三分钟聊一聊计算机发明前的编程

原创 2017-10-09 伊娃老师 科技学堂

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在科技教育中，我们经常强调计算机编程的重要性。你知道吗？“编程”的出现比计算机还要早。那么，在计算机出现之前的编程，到底是什么样子的呢。今天伊娃老师的就带你来看一下！

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编程到底在多早就出现了呢？在大约公元60年的古希腊，一位发明家，亚历山大的希罗，设计了一款通过绕绳让小车按特定路线行走的三轮车。科学家根据历史文献复现了这部“可编程”三轮车。三轮车的两个对称轮有可以独立旋转的轴承，给三轮车的编程就通过在轴承上的绕绳方式来实现。轴承上钉有钉子，绳子可以通过钉子实现反向绕绳。绳子的另一头绕过一个滑轮挂有重物。当绳子在轴承上绕了多圈后，重物被拉起，这时绕绳的人松手，重物会拉动绳子，绳子再带动轴承旋转。两个轴承通过正转和反转的组合搭配，就实现了三轮车的转弯或走直线。

在古代中国，人们也发明了自动计算路程的工具，这就是汉代的记里鼓车，车中安装了精巧的机械装置，每前进一里，车上木制机械人就敲鼓一次，每前进十里，机械人就敲一次铃铛。通过这种方法，人们就能知道路程是多少。这些“程序”只能固化在机械结构中，无法进行自由改动，所以还不能称之为真正的程序，但这些自动操作机械的方法孕育了编程的思想。

到了十九世纪，工业革命的技术飞跃让人们能够生产更精密的机械，也对机械自动化运作提出了更高的需求。十九世纪的钟表匠将机械制作推向极致，例如这个自动写字机械人偶，在如此小的体积内容纳了大量的机械零件，人偶可以自动地纸上写下优美的文字。

与此同时，还诞生了另一类不同的机器，通过打孔纸带，人们能够控制机器制造出不同的东西。最典型的案例是法国人雅卡尔发明的提花织布机，它有一个接口可以嵌入打孔纸带，通过纸带中坑洞的不同位置，指令织布机作出不同的动作，编织出不同的图案。尽管提花是一个复杂的过程，但它的本质是重复的操作，所以能够交给机械完成。这时候我们已经可以看到编程的曙光。

第一个公认的程序出现在十九世纪中叶。英国科学家巴贝奇从提花织布机中获取灵感，设计出能够进行通用技术的差分机和分析机。分析机能够通过输入特定数值，机器每运转一轮进行一次函数运算，输出计算结果。由于种种因素，巴贝奇最终没有完成分析机的制作。当时拜伦之女埃达·洛夫莱斯与巴贝奇合作，为分析机写的一段关于伯努利数的算法，这段算法成为第一个计算机程序，埃达也被称为第一个程序员。

随着第二次工业革命中电力被广泛应用，人们在二十世纪中期发明出电力引导的计算机，编程迎来了它的的寒武纪生命大爆发。只有认识了计算机发明前的编程发展史，我们才更能够深刻地理解编程是什么，更好地开展科技教育。