机电新时代

电的发现和使用对人类文明发展的重要性大概仅次于火。欧洲人从15世纪开始通过科学和理性的方式研究电，然后大概每100年取得一些重要进展。英国人似乎在电的早期研究上略胜一筹，这包括在17世纪制造出可以产生静电的静电发生器，18世纪区分出导体与绝缘体以及电的两极性质，19世纪发现电磁感应等。不过后来美国在电的应用方面赶超了英国，首先是富兰克林琢磨出了电其实是一种在物体里不断流动的物质，正负不同的电极的产生是电从物体的一个地方流到了另一个地方的缘故。1880年，爱迪生在美国发明了电灯，创立了电力公司，并且在1882年开始为纽约市的59家用户提供110伏的电力供应。不过爱迪生不是当时唯一对电感兴趣的发明家。尽管没有具体的统计数字，我们仍然发现从1880年到50年后的经济大萧条之间的这段时间，美国人在电力应用的标准化和创新方面的竞争的火热场面不亚于100年后的20世纪末硅谷互联网创业。而爱迪生和实业家乔治·西屋（George Westinghouse）的直流电与交流电标准之争成为竞争的焦点。

爱迪生一开始提出的供电设计是直流电系统。直流电系统的好处是电压比较低，输送时相对安全，而且在用户端使用时不需要复杂的转换设备。但是它的缺点也很明显，这就是在传输过程中电能损耗很大，很难将电力传输到边远地区。不过在爱迪生所设想的直流电系统主导的世界里，每个企业和社区都有自己的发电机，然后通过相对简单的传输设备直接使用。这一布局颇有点像20世纪90年代局域网占主导地位时的“客户/服务器”计算模式。而西屋推广的交流电系统则是将发电厂产生的电能通过高压传输到达用户区域后，通过变压设备将电压降低来使用。交流电的传输距离可以很远，于是每一个地区只要设立几个发电厂就可以满足绝大部分用户的用电需求。当然交流电系统的缺点也很明显，这就是安全性和稳定性没有直流电系统高。我们不难发现，交流电系统又与2000年后出现的云计算模式有很多类似之处。这两种电力供应系统的竞争与100年后的信息技术发展趋势的高相似度启发了美国自由撰稿人尼古拉斯·卡尔（Nicholas Carr）在2003年《哈佛商业周刊》上发表了一篇颇有争议的著名文章《信息技术不再重要》[1]。

在后来的历史发展中，爱迪生的直流电系统虽然一开始占了上风，但最终被西屋的交流电系统所取代。在这中间，塞尔维亚籍的天才物理学家和发明家尼古拉·特斯拉（Nikola Tesla）起到了关键作用。特斯拉从欧洲到美国后，一开始通过别人推荐来到爱迪生的公司，担任其助手。极具创新思维的特斯拉大大改进了爱迪生设计的直流发电机系统，不过爱迪生后来没有给他事先许诺的经济回报，于是特斯拉愤而辞职，成立自己的公司研究交流发电机，在经历了一番挫折没能成功后，开始与西屋合作。特斯拉为后者设计了远程交流电输送设备，最终使交流发电成为美国的电力标准，算是报了爱迪生的一箭之仇。特斯拉虽然是一个天才，但他一生穷困潦倒，并没有从发明中获得多少回报。他的发明对后世的重大影响和他本人一生的不幸遭遇所形成的巨大反差逐渐得到了后世的关注和同情，尤其是在100多年后的互联网时代，包括谷歌和贝宝（Pay Pal）创始人在内的很多具有移民背景的互联网创业巨匠都把特斯拉奉为他们所仰慕的科技先驱[5]。

19世纪末电力技术日新月异的发展对当时在纽约的一个年轻人，后来在哥伦比亚大学读博士的矿业工程师赫尔曼·霍尔瑞斯（Herman Hollerith）产生了很大的影响。他把博士论文的研究方向设定为研制一种将电力和机械结合起来处理信息的设备，这就是“穿孔卡片机”。穿孔卡片机的基本原理是将数据以孔洞模式记录在卡片上，然后放入读卡机中，当电流试图穿过带有孔洞的卡片时，不同孔洞位置造成了电流通断状态的不同，据此可以辨别不同的数据，然后通过自动计数器来实现批量数据的处理，这就朝着电子计算机的方向迈进了一步。1889年霍尔瑞斯将穿孔卡片机的设计以博士毕业论文的形式发表并取得了两项专利。

穿孔卡片机的发明为大规模信息处理，尤其是人口普查的数据处理，提供了重要的技术支持。美国政府1880年的人口普查数据处理用传统的人工方法，花了8年多时间才完成。10年后的1890年的人口普查数据如果用同样方法处理的话，需要12年的时间。但是通过穿孔卡片机的使用，人口普查局只用了一年的时间就统计完了全部数据。霍尔瑞斯在1896年成立了专门从事穿孔卡片机的生产和研发公司。欧洲各国的人口普查机构纷纷订购他的产品。他的公司后来陆续开发出了用来给卡片打孔从而可以存储信息的键入式打卡机（keypunch）以及自动将卡片送入穿孔卡片机的自动送卡设备等辅助设备。这些辅助设备的添加和改进使得霍尔瑞斯的穿孔卡片机成为当时新的模仿对象。

除了人口的发展，铁路的普及所带来的市场整合，以及企业兼并和管理模式的变化也推动了商业社会对更强大的计算工具的需求。19世纪中期，美国铁路的出现和发展使得产品可以在一个城市生产，然后运到另一个城市销售。这就意味着企业家只需要在生产成本最低的地方建厂，通过大规模生产制造出物美价廉的商品，然后通过铁路把产品运到其他大城市销售，其售价反而比当地手工或者是小规模生产出来的同样产品要低。大规模生产的出现和发展引发了工厂主和学者对生产管理的控制和优化理论的研究，其代表人物弗雷德里克·泰勒（Frederick Taylor）总结出的科学管理理论提出将工人的所有技术操作进行解析、优化，然后用优化后的标准操作来规范所有工人的操作，使得工人成为整个生产系统中与机器一样稳定的一部分[2]。这样就可以理性地管理整个生产过程。卓别林在电影《摩登时代》里拧螺丝的那一段表演就是对这一时代企业管理的诙谐描述。首先意识到这一新机遇的企业家们纷纷行动，本来一个企业在技术或者成本上的微弱优势在大规模生产和铁路运输的作用下放大成为重要的竞争优势，在竞争中形成优势的企业通过兼并手段发展壮大起来，于是大型企业开始出现，而大型企业的发展导致了更复杂的计算需求[6]。

出身于企业世家的哈佛大学商业史专家小阿尔弗雷德·钱德勒（Alfred DuPont Chandler, Jr.）通过研究美国的大型企业发展历史发现，从20世纪20年代开始，美国的企业在管理方式上经历了一个重要的转型。在这之前的传统的集中控制管理策略已经很难满足企业生产和管理日益复杂的趋势，于是分布式管理策略出现。分布式管理是根据产品及其市场的不同，将企业分成相对独立的分部，每个分部负责本部门产品的生产管理和市场销售，而企业的总部主要对资金和财务管理进行控制。这种管理策略的演变使得美国的一部分大型企业在1920到1940年这段时间发展成长为巨型企业。而穿孔卡片机和后来的电子计算机技术的发展则为这些企业的功能分化，尤其是日益复杂的生产管理、库存管理和财务管理，提供了不可或缺的信息处理能力[3]。

霍尔瑞斯的公司后来几十年的蓬勃发展为钱德勒的研究结果提供了一个这些巨型企业对计算需求不断增强的佐证。1911年，由于公司的业务发展需要，霍尔瑞斯决定与其他三个公司合并，组成了一个名为CTR（Computing Tabulating Recording Company）的新公司。1924年，该公司的推销员出身的老托马斯·沃森（Thomas J.Watson）接任该公司的总裁后，将其更名为“国际商用机器公司”，也就是后来主导计算机产业几十年的IBM。

两次世界大战，尤其是二战，给欧洲和亚洲带来的是灾难，给美国的资本市场带来的却是机遇。好莱坞20世纪90年代电影《辛德勒的名单》中靠免费使用犹太工人给纳粹德国提供军需物资而发战争财的男主人公辛德勒在反思其成功的秘诀时对其妻子说，他曾经努力尝试去提高工厂效率，生产出更好的产品，以及采用其他各种方法来挽救他的工厂，但生意都没有起色，后来他发现原来还需要一样至关重要的东西，没有这件东西，无论如何努力，他都不会成功，这件东西就是战争。这段描述也适用于电子计算机的发明。

欧美各国为早期电子计算机的研制投入最多资源的大概是美国的海军和陆军。二战前的美国海军在研究无线电通信技术过程中发现了雷达技术，他们还发现需要使用高脉冲才能定位移动物体的位置和速度。于是海军研究所投入大量资金开始研究如何产生高速高频电子脉冲。而电子计算机需要电子脉冲来同步运算，所以这一关键技术正好应用到后来电子计算机的研制中。早期电子计算机主要是用来为军事通信进行加密和解密。1921年，海军秘密成立了代号为OP-20-G的通信安全小组，从事军事通信的加密和解密工作，成为最早的研发电子计算机的项目。1935年，海军与麻省理工学院的副校长兼工程学院院长万尼瓦尔·布什（Vannevar Bush）协商，在麻省理工学院秘密研究如何提高IBM穿孔卡片机的数据处理效率。布什是麻省理工学院分析机研究项目的专家。在他的建议下，海军资助研究了机电一体化的分析机，获得了几十倍甚至上百倍的运算速度的提高。二战结束时，麻省理工学院为海军至少制造了7台这样的分析机。尽管运行不太稳定，但这些分析机在破译日军密码的工作中起到了关键的作用[7]。

另外，麻省理工学院的伺服机构实验室（MIT Servomechanisms Laboratory）还和美国无线电公司（RCA）以及贝尔实验室一起承担了海军的模拟嵌入式计算机的研究工作，这一研究项目为后来电子计算机实现人机互动和实时运算奠定了基础。

除了与麻省理工学院的合作，海军还和包括NCR[8]、IBM、贝尔实验室等在内的大公司以及研究机构进行交叉合作，试图在密码破译硬件设计上取得突破。其中最重要的突破是真空管（Vacuum Tube）被用来代替机械开关实现快速切换[9]。但是使用真空管作为原件，就需要进行数据的二进制与十进制之间的转换，另外二进制的四则运算还需要相应的逻辑电路，而对运算中间产生的变量的存储也是个问题。只有将这些问题一起解决了，才有可能实现速度上的突破。最早在这一方向上取得突破的是美国理论物理学家约翰·阿塔纳索夫（JohnAtanasoff）。

1903年阿塔纳索夫出生于纽约州中部的汉密尔顿小镇的一个保加利亚移民家庭。他的父亲是一位电子工程师，母亲是一位数学老师。20世纪初正是美国电力技术蓬勃发展的时代，而当时的电子工程师就像近100年后计算机程序员一样，处在科技创新的前沿。他的父亲先后跳槽几次，后来到佛罗里达州定居。他的家成为当地最先开始用电的家庭建筑。由于受到父亲的熏陶，阿塔纳索夫从9岁起就可以自己修理家里的电路和后院的灯座。从小就在数学方面有天赋的阿塔纳索夫在9岁时就掌握了对数尺的使用方法并对对数和三角函数产生了兴趣。他的母亲因势利导，教给了他计数系统的概念以及不同进制的数字之间的转换，包括后来他在设计电子计算机时需要用到的二进制知识。阿塔纳索夫用了两年的时间完成了高中学业后，进入了佛罗里达大学读书。因为当时佛罗里达大学没有他最喜欢的理论物理专业，所以他选择了电子工程专业。这一选择为他后来设计电子计算机奠定了重要的基础。

1925年从佛罗里达大学毕业后，他先在艾奥瓦州立大学数学系读取了硕士学位并留校任教，后又被威斯康星大学理论物理系录取，攻读理论物理博士学位。在读博期间，由于研究需要，他不得不花费大量的时间来进行数字计算工作，虽然机械式计算器已经是当时最先进的计算工具，但是其速度仍然无法满足他的计算需要，这成为他日后研制电子计算机的主要动力。1930年毕业后，他重新回到艾奥瓦州立大学任教，烦琐的数值计算工作仍然是他研究效率的瓶颈。不过从那时起，他已经开始琢磨设计一种计算速度更快的计算器，通过研究机械计算器和IBM穿孔卡片机的技术原理，他自己动手制作了用来分析几何体表面的模拟计算器。但是不久他发现更快的计算器无法用纯机械技术来实现，只有将机械模拟加减转变为电子脉冲信号驱动的数字加减，速度才会有质的提高，而后者可以通过业已存在的真空管提供的二进制数字信号和数字逻辑电路来实现。

设计思路一旦成熟，目标也就明确了。1939年12月，阿塔纳索夫通过650美元的研究经费资助，和他的研究生克利福德·贝里（Clifford Berry）一起花费了两年多时间在1942年研制出了一台能够同时计算29个线性方程的二进制数字电子计算机。他们给这台计算机起名为ABC。尽管这台计算机还没有中央处理器，但是它具备了使用二进制计算，真空管作为计算元件，数字逻辑电路作为计算程序，再生电容作为内存来存储计算时需要的中间数据，以及用电子脉冲来同步时钟操作等后来电子计算机的基本特征。

阿塔纳索夫研制成功ABC后并没有像后来的硅谷创新企业家一样去成立公司创业，当时美国学术界注重学术交流的大环境注定了阿塔纳索夫和他的学生的发明要通过一种不同寻常的方式来创造历史。前面提到在研制电子计算机方面，美国海军和陆军都投入了巨大的资源，而且无论是从时间跨度还是从投资力度来看，海军的投资都胜过陆军，可是因为前者将各种项目一直保持在机密状态，所以很多研究成果都不为外人所知。美国陆军的计算机研究项目则更加开放，这使得后者通过其资助的号称世界上第一台电子计算机的ENIAC而对后世产生了更大的影响，而ENIAC的产生和阿塔纳索夫有直接的渊源。

在研制出ABC计算机后，阿塔纳索夫开始邀请他的物理学同行来参观和讨论这一新的计算工具。这一发明显然引起了不少同行的关注，其中包括宾夕法尼亚州伍尔西斯学院的物理系教授约翰·谟克利（John Mauchly）。1941年6月，34岁的谟克利兴冲冲地来到艾奥瓦州立大学观摩阿塔纳索夫的新发明。在为期三四天的造访期间，谟克利详细了解了ABC的设计原理并观看了机器的运作过程。尽管谟克利没能得到新计算机的使用手册，他却意识到了这一新发明的巨大潜力，并且也想从事这方面的研究，不过他也发现了自己电子工程知识的不足。

谟克利回到宾夕法尼亚州后，恰逢美国陆军的工程科学和管理战争培训项目在宾夕法尼亚大学的莫尔电子工程学院暑期班开设了一门电子工程课程[10]。于是他注册了这门课。这门课的助教是刚从莫尔电子工程学院毕业不久的小普莱斯博·埃克特（J.Presper Eckert）。21岁的埃克特参与了学院的雷达技术研究项目，为提高学院分析机的计算精度做了不少工作。这两个人的相遇和合作引出了后来的ENIAC项目。

暑假结束后，谟克利辞去了伍尔西斯学院的职位，在莫尔学院申请了一个物理学讲师的职位。与此同时，他根据与阿塔纳索夫的交流讨论结果和自己通过这段时间自学所得的心得编写了一份比较模拟电路和数字电路计算设备的备忘录，强调了后者的速度优势。1942年8月，他向莫尔电子工程学院以及学院的陆军项目合作伙伴弹道研究实验室递交了一份研制真空管电子计算机的报告。这份报告一开始并没有获得回应。因为当时陆军正与NCR公司合作开发类似的计算机。但是不久因为纳粹德国在潜艇战中使用了新的密码系统，使得盟军暂时无法有效翻译情报，给盟军造成了巨大的损失，美国海军借此机会将NCR的研究人员也收拢到他们所负责的密码破译项目中，希望集中力量破译对方的密码。于是陆军失去了原来研究项目的研发人才。在这种背景下，1943年春天当谟克利在莫尔电子工程学院教授陆军中尉赫尔曼·戈德斯坦（Herman Goldstine）的建议下再次递交项目报告时，很快得到了批准[11]。

当谟克利他们准备研制电子计算机的时候，电子计算机的理论基础已经接近成熟。

对电子计算机理论最早进行研究的是英国数学家艾伦·图灵（Alan Turing）。1936年图灵在普林斯顿高等研究所跟美国数学家阿隆佐·邱奇（Alonzo Church）做访问学生研究时提出了图灵机设想。图灵机是一台理论上能够不断从一条无限长的包含指令的纸条上读取指令和数据并进行操作的机器。这些指令和数据都写在纸条上一个个相邻的方格里。这台机器从一个方格里读取指令和相应的数据后，根据要求进行所规定的操作，然后跳转到下一个方格，完成新的方格里的指令。图灵设想如果有这样一台机器存在的话，很多计算问题都可以被分解成简单的加减乘除算术指令，将这些指令写在纸条上，自动机器就可以根据我们的计算需要来完成各种各样的计算了。图灵所设想的自动机后来成为计算机的中央处理器，而那条特殊的纸条可以简单地理解为存储程序指令的计算机内存。图灵这一想法的妙处在于他看到可以把复杂的数学计算变成一系列简单的指令（比如汇编语言指令），而这些指令可以通过标准的格式让机器进行处理。

在普林斯顿做访问学习时，图灵和当时的匈牙利犹太裔美国数学家约翰·冯·诺依曼（John von Neumann）等人进行了深入的交流。冯·诺依曼曾邀请图灵留下来做他的助理研究员，但图灵还是返回了英国，并且从1938年开始参与了英国二战时期对德军通信密码的破译工作。在这段时间，由于战事的需要，英国政府投入了大量的资金来研制和提高密码破译机的性能。为了提高运算速度，它也将密码破译机的基本构件从机械式转为电子真空管，并在1943年通过与美国的合作，研制出了使用真空管的密码破译机，大大提高了运算速度。而图灵则在此期间不断穿梭于英美之间，包括在美国为军方提供密码破译的咨询工作。

1943年图灵在美国华盛顿给美国军方提供密码破译分析咨询时，曾经在贝尔实验室停留了一段时间。在那里，他遇到了比他小4岁的为美国军方从事密码破译工作的克劳德·香农（Claude Shannon）。毕业于麻省理工学院的香农是前面提到的布什的学生。他在麻省理工学院的硕士论文《继电器和开关电路的符号分析》（A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits）从理论上证明了布尔代数和二进制算术可以简化电话交换系统中广泛应用的机电继电器的设计，论文中提出的用电子开关模拟布尔逻辑运算成为后来半导体集成电路设计的理论基石。图灵和香农在茶余时间讨论了图灵机的设计。

1943年4月，美国陆军正式批准了谟克利的报告，并与莫尔电子工程学院签署了合同，由后者负责研制一台名为“电子数字积分计算机”（Electronic Numerical Integrator and Computer）的数字电子计算机，这就是后来被称为世界上第一台电子计算机的ENIAC。谟克利担任项目的主任，埃克特担任总工程师。经过他们两人和其他6名工程师的共同努力，共耗资80万美元的ENIAC在1945年终于研制成功[12]。

看上去像一个庞然大物的ENIAC占地达167平方米，重27吨，包含17468个真空管，1500个继电器，7万个电阻器，1万个电容器和大约500万个手接焊点。它的计算速度相对于同时代最先进的机械计算器来说已经有了质的飞跃。ENIAC每秒钟能够进行5000次加法运算或者是357次10位数的乘法运算，这比当时速度最快的机械式计算机要快1000倍。由于采用了大量的真空管，它运行时的耗电量达到150千瓦。IBM的读卡机和穿孔机被用来作为信息输入和输出的辅助装置。尽管ENIAC一度被称为世界上第一台电子计算机，但1943年美国海军和英国军方秘密合作研制的名为巨人（Colossus）的大型密码破译机，也就是前文提到的图灵参与的项目，出现地更早一些，而比这两种计算机更早的则是阿塔纳索夫和他的学生共同研制的ABC。

当时包括ENIAC在内的电子计算机基本都需要通过硬件逻辑电路的重新调整来执行新的程序，并没有体现出图灵自动机的机器与指令相互独立的特点。在建造ENIAC的过程中，谟克利和埃克特意识到了这一设计上的不足，于是在1944年向莫尔电子工程学院提交了一份改进ENIAC设计的报告。这份报告和ENIAC计算机引起了冯·诺依曼的注意。

1945年二战结束后，图灵和冯·诺依曼等参与设计密码破译及英美的科学家从紧迫的计算机实际研发工作中解脱出来，开始对电子计算机的理论框架进行反思。不久冯·诺依曼应邀为ENIAC的改进设计提供咨询工作。冯·诺依曼的改造方案提出了增加内存和通过软件指令执行程序的设计目标。具体来讲，就是把电子计算机从理论层面看成是由处理单元、控制单元、内存单元、外置存储设备和输入输出设备这五大基本构件组成的一个逻辑计算设备。其中，处理单元是由算法逻辑单元和寄存器组成，相当于图灵自动机的指令处理装置，这里面算法逻辑单元进行指令处理，寄存器存储在计算过程中需要暂时存储的中间数据。控制单元由指令寄存器和计数器组成，它相当于自动机的执行控制装置，告诉自动机下一步该跳转到哪一个方格。内存单元负责储存程序指令和数据，也就是自动机所读取的长纸条。外置存储设备相当于计算机的硬盘，而输入输出设备则对应后来计算机的键盘和显示器。冯·诺依曼的新设计方案获得了大家的一致赞同，在此基础上，冯·诺依曼在1945年撰写了“First Draft of a Report on the EDVAC”报告。这份报告里提出的新计算机架构被后人称为“冯·诺依曼架构”，而按照此架构设计的计算机后来被称为EDVAC计算机，又被称为存储程序计算机（Stored Program Computer）。

由于受到当时条件的限制，为了简化实际计算机设计，冯·诺依曼架构将指令和数据都放在了内存里，没有进行更细的区分。而在图灵的自动机里，指令和数据是有区分而且是同时读取的。由于这种局限，存储程序计算机里的中央处理器在读取内存中的指令和数据时只能分先后进行，这在一定程度上限制了程序的执行效率。不仅如此，因为指令和数据在内存中没有区分，所以一旦出现存储错误的话，整个程序将会崩溃。所以这种设计也为计算机病毒留下了更多的漏洞可以利用。

除了以上的不足外，冯·诺依曼的这份奠定电子计算机历史的报告中还忽略了一点，就是没有加上ENIAC的最初设计者谟克利和埃克特两个人的名字。尽管谟克利的设计思想也是拜阿塔纳索夫所赐，但冯·诺依曼对他们的忽视显然引起了一部分计算机研制人员的不满。

不久，冯·诺依曼通过来自海军、陆军和普林斯顿高等研究所的资助也开始研制电子计算机。1951年他带领的团队研制成功了IAS计算机，被当时的伊利诺伊大学、海军实验室、拉莫斯和阿贡国家实验室以及兰德公司等组织采用。在研制期间，他们发表了一系列技术论文，对同期的计算机发展产生了广泛的影响。后来，瑞典、苏联、以色列和澳大利亚等国家在开发自己的计算机时采用了IAS计算机的“盗版”设计。IBM最早的700/7000系列计算机采用的也是IAS的设计架构。

图灵和冯·诺依曼都是少年天才，也都英年早逝。图灵因为同性恋倾向被当时的英国政府所迫害，在遭受了一年多的雌性激素注射的化学阉割后，最终在1954年41岁时去世。流行的说法是他是吃了一个含氰化钾的苹果自杀的[13]。而冯·诺依曼因为参与美国1946年比基尼岛核试验而受到辐射，在1957年仅有53岁时因患胰腺癌并扩散成骨癌去世。

1946年，谟克利和埃克特因为在专利申请方面与莫尔电子工程学院和美国陆军意见冲突而辞职离开。其他参与ENIAC研制工作的技术人员也纷纷辞职，有的去了公司，有的加入到了普林斯顿冯·诺依曼主持的ISA计算机研制项目。谟克利因ENIAC的研制成功而一度被称为“计算机之父”和“世界上第一台电子计算机的发明人”，并拥有ENIAC的专利。而阿塔纳索夫则在1942年9月应征入伍，去了海军军械实验室（Naval Ordnance Laboratory）开始研究扫雷技术，没能继续他ABC计算机的改进工作。直到1973年，阿塔纳索夫才因在联邦法院对霍尼韦尔与斯佩里兰德两公司（Honeywell v.Sperry Rand）诉讼的裁决中作证得回了“第一台计算机发明人”的称号[14]，而谟克利在1964年获得的ENIAC设计专利也因此被取消。不过电子计算机从此开始替代机械计算器进入人类的商业活动中，成为文明发展的新工具。

[1]中国的教育体系到600多年后的北洋政府时代才开始将其正式纳入中小学的课程中。

[2]据历史记载，巴贝奇并不是最早提出这个想法的人，他大概是受到了更早些时候法国织布商约瑟夫·雅卡尔（Joseph Marie Jacquard）的影响。1801年雅卡尔通过一系列打孔的纸卡片来调控织布机的编织图案，从而在更新他的产品式样方面更加迅速和灵活。这些打孔的纸卡片上包含的图案信息相当于后来的计算机程序。

[3]1842年与1843年期间，英国著名诗人拜伦之女阿达·洛夫莱斯（Ada Lovelace）曾经花了9个月的时间翻译意大利数学家讲述巴贝奇计算机分析机的论文。在译文后面，她以注记的形式详细说明了用该机器计算伯努利数的方法，这被认为是世界上第一个计算机程序。因此，阿达也被认为是世界上第一位程序员。她甚至曾经预言道：“这个机器未来可以用来排版、谱曲或用于各种更复杂的用途。”后来美国军方资助设计的一种编程语言Ada就是以她的名字命名。

[4]像他的前辈帕斯卡一样，科尔马也将几个精心准备的样机献给了当时统治法国的七月王朝皇室。

[5]贝宝的创始人之一南非移民马斯科把他后来创立的电力驱动汽车公司命名为特斯拉汽车公司（Tesla Motors），来纪念这位先驱。

[6]泰勒管理使得企业间的竞争变成在生产成本和技术上的竞争。制造产品不再是一门手艺，而是解构成一系列可以优化的生产过程。企业需要的不再是有一手绝活儿的工匠，而是配合流水线作业的工人。不过最有效率的操作其实因人而异。另外，当时无法给流水线上的每个工人单独准确计件，所以还有个效率的监督问题。尽管如此，泰勒科学生产管理思想的影响延续至今，比如我们现在所熟知的全面质量管理就发轫于此。

[7]中途岛海战是扭转美日太平洋战局的关键战役。美军在这一战役前破译了日军的密码，成功地伏击了日本海军。

[8]NCR公司（National Cash Register）于1884年在美国俄亥俄州创立。该公司设计和生产了世界上第一台商业收款机。后来在20世纪50年代开始涉足电子计算机领域。

[9]真空管是根据“爱迪生效应”发明的一种电子管。爱迪生在研制灯泡时发现灯泡用的碳阻丝受热后会发出电子，然后被灯泡阳极电极吸引，形成电流。后来科学家根据这一现象研制出了真空管。真空管一般由三级组成，它们是受热后能够发射电子的阴极（K）和具有高压的阳极或称屏极（P），还有介于两者之间的栅极（G）。当阴极的灯丝通电产生光和热时，就有电子受激从阴极放射出来，穿过栅极，被处于高压的阳极吸收。这样我们通过调节栅极的电压就可以控制电子通过栅极的数量，从而起到调整阴极和阳极之间电子流大小的作用。当栅极不带电时，电子流会稳定穿过栅极到达屏极，当在栅极上加入正电压时，等于加强了阳极对电子的吸引力，于是可以起到增强电子流动速度和大小的作用。如果在栅极上加入负电压，由于同极相斥，就会减少甚至阻隔电子到达阳极。基于这一原理，真空管可以用通电与不通电两种状态作为电子开关（也就是1和0）运用到电子计算机的设计中。由于电子开关的调整速度远远超过机械开关的调整速度，所以电子计算机的运算速度比早期的机械计算器快得多，也就突破了机械计算器的速度瓶颈。

[10]莫尔电子工程学院是当时美国陆军的一个重要的军事科技研发合作学院。这个项目是美国陆军为了加速培养战争急需的电子工程人才而设立的一个大学联合培养项目。

[11]值得一提的是，此前在密执安大学任教的戈德斯坦在1942年7月应征入伍，在陆军马里兰州的阿伯丁试验场的弹道研究实验室（BRL）负责火炮射击表的计算工作。他是当时莫尔电子工程学院与陆军联合研究项目的联络员。由于火炮射击表的计算涉及三角函数和大量的对数运算，而当时的计算是用莫尔电子工程学院的分析机来做的，所以戈德斯坦和阿塔纳索夫面临着同样的运算速度问题。谟克利的备忘录所提到的数字计算机的巨大运算速度潜力引起了戈德斯坦的兴趣，于是他建议谟克利向陆军再提交一次申请报告。此时的谟克利和戈德斯坦大概都没有想到，这份后来被批准的报告会对后来的计算机历史产生如此大的影响。

[12]这6名工程师中的一位是华裔美国人朱传榘。朱传榘1919年生于天津，曾经在上海读书，因日本侵占上海，于1939年赴美留学。他后来在1981年获得电子和电气工程师协会“计算机先驱奖”（IEEE Computer Pioneer Award），并为中美两国交流事业做出了诸多贡献，2011年在美国去世。

[13]据称是因为发现他死去时，在床边有一个吃了一半的苹果。但在图灵诞生100年之后的2012年，在回顾其死亡原因时，有些评论认为这可能是图灵不小心将做实验的氰化钾污染到了苹果上的缘故。

[14]当时通过收购谟克利和埃克特公司而拥有ENIAC专利的斯佩里兰德公司看到20世纪70年代电子计算机产业的兴起，试图通过该专利对每一台其他公司生产的电子计算机收取专利费用，于是导致了这场诉讼。该诉讼后来以斯佩里兰德公司败诉，ENIAC专利取消告终。该诉讼是当时联邦法院审判历史上耗费时间最长的诉讼。在长达135天的庭审中，共有包括阿塔纳索夫在内的77个证人口头作证，80个证人书面作证，以及20，667页庭审笔录。