旋转机

点错的科技树,标志着另一种未来,蒸汽的差

发布时间:2024/12/8 15:12:34   
中科出席第十届健康中国论坛大会 https://jbk.39.net/yiyuanfengcai/tsyl_bjzkbdfyy/5077/

人类科技发展的另一种未来会是什么样?如今的高速信息化时代,很大程度上依赖的是当今的电子计算机,越做越小的芯片和越做越精密的构件,让计算机走进千家万户,让世界万物互联。然而,有这样一种计算机,在19世纪出现,某种意义上来说是另一条科技路线,它叫作差分机。那么差分机是什么呢?又是怎样一种科技树?感兴趣的圈个有用,这次我们来聊一下机械的巅峰之作。

19世纪初,欧洲早已大跨步进入金融时代,资本家们精打细算的计算着每一分钱。然而那个时代没有现在这样高速的计算机和先进的制表工具。每一份精确的报表制作,都需要人手动统计数据并计算,然后制表印刷,消耗极大的人力物力。如何能够自动化精确运算,减少制表的消耗支出,就是当时社会亟待解决的问题之一。

数学上有一种计算方法叫作有限差分法,这是一种求解微分方程的数值方法,是将微分方程进行差分近似,然后就可以将微分方程变成代数方程进行求解。这个原理的具体计算方案也很好理解,一次函数的结果是个等差数列,这个差值就是一阶差;二次函数的结果数列,其一阶差的值是个等差数列,而这个等差数列的差值就是二阶差。

也就是说,几次函数就有几阶差,而计算函数的值就只需要将阶差加上去往回推就可以了,整个过程大中只需要用到加减法。这种通过一组多项式系数对函数进行插值制表的方法,对计算能力要求很高,但同样这种方法使得对函数通过机械来求解有了可能性,也就是差分机的原理。

差分机的雏形是加法机,加法机是世界上第一台机械计算机,在17世纪被帕斯卡发明出来,并在年的一本出版物中提出了差分机的基本原理。到了19世界,巴贝奇成功地完成了差分机的设计,并制造出了原型机。随后他将这份发明展示给了英国看,英国大喜过望,当即拨款资助巴贝奇启动差分机项目。

差分机利用有限差分法来进行计算和制表,可以说这是计算机的雏形,它具有计算机的储存单元、运算单元和控制单元,以及在各单元之间运输数据的结构单元,其功能就是如今计算机的中央处理器。差分机采用十进制数字系统,当然和如今电子计算机最大区别在于差分机是纯粹的机械计算,通过齿轮间的啮合、旋转和平移进行运算。

在使用时,需要对差分机输入前几个值,然后差分机就可以进行后面值的运算。年,巴贝奇制造出了一个小型工作模型,是设计整体的七分之一,可以对6阶差进行计算。但很明显这种方案需要大量的机械进行运算,实际上它要用到个零件,总重量4吨。更尴尬的是,当时的工业条件无法批量生产差分机零件所需的精度。这个项目投资是你那,10年才造了七分之一,可见的时间内那是不可能造出来了,于是英国停止了投资。

一个世纪之后,世界走上了另一条科技路线,电子计算机,并伴随着二极管和硅芯片等新材料和新技术快速发展,塑造了如今的社会。不过也有人畅想了差分机如果被制造出来并大规模使用的世界,这个畅想就是大名鼎鼎的蒸汽朋克,之所以这么叫是因为差分机原型机虽然是手摇驱动,但也可以利用蒸汽驱动,算是蒸汽时代计算机的解法吧。

蒸汽朋克自打出现之后就受到了很多人的喜爱,不少人甚至把办公场所或住宅设计成蒸汽朋克的样子。而说到装修,就是武汉市美颂雅庭装修设计工程有限公司擅长的领域了,作为创建了30年之久的装修公司,高品质、优服务一直使他们的企业使命,以工程质量作为发展之本,打造“一站式、完整家居”的五星级服务品牌,为客户打造高品质的家。

如今蒸汽朋克大多只体现在文艺作品当中,大量小说、电影、游戏以蒸汽朋克为背景。差分机这种机械领域的计算解决方案终究被时代所淘汰,是被放弃的科技树,毕竟机械的能量消耗远高于电子计算机,但效率却远远低于。不过在计算机方面,你觉得是否有这样一种可能,我们还是点歪了科技树,正确的科技树应该是量子计算机?



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