1936年

图灵机设想提出

在计算机界，图灵是个如雷贯耳的名字，以他的姓氏命名的就有“图灵奖”、“图灵测试”、“图灵机”等。在图灵生活的时代，性能强大的计算机还未被制造出来，但他极富远见地提出了可计算理论，为后来计算机的发展竖立起了航标。因此，他的名字被后人永远铭记。图灵所构想的“图灵机”是怎样的一种机器？它与现代计算机又有怎样的关系？

图灵，英国数学家、逻辑学家。他1912年6月23日出生于伦敦近郊的帕丁顿镇。图灵的父亲是英国派驻殖民地印度的行政机构官员，所以图灵很少见到父母，他是由父母的好友沃德夫妇带大的。中学毕业后，图灵进入剑桥大学国王学院攻读数学。

1935年，图灵从数学课上得知了希尔伯特的可判定性问题。该问题可以简单描述为：是否存在一个能逐步解决所有数学问题的一般机械步骤？这里的“机械步骤”实际上就是现代“算法”的直观概念。1936年，图灵向权威杂志《伦敦数学会公报》投了一篇论文，题为《论可计算数及其在判定问题中的应用》，1937年，该论文正式发表。这篇论文被誉为现代计算机原理的开山之作。在这篇论文中，图灵给“可计算性”下了一个严格的数学定义，并提出了著名的“图灵机”设想。

图灵的基本思想是用机器来模拟人用纸笔进行数学运算的过程，他把这样的过程看作下列两种简单的动作：在纸上写上或擦除某个符号；把注意力从纸的一个位置移动到另一个位置。在每个阶段，下一步的动作都依赖于此人当前所关注的某个位置的符号，以及此人当前思维的状态。

为了模拟人的这种运算过程，图灵构造了一台假想的机器——“图灵机”。图灵机由一个带读写头的有限状态控制器和一条两端都可以无限延长的工作带组成。工作带被划分成一个个大小相同的方格，方格内记载着一系列符号。由于在计算机中一般采用二进制，这些符号由0和1两个数字构成。机器根据当前状态和读写头在工作带上读到的字符，来决定写入的字符、移动方向和下一个状态。只要有足够的时间（足够多的步数）和足够的空间（足够长的工作带），图灵机能够表示任何算法。

图灵机是最早给出的通用计算机的模型，它实际上是一种十分抽象的计算机结构，并不涉及这种机器如何实现与制造。图灵还从理论上证明了这种假想机的可能性。现代电子计算机其实就是一种通用图灵机的模拟，它能接受一段描述其他图灵机的程序，并运行程序以实现其所描述的算法。

图灵机虽然不是一台真正的机器，但它奠定了现代计算机的理论基础，指出了计算机的发展方向。图灵提出的计算机可以有智能的思想，又使他成为人工智能的奠基人。因此，图灵是举世公认的“计算机科学之父”和“人工智能之父”。

在图灵89岁诞辰那天，一尊真人大小的图灵青铜坐像在英国曼彻斯特的萨克维尔公园揭幕。手拿一个苹果的图灵安详地坐在一条长靠背椅上，似乎仍在思索着什么…… WRK97G5hFH+IEFywelhz/5G9sv3DvHi+a+fSJuKYLLV/wjqXNljBjj2GyHpM4eDW

1938—1945年

楚泽制造电磁式计算机样机

1945年，盟军在阿尔卑斯山区偏僻小镇欣特斯泰因的一个地窖里发现了一台计算机。很久以后，计算机界证实：这台貌不惊人的机器是当时最先进的计算机，而且是最先采用程序控制的数字计算机。那么，这台机器是谁发明的？为什么它会被扔在一个乡村农舍的地窖里，无人问津呢？

楚泽，德国工程师。他1910年出生在柏林。1927年，他考进柏林工业大学，学习土木工程建筑。桥梁、材料的强度设计等都需要自己动手根据公式算出结果，大量力学计算的功课使他经常疲惫不堪。一天，楚泽突然发现：教科书里的力学公式是固定不变的，要做的只是向这些公式中填充数据。这种单调的工作可以交给机器来完成！这一发现和“偷懒”的需求使楚泽萌生了设计制造计算机的想法。

1935年，楚泽获得土木工程学士学位，到柏林一家飞机制造厂工作，负责飞机强度分析。繁琐的计算成了他的主要任务，而辅助工具只有计算尺，制造一台计算机的愿望愈加强烈起来。几个月后，楚泽辞职回家，开始了他的研制生涯。

1938年，楚泽受莱布尼茨著作的启发，制造了一台机械式计算机Z1。他设计了一种可以存储64位二进制数的机械装置，将数千片薄钢板用螺栓拧在一起，体积约1立方米，然后与机械运算机构连接起来。Z1计算机采用了二进制数，在薄钢板组装的存储器中，用一根在细孔中移动的针指明数字0或1。这台机器采用了穿孔纸带式的输入方式，不过它用的不是纸带，而是35毫米电影胶片。其数据由一个数字键盘敲入，计算结果用小灯泡显示。由于纯机械式的Z1计算机性能不够理想，1939年，楚泽对Z1进行了改进，用电话公司废弃的继电器组装了一台电磁式计算机Z2。

1941年，电磁式计算机Z3完成。它使用了2600个继电器，用穿孔纸带输入，实现了二进制数的程序控制，是世界上第一台能编程的计算机。Z3是一台基于二进制浮点数和交换系统的计算机，能够每秒完成3—4次加法运算、3—5秒完成一次乘法运算。Z3在第二次世界大战中曾大显身手，成功完成了飞机双翼抖动的稳定性问题中的大量复杂计算。1944年，美国空军对柏林实施空袭，楚泽的住宅被炸，里面的Z3计算机被炸得支离破碎。

1945年，楚泽又建造了一台比Z3更先进的电磁式计算机Z4，其存储器单元从64位扩展到1024位，继电器几乎占满了一个房间。因害怕再次被炸，楚泽带着Z4四处转移，最后把它搬到了阿尔卑斯山区欣特斯泰因小镇，于是才有了开头的那一幕。

1949年，楚泽把他的Z4计算机安装在瑞士苏黎世技术学院，并且一直稳定运行到了1958年。由于生活在法西斯统治下的德国，楚泽的贡献在很长一段时间内得不到承认，直到1962年，他才被确认为计算机发明人之一，并被称为“数字计算机之父”。