信息技术发展历程|激动人心的信息技术诞生与成长简史( 二 )

真正把布尔代数应用到电路设计上来，要到1938年。这一年，麻省理工的年轻教授克劳德艾尔伍德香农（Claude Elwood Shannon）发表了他的硕士论文《继电器和开关电路的符号分析》（A Symbolic Analysisof Relay and Switching Circuits），他把开关电路建立在布尔代数的基础上，证明了继电器这一简单的开关电路可以实现所有以布尔代数为基础的逻辑运算，并给出了实现四则运算的电路设计。该论文是开关与逻辑电路理论和设计的开山之作。
1895年，英国工程师弗莱明利用爱迪生效应发明了真空管。从此，人类进入了微电子时代。1912年，美国发明家李福雷斯特在加州的帕洛阿尔托市发现了真空管的放大作用，为电子工业奠定了基础。1913年，麻省理工的教授万尼瓦尔布什制造出了第一台模拟式计算机微分分析仪。该计算机靠电机驱动，并利用齿轮转动的角度来进行模拟计算。
1936年11月12日，英国数学家阿兰图灵（Alan Turing）发表了计算机理论的奠基性论文《论可计算数及其在判定问题中的应用》（On Computable Numbers，with an Application to the Entscheidungs problem），阐明了现代计算机理论，从理论上定义了现代通用计算机、可计算性等重要概念。为了模拟人的运算过程，图灵指出一台能实现数字计算和逻辑判断的机器必须具备以下功能：

①一条无限长的纸带。纸带分为一个个格子，每个格子里有一个来自有限字母表的字母，字母表中有一个空白符号。纸带上的格子被编号为0，1，2，…，纸带一端可以无限伸展。
②一个扫描器。扫描器能沿着纸带移动，能读出当前所在格子内的字母，并能改变该字母。
③一套控制规则。它根据图灵机的当前状态及当前扫描器读出的字母来决定扫描器的下一步动作，并改变状态寄存器中寄存的状态，令图灵机进入新状态。
④一个状态寄存器。它用来保存图灵机的当前状态。图灵机的所有可能状态的数目是有限的，并且有一个特殊状态——停机状态。

满足上面这4个条件的机器就是有名的图灵机。图灵在这篇论文中，以图灵机的形式定义了以通用算术为基础的一种形式语言。这种形式语言和奥地利数学家库尔特哥德尔（Kurt Godel）在1931年证明不完备性定理时给出百思特网的完全等价。

图灵
图灵机每一部分都有限，只是有一个无限长的纸带，这是一个理想设备。图灵认为这样的一台机器就能模拟人类所能进行的任意计算过程。图灵对计算机理论的重要贡献之一是给出了停机问题，即数理逻辑中的可计算性问题。它问的是“能否判断任意一个程序会在有限时间内结束运行”这样一个问题。用数学语言来表示就是：给定一个程序P和输入I，程序P在输入I下是否会停止。1936年，图灵证明了图灵定理——不存在可以判断停机问题的通用算法。证明给出了计算机和程序的纯数学定义——图灵机。图灵定理告诉我们，停机问题在图灵机上是不可判定问题。从数理逻辑的观点来看，停机问题说的就是一阶逻辑的不完备性。因此，图灵定理的本质是哥德尔不完备定理的另一种表述。图灵因其图灵机和图灵定理，被认为是计算机科学之父。

图灵机本质是：一个有限状态机+在存储介质上进行读写操作。

1950年10月，图灵发表了一篇重要的论文《计算机器与智能》（Computing Machinery and Intelligence），提出了有名的图灵测试（Turing Test），为人工智能奠定了基础，图灵因此被后人尊为人工智能之父。在第一代计算机时代，这篇论文定义了第五代、第六代计算机。
图灵不但在计算理论上为现代计算机奠定了基础，他在二战期间还为英国的军事情报局六处（MI-6）制造了一台名为“巨人”（bombe）的计算机。并用该计算机破译了德国的军事密码ENIGMA 。后人对此的评价是，图灵的破译使盟国提前了2～4年结束了二战，同时为盟国避免了1400万～2100万人的死亡。
第一台电子计算机的发明人是美国人约翰阿塔纳索夫（John Atanasoff）。他是名副其实的“电子计算机之父” 。阿塔纳索夫是艾奥瓦州立大学（Iowa State University）物理系教授。阿塔纳索夫和他的研究生克利福德贝瑞（Clifford Berry）于1939年10月研制了人类第一台电子计算机。
阿塔纳索夫把这台机器命名为ABC计算机（Atanasoff-Berry Computer），其中，A、B分别取两人姓氏的首字母，C为计算机的首字母。该计算机为艾奥瓦州立大学的教授和研究生们做出了很多微分方程的数值解。在阿塔纳索夫和贝瑞离开艾奥瓦州立大学前，他们制作出了两台可以运行的ABC计算机。