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John Graham-Cumming: 史上最偉大的機器

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    我今天要向大家介紹的這個機器
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    被稱為有史以來最偉大的機器
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    雖然目前它還沒被真的創造出來
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    但它以後一定會被發明出來的
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    這個機器在任何人發明電腦之前
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    就被設計出來了
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    如果你對電腦的歷史有一些了解
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    你就會知道，在30和40年代的時候
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    一些電腦的雛型被創造出來
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    接著誕生了我們今日的電腦革命
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    你是對的
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    不過你把發生的世紀搞錯了
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    其實，第一台電腦是在19世紀的
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    30和40年代，而不是20世紀的時發明的
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    有人設計出這個機器，並做出部分原型
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    有部分就是在這裡製造的
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    也就是肯辛頓南部
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    這個機器是被Charles Babbage這個人做出來的
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    我對Charles Babbage很感興趣
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    因為他所有照片裡的頭髮都亂七八糟的
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    像這樣，每張都是 (笑聲)
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    他非常的富有
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    而且可以說是英國的貴族成員
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    在馬斯伯恩 (倫敦市區) 的一個週六夜晚
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    如果你是一位當代的知識分子
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    你就會被邀請到他家參加晚會
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    他邀請了每個人--
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    國王、惠靈頓的公爵、很多有名的人---
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    然後他會向你們展示他許多機械中的一個
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    我非常想念那個時代，你知道的，
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    可以去參加晚會，然後看一個
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    機械電腦在你面前被展示 (笑聲)
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    不過Babbage是在
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    18世紀末出生的
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    而且還是個有名的數學家
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    他主持了當初牛頓在劍橋主持的盛會
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    這個盛會最近由史蒂芬霍金主持
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    他沒這些人那麼有名，因為
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    他只有創造這台機器的想法
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    但卻從未真正創造出來
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    原因就是，他是個標準的書呆子
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    每次他有很好的想法時
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    他就會想：「太棒了，我要去把它做出來。
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    我得投入一些錢... 阿，我又有個更好的主意
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    那我來做這個吧 (笑聲) 然後我還要...」
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    他一直重複這些想法，直到首相Sir Robert Peel
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    把他從唐寧街10號 (首相官邸) 趕出去
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    當時，從那裏被趕出去就意會著
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    「先生，祝您有個愉快的一天。」 (笑聲)
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    他所設計的就是這個巨大的東西：分析引擎。
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    現在，為了讓你有個初步的了解
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    這是由上往下的俯視圖
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    每個圈圈都是一個齒輪，一堆齒輪
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    而這東西就跟一個蒸汽火車頭一樣大
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    所以在我演講的過程中，我希望你能想像一下
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    這個巨大的機器。我們可以想像我們正聽著
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    這個機器有可能發出的美妙聲音
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    現在，我將為各位介紹這個機器的搆造
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    這就是為什麼「電腦系統搆造 (computer architechture)」是用英文中建築物 (architecture) 這個單字
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    並為大家介紹這台機器，也就是電腦
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    首先，讓我們聊聊記憶體。
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    這機器的記憶體就跟現在電腦的記憶體很像
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    只不過它當時是用金屬打造成的
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    一堆齒輪 -- 總共有30個齒輪那麼高
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    想像一下這些齒輪的高度
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    成千上百個的齒輪
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    每個齒輪上都有編號
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    這個機器是十進位制的。所有東西都是十進位制
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    他曾想過用二進位制，不過問題是
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    如果用二進位制，機器就會變得過高
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    看起來很荒謬，而且極其巨大
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    它也有記憶體
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    記憶體就是這裡的位元
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    它們長這個樣子
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    這個巨大的東西就是CPU，或稱為晶片
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    沒錯，就是這麼大
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    整個機器完全都是機械化
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    這是一張局部的CPU原型照片
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    目前被存放在科學博物館
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    CPU可以做4種最基本的算數
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    加、減、乘、除
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    這對金屬來說已經很厲害了
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    不過，它也可以做一些電腦可以、
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    但計算機做不了的事情
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    這個機器可以透過本身的記憶體做出決定
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    它可以幫基本編程做假設
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    而擁有這些功能，表示它就是一台電腦
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    它可以計算、不光是算數，而且還可以做更多
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    現在，如果我們看著它，停下來想想
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    我們今天的晶片，,我們根本沒辦法看見
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    那些矽晶片的內部構造，它們實在太小了
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    然而，如果你真的仔細研究它，你可以看到
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    跟這個非常相似的東西
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    這就是CPU裡令人屏息的複雜構造
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    以及記憶體中不可思議的規律性
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    如果你曾經看過一個電子顯微鏡照片
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    你就會看到這個，它們看起來完全一樣
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    然後這裡會有些十分複雜的位元
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    這裡所有的齒輪都在做一些電腦能做的事情
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    當然，你得幫它寫程式
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    而 Babbage 用了和當今一樣的方法
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    而這個方法在50,60,70年代會再次出現
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    也就是：打孔。這個東西
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    就是三個讀卡機的其中一個
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    而這是一個程式，目前存放在科學博物館
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    離這兒不遠，是由 Charles Babbage 建造的
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    它就在那裡，你可以去看看
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    它等待著人們把機器創造出來
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    事實上，這機器不僅僅只有一台，而是有很多
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    他設計了一些程式，認為這個可以實現
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    之所以使用打孔卡片的原因是
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    法國的 Jacquard 創造了織布機
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    而織布機可以織出這些打孔卡片上不可思議的圖案
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    所以他當時是在為今天的科技做準備
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    就跟所有他做的其他事情一樣，他使用的
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    是他當時19世紀30,40,50年代的科技：齒輪、蒸汽
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    機器。很諷刺的是，跟 Charles Babbage
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    同一年出生的有麥克法拉第
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    那個用發電機、變壓器、和其他玩意兒
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    改變了一切的那個傢伙
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    Babbage 想要用當時現存的科技
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    也就是就是蒸汽之類的東西
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    現在，他需要一些配件
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    顯然電腦的雛型已經出來了
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    你有很多卡片、CPU、以及記憶體
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    但你還需要一些其他的配件
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    但是你找不到
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    所以呢，首先你要有發出聲音的東西，像是鈴鐺
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    如果任何事情搞砸了的話---- (笑聲)
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    或者這機器需要一個人員陪同
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    你就可以搖鈴鐺 (笑聲)
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    在打孔卡片上其實有個說明
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    寫著：「搖鈴鐺」。想像那「叮」的一聲
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    讓我們暫停一下，想像這些聲音
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    這台機器發出「喀喀喀喀」的聲音
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    或是蒸汽引擎的聲音「叮」。沒錯吧？(笑聲)
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    很顯然，你還需要一個印表機，每個人都需要
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    這個圖片是關於另外一個機器的列印原理
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    它叫做「不同的2號引擎」
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    他沒有把這個機器做出來，不過科學博物館
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    在80和90年代真的做出來了
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    它是個完全機械性的印表機
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    它只能印數字，因為他對數字很著迷
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    它確實可印在紙上，甚至可以自動換行
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    所以當你打到一行結束，它就可以變成這樣
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    你還需要圖片，對吧？
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    就是說，當你得處理一些關於圖片的事
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    因此他說：「嗯，我需要個繪圖機。我有一大張紙
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    還有鋼筆，這樣我就可以讓它作圖了。」
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    因此他也設計了一個繪圖機
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    你知道的，以那個時候的發展來說
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    我認為他已經做出一個很好的機器了
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    接下來則要介紹這位女士，Ada Lovelace
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    現在，想像一下這些晚會，聚集了有名利的人們
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    而這位女士的父親就是瘋狂、陰險
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    、又危險的拜倫王
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    她的母親擔心她會繼承拜倫王
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    那些又古怪又壞的行為
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    於是就想：「我知道怎麼解決了：數學。
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    我們會教她數學，這樣她就會安靜下來了。」
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    (笑聲) 原因是因為
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    從來沒有數學家最後會瘋掉
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    所以，嗯，這個主意還不錯 (笑聲)
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    一切不會有問題。所以她開始學習數學
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    並跟她母親去了一個這樣的晚會
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    Charles Babbage ，你知道的，拿出他的機器
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    威靈頓的公爵也在場
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    Charles 展示了他的機器
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    而 Ada Lovelace 就理解了。她是他生命中
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    唯一一個說出：「我知道這個機器的功用
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    也理解這個機器的未來會怎麼樣」的人。
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    她對我們帮助非常大，因為我們之所以
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    能知道許多 Babbage 設計的機器
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    都歸功於她
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    現在有些人稱她叫第一位程式設計者
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    這其實是從她當初翻譯的一篇論文中節錄出來的
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    這是一個以特定格式寫下的程式
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    不過，正確來說她並不是真正的第一位程式設計者
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    而且事實上，她做了更驚人的事
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    不僅僅只是寫程式
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    她看到了一些 Babbage 沒看到的東西
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    因為 Babbage 對數學太著迷了
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    他想做一個能算數學的機器
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    Lavelace 說：「這台機器
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    不只可以算數。」就像在座的各位一樣
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    大家此刻身上都有一台電腦
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    也就是手機
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    如果你打開你的手機，每個手機
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    、電腦、或任何其他計算設備
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    都是數學。運作的基礎都是數字
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    不論是影片、簡訊、音樂、或聲音，都是數字
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    全部。數學讓這一切成為可能
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    而 Lovalace 說「雖然你在使用的
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    是數學函數和數學符號
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    但這並不表示這些東西就不能
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    代表其他東西，例如音樂」
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    這是個非常大的進展，因為 Babbage 還在說著
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    「我們可以繪出這些神奇的函數、
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    印出表格和數字，然後畫圖！」(笑聲)
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    Lovalce 則說：「你看，
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    這機器可以做出曲子，
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    只要你給它用來代表音樂的數字代號
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    這就是我所說的 Loavelace 大躍進
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    若你稱她為程式設計者，她的確是
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    不過真正重要的是她看見了這機器
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    在未來能有更多可能性
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    而一百多年後，某個人出現了
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    Alan Turing 在1936年重新發明了電腦
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    當然，Babbage的機器是純機械的
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    Turing 的機器是純理論的
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    這兩人都是從數學的觀點來思考
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    但 Turing 告訴我們一些很重要的事情
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    他奠定了數學在電腦科學
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    中的基礎，說到：
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    「你怎麼把電腦創造出來的並不重要。」
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    你的電腦是不是像Babbage那樣是純機械的，
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    或者像今天這種電子的，都不重要
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    也許未來的電腦是由細胞構成的
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    或者又回歸到純機械的。一旦我們使用了奈米技術
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    我們可以把 Babbage 的機器變得
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    非常小。.所有東西都是電腦
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    而在這之中，所有東西的本質都是計算
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    這叫做 Church-Turing 理論
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    所以突然間，你會開始聯想到，
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    Babbage 當年造的那東西，其實就是台電腦
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    事實上，它可以做出任何我們現在
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    用電腦能做的事情，只不過很慢 (笑聲)
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    為了讓大家了解有多慢，以下是說明：
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    它有1k的記憶體
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    並且使用打孔卡，必需手動插進去
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    它的速度比第一台ZX81 (家用電腦) 要慢一萬倍
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    它確實有一個記憶體
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    如果你想的話，你可以擴大它的存儲
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    (笑聲) 那麼，我們今天能做什麼呢?
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    以下是計劃
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    在Swindon 科學博物館的檔案中
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    有上百個計劃和 上千頁文獻
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    是 Charles Babbage 寫的、關於這個分析引擎的筆記
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    其中有一系列計畫被我們稱作計劃28
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    這也是個我與 Doron Swade 所創立的一個
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    慈善機構的名字。Doron Swade 是科學博物館中
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    管理電腦的成員，也是起草了這個計劃
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    要建造出一個不一樣引擎的人
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    我們的計劃就是把它做出來
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    就在肯辛頓南部，我們會做出這個分析引擎
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    這個工程分成很多部分
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    其中一部分就是掃描 Babbage 的文獻
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    這部分已經完成，而正在進行的第二部份
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    則是研讀所有計劃然後決定要建造什麼
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    第三部分是一個模擬那機器的電腦糢擬系統
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    最後一部份，就是在博物館中把機器做出來
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    當它完成時，你就會真正理解電腦是怎麼工作的
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    因為你就不再只是盯著面前一個極小的晶片
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    而是可以看看這個巨大的東西然後說：
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    「阿，我看到記憶體在運作、CPU在運作、
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    我聽見它運作的聲響。我說不定還聞的到！」 (笑聲)
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    但在這之間呢，我們會做一個糢擬
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    Babbage 自己寫到：
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    一旦分析引擎真的被製造出來後
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    它一定會對於未來的科學有所帮助
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    當然，他從沒有成功做出來，因為他總是
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    在他的新計劃上浪費時間，但當這東西真的
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    在1940年代被做出來時，一切都改變了
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    現在，我讓各位稍微看看它
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    運作的樣子，這影片會展示出
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    局部的CPU運作的機械原理
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    這是三組齒輪
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    它準備做加法。這是加法的運作原理
  • 11:45 - 11:48
    如此一來，你可以想像這個巨大的機器
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    因此呢，給我五年時間
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    在2030之前，我們將會做出這個機器
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    謝謝各位。 (鼓掌)
Title:
John Graham-Cumming: 史上最偉大的機器
Speaker:
John Graham-Cumming
Description:

計算機科學在30年代開始了；而且是1830，不是1930。John Graham-Cumming 介紹了 Charles Babbage 所設計的一個以蒸氣為動力的純機械分析引擎，以及拜淪王的女兒--數學家 Ada Lovelace是如何在這台機器簡易的算術能力之外，看見電腦未來的發展。
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Video Language:
English
Team:
closed TED
Project:
TEDTalks
Duration:
12:14

Chinese, Traditional subtitles

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