數字化的起源

數字計算機首先來源於理論突破,是邏輯代數為開關電路設計奠定了的數學基礎。

邏輯代數又稱布爾代數,正是以它的創立者——英國數學家布爾(G.Boole)<圖左> 而命名。 1815年生於倫敦的布爾家境貧寒,父親是位鞋匠,無力供他讀書。他的學問主要來自於自學。年僅 12歲,布爾就掌握了拉丁文和希臘語,後來又自學了意大利語和法語。16歲開始任教以維持生活, 從20歲起布爾對數學產生了濃厚興趣,廣泛涉獵著名數學家牛頓、拉普拉斯、拉格朗日等人的數 學名著,並寫下大量筆記。這些筆記中的思想,1847年被用於他的第一部著作《邏輯的數學分析》 之中。

1854年,已經擔任柯克大學教授的布爾再次出版《思維規律的研究——邏輯與概率的數學理論基礎》。 以這兩部著作,布爾建立了一門新的數學學科。

在布爾代數里,布爾構思出一個關於0和1的代數系統,用基礎的邏輯符號系統描述物體和概念。 這種代數不僅廣泛用於概率和統計等領域,更重要的是,它為今後數字計算機開關電路設計提供 了最重要數學方法。

布爾一生發表了50多篇科學論文、兩部教科書和兩卷數學邏輯著作。為了表彰他的成功,都柏林 大學和牛津大學先後授予這位自學的成才的數學家榮譽學位,他還被推選為英國皇家學會會員。

1938年,美國數學家申龍(C. Shannon)<圖仕>,第一次在布爾代數和繼電器開關電路之間架起了橋樑。

1916年出生在美國密執安州的申龍,從小熱愛機械和電器,表現出很強的動手能力。1936年畢業 於密執安大學工程與數學系,工程與數學就成為他一生的興趣所在。

在麻省理工大學攻讀碩士期間,他選修了布爾代數,並且幸運地得到微分分析儀研製者布什博 士的親自指導。導師布什曾對他預言說,微分分析儀的模擬電路必定可以用符號邏輯替代。從布 爾的理論和布什的實踐裡,申龍逐漸悟出了一個道理——前者正是後者最有效的數學工具。

1938年,年僅22歲的申龍在碩士論文的基礎上,寫就了一篇著名的論文《繼電器和開關電路的分 析》,被認為是通訊歷史上最傑出的理論之一。由於布爾代數只有0和1兩個值,恰好與二進制數 對應,申龍把它運用於以脈衝方式處理信息的繼電器開關,從理論到技術徹底改變了數字電路的 設計方向。因此,這篇論文在現代數字計算機史上也具有劃時代的意義。

1840年取得了博士學位,申龍在AT&T貝爾實驗室裡度過了碩果纍纍的15年。他用實驗證實,完全 可以採用繼電器元件製造出能夠實現布爾代數運算功能的計算機。1948年,申龍又發表了另一篇 至今還在閃爍光芒的論文——《通信的數學基礎》 , 從而給自己贏來「信息論之父」的桂冠。 1956年,他參與發起了達特默斯人工智能會議,成為這一新學科的開山鼻祖之一。他不僅率先把 人工智能運用於電腦下棋方面,而且發明了一個能自動穿越迷宮的電子老鼠,以此證明計算機可以 通過學習提高智能。



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