電腦是在什麼樣的歷史背景下誕生的，它又是誰發明的？

二十世紀是人類史上科學技術進展最快的世紀。短短的100 年間，湧現了大量對世界產生重大的影響的科學發現和技術突破，包括電視、飛機、抗生素、基因科學、量子力學……。

但若要評選一項滲透至人們日常生活的所有角落、改變人類生活型態最劇烈的科技發明，則非電腦莫屬。

第一次工業革命是機械與工廠、第二次工業革命是電力、第三次工業革命乃由電腦發明所激起的資訊時代。有著「第四次工業革命」之稱的人工智慧，我們已在深度學習簡史中有所探討。但追本究源，人工智慧所奠基的電腦(計算機)科學，又是怎麼來的?

今天就讓我們來思考一個有趣的問題：電腦是怎麼來的?

ENIAC：情人節誕生的奇蹟

普遍認為最早的通用電腦，是美國賓州大學的莫奇來(Mauchly)和他的學生埃克特(Eckert)在1946年2月14日情人節當天所發表的「ENIAC」 。(情人節剛過不久但別再討論單身魯了，人家可是在情人節顛覆世界呢XD)

ENIAC 計算機在進行每一次運算之前，都須根據運算要求、把不同的元件用人工插接線路的方式連接在一起。將輸入裝置和輸出裝置設好後，才進行通電……啪!一聲，電腦噠噠噠的開始運作。

因為這個電路沒有儲存程式的功能。最早的計算機器僅內涵固定用途的程式，比如一台「計算機器」僅有固定的數學計算程式，除此之外便無其他，無論是文書處理或玩遊戲都不行。若想要改變這台機器的程式，你必須更改線路、結構甚至重新設計機器。

馮.紐曼結構與現代電腦

1945 年6 月，是現代電腦科學的里程碑。著名的美籍猶太裔數學家馮.紐曼(John von Neumann) 與多位學者聯名發表了一篇長達101 頁的報告，其中包括大膽捨棄了十進位、改以二進位運算取代，同時將電腦明確分成五個部分組成(包括：記憶體、控制單元、算術邏輯單元、輸入/ 輸出裝置等)，並描述了這五個部分的功能和相互關係，為電腦的邏輯結構設計奠定了基礎。

事實上，EDVAC 報告中最核心的概念即是「可儲存程式的電腦(Stored Program Computer) 」。如果是一台能儲存程式的電腦，只要一開始先將「文書程式」與「遊戲程式」都載入記憶體中，再告訴電腦去記憶體的哪一個位置開始執行就可以完成，在不需更動硬體的情況下就能讓電腦變得更加有彈性。

1951 年，美國軍方透過馮.紐曼的協助，斥資五十萬美元打造了計算機「EDVAC」。相較於十進位、又須人工插接電路的ENIAC，可以說EDVAC 是第一台現代意義的通用計算機，直至今的現代電腦皆仍採用馮.紐曼架構。

在我們介紹馮.紐曼其人其事、與現代電腦的運作原理前，先讓我們重看一次標題所提出的問題：「電腦是怎麼來的?」為什麼馮.紐曼能夠造出這樣的一台電腦?

不少人把馮.紐曼當作是電腦科學的奠基人，有人甚至稱他為「電腦之父」。然而他本人並不接受這個稱號。

馮.紐曼認為他的研究成果是受到了英國數學家圖靈(Alan Turing)所啟發，他僅僅是發揚光大圖靈的原始概念。這台「可儲存程式電腦」真正的意義，其實就是通用圖靈機。馮.紐曼將這個概念的創始人公正無私地還予圖靈。

圖靈：可計算理論與圖靈機

好吧這麼來看，如果我們想要了解「電腦是怎麼來的?」，勢必得再先去了解圖靈這位同樣有著「電腦科學之父」與「人工智慧之父」之稱的偉大學者，與其圖靈機(Turing Machine) 的理論了。

1934 年，年僅22 歲的圖靈從劍橋大學畢業、到美國普林斯頓大學攻讀博士學位。二戰爆發後，圖靈在1939 年被英國皇家海軍招聘，協助軍方成功破譯德國的密碼系統Enigma，讓英國軍方對德國的軍事計划了如指掌。圖靈小組的傑出工作，更使得盟軍提前至少兩年戰勝納粹。

除了作為一位傑出的密碼學家，在電影沒詳述的部分中，圖靈在電腦科學上的貢獻更是難以抹滅。

1936年，24歲的圖靈發表了一篇論文《論可計算數及其在判定問題上的應用》(On Computable Numbers, with an Application to the Entscheidungsproblem)。在這篇極富開創性的論文中，圖靈提出了「圖靈機」(Turing Machine)概念。

「圖靈機」不是一台具體的機器，而是一種運算模型，可製造一種十分簡單但運算能力極強的機械裝置，用來計算所有能想像得到的可計算函數。

圖靈機是闡明現代電腦原理的開山之作，奠定了整個電腦科學的理論基礎。如果說馮紐曼是實際打造出一台現代電腦的電腦之父，其所依據的理論基礎即源自於圖靈機。

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！