而，政府從這份陳述報告中得到的信息是：第一，按照巴佩奇的新觀點，已經花費了一萬七千四百七十英鎊的差機將被放棄；第二，巴佩奇的興趣不在政府主要感興趣的製表技術上，而是要造新機器了。結果巴佩奇徹底摧毀了政府對他的項目的信心，幾年來都沒有對巴佩奇的機器做出支助的決定。

1834年到1846年期間在沒有任何外來金錢支助的情況下，巴佩奇精心完善了解析機的設計。沒有政府的財政支持，巴佩奇這時的嘗試主要是紙上造車——結果是幾千頁的草稿。在這段富有創造活動的時期，巴佩奇基本上沒有碰他的機器，它們自然而然地報廢了。因此人們可以看到因做導航表而用於製表的差機的原型，但解析機的功用則完全被忘記了。解析機並沒有真正做那些差機不能做的事——是否差機比杜龐尼在1790年代使用的普通手工計算器更有效率仍然是一個問題。事實上除了巴佩奇本人，幾乎沒有人需要解析機。

因為受到英國政府的漠視，1840年巴佩奇的情緒很低落，所以他很高興被應邀去都靈給義大利科學院講授他的機器。這一邀請增強了他認為自己是一個沒有在自己國家得到榮譽的才子的感覺。訪問都靈是巴佩奇一生的高峰，最榮耀的是對科學非常感興趣的維克多。艾美尼爾(VictorEmmannel)國王也聽了他的講課。與他在英國受到的冷落相比較，這對他來說是最高的待遇了。

在都靈巴佩奇鼓勵一位年輕的義大利數學家孟那伯雷（LieutenantLuigiMenabrea）寫一篇關於解析機的說明，文章不久於1842年用法語發表（巴佩奇找對了孟那伯雷，他後來高任成為義大利總理）。回到英國后，巴佩奇鼓勵阿丹——她當時已二十七八歲，與伊爾。勒伏思(EarlofLovelace)結了婚——將孟那伯雷的文章翻譯成英文。然而阿丹不僅僅翻譯了這篇文章，還加上她自己比原文幾乎長達四倍的註解。她的《解析機梗概》是唯一在巴佩奇生前——直到1980年代——發表的詳解解析機的文章。阿丹有巴佩奇從來沒有的，如詩流暢的文筆，這使她喚起了維多利亞時代的人們對解析機的神秘感和極大興趣：

解析機是特別的，它表明機器甚至可以做抽象的代數計算。與通過打洞卡片來控制在錦緞布上織出複雜花紋的提花機的原理一致。我們也許可以更恰當地說，正如提花機織出了花朵和葉片，解析機織出了代數計算的花紋。

在1940年代和1950年代的第一批計算機程序員中，能織出花紋的機器是一個具有吸引力的比喻。

然而，應該注意到阿丹將她的智慧加入《解析機梗概》的程度近年被誇大了。她被稱為是世界上第一個程序員，甚至於一種程序語言（ADA）以她的名字命名。前十年的研究已經表明，《解析機梗概》一書中的所有程序都是巴佩奇做的，而且該書的內容幾乎完全是巴佩奇的思想，儘管阿丹介紹了這本書，她作為解析機主要講解員的作用對巴佩奇來說是非常重要的。巴佩奇曾把阿丹描述成是他的“非常欽佩的翻譯者”，並沒有因此而感到自己屈尊了。

巴佩奇從義大利回來后不久，再次與英國政府商討支助解析機的事。那時政府已經更換，新的總理羅伯特。皮爾(RobertPeel)在位，皮爾想獲得最好的諮詢，所以問了皇家天文學家的意見，他們宣布巴佩奇的機器“沒有價值”。然而巴佩奇對此並不了解，他從政府收到的不能改變的說法是：他沒有交出他從前許諾要造出的機器，鑒於此政府不打算再投入錢了。今天人們可以理解政府的觀點，但是用二十世紀的標準來評介巴佩奇必須小心。今天一個研究者在申請進一步的研究支助前都要展示成功的結果，而在巴佩奇看來，一旦他有了解析機就沒有必要僅僅是為了展示具體的結果做低級一點的差機了。

到1946年，巴佩奇已為解析機盡了他最大的努力。以後的兩年中他重回到原來的差機項目上，那時他可以利用經過四分之一世紀的時間改善了的機械技術和許多的設計簡圖，他產生了他稱之為差機二號的完整計劃。

政府對這一計劃的完全缺乏興趣最後讓巴佩奇明白他永遠沒有獲得支助的可能性，儘管他有太多英國人的自我剋制而不直接表示他的失望，但自己所愛好項目的死亡使他很痛苦。於是他轉向對英國人不歡迎發明的態度進行批評和諷刺：

要與英國人談原理，談儀器，哪怕他是令人欽佩的人，你會發現英國人心裡想的是找出困難，找出缺點，或事情的不可能性。如果你對他談到一台削馬鈴薯皮的機器，他就會說這不可能，如果你在他面前讓他看到機器可以削馬鈴薯皮，他會說這東西沒什麼用，因為它不能用來將菠蘿切成小塊。

也許沒有其它的說詞比巴佩奇的這段話更完全地表達了他對官僚心態的輕蔑。

當巴佩奇五十多歲的時候，他的智慧和他在二十年前一樣閃光。他花在科學上的時間更多，精力更充沛。他出版了小冊子，半是好玩地編起密碼和搞一些小發明，有些發明頗為奇特。例如他異想天開地想造一台tick-tack-toe的遊戲機，想以此來籌集建造解析機的資金。

在巴佩奇最後的二十年中，為數不多因巴佩奇的存在而值得一提的事情之一是，1834年，一位有名的科學講課人和科學普及者笛諾思。勞訥(DionysiusLardner)在《愛丁堡評論》上寫了一篇文章描述巴佩奇的解析機。瑞典的印刷商喬治和他的兒子愛德弗。舒茨(EdvardScheutz)讀到這篇文章后開始造一台差機。他們在花了與巴佩奇同樣近二十年的努力之後，完成了一台完整的機器。1852年巴佩奇知道了這事。這台差機在1855年的巴黎博覽會上展出。巴佩奇參觀了博覽會，並很高興地看到這台機器獲得了金牌。次年，紐約Schenectady的Dudley天文台以五千美元買下了這台機器。在英國，政府提供了一千二百英鎊複製同樣的機器，用來做一系列新的人壽保險表單。

也許舒茨差機被看上的最重要因素是它1200英鎊一台的價格——只是巴佩奇所需費用的零頭。但是便宜是以機械的不完善為代價的；舒茨的機器不怎麼可靠，必須經常調節。以後的半個世紀中還有人造出了其它的差機，但它們都只是樣機，沒有給它們的發明者帶來利潤和形成一個工業。結果，大多數的差機都被放棄了，想用機器來製表的人重返回去使用人工的計算者和普通的桌上計算器。

然而巴佩奇從來沒有完全放棄他的計算機器。在間斷了大約十年之後，1856年他再次開始研製解析機。六十多歲的時候，他認識到即使他的機器造出來也沒有什麼大前景。而當他的生命臨近終點時，他幾乎完全孤獨地繼續搞他的機器，他的一本一本的筆記本上寫滿了旁人難以理解的圖文。巴佩奇1871年十月十八日去世，終年八十歲，沒有完成一台機器。

巴佩奇為什麼沒有製造出任何機器呢？顯然他的學者個性導致了他的失敗，對巴佩奇來說，想要做最好的反而什麼也沒有做成。他也不能理解為什麼英國政府絲毫不關心他的計算機器：政府關心的只是減少製作數學表的花費，數學表是用一台計算機器做還是用一組人來做則無關緊要。而巴佩奇失敗的主要原因是他在1820年代和1830年代開拓以數碼方式做計算，這比機械技術的發展足以使製表機運作順利早了差不多五十年。如果他在1890年代才做同樣的事情，結果將會完全不同。所以，巴佩奇的失敗無疑歸之於如康壘所說的數碼計算機的“黑暗時期”。科學家和工程師不願走巴佩奇已經失敗的路，而是走了一條非數碼的路——製造我們現在叫做的模擬計算機器。