1
00:00:00,293 --> 00:00:01,245
好 各位同学

2
00:00:01,493 --> 00:00:03,821
我们今天要讲的题目是

3
00:00:04,037 --> 00:00:05,813
从算筹到ENIAC

4
00:00:06,181 --> 00:00:07,347
那么今天的主要内容

5
00:00:07,733 --> 00:00:10,904
我会从远古的手动的一些计算工具

6
00:00:11,197 --> 00:00:14,445
一直讲到我们现代的电子计算机ENIAC

7
00:00:15,165 --> 00:00:18,925
首先我们来介绍一下远古的计算工具

8
00:00:19,221 --> 00:00:21,125
我们看

9
00:00:21,491 --> 00:00:24,829
我们人类社会最早的计算工具是什么呢

10
00:00:25,126 --> 00:00:27,365
其实早先可以有结绳记事

11
00:00:27,749 --> 00:00:28,789
但是那个呢谈不上计算

12
00:00:29,221 --> 00:00:30,989
只能称得上是存储

13
00:00:31,405 --> 00:00:32,653
那么最早的计算工具

14
00:00:32,877 --> 00:00:36,149
是出现在中国的商周时期

15
00:00:36,357 --> 00:00:37,063
是什么呢

16
00:00:37,357 --> 00:00:39,805
就是这样的一些东西

17
00:00:40,117 --> 00:00:40,965
叫算筹

18
00:00:41,320 --> 00:00:42,557
那么我们古代成语

19
00:00:43,021 --> 00:00:44,445
“运筹帷幄”之中的“筹”

20
00:00:44,741 --> 00:00:46,141
就是这个算筹

21
00:00:47,729 --> 00:00:49,109
这是普通的算筹

22
00:00:49,373 --> 00:00:50,109
就是一些小木棍

23
00:00:50,557 --> 00:00:52,173
它的高端产品是什么呢

24
00:00:52,509 --> 00:00:53,869
就是一些小骨头棍

25
00:00:54,205 --> 00:00:57,237
这个算筹用来怎么计数呢

26
00:00:57,526 --> 00:01:00,741
我们古代有“横式”“纵式”两种计数方式

27
00:01:01,077 --> 00:01:04,477
其实就是不同的排放组合来代表不同的数字

28
00:01:05,109 --> 00:01:06,125
那么大家想

29
00:01:06,405 --> 00:01:09,509
这些小木棍用来作为计算工具

30
00:01:09,821 --> 00:01:13,253
能够完成什么样的工作呢

31
00:01:13,565 --> 00:01:18,013
事实上我们中国古代有一位老大爷

32
00:01:18,261 --> 00:01:21,389
他用算筹还是做了一些工作

33
00:01:21,702 --> 00:01:23,173
我们来认识一下这位老大爷

34
00:01:25,422 --> 00:01:26,149
他是谁呢

35
00:01:26,613 --> 00:01:27,691
他叫祖冲之

36
00:01:28,582 --> 00:01:30,501
他用算筹做出了什么呢

37
00:01:30,820 --> 00:01:36,453
他把圆周率从3.1415926到3.1415927之间估算出来

38
00:01:36,845 --> 00:01:41,333
所以算筹还是可以做一些很好的工作的

39
00:01:42,181 --> 00:01:44,533
同样的这个年代

40
00:01:44,845 --> 00:01:47,807
在欧洲也有类似的一些工具

41
00:01:48,253 --> 00:01:50,493
那就是欧洲的Napier算筹

42
00:01:51,157 --> 00:01:52,413
欧洲的这个Napier算筹

43
00:01:52,661 --> 00:01:54,989
它是依据一定的计算原理来做的

44
00:01:55,317 --> 00:01:56,030
什么原理呢

45
00:01:56,373 --> 00:01:57,101
我说是“格子原理”

46
00:01:57,501 --> 00:01:58,693
那什么是“格子原理”呢

47
00:01:58,965 --> 00:02:00,091
我们来看一下

48
00:02:00,462 --> 00:02:01,157
举个简单例子

49
00:02:01,541 --> 00:02:04,205
比如说我们要计算24乘以36

50
00:02:05,585 --> 00:02:07,765
这个时候我们用一个格子把它画出来

51
00:02:08,277 --> 00:02:10,933
把2、4、3、6分别对应横向的格和纵向的格

52
00:02:11,597 --> 00:02:14,837
这时候我们把每一个格子分成两个部分

53
00:02:15,197 --> 00:02:16,917
其中要填上数字

54
00:02:17,237 --> 00:02:17,775
填什么数字呢

55
00:02:18,037 --> 00:02:19,357
比如说2乘以6

56
00:02:21,234 --> 00:02:22,461
它的这个相应的位置

57
00:02:22,901 --> 00:02:23,862
2乘以6等于12

58
00:02:24,165 --> 00:02:26,021
相应的位置就填上1和2

59
00:02:27,117 --> 00:02:28,117
类似的方法

60
00:02:28,461 --> 00:02:30,013
我们把所有的格子的数字都填满

61
00:02:30,525 --> 00:02:32,949
那么好 24乘36到底等于多少

62
00:02:33,269 --> 00:02:36,533
我们看 个位数就是4

63
00:02:36,776 --> 00:02:39,741
十位数呢就是这样相加 就是6

64
00:02:40,037 --> 00:02:42,517
百位数就是这样相加 就是8

65
00:02:42,864 --> 00:02:45,981
864 大家去验算一下是不是对的

66
00:02:46,525 --> 00:02:47,638
是对的

67
00:02:48,581 --> 00:02:50,181
利用这样的一个“格子原理”

68
00:02:50,525 --> 00:02:53,829
欧洲的Napier发明了这种算筹

69
00:02:54,173 --> 00:02:55,277
就是这个样子的

70
00:02:55,603 --> 00:02:57,837
大家看 就是这样

71
00:03:00,402 --> 00:03:03,605
后来中国又出现了一种

72
00:03:03,893 --> 00:03:06,644
低碳 环保 便携

73
00:03:07,229 --> 00:03:09,540
同时解决问题又非常利索

74
00:03:09,797 --> 00:03:11,965
三下五除二就可以搞定的计算工具

75
00:03:12,557 --> 00:03:13,277
是什么呢

76
00:03:13,904 --> 00:03:15,079
就是算盘

77
00:03:16,205 --> 00:03:18,709
这个算盘应该说在中国古代

78
00:03:19,021 --> 00:03:21,709
社会发展中起到了重要的作用

79
00:03:22,060 --> 00:03:22,789
就不用多说了

80
00:03:25,157 --> 00:03:27,445
它出现在宋 元 大概这个年代

81
00:03:29,189 --> 00:03:31,900
还是大概同一时代

82
00:03:32,597 --> 00:03:34,061
在欧洲有一个数学家

83
00:03:34,853 --> 00:03:36,420
英国的数学家奥特雷德

84
00:03:36,842 --> 00:03:40,629
他发明了一种计算工具叫“计算尺”

85
00:03:41,701 --> 00:03:43,324
这个计算尺实际上

86
00:03:43,660 --> 00:03:45,772
尽管是在十五世纪发明的

87
00:03:46,029 --> 00:03:48,277
但是真正推广应用的

88
00:03:48,956 --> 00:03:49,941
让世人所知的

89
00:03:50,221 --> 00:03:51,060
是谁呢

90
00:03:51,364 --> 00:03:53,381
是到了十八世纪的时候

91
00:03:53,820 --> 00:03:54,412
一位人物

92
00:03:54,717 --> 00:03:55,495
叫做瓦特

93
00:03:56,509 --> 00:03:58,717
就是发明蒸汽机的瓦特

94
00:03:59,564 --> 00:04:01,565
他把计算尺做了一点点改进

95
00:04:01,893 --> 00:04:02,317
怎么改进呢

96
00:04:02,821 --> 00:04:03,573
大家看

97
00:04:03,941 --> 00:04:09,076
计算尺上增加了一个滑动的标

98
00:04:09,405 --> 00:04:11,645
这个标是用来作为

99
00:04:12,052 --> 00:04:14,901
记录中间的计算结果用的

100
00:04:15,652 --> 00:04:17,596
所以瓦特用它做了大量的计算

101
00:04:17,949 --> 00:04:20,789
也为后来的工业发展起到了重要作用

102
00:04:21,348 --> 00:04:22,740
这是计算尺

103
00:04:24,445 --> 00:04:25,973
这是远古的计算工具

104
00:04:26,261 --> 00:04:27,348
我们说远古的计算工具

105
00:04:27,724 --> 00:04:30,116
大体可以称为是手动计算工具

106
00:04:30,869 --> 00:04:32,772
后来又有一些先辈

107
00:04:33,196 --> 00:04:34,365
他们利用他们的智慧

108
00:04:34,748 --> 00:04:38,386
为我们发明了机械式的计算工具

109
00:04:38,893 --> 00:04:40,469
下面呢我们来看一下

110
00:04:40,837 --> 00:04:41,740
机械式计算工具

111
00:04:44,260 --> 00:04:47,052
在这一部分我要讲四个案例

112
00:04:47,716 --> 00:04:50,224
按照历史的顺序我要将四个案例

113
00:04:50,772 --> 00:04:52,564
其实我们还有一些别的计算工具

114
00:04:53,244 --> 00:04:54,724
我们首先来看

115
00:04:55,988 --> 00:04:59,332
在欧洲文艺复兴的期间

116
00:05:00,294 --> 00:05:05,103
有一位老人家设计了这样的一个装置

117
00:05:05,670 --> 00:05:09,102
由十三个齿轮来做加法

118
00:05:10,078 --> 00:05:10,998
这样一个装置

119
00:05:11,518 --> 00:05:13,238
那么这个装置实际的形状

120
00:05:13,886 --> 00:05:14,622
就是这样的形状

121
00:05:14,750 --> 00:05:17,084
那么是哪一位老人家设计的呢

122
00:05:17,924 --> 00:05:18,804
我们来认识一下

123
00:05:21,364 --> 00:05:22,356
哇 蒙娜丽莎

124
00:05:23,084 --> 00:05:24,012
的作者达芬奇

125
00:05:25,716 --> 00:05:27,524
他设计的这个装置

126
00:05:29,756 --> 00:05:32,908
一直是停留在手稿状态

127
00:05:33,692 --> 00:05:35,268
后来无意当中被人发现

128
00:05:35,837 --> 00:05:37,268
说达芬奇怎么还有这么一个发明

129
00:05:38,581 --> 00:05:39,852
但是一直到1968年

130
00:05:40,284 --> 00:05:41,748
才有人真正把他这个装置

131
00:05:42,148 --> 00:05:43,884
按照他的这个说明恢复了出来

132
00:05:44,348 --> 00:05:45,332
就是下面这个图

133
00:05:45,996 --> 00:05:47,516
这个图大家可以看到

134
00:05:48,004 --> 00:05:48,412
就是一个真实的装置

135
00:05:48,935 --> 00:05:51,380
你们在某些博物馆也许会看到这个装置

136
00:05:51,828 --> 00:05:56,204
这是最早达芬奇做了一个加法器的设计

137
00:05:56,852 --> 00:05:57,316
是一个机械式的

138
00:05:58,291 --> 00:06:00,772
这个呢大约是在十四世纪的时候

139
00:06:01,116 --> 00:06:04,180
又过了大约两百年

140
00:06:05,700 --> 00:06:07,933
一位德国的科学家叫契克卡德

141
00:06:08,836 --> 00:06:12,620
他又设计了一个机械式的计算装置

142
00:06:13,636 --> 00:06:14,616
这是契克卡德

143
00:06:15,021 --> 00:06:18,428
他发明的这个装置是这个样子的

144
00:06:19,268 --> 00:06:19,957
为什么这样呢？

145
00:06:20,164 --> 00:06:22,476
因为他最早发明这个装置是木头的

146
00:06:23,108 --> 00:06:24,005
放到他的家乡

147
00:06:25,445 --> 00:06:26,604
结果就因为是木头的

148
00:06:27,015 --> 00:06:28,452
有一次家乡不小心失火了

149
00:06:29,748 --> 00:06:30,452
一把火烧掉了

150
00:06:31,356 --> 00:06:32,284
所以留下的只有图纸

151
00:06:33,212 --> 00:06:35,228
后人又根据他的图纸

152
00:06:35,916 --> 00:06:37,277
真实地再现了

153
00:06:37,917 --> 00:06:39,278
他所设计的这个计算装置

154
00:06:40,284 --> 00:06:40,989
也还是木头的

155
00:06:41,572 --> 00:06:43,796
发现这个装置运行非常好

156
00:06:45,220 --> 00:06:46,692
这是德国的科学家当时

157
00:06:47,677 --> 00:06:50,004
用木头做的一个计算装置

158
00:06:51,101 --> 00:06:54,789
大体上和契克卡德在同一年代

159
00:06:55,573 --> 00:06:57,149
又有一位年轻人

160
00:06:57,565 --> 00:07:00,709
他在19岁的时候设计了一个

161
00:07:01,085 --> 00:07:03,381
也是机械式计算装置

162
00:07:03,925 --> 00:07:05,013
叫齿轮计算器

163
00:07:05,669 --> 00:07:06,317
就是这样的

164
00:07:06,661 --> 00:07:07,765
这个计算器的特点是什么

165
00:07:08,173 --> 00:07:10,325
十进制 带进位

166
00:07:10,989 --> 00:07:11,669
这样的一个特点

167
00:07:12,029 --> 00:07:14,189
这个年轻人为什么要设计这样一个装置呢

168
00:07:14,989 --> 00:07:18,365
是因为他的父亲是政府官员

169
00:07:18,901 --> 00:07:22,725
负责的工作是每天都要计算复杂的税率

170
00:07:23,293 --> 00:07:24,805
计算任务非常重

171
00:07:25,490 --> 00:07:28,309
他年纪轻轻的时候就觉得

172
00:07:28,685 --> 00:07:29,485
父亲很辛苦

173
00:07:29,869 --> 00:07:32,277
我希望能够给父亲做一点事情

174
00:07:32,613 --> 00:07:33,221
所以他就想

175
00:07:33,509 --> 00:07:34,661
我可不可以用一个机械的装置

176
00:07:35,013 --> 00:07:36,741
来代替父亲的这种繁琐的工作

177
00:07:37,069 --> 00:07:40,789
所以他就设计了这么一个装置

178
00:07:41,117 --> 00:07:42,629
叫齿轮计算器

179
00:07:44,803 --> 00:07:45,547
谁设计的呢

180
00:07:45,771 --> 00:07:46,569
就是这位年轻人

181
00:07:46,875 --> 00:07:47,880
大家可能就不太认识

182
00:07:48,253 --> 00:07:50,701
这位年轻人的名字叫做帕斯卡

183
00:07:51,952 --> 00:07:53,488
大家觉得耳熟啊

184
00:07:53,957 --> 00:07:55,149
帕斯卡是谁呢

185
00:07:55,525 --> 00:07:57,437
没错 就是你想的那个压强的单位

186
00:07:57,789 --> 00:07:58,269
帕斯卡

187
00:07:58,989 --> 00:08:02,229
他最早设计了这个齿轮式的计算器

188
00:08:03,725 --> 00:08:05,837
这个计算器的实物是这样的

189
00:08:06,637 --> 00:08:07,405
它最后生产没有呢

190
00:08:07,797 --> 00:08:08,677
生产了

191
00:08:08,965 --> 00:08:09,693
而且生产了很多

192
00:08:10,928 --> 00:08:12,949
生产了很多之后

193
00:08:13,341 --> 00:08:16,293
有几个样品当时还曾经送到了中国

194
00:08:17,077 --> 00:08:18,221
可惜中国当时也没有用

195
00:08:19,653 --> 00:08:22,086
这是打开后里面的装置

196
00:08:22,621 --> 00:08:26,725
通过齿轮的咬合来进行十进制的计算

197
00:08:27,565 --> 00:08:28,597
这是帕斯卡

198
00:08:29,131 --> 00:08:32,051
那么帕斯卡他所做的工作

199
00:08:32,763 --> 00:08:35,202
应该说在那个年代超前的

200
00:08:35,538 --> 00:08:36,538
也是一种非凡的

201
00:08:37,571 --> 00:08:39,702
那么 在帕斯卡生命的最后几年

202
00:08:40,131 --> 00:08:44,779
他专心地在写 总结自己的思想

203
00:08:45,251 --> 00:08:46,899
他在他的书中写道

204
00:08:47,251 --> 00:08:51,493
这种计算器所进行的工作比动物的行为

205
00:08:51,931 --> 00:08:54,179
更接近于人类的思维

206
00:08:55,747 --> 00:08:57,611
也就是说 他实际上

207
00:08:57,971 --> 00:09:00,499
提出了一种非凡的想法

208
00:09:01,099 --> 00:09:01,995
为了实现这样一个目的

209
00:09:02,371 --> 00:09:02,707
是什么

210
00:09:03,075 --> 00:09:08,475
就是利用纯粹的机械的装置

211
00:09:09,691 --> 00:09:14,771
来代替我们人类的思考和记忆

212
00:09:15,779 --> 00:09:17,867
那么这种想法在当时可以说

213
00:09:18,210 --> 00:09:21,194
是一种非凡的创新 非凡的创举

214
00:09:22,369 --> 00:09:25,449
但是非常可惜 他有这样非凡的创举

215
00:09:25,894 --> 00:09:30,705
但是帕斯卡呢 在39岁的时候就去世了

216
00:09:31,519 --> 00:09:33,082
英年早逝了 特别可惜

217
00:09:33,673 --> 00:09:34,929
那么帕斯卡其实自己呢

218
00:09:35,361 --> 00:09:36,538
也对自己有一个评价

219
00:09:36,945 --> 00:09:40,722
他说 人好比是脆弱的芦苇

220
00:09:41,218 --> 00:09:44,210
但是 他又是有思想的芦苇

221
00:09:45,227 --> 00:09:46,593
其实这句话很有意思

222
00:09:47,002 --> 00:09:47,793
我们现在回想

223
00:09:48,146 --> 00:09:51,490
我们现在很多人比一个强壮的芦苇

224
00:09:51,969 --> 00:09:53,529
不知道要强壮多少倍

225
00:09:54,073 --> 00:09:58,362
但是最终也是像芦苇一样悄无声息

226
00:09:59,209 --> 00:09:59,833
为什么呢

227
00:10:00,514 --> 00:10:02,905
大家可以想一想帕斯卡的这句话

228
00:10:05,661 --> 00:10:07,242
好 那么帕斯卡之后

229
00:10:07,977 --> 00:10:11,257
有一位比帕斯卡小二十多岁的年轻人

230
00:10:11,906 --> 00:10:15,682
那么 他被帕斯卡的想法深深的迷住了

231
00:10:16,130 --> 00:10:17,490
他后来设计了一个

232
00:10:17,842 --> 00:10:19,826
大约在帕斯卡计算机之后

233
00:10:20,137 --> 00:10:21,937
我们推算在大约在半个世纪之后

234
00:10:22,441 --> 00:10:24,881
他设计了一个乘法器

235
00:10:25,681 --> 00:10:26,905
大家看这个乘法器

236
00:10:27,450 --> 00:10:29,505
那么这个乘法器看这个样子就比较

237
00:10:29,834 --> 00:10:31,697
高端 大气 上档次

238
00:10:32,393 --> 00:10:33,337
比之前的要好看多了

239
00:10:33,889 --> 00:10:35,298
那么这个乘法器谁设计的呢

240
00:10:35,713 --> 00:10:37,225
我们认识一下这位年轻人

241
00:10:38,338 --> 00:10:40,441
他的名字叫莱布尼茨

242
00:10:42,233 --> 00:10:44,058
那么这个莱布尼茨 他这个乘法器

243
00:10:44,681 --> 00:10:47,297
和之前帕斯卡的加法器的区别在什么地方

244
00:10:47,834 --> 00:10:51,505
它是二进制的 所以这是它最大的特点

245
00:10:51,833 --> 00:10:52,593
二进制 乘法器

246
00:10:52,928 --> 00:10:53,673
机械式的

247
00:10:54,073 --> 00:10:55,258
那么说到这个二进制呢

248
00:10:55,505 --> 00:10:59,654
应该说还是和中国的文化还是相当有些渊源

249
00:11:00,050 --> 00:11:02,825
那么据说莱布尼茨的二进制想法

250
00:11:03,356 --> 00:11:05,418
来自于我们的伏羲八卦图

251
00:11:06,114 --> 00:11:07,241
那么怎么对应呢

252
00:11:07,697 --> 00:11:08,329
就是伏羲八卦图当中的

253
00:11:08,737 --> 00:11:11,657
乾 坤 坎 离 巽 艮 震 兑

254
00:11:11,938 --> 00:11:13,778
这八个卦呢 分别可以用

255
00:11:14,057 --> 00:11:18,113
二进制的000 001等等 这样表示出来

256
00:11:18,961 --> 00:11:20,540
所以呢 有一种说法呢 说

257
00:11:20,915 --> 00:11:23,543
莱布尼茨的二进制思想来源于中国的八卦

258
00:11:23,969 --> 00:11:25,393
当然 莱布尼茨本人是否认的

259
00:11:25,905 --> 00:11:27,730
但是又有中国学者又考证过

260
00:11:28,034 --> 00:11:29,090
说他否认不了这一点

261
00:11:29,298 --> 00:11:30,761
他肯定是之前见过这个八卦的

262
00:11:31,465 --> 00:11:33,906
当然这个事情 我们不去再考证

263
00:11:34,385 --> 00:11:38,217
它到底是起源于什么地方 二进制

264
00:11:38,489 --> 00:11:40,818
我觉得我们现在自强是更重要的

265
00:11:42,161 --> 00:11:43,673
好 那么我们这个小节呢

266
00:11:44,105 --> 00:11:47,161
主要就给大家介绍了最远古的手动计算工具

267
00:11:47,521 --> 00:11:48,969
和机械式的一些计算工具

268
00:11:49,489 --> 00:11:51,193
那么也体现了先辈的智慧

269
00:11:52,465 --> 00:11:57,954
但是真正对未来的 也就是现在的计算机科学

270
00:11:58,275 --> 00:11:59,841
产生重大影响

271
00:12:00,241 --> 00:12:01,773
我们有两位伟大的先驱

272
00:12:02,777 --> 00:12:03,657
那么 他们的故事

273
00:12:03,929 --> 00:12:05,988
我们在下一节将要给大家讲述