计算机科学速成课|第一课|计算机早期历史
在这个系列中我们会学习Bits（位），Bytes（字节）晶体管，逻辑门一直到操作系统，虚拟现实和机器人！我们要学很多东西但預先说明我们不会教你如何编程，我们会从高层次上纵览一系列计算机话题
计算机是当今世界的命脉，如果突然关掉所有的计算机电網会关闭，车辆会相撞飞机会坠毁，净水厂会关闭证券市场会停止运作，装满食物的卡车不知运往何方员工得不到薪水，甚至很多囷计算机无关的东西例如DFFA的T恤和我现在坐的椅子，也都是在计算机管理的工厂中制造的计算机改变了我们生活中几乎所有方面，我们吔不是第一次遇到推动全球发展的科技了
工业革命中生产能力的提高，大幅提升了农业工业，畜牧业的规模机械化导致更好的收成，更多的食物商品可以大批量生产，旅行和通讯变得更便宜更快生活质量变得更好。计算机和工业革命有一样的影响从自动化农业囷医疗设备到全球通信和教育机会，还有虚拟现实和无人驾驶汽车等新领域现在这个时代很可能会被后人总结成“信息时代”。你的智能手机中有数十亿个晶体管看起来好像很复杂，但实际上它是很简单的机器通过一层层的抽象来做出复杂操作，在这个系列我们会┅层层讲解，从最底层的1和0到逻辑门，CPU操作系统，整个互联网以及更多……
不用担心，正如在网上买T恤的人不知道网站代码是怎麼写的，设计师不用知道数据包是怎么传输的设计路由器的工程师不用理解晶体管的逻辑，本系列中每个视频会接着上集继续讲但并鈈依赖前面的视频。等这个系列结束后希望你能了解计算机在你的人生以及社会中扮演什么角色以及宰割人类史上最伟大的发明（可以這样说啦）是怎么开始的，它对未来还会有更大的影响但深入之前，我们应该从计算的起源讲起虽然电子计算机才出现不久，但人类對计算的需求早就有了
公认最早的计算设备是算盘，发明于“美索不达米亚”大约公元前2500年，它是手动计算器用来帮助加减数字，咜存储着当前的计算状态类似于如今的硬盘，人们制造算盘是因为社会的规模已经超出个人心算的能力一个村庄可能有上千个人和上萬头牛，算盘有很多变种但我们来看一个基础版，每行代表10的不同次方最底下那一行，一个珠子代表10的0次方也就是1，再上面的一行昰10的1次方（也就是10）再上面的一行是10的2次方（以此类推）。假设最底部的三颗珠子代表3头牛，假设再买4头牛只需要向右移动4棵珠子，共7个珠子但如果再买5头，珠子就不够用了所以把所有珠子移回左边，在第二排把1颗珠子向右移动代表10，然后最底下那行向右移動2颗珠子，代表12这种方法处理大数字很有效。假设要表示1251从下往上：第一行移1个第二行移5个，第三行移2个第四行移1个，我们不用记茬脑袋里算盘会记住。在接下来4000年人类发明了各种巧妙的计算设备，比如星盘让船只可以在海上计算纬度，或计算尺帮助计算乘法和除法，人们还创造了上百种时钟算日出、潮汐、天体的位置、或纯粹拿来计时这些设备让原先很费力的事变得更快、更简单、更精確、降低了门槛，加强了我们的能力记笔记！（敲黑板）这个系列会多次提到这一点
计算机先驱Charles Babbage说过：“随着知识的增长和新工具的诞苼，人工劳动力会越来越少”然而，这些设备那时都不叫“计算机”最早使用“计算机"一词的文献，来自1613年的一本书作者Richard
Braithwait,然而指的鈈是机器，而是一种职业Braithwait说："（我听说过的计算者里最厉害的，能把好几天的工作量大大缩减）"那时，”Computer“指负责计算的人”Computer“偶爾会用机器来帮忙，但大部分时候靠自己这个职位一直到1800年代还存在，之后”Computer“逐渐开始代表机器，其中”步进计算器“最有名由德国博学家戈特佛里德·莱布尼茨建造于1694年。莱布尼茨说过：”…让优秀的人浪费时间算数简直侮辱尊严农民用机器能算得一样准。“”步进计算器“有点像汽车里的里程表不断累加里程数，它有一连串可以转动的齿轮偶十个齿，代表数字0到9每当一个齿轮转过9，它會转回0同时让旁边的齿轮前进1个齿，就像算盘超过10一样做减法的时候，机器会反向运作利用一些巧妙的机械结构，步进计算器也能莋乘法和除法乘法和除法，实际上只是多个加法和减法举例，17除以5我们只要减5，减5再减5，直到不能再减5就知道了17=5x3+2.步进计算器可鉯自动完成这种操作，它是第一台能做“加减乘除”全部四种运算的机器它的设计非常成功，以至于沿用了3个世纪不幸的是，即使有機械计算器许多现实问题，依然需要很多步算一个结果可能要几个小时甚至几天，而且这些手工制作的机器非常昂贵大部分人买不起，所以在20世纪以前大部分人会用预先算好的计算表，这些计算表由之前“人力计算器“编撰如果你想知道8675309的平方根，与其花一整天來手摇”步进计算器“你可以花一分钟在表里找答案，速度和准确性在战场上尤为重要因此军队很早就开始用计算解决复杂问题。如哬精确瞄准炮弹是一个很难的问题?19世纪这些炮弹的射程可以达到1公里以上（比半英里多一点），因为风力温度，大气压力会不断变化想打中船一样大的物体也非常困难，于是出现了射程表炮手可以查环境条件和射击距离，然后这张表会告诉他们角度要设成多少，這些射程表很管用二战中被广泛应用。问题是如果改了大炮或炮弹的设计就要算一张新表，这样很耗时而且会出错Charles
Babbage在1822年写了一篇论攵，向皇家天文学会指出了这个问题标题叫：“机械在天文与计算表中的应用”。
让我们进入思想泡泡：Charles Babbage提出了一种新型机械装置叫"差汾机“一个更复杂的机器，能近似多项式多项式描述看几个变量之间的关系，比如射程和大气压力或者Garrie Anne要吃多少披萨才开心，多项式也可以用于近似对数和三角函数这些函数手算相当麻烦。Charles
Babbage在1823年开始建造差分机并在接下来二十年，试图制造和组装25000个零件总重接菦15吨。不幸的是该项目最终放弃了，但在1991年历史学家根据Charles Babbage的草稿做了一个差分机，而且它还管用！但更重要的是在差分机的建造期間，Charles
Babbage构想了一个更复杂的机器-分析机不像差分机，步进计算器和以前的其他计算设备分析机是“通用计算机”。它可以做很多事情鈈只是一种特定运算，甚至可以给它数据然后按照顺序执行一系列操作，它有内存甚至一个很原始的打印机，就像差分机这台机器呔超前，所以没有建成然而这种“自动计算机”的概念-计算机可以自动完成一系列操作是跨时代的概念，预示着计算机程序的诞生英國数学家Ada
Lovelace给分析机写了假想的程序，她说：“未来会诞生一门全新的强大的，专为分析所用的语言”因此Ada被认为是世上第一位程序员。分析机激励了（可以这么讲）第一代计算机科学家这些计算机科学家把很多Charles Babbage的点子融入到他们的机器，所以Charles Babbage经常被认为是“计算之父”
到了19世纪末，科学和工程领域中特定任务会用上计算设备，但公司、政府、家庭中很少见到计算设备然而，美国政府在1890年的人口普查中面临着严重的问题只有计算机能提供所需的效率。美国宪法要求10年进行一次人口普查目的是分配联邦资金，国会代表、等等箌1880年代，美国人口迅速增长大部分因为移民。人口普查要七年时间来手工编制等做完都过时了，而且1890年的人口普查预计要13年完成，泹人口普查可是10年一次啊！人口普查局找了Herman Hollerith,他发明了打孔卡片制表机他的机器是“电动机械的”-用传统机械来计数，结构类似莱布尼茨嘚乘法器但用电动结构连接其他组件。Hollerith的机器用打孔卡一种纸片，上面有网格用打孔来表示数据。举个例子有一连串代表婚姻状況，如果你结婚了就在“结婚”的位置打孔，当卡插入Hollerith的机器时小金属针会到卡片上-如果有个地方打孔了，针会穿过孔泡入一小瓶汞，联通电路电路会驱动电机，然后给“已婚”的齿轮+1Hollerith的机器速度是手动的10倍左右，使人口普查在短短两年半内完成给人口普查办公室省了上百万美元。
企业开始意识到计算机的价值可以提升劳动力以及数据密集型任务来提高利润。比如会计保险评估和库存管理等行业，为了满足这一需求Hollerith成立了制表机器公司，这家公司后来在1924年与其它机械制造上合并成立了“国际商业机器公司”简称IBM.你可能聽过IBM，这些电子机械的“商业机器”取得了巨大成功改变了商业和政府。到了1990年代中叶世界人口的爆炸和全球贸易的兴起，要求更快更灵活的工具来处理数据，为电子计算机的发展奠定了基础
Babbage于1871年去世，当时分析机还没完成
Babbage工作室外面的街头音乐家很吵，很影响怹干活
Charles“计算机之父”Babbage设计了第一个可编程计算机。
Garrie Anne是英国树莓派基金会的教育部长
Garrie Anne还主持了Geek Gurl日记这个节目针对想学习科技的青少年。
Arduinos用于快速制作嵌入式设备原型
树莓派是便宜的单板计算机旨在推进计算机基础学习。
2016年7月7-11用Flirtey无人机进行了美国第一次合法的无人机送货。
Lovelace写的分析机笔记是第一个算法
“巨像”计算机是第一个可编程电子数码计算机建造出来是为了破解德国"洛伦兹"加密机。
Tommy Flowers和他的团隊在11个月内做出“巨像1号”一共造了10台“巨像”计算机来帮助英国破解密码。
图灵的Bomba是电子机械密码破解机但不算是第一台计算机。
1945姩布莱切利园是英国破解密码的总部10000名工作人员中有接近3/4是女性。
微软创立于1975年创始人是比尔·盖茨和保罗·艾伦。
沃茨和乔布斯1971年茬HP的Palo Alto工作时成为朋友。
IBM PC 给个人电脑创造了一个标准化平台对市场造成了巨大影响
盖茨早预科学校是就写了个井字棋游戏可以和电脑下棋。
“天黑之后”是1989年屏幕保护程序有会长翅膀会飞的烤面包机和面包
很多公司都是从车库开始的：施乐，惠普戴尔，苹果……甚至是迪士尼！
只要不违背机器人第一和第二定律机器狗必须对着松鼠一直叫
