0:00:00.106,0:00:01.530
我今天要向大家介紹的這個機器

0:00:01.530,0:00:03.204
被稱為有史以來最偉大的機器

0:00:03.204,0:00:05.203
雖然目前它還沒被真的創造出來

0:00:05.203,0:00:07.583
但它以後一定會被發明出來的

0:00:07.583,0:00:09.575
這個機器在任何人發明電腦之前

0:00:09.575,0:00:11.926
就被設計出來了

0:00:11.926,0:00:14.075
如果你對電腦的歷史有一些了解

0:00:14.075,0:00:16.595
你就會知道，在30和40年代的時候

0:00:16.595,0:00:19.150
一些電腦的雛型被創造出來

0:00:19.150,0:00:21.943
接著誕生了我們今日的電腦革命

0:00:21.943,0:00:23.229
你是對的

0:00:23.229,0:00:25.711
不過你把發生的世紀搞錯了

0:00:25.711,0:00:27.351
其實，第一台電腦是在19世紀的

0:00:27.351,0:00:31.023
30和40年代，而不是20世紀的時發明的

0:00:31.023,0:00:33.351
有人設計出這個機器，並做出部分原型

0:00:33.351,0:00:35.487
有部分就是在這裡製造的

0:00:35.487,0:00:37.480
也就是肯辛頓南部

0:00:37.480,0:00:40.799
這個機器是被Charles Babbage這個人做出來的

0:00:40.799,0:00:42.555
我對Charles Babbage很感興趣

0:00:42.555,0:00:45.164
因為他所有照片裡的頭髮都亂七八糟的

0:00:45.164,0:00:47.505
像這樣，每張都是 (笑聲)

0:00:47.505,0:00:49.352
他非常的富有

0:00:49.352,0:00:51.365
而且可以說是英國的貴族成員

0:00:51.365,0:00:53.704
在馬斯伯恩 (倫敦市區) 的一個週六夜晚

0:00:53.704,0:00:56.135
如果你是一位當代的知識分子

0:00:56.135,0:00:57.631
你就會被邀請到他家參加晚會

0:00:57.631,0:01:00.590
他邀請了每個人--

0:01:00.590,0:01:04.022
國王、惠靈頓的公爵、很多有名的人---

0:01:04.022,0:01:06.543
然後他會向你們展示他許多機械中的一個

0:01:06.543,0:01:09.583
我非常想念那個時代，你知道的，

0:01:09.583,0:01:11.931
可以去參加晚會，然後看一個

0:01:11.931,0:01:13.044
機械電腦在你面前被展示 (笑聲)

0:01:13.044,0:01:16.310
不過Babbage是在

0:01:16.310,0:01:18.044
18世紀末出生的

0:01:18.044,0:01:20.088
而且還是個有名的數學家

0:01:20.088,0:01:23.231
他主持了當初牛頓在劍橋主持的盛會

0:01:23.231,0:01:25.743
這個盛會最近由史蒂芬霍金主持

0:01:25.743,0:01:28.598
他沒這些人那麼有名，因為

0:01:28.598,0:01:31.748
他只有創造這台機器的想法

0:01:31.748,0:01:34.033
但卻從未真正創造出來

0:01:34.033,0:01:37.318
原因就是，他是個標準的書呆子

0:01:37.318,0:01:39.329
每次他有很好的想法時

0:01:39.329,0:01:40.777
他就會想：「太棒了，我要去把它做出來。

0:01:40.777,0:01:43.372
我得投入一些錢... 阿，我又有個更好的主意

0:01:43.372,0:01:45.732
那我來做這個吧 (笑聲) 然後我還要...」

0:01:45.732,0:01:48.612
他一直重複這些想法，直到首相Sir Robert Peel

0:01:48.612,0:01:51.076
把他從唐寧街10號 (首相官邸) 趕出去

0:01:51.076,0:01:53.517
當時，從那裏被趕出去就意會著

0:01:53.517,0:01:56.669
「先生，祝您有個愉快的一天。」 (笑聲)

0:01:56.669,0:01:58.649
他所設計的就是這個巨大的東西：分析引擎。

0:01:58.649,0:02:02.088
現在，為了讓你有個初步的了解

0:02:02.088,0:02:03.960
這是由上往下的俯視圖

0:02:03.960,0:02:07.073
每個圈圈都是一個齒輪，一堆齒輪

0:02:07.073,0:02:10.309
而這東西就跟一個蒸汽火車頭一樣大

0:02:10.309,0:02:12.300
所以在我演講的過程中，我希望你能想像一下

0:02:12.300,0:02:14.944
這個巨大的機器。我們可以想像我們正聽著

0:02:14.944,0:02:16.704
這個機器有可能發出的美妙聲音

0:02:16.704,0:02:18.481
現在，我將為各位介紹這個機器的搆造

0:02:18.481,0:02:19.960
這就是為什麼「電腦系統搆造 (computer architechture)」是用英文中建築物 (architecture) 這個單字

0:02:19.960,0:02:23.287
並為大家介紹這台機器，也就是電腦

0:02:23.287,0:02:26.690
首先，讓我們聊聊記憶體。

0:02:26.690,0:02:28.937
這機器的記憶體就跟現在電腦的記憶體很像

0:02:28.937,0:02:31.639
只不過它當時是用金屬打造成的

0:02:31.639,0:02:35.183
一堆齒輪 -- 總共有30個齒輪那麼高

0:02:35.183,0:02:37.253
想像一下這些齒輪的高度

0:02:37.253,0:02:39.008
成千上百個的齒輪

0:02:39.008,0:02:40.898
每個齒輪上都有編號

0:02:40.898,0:02:43.317
這個機器是十進位制的。所有東西都是十進位制

0:02:43.317,0:02:44.902
他曾想過用二進位制，不過問題是

0:02:44.902,0:02:46.620
如果用二進位制，機器就會變得過高

0:02:46.620,0:02:49.937
看起來很荒謬，而且極其巨大

0:02:49.937,0:02:51.996
它也有記憶體

0:02:51.996,0:02:54.403
記憶體就是這裡的位元

0:02:54.403,0:02:56.733
它們長這個樣子

0:02:56.733,0:03:01.268
這個巨大的東西就是CPU，或稱為晶片

0:03:01.268,0:03:03.518
沒錯，就是這麼大

0:03:03.518,0:03:06.431
整個機器完全都是機械化

0:03:06.431,0:03:10.572
這是一張局部的CPU原型照片

0:03:10.572,0:03:12.711
目前被存放在科學博物館

0:03:12.711,0:03:16.343
CPU可以做4種最基本的算數

0:03:16.343,0:03:18.796
加、減、乘、除

0:03:18.796,0:03:21.804
這對金屬來說已經很厲害了

0:03:21.804,0:03:24.433
不過，它也可以做一些電腦可以、

0:03:24.433,0:03:26.132
但計算機做不了的事情

0:03:26.132,0:03:30.070
這個機器可以透過本身的記憶體做出決定

0:03:30.070,0:03:32.936
它可以幫基本編程做假設

0:03:32.936,0:03:35.076
而擁有這些功能，表示它就是一台電腦

0:03:35.076,0:03:39.674
它可以計算、不光是算數，而且還可以做更多

0:03:39.674,0:03:42.355
現在，如果我們看著它，停下來想想

0:03:42.355,0:03:44.226
我們今天的晶片，,我們根本沒辦法看見

0:03:44.226,0:03:48.041
那些矽晶片的內部構造，它們實在太小了

0:03:48.041,0:03:49.842
然而，如果你真的仔細研究它，你可以看到

0:03:49.842,0:03:51.664
跟這個非常相似的東西

0:03:51.664,0:03:54.611
這就是CPU裡令人屏息的複雜構造

0:03:54.611,0:03:57.303
以及記憶體中不可思議的規律性

0:03:57.303,0:03:58.965
如果你曾經看過一個電子顯微鏡照片

0:03:58.965,0:04:00.934
你就會看到這個，它們看起來完全一樣

0:04:00.934,0:04:03.500
然後這裡會有些十分複雜的位元

0:04:03.500,0:04:07.483
這裡所有的齒輪都在做一些電腦能做的事情

0:04:07.483,0:04:09.576
當然，你得幫它寫程式

0:04:09.576,0:04:12.601
而 Babbage 用了和當今一樣的方法

0:04:12.601,0:04:16.247
而這個方法在50,60,70年代會再次出現

0:04:16.247,0:04:19.116
也就是：打孔。這個東西

0:04:19.116,0:04:21.940
就是三個讀卡機的其中一個

0:04:21.940,0:04:25.620
而這是一個程式，目前存放在科學博物館

0:04:25.620,0:04:30.013
離這兒不遠，是由 Charles Babbage 建造的

0:04:30.013,0:04:31.881
它就在那裡，你可以去看看

0:04:31.881,0:04:34.322
它等待著人們把機器創造出來

0:04:34.322,0:04:37.742
事實上，這機器不僅僅只有一台，而是有很多

0:04:37.742,0:04:40.832
他設計了一些程式，認為這個可以實現

0:04:40.832,0:04:42.805
之所以使用打孔卡片的原因是

0:04:42.805,0:04:44.977
法國的 Jacquard 創造了織布機

0:04:44.977,0:04:47.655
而織布機可以織出這些打孔卡片上不可思議的圖案

0:04:47.655,0:04:50.287
所以他當時是在為今天的科技做準備

0:04:50.287,0:04:52.392
就跟所有他做的其他事情一樣，他使用的

0:04:52.392,0:04:57.139
是他當時19世紀30,40,50年代的科技：齒輪、蒸汽

0:04:57.139,0:05:01.077
機器。很諷刺的是，跟 Charles Babbage

0:05:01.077,0:05:03.249
同一年出生的有麥克法拉第

0:05:03.249,0:05:05.926
那個用發電機、變壓器、和其他玩意兒

0:05:05.926,0:05:08.439
改變了一切的那個傢伙

0:05:08.439,0:05:11.597
Babbage 想要用當時現存的科技

0:05:11.597,0:05:13.150
也就是就是蒸汽之類的東西

0:05:13.150,0:05:14.823
現在，他需要一些配件

0:05:14.823,0:05:16.495
顯然電腦的雛型已經出來了

0:05:16.495,0:05:18.884
你有很多卡片、CPU、以及記憶體

0:05:18.884,0:05:20.819
但你還需要一些其他的配件

0:05:20.819,0:05:22.447
但是你找不到

0:05:22.447,0:05:25.275
所以呢，首先你要有發出聲音的東西，像是鈴鐺

0:05:25.275,0:05:27.429
如果任何事情搞砸了的話---- (笑聲)

0:05:27.429,0:05:29.774
或者這機器需要一個人員陪同

0:05:29.774,0:05:31.744
你就可以搖鈴鐺 (笑聲)

0:05:31.744,0:05:33.280
在打孔卡片上其實有個說明

0:05:33.280,0:05:36.182
寫著：「搖鈴鐺」。想像那「叮」的一聲

0:05:36.182,0:05:38.382
讓我們暫停一下，想像這些聲音

0:05:38.382,0:05:39.463
這台機器發出「喀喀喀喀」的聲音

0:05:39.463,0:05:42.400
或是蒸汽引擎的聲音「叮」。沒錯吧？(笑聲)

0:05:42.400,0:05:44.835
很顯然，你還需要一個印表機，每個人都需要

0:05:44.835,0:05:47.843
這個圖片是關於另外一個機器的列印原理

0:05:47.843,0:05:50.326
它叫做「不同的2號引擎」

0:05:50.326,0:05:52.261
他沒有把這個機器做出來，不過科學博物館

0:05:52.261,0:05:54.432
在80和90年代真的做出來了

0:05:54.432,0:05:56.707
它是個完全機械性的印表機

0:05:56.707,0:05:59.405
它只能印數字，因為他對數字很著迷

0:05:59.405,0:06:02.922
它確實可印在紙上，甚至可以自動換行

0:06:02.922,0:06:05.694
所以當你打到一行結束，它就可以變成這樣

0:06:05.694,0:06:07.344
你還需要圖片，對吧？

0:06:07.344,0:06:08.900
就是說，當你得處理一些關於圖片的事

0:06:08.900,0:06:11.496
因此他說：「嗯，我需要個繪圖機。我有一大張紙

0:06:11.496,0:06:13.604
還有鋼筆，這樣我就可以讓它作圖了。」

0:06:13.604,0:06:15.434
因此他也設計了一個繪圖機

0:06:15.434,0:06:19.359
你知道的，以那個時候的發展來說

0:06:19.359,0:06:20.890
我認為他已經做出一個很好的機器了

0:06:20.890,0:06:23.580
接下來則要介紹這位女士，Ada Lovelace

0:06:23.580,0:06:26.301
現在，想像一下這些晚會，聚集了有名利的人們

0:06:26.301,0:06:29.393
而這位女士的父親就是瘋狂、陰險

0:06:29.393,0:06:31.815
、又危險的拜倫王

0:06:31.815,0:06:34.335
她的母親擔心她會繼承拜倫王

0:06:34.335,0:06:37.192
那些又古怪又壞的行為

0:06:37.192,0:06:40.430
於是就想：「我知道怎麼解決了：數學。

0:06:40.430,0:06:43.379
我們會教她數學，這樣她就會安靜下來了。」

0:06:43.379,0:06:47.135
(笑聲) 原因是因為

0:06:47.135,0:06:51.050
從來沒有數學家最後會瘋掉

0:06:51.050,0:06:53.451
所以，嗯，這個主意還不錯 (笑聲)

0:06:53.451,0:06:56.789
一切不會有問題。所以她開始學習數學

0:06:56.789,0:06:59.527
並跟她母親去了一個這樣的晚會

0:06:59.527,0:07:02.317
Charles Babbage ，你知道的，拿出他的機器

0:07:02.317,0:07:04.151
威靈頓的公爵也在場

0:07:04.151,0:07:05.723
Charles 展示了他的機器

0:07:05.723,0:07:09.474
而 Ada Lovelace 就理解了。她是他生命中

0:07:09.474,0:07:10.766
唯一一個說出：「我知道這個機器的功用

0:07:10.766,0:07:12.973
也理解這個機器的未來會怎麼樣」的人。

0:07:12.973,0:07:16.060
她對我們帮助非常大，因為我們之所以

0:07:16.060,0:07:19.037
能知道許多 Babbage 設計的機器

0:07:19.037,0:07:20.640
都歸功於她

0:07:20.640,0:07:23.397
現在有些人稱她叫第一位程式設計者

0:07:23.397,0:07:26.783
這其實是從她當初翻譯的一篇論文中節錄出來的

0:07:26.783,0:07:29.694
這是一個以特定格式寫下的程式

0:07:29.694,0:07:33.263
不過，正確來說她並不是真正的第一位程式設計者

0:07:33.263,0:07:35.316
而且事實上，她做了更驚人的事

0:07:35.316,0:07:36.886
不僅僅只是寫程式

0:07:36.886,0:07:39.058
她看到了一些 Babbage 沒看到的東西

0:07:39.058,0:07:42.242
因為 Babbage 對數學太著迷了

0:07:42.242,0:07:46.191
他想做一個能算數學的機器

0:07:46.191,0:07:49.450
Lavelace 說：「這台機器

0:07:49.450,0:07:52.285
不只可以算數。」就像在座的各位一樣

0:07:52.285,0:07:53.910
大家此刻身上都有一台電腦

0:07:53.910,0:07:55.964
也就是手機

0:07:55.964,0:07:58.192
如果你打開你的手機，每個手機

0:07:58.192,0:08:00.207
、電腦、或任何其他計算設備

0:08:00.207,0:08:02.288
都是數學。運作的基礎都是數字

0:08:02.288,0:08:06.981
不論是影片、簡訊、音樂、或聲音，都是數字

0:08:06.981,0:08:10.961
全部。數學讓這一切成為可能

0:08:10.961,0:08:13.066
而 Lovalace 說「雖然你在使用的

0:08:13.066,0:08:16.388
是數學函數和數學符號

0:08:16.388,0:08:18.635
但這並不表示這些東西就不能

0:08:18.635,0:08:21.988
代表其他東西，例如音樂」

0:08:21.988,0:08:24.722
這是個非常大的進展，因為 Babbage 還在說著

0:08:24.722,0:08:26.944
「我們可以繪出這些神奇的函數、

0:08:26.944,0:08:30.612
印出表格和數字，然後畫圖！」(笑聲)

0:08:30.612,0:08:32.508
Lovalce 則說：「你看，

0:08:32.508,0:08:34.984
這機器可以做出曲子，

0:08:34.984,0:08:38.532
只要你給它用來代表音樂的數字代號

0:08:38.532,0:08:40.101
這就是我所說的 Loavelace 大躍進

0:08:40.101,0:08:43.838
若你稱她為程式設計者，她的確是

0:08:43.838,0:08:46.975
不過真正重要的是她看見了這機器

0:08:46.975,0:08:49.171
在未來能有更多可能性

0:08:49.171,0:08:51.350
而一百多年後，某個人出現了

0:08:51.350,0:08:56.803
Alan Turing 在1936年重新發明了電腦

0:08:56.803,0:08:59.380
當然，Babbage的機器是純機械的

0:08:59.380,0:09:01.911
Turing 的機器是純理論的

0:09:01.911,0:09:04.702
這兩人都是從數學的觀點來思考

0:09:04.702,0:09:07.255
但 Turing 告訴我們一些很重要的事情

0:09:07.255,0:09:10.190
他奠定了數學在電腦科學

0:09:10.190,0:09:12.303
中的基礎，說到：

0:09:12.303,0:09:15.490
「你怎麼把電腦創造出來的並不重要。」

0:09:15.490,0:09:17.368
你的電腦是不是像Babbage那樣是純機械的，

0:09:17.368,0:09:21.778
或者像今天這種電子的，都不重要

0:09:21.778,0:09:24.582
也許未來的電腦是由細胞構成的

0:09:24.582,0:09:27.728
或者又回歸到純機械的。一旦我們使用了奈米技術

0:09:27.728,0:09:29.765
我們可以把 Babbage 的機器變得

0:09:29.765,0:09:32.341
非常小。.所有東西都是電腦

0:09:32.341,0:09:33.973
而在這之中，所有東西的本質都是計算

0:09:33.973,0:09:35.978
這叫做 Church-Turing 理論

0:09:35.978,0:09:38.645
所以突然間，你會開始聯想到，

0:09:38.645,0:09:40.868
Babbage 當年造的那東西，其實就是台電腦

0:09:40.868,0:09:43.693
事實上，它可以做出任何我們現在

0:09:43.693,0:09:48.525
用電腦能做的事情，只不過很慢 (笑聲)

0:09:48.525,0:09:50.631
為了讓大家了解有多慢，以下是說明：

0:09:50.631,0:09:54.470
它有1k的記憶體

0:09:54.470,0:09:57.388
並且使用打孔卡，必需手動插進去

0:09:57.388,0:10:03.148
它的速度比第一台ZX81 (家用電腦) 要慢一萬倍

0:10:03.148,0:10:04.751
它確實有一個記憶體

0:10:04.751,0:10:07.930
如果你想的話，你可以擴大它的存儲

0:10:07.930,0:10:10.256
(笑聲) 那麼，我們今天能做什麼呢?

0:10:10.256,0:10:11.864
以下是計劃

0:10:11.864,0:10:14.797
在Swindon 科學博物館的檔案中

0:10:14.797,0:10:16.491
有上百個計劃和 上千頁文獻

0:10:16.491,0:10:19.960
是 Charles Babbage 寫的、關於這個分析引擎的筆記

0:10:19.960,0:10:23.921
其中有一系列計畫被我們稱作計劃28

0:10:23.921,0:10:26.075
這也是個我與 Doron Swade 所創立的一個

0:10:26.075,0:10:28.809
慈善機構的名字。Doron Swade 是科學博物館中

0:10:28.809,0:10:31.048
管理電腦的成員，也是起草了這個計劃

0:10:31.048,0:10:32.478
要建造出一個不一樣引擎的人

0:10:32.478,0:10:35.036
我們的計劃就是把它做出來

0:10:35.036,0:10:38.902
就在肯辛頓南部，我們會做出這個分析引擎

0:10:38.902,0:10:40.904
這個工程分成很多部分

0:10:40.904,0:10:43.424
其中一部分就是掃描 Babbage 的文獻

0:10:43.424,0:10:45.346
這部分已經完成，而正在進行的第二部份

0:10:45.346,0:10:48.456
則是研讀所有計劃然後決定要建造什麼

0:10:48.456,0:10:52.900
第三部分是一個模擬那機器的電腦糢擬系統

0:10:52.900,0:10:55.823
最後一部份，就是在博物館中把機器做出來

0:10:55.823,0:10:58.399
當它完成時，你就會真正理解電腦是怎麼工作的

0:10:58.399,0:11:00.233
因為你就不再只是盯著面前一個極小的晶片

0:11:00.233,0:11:02.843
而是可以看看這個巨大的東西然後說：

0:11:02.843,0:11:06.178
「阿，我看到記憶體在運作、CPU在運作、

0:11:06.178,0:11:10.045
我聽見它運作的聲響。我說不定還聞的到！」 (笑聲)

0:11:10.045,0:11:12.644
但在這之間呢，我們會做一個糢擬

0:11:12.644,0:11:14.401
Babbage 自己寫到：

0:11:14.401,0:11:16.019
一旦分析引擎真的被製造出來後

0:11:16.019,0:11:19.723
它一定會對於未來的科學有所帮助

0:11:19.723,0:11:21.568
當然，他從沒有成功做出來，因為他總是

0:11:21.568,0:11:23.650
在他的新計劃上浪費時間，但當這東西真的

0:11:23.650,0:11:27.160
在1940年代被做出來時，一切都改變了

0:11:27.160,0:11:28.983
現在，我讓各位稍微看看它

0:11:28.983,0:11:31.616
運作的樣子，這影片會展示出

0:11:31.616,0:11:36.210
局部的CPU運作的機械原理

0:11:39.210,0:11:42.209
這是三組齒輪

0:11:42.209,0:11:45.031
它準備做加法。這是加法的運作原理

0:11:45.031,0:11:47.688
如此一來，你可以想像這個巨大的機器

0:11:47.688,0:11:48.847
因此呢，給我五年時間

0:11:48.847,0:11:51.191
在2030之前，我們將會做出這個機器

0:11:51.191,0:11:54.161
謝謝各位。 (鼓掌)