谁发明了计算机？

计算机已成为功能强大的电子设备，能够以惊人的速度执行复杂的指令。它们影响着我们的工作、交流、教育、研究和娱乐，是现代生活的重要组成部分。 计算机 改变了社会许多方面，从原始的计算器到强大的超级计算机和即时访问的笔记本电脑。计算机或基于计算机的技术极大地提高了计算机依赖型行业（如医疗保健、银行、制造和交通）的传播速度和准确性。

计算机已发展成复杂的电子设备，能够以极快的速度执行复杂的功能。计算机在发展我们现代文明方面发挥了至关重要的作用，极大地影响了我们日常生活的许多方面，包括工作、交流、信息获取和生活方式。计算机系统随着时间的推移取得了显著的进步，从简单的计算器到尖端的超级计算机和便携式笔记本电脑，极大地影响了行业、研究、教育、娱乐和各种其他学科。

由于计算机发展的协作性质，确定计算机的单一发明者是一项复杂的任务。计算机的演进涉及众多个人的贡献和跨越数十年的技术进步。它最终汇聚了来自不同才智的理念、发明和创新。

计算机的历史和演变

我们可以认为算盘或其后代是第一台计算机，滑尺由威廉·奥特雷德（William Oughtred）于 **1622** 年发明。但 **1833** 年至 **1871** 年间，英国数学家 **查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage）** 设想并设计了分析机。分析机是第一台类似于当今现代机器的计算机。

在巴贝奇之前，“计算机系统”是指手动执行计算以生成用于税收和炮兵的表格的个人。受到拿破仑·波拿巴（Napoleon Bonaparte）在更换测量表方面的失败尝试的启发，巴贝奇寻求一种更快、更准确的解决方案。它通过加减数字并输出到表格来工作。然后，这些表格被抄录到书中，其他人可以使用这些表格来解决问题，例如计算税收或精确发射炮弹。

事实上，这正是促使巴贝奇首先开始这项伟大计划的。当拿破仑·波拿巴被指示用新的公制单位替换旧的英制测量单位时，他于 **1790** 年开始了这个项目。人工计算机完成了表格的编制，并花了十年时间进行了必要的修改。在巴黎，波拿巴的成果积满在法兰西科学院的灰尘中，他从未能够出版这些表格。

在浏览完一页表格后，巴贝奇在 **1819** 年访问光明之城时，看到了这本未出版的手稿。他想制造更快的表格，这样可以减少人力和错误，同时也对工业革命产生的许多奇迹感到好奇。既然发明家能够开发出蒸汽机车和轧棉机，为什么不能开发出进行计算的机器呢？

查尔斯·巴贝奇回到英国后，决定开发这样一种机器。巴贝奇最初的想法是某种基于有限差分原理工作的机器，他给它命名为差分机。差分机可以通过重复加法进行复杂的数学计算，而无需使用乘法或除法。然后，在 1832 年，他获得了政府的资助，并花了八年时间完善他的想法。他的资金耗尽，只生产出了他的制表机的可运行原型。

查尔斯·巴贝奇与分析机

英国数学家和发明家查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage）在 19 世纪 30 年代设计了分析机，被誉为“计算机之父”。与他早期只能进行特定计算的差分机不同，分析机是一台完全可编程的机械计算机。分析机是一种新型的机械计算机，它能够解决更复杂的计算，包括乘法和除法。

分析机的基本部件与当今市场上销售的计算机组件非常相似。它包含了现代机器的两个标志性特征；一个用于存储，第二个用于中央处理单元（CPU）。但他给 CPU 取名为“mill”（磨坊），给内存取名为“store”（存储）。他还设有一个称为 reader（读取器）的设备，用于输入指令以及记录机器在纸上生成的输出。巴贝奇将这个输出设备命名为 printer（打印机），它是激光打印机和喷墨打印机的先驱。

巴贝奇的新发明几乎完全存在于纸面上。他用大约 5000 页的笔记和草图详细描述了他的计算机。由于他对机器的外观和工作原理有着清晰的设想，因此他从未建造过分析机的原型。在 1804-05 年，一台织布机被开发出来，它使用了与 Jacquard 织布机相同的技术，能够自动创建各种布料图案，并能够通过穿孔卡片输入数据。该 计算机 可以存储多达 1000 个 50 位数字。此外，穿孔卡片还可以传输指令，机器能够按顺序执行这些指令。

不幸的是，巴贝奇雄心勃勃的设计未能被当时的科技所接受。他的具体想法直到 1991 年才最终转化为一台可运行的计算机。这就是为什么科学博物馆在伦敦按照巴贝奇差分机的确切规格制造了它。它长超过 3 米，高超过 2 米（11 英尺长，7 英尺高），重达 15 吨，拥有 8000 个运动部件。在加利福尼亚州山景城，一台机器的复制品被制造出来并运往 计算机 历史博物馆。直到 2010 年 12 月，它一直在展出。

巴贝奇思想的影响远远超出了他自己的时代。他的概念影响了后代的发明家和工程师，激发了计算机技术的进一步发展。巴贝奇的工作启发了艾达·洛夫莱斯（Ada Lovelace），她认识到分析机除了计算之外的潜力，并被广泛认为是世界上第一位计算机程序员。

此外，巴贝奇的贡献为开发现代计算原理和概念奠定了基础。他的设计为存储程序计算机奠定了基础，这成为了计算机体系结构的一个基石。巴贝奇开创的机械计算和自动化概念为后来的电子和数字计算系统的演进奠定了基础。

巴贝奇的影响与计算的未来

查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage）的创新思想和开创性创造对后来的创新者和计算机先驱产生了巨大的影响。他的工作影响了像艾伦·图灵（Alan Turing）和约翰·冯·诺依曼（John von Neumann）这样的著名人物，影响了计算机科学的进程，并对计算机的未来留下了持久的印记。

尽管巴贝奇的分析机在他有生之年只实现了一部分，但它为创建现代计算机奠定了框架。其设计和概念预示了当代计算机体系结构的关键组成部分。分析机包含一个 中央处理器 (CPU)，称为“mill”（磨坊），以及一个内存单元，称为“store”（存储）。这些部件与它们目前的对应物非常相似。巴贝奇关于一台能够执行复杂计算（如乘法和除法）的机器的想法预示了当今计算机的能力。

艾伦·图灵（Alan Turing）是受巴贝奇工作影响的杰出人物之一。图灵在巴贝奇思想的基础上，通过他的图灵机概念进行了扩展。他认识到巴贝奇分析机作为可编程机的相关性，并将其作为他理论研究的起点。图灵在二战期间的成就，尤其是他在破译密码和建立图灵测试方面的努力，推动了计算机的发展，并为当代计算机科学奠定了基础。

艾达·洛夫莱斯与分析机

艾达·洛夫莱斯（Ada Lovelace），又名奥古斯塔·艾达·拜伦（Augusta Ada Byron），是一位英国数学家和作家，她被人们铭记为世界上第一位计算机程序员。洛夫莱斯对计算机的贡献与她与查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage）的合作密不可分，尤其是在他开创性的分析机项目上。

艾达·洛夫莱斯在 19 世纪 30 年代首次见到查尔斯·巴贝奇，当时她的导师、数学家玛丽·索默维尔（Mary Somerville）将他们引荐。在认识到她出色的数学才能后，巴贝奇聘请洛夫莱斯为他创新的分析机工作，分析机是一种远超时代的机械计算设备。

洛夫莱斯对分析机的贡献不仅仅局限于编程；她对这台机器的潜在用途有着独特的见解。1842 年，洛夫莱斯翻译并注释了意大利工程师路易吉·梅纳布雷亚（Luigi Menabrea）一篇描述分析机的文章。洛夫莱斯在她的大量注释中添加了自己的观察和想法，扩展了这台机器的能力。

洛夫莱斯在分析机上的工作以她对这台机器超越纯粹计算的潜力的强调为特征。她预见到这台机器可以操纵符号并生成超出数值计算的结果，预见了现代计算机程序涵盖数据处理和逻辑操作。

尽管由于资金和技术限制，分析机从未被建造出来，但洛夫莱斯的远见卓识和贡献影响深远。她关于分析机的注释揭示了对这台机器的能力和计算概念的深刻理解，使她成为该领域的先驱。

艾达·洛夫莱斯（Ada Lovelace）的工作为未来的计算机编程发展奠定了基础。尽管她的工作在她有生之年大部分被忽视，但她的思想和概念影响了后代的计算机科学家和程序员。洛夫莱斯对分析机的贡献以及她关于计算的远见卓识的思想至今仍在影响和定义计算机科学学科。

图灵机与计算机科学的诞生

杰出的数学家艾伦·图灵（Alan Turing）在 20 世纪 30 年代通过发展图灵机的概念，对计算机科学做出了根本性贡献。图灵机是理论机器，它们为当前计算机奠定了基础，并塑造了计算领域。

图灵机是假设的设备，旨在模拟任何机械设备的计算。它们由一个分成单元格的磁带组成，每个单元格都可以存储一个符号。机器有一个读写头，用于读取磁带上的符号，写入新符号，或移动到下一个单元格。此外，机器有一组称为转移函数的规则，它根据当前读取的符号来决定其行为。

图灵的理论工作对计算机科学的发展产生了深远影响。他的图灵机概念表明计算可以机械地进行，挑战了当时普遍认为复杂计算需要人类直觉的观念。这为电子计算机的发展铺平了道路，因为研究人员意识到图灵机所描述的机械过程可以使用电子电路来实现。

图灵的理论贡献在第二次世界大战期间也起到了关键作用。他在破解无法破解的德国恩尼格玛密码方面发挥了至关重要的作用，通过他开发的代码破解技术，最终影响了战争的进程。

鉴于他突破性的成就，图灵被广泛认为是计算机科学的奠基人之一。他超前的思想和理论框架彻底改变了这门学科，并持续推动着现代计算机的突破和可能性。

电子时代：从 ENIAC 到个人电脑

个人电脑从 ENIAC 等大型电子计算机发展到这些设备，是电子计算历史上的一个关键转折点。晶体管和集成电路的发明等几项重大进步是这一增长的关键。

1947 年，贝尔实验室的科学家发明了晶体管，这被证明是改变游戏规则的。晶体管用更小、更高效的电子元件取代了笨重且耗能的真空管。它们更小、更高效。它们更可靠，功耗更低，使计算机更小、更快、更便宜。

20 世纪 50 年代的 UNIVAC 和 IBM 704 等计算机在计算领域占据主导地位。然而，它们的大小、成本和技术复杂性使得个人用户无法使用。这些庞大且昂贵的计算机主要由政府机构、研究小组和企业用于复杂计算和数据处理。1981 年 IBM 个人电脑（IBM pc）的发布，牢固确立了个人电脑的普及。IBM 计算机带来了一个标准的设计和软件设备，使其非常适合各种应用和程序。这种开放的设计创造了一个广泛的硬件和软件生态系统，导致了个人计算的快速增长。

每年，个人电脑都变得越来越强大、便宜且用户友好。图形用户界面的添加，如 1984 年的 Apple Macintosh 和 1985 年的 Microsoft Windows，进一步改善了用户体验。随着个人计算机系统的发展，计算已从专业领域转变为个人、组织和教育的重要工具。

计算机的演进

在查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage）的时代之后，计算机器持续进步，改进了机电和电子计算机系统，为最新的计算机奠定了基础。19 世纪末机电设备的发现是一个巨大的发展。

1889 年，美国发明家 **赫尔曼·何乐礼（Herman Hollerith）** 创造了穿孔卡制表机。这台机器使用穿孔卡存储和处理数据，实现了大量信息的自动处理。它通常用于人口普查制表和数据分析。

20 世纪初机械计算器的出现加速了发展。詹姆斯·道尔顿（James Dalton）和威廉·伯勒斯（William Burroughs）于 1902 年率先制造了第一台商用机械计算器——伯勒斯加法器。这些计算器使用齿轮、杠杆和其他机械部件进行快速准确的算术计算。

计算中最基本的发展发生在 20 世纪中叶，即电子计算机的发明。在第二次世界大战期间开发电子数值积分器和计算机（ENIAC）是一个重要的转折点。

**ENIAC** 于 1945 年完工，是世界上*第一台通用电子数字计算机*。它使用真空管进行计算，并且可以重新编程以解决各种问题。继 ENIAC 之后，1947 年晶体管的发明带来了下一个重大进步。晶体管取代了真空管，提供了更小的尺寸、更高的可靠性和更高的计算速度。这导致了 1951 年第一台商业上可行的电子计算机 UNIVAC I 的制造。20 世纪 50 年代和 60 年代，大型机（这些是公司和政府组织用于数据处理和科学计算的庞大而强大的机器）的出现。这些计算机基于批处理理念构建，即作业按顺序提交和执行。

1970 年代微处理器的出现标志着计算的巨大转变。这些芯片将中央处理器 (CPU) 集成到一个单一的组件中，从而实现了更紧凑、更高效的计算机系统。这一发现导致了 1980 年代个人计算机 (PC) 的发展。由于计算机的出现，个人和小企业可以拥有自己的计算机，这使得计算对他们来说变得可用。

在接下来的几年里，计算机取得了多项重大进展。网络变得越来越普遍，图形用户界面被创建，互联网应运而生，连接了世界各地的人们。这些发展塑造了我们今天生活的数字世界。技术不断进步，带来了移动设备、云计算、人工智能，甚至 量子计算，所有这些都将计算机的能力推向了极限。

常见问题解答 (FAQs)

Q1. 谁被认为是计算机的发明者？

计算机没有单一的发明者。然而，**查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage）** 因在 19 世纪 30 年代设计分析机而常被称为“计算机之父”，这是一台具有与现代计算机相似功能的机械设备。

Q2. 第一台可编程计算机是什么？

Z3 是由德国工程师康拉德·祖泽（Konrad Zuse）于 1941 年开发的，是第一台可编程数字计算机。它使用二进制算术，并且可以使用穿孔纸带进行编程。

Q3. 第一台全电子计算机是什么？

ENIAC（电子数值积分器和计算机），由约翰·普雷斯珀·埃克特（John Presper Eckert）和约翰·莫奇利（John Mauchly）于 1945 年建造，是第一台通用电子数字计算机。它使用真空管代替了机械部件。

Q4. 艾伦·图灵发明了计算机吗？

艾伦·图灵（Alan Turing）没有建造物理计算机，但他的理论工作为现代计算奠定了基础。他 20 世纪 30 年代的图灵机概念定义了计算机至今仍在遵循的计算原则。

Q5. 第一台个人计算机是什么时候发明的？

第一台个人计算机 (PC) 通常被认为是 MITS 于 1975 年发布的 Altair 8800。然而，Apple I (1976) 和 IBM PC (1981) 在普及个人计算方面发挥了重要作用。