我父亲在比现在年轻二十岁的时候，给他的女儿和心爱的儿子买了一台机器，一台他并不理解看起来十分笨重的机器
在他看来这和电视机没什么两样，屏幕上经常播放一些小人的图像和视频，旁边还有一个风箱在呼呼乱转，不知道女儿为什么非要买这个东西
女儿经常在这台机器面前摆弄，手指在一个全是各种按钮的面板上敲击，发出让他心烦的哒哒声
他想，或许自己这辈子都不会和这种机器产生交集了吧
那时他常常戴着一顶八角帽。有一天，他摘下头顶的帽子，里面装满了花白的头发
这时候他已经学会了使用智能手机，经常在上面用微信和自己的孩子们聊天，把抖音当成一个戏曲电台
他现在也能看到小人在屏幕上跳舞，也会用虚拟的手写板写出各种文字
他不知道，他手上这个小小的手机，和他年轻时买的那台笨重的机器，其实是一个东西
它们共同的名字是计算机
计算机改变了他的生活，改变了他的女儿和儿子的人生轨迹，也改变了，整个世界
大家好，我是桔子攻主，这是电子游戏编年史的第二期内容
在上期，我们简单回顾了计算机诞生之前的人类游戏史，我们发现人类的天性就是会用最先进的工具来创造游戏
最开始没有工具就玩人，有了工具就开始玩工具，再到制造出专门的玩具，工业革命之后又发展出了早期街机、现代桌游
而计算机则是现代社会最为重要的发明，科技革命中创造的最先进工具，人类自然会以极大的热情创造全新的游戏
这直接颠覆了整个游戏的发展历史，电子游戏不再是无足轻重的玩具，而是成长为了规模庞大、从业人员众多的巨型产业，是人类社会生活不可或缺的一部分
我们不禁要问，这神奇的计算机到底从何而来？接下来就让我们回顾这场创造计算机的接力赛
生不逢时的巴贝奇
青年巴贝奇
如今计算机的功能已经非常多样，但正如其名，计算机最初就是用来计算的
当人类进入到文明时代，田亩划分、人口统计、天文观测、税收管理，越来越多精密的活动要求更强的计算能力，人类因此发明了各种辅助计算的工具，如算盘、对数尺等等
算盘
对数尺
算盘的本质是用算珠将数字记录下来，对数尺则是用刻度体现的对数表。虽然这些古老的计算工具都方便了运算，但本质上和笔算、查表并没有什么区别，所以还不能算是真正自动化的计算机
变革发生在1642年，法国数学家布莱士·帕斯卡发明了世界上第一台加法器，称之为“滚轮式加法器”，其最重要的改进，就是当表盘上的数字从9变成0时，会在前一位自动加1，实现了自动加减功能
布莱士·帕斯卡（Blaise Pascal）：发现帕斯卡三角形，与费马共同建立概率论和组合论，在圆锥曲线方面颇有建树。物理方面提出流体能传递压力的定律，即所谓帕斯卡定律。此外还发现气压随高度变化。国际单位制中压强的单位【帕斯卡】即以其姓氏命名。
帕斯卡加法器
之后的欧洲人又在帕斯卡的基础上修修补补，不断改进，使之能够进行更为复杂的运算
在其他生产领域，也出现了推动计算机发展的重要发明。1804年，法国人约瑟夫·马里·雅卡尔发明了雅卡尔织布机，国内更多称之为法国提花织布机
约瑟夫·马里·雅卡尔（Joseph Marie Jacquard）：法国发明家，在1801-1808年设计的雅卡尔提花织机使普通织工能织出极为精美的式样。拿破仑曾授予勋章，但这种织机长期遭到织工反对。
这台机器的特色是，支持工作人员自由地编辑图案。工作人员首先设计好想要的图案，然后使用打孔机进行打孔，这种机器非常像是后来的打字机
打孔机
打孔完毕后，会得到一张设计卡片，将这个卡片放到织机上就可以织出想要的图样了。
打孔卡片
雅卡尔织布机
这种织布机当然不是计算机，但使用打孔卡片更换程序的思想被后来的计算机所继承
1812年，一位20岁的英国青年注意到航海表和天文数据中存在的各种错误，这些错误大多都是人类手算产生的，但用手算去弥补手算的错误？听起来不是很靠谱
偶然间，他见到了雅卡尔织布机，顿时迸发了灵感：或许可以制造一台机器，自动化运算各种函数，避免计算错误
让我们记住他的名字，查尔斯·巴贝奇，他将要发明的机器叫做差分机
查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage）：英国发明家，科学管理的先驱者，现代管理学的奠基人。但更为人知的成就则是设想了差分机和分析机两种机械
查尔斯·巴贝奇
和很多刚毕业的大学生一样，巴贝奇还不知道自己的决定将如何改变自己的一生。在此后余生里，他的名字将和差分机牢牢绑定在一起，一起接受人们的……嘲弄
没错，不是预想中的赞美，而是嘲弄
虽然巴贝奇被后世尊崇为计算机之父，但他没有得到和冯·诺依曼一样的生荣，他身前的主张不被人理解，就连死后《泰晤士报》为他撰写的讣告上，都充满了对他的嘲讽
因为他穷极一生，都没有把完整的差分机制造出来
1822年，他获得了英国政府的支持，开始了差分机的制造。但直到1833年，用掉了1.75万英镑（几乎可以买一艘军舰），差分机的样机才姗姗来迟
差分机样机
这台样机只完成了他设想的七分之一，但他仍将这台来之不易的机器摆放在自己的客厅中，来访者大多不理解差分机的用途，只有诗人拜伦的女儿埃达表现出了强烈的兴趣
诗人拜伦的女儿：埃达
巴贝奇向埃达介绍，这台机器是用来计算N次多项式函数的，在输入几个数字之后转动机器，就可以计算出多项式的结果，然后编制成精确的数学表格，用于天文和航海领域，这也是巴贝奇能够获得英国政府资助的原因
然而在制造差分机的过程中，巴贝奇产生了一个更为大胆的想法：或许他能够制造出一台解决所有数学问题的机器——分析机，这台机器让他在计算机历史上留下了名字，但也让他生前饱受骂名
分析机模型
分析机首次创造了计算机的存储概念，他将这个功能模块称之为仓库，而将计算模块称之为作坊。数字将会从仓库中取出，由“算术作坊”处理后再存入仓库——我们如今将这两个模块称之为中央处理器和存储器
但一台机器怎么运行多种算法？巴贝奇想起了早年见过的雅卡尔织布机，如果把算法写在打孔卡片上，就能记录不同的算法了——这在今天被称之为程序设计，而且他还意识到了要用二进制来进行运算，这足足领先了世界一百多年
分析机已经具备了现代计算机所有的基础功能，是超越时代的构想，但当巴贝奇将这一设想提交给英国政府时，却遭到了致命的打击
英国政府的本意，只是让巴贝奇编制各种数学表格而已，差分机本就不是他们关心的内容。现在，你花了一整艘军舰的钱，连差分机都没有制造出来，又想要制造一台新的机器？你当我大英帝国的公务员都是傻子？
也许是吧
从此，英国政府停止了巴贝奇的所有资助
此后十几年里，巴贝奇只能在纸上不断精进分析机的设计，最终留下的设计手稿竟然达几千页之多，但几乎没有人对分析机抱有兴趣
在英国遭到冷遇的他，1840年（好糟糕的年份）时忽然接收到来自意大利都灵大学的邀请，请他讲解分析机相关的研究，这令他大感荣耀，更加确信自己是不世出的天才
会议上巴贝奇觐见了当时的意大利国王。会议之后，意大利数学家路易吉·梅纳布雷亚用法语写成了《分析机概论》一文，一个意大利人用法语帮英国人写书，听起来有点离谱了，顺便一提，这个路易吉不是马里奥的弟弟，他后来当了意大利首相
费德里科·路易吉（Federico Luigi）：意大利将军、政治家和数学家，早年在军事学院和都灵大学教授力学和建筑学，在此期间发表了《分析机概论》。意大利独立战争中，参加了帕莱斯特罗战役和索尔费里诺战役，1867年-1869年间担任意大利首相
路易吉·梅纳布雷亚
回到英国后，此时已经嫁为人妻，贵为洛夫莱斯伯爵夫人的埃达将分析机概论翻译为了英文，没错，她就是文明7的领袖，数学魔女埃达·洛夫莱斯，四舍五入也是个国家元首了，两大国家元首伺候我一人儿，这福气还小？
文明7的埃达·洛夫莱斯
埃达在原文的基础上补充了大量的注记，为这篇论文增色不少，她还将分析机比作“编织数学”的织布机，这个比喻实在是太过优美，不愧是诗人拜伦的女儿
由于《分析机概论》中提及了一些算法程序，埃达也被称作是世界上第一个程序员，甚至用她的名字命名了一门编程语言（ada语言）。虽然研究表明，书中大部分的技术性内容和程序其实都出自巴贝奇之手，但埃达还是为此书增色不少
Ada语言：是一种程序设计语言。源于美国军方的一个计划，旨在整合美军事系统中运行着上百种不同的程序设计语言。曾是美国国防部指定唯一可用于军用系统开发的语言
经历过短暂的辉煌之后，巴贝奇又回到了低谷。纵使他制定了更为完整、可行性更高的“差分机二号”计划，英国政府依然拒绝资助
在巴贝奇年事已高之际，来自瑞典的朔伊茨父子却制造出了一台完整的差分机，并在1855年巴黎世博会上展出，获得了金奖
耶奥里·朔伊茨
耶奥里·朔伊茨（Pehr Georg Scheutz）：瑞典律师、翻译家，年轻时亲自执笔的报纸Argus是19世纪20年代瑞典最重要的政治报纸。在1834年读到一篇关于巴贝奇差分机的文章后，朔伊茨立志要和自己的儿子爱德华·朔伊茨（Edvard Scheutz）一起制造这样一台机器。几经困难之后终于制造出来。
朔伊茨差分机
这台差分机的制造成本仅有1200英镑，不到巴贝奇花费的十分之一，代价则是机械水平较低，不太可靠，需要经常调整才能使用
然而，朔伊茨父子并没有从差分机中获得太多利润，最终他们以破产告终。从此再没有人生产差分机，人们还是使用人和简单的计算器来进行计算
在生命的最后二十年里，巴贝奇又开始了分析机的研究，用令人费解的笔墨填满了一页又一页的纸，在手稿中肆意挥洒他那无人理解的畅想。
1871年，他在遗憾中离世，《泰晤士报》发表的讣告上充满了对他的讥嘲
站在时间之河下游的我们，当然可以对当时的英国政府指点江山，指责他们对这样一位天才的态度，让英国错过了计算机时代
然而，当时的大英帝国如日中天，每天诞生的新设想新发明不计其数，其中的大部分都是并无太多价值的空想，我们今天还能记得巴贝奇，无非是因为计算机科学最终还是发展起来了
如果火箭科学没有发展起来，万户恐怕不会有人提起；同样，倘若计算机科学没有成为显学，那巴贝奇也是历史故纸堆里的一个失败者罢了。我们不应苛责英国政府没有预见未来的能力
况且，英国政府已经提供了超过一万英镑的资助。诚然，巴贝奇过于追求完美的理想主义，让他醉心于分析机这一设想，最终失去了英国政府的信任和资助
但就算他脚踏实地，把差分机做出来了——像朔伊茨父子那样，他又能改变历史吗？
当时的世界还是维多利亚时代，世界上最先进的兵种还是炮兵和战舰，金融业方兴未艾，社会生活中并没有那么多需要精确计算的需求，成本高昂的差分机恐怕也不会有任何市场
我们固然悲叹于巴贝奇的生不逢时，他那超前的设想只能被保存在伦敦科学博物馆里，但我们也不得不承认，他对计算机发展的影响非常有限
从范瓦宁到香农
1901年，维多利亚女王去世，辉煌的维多利亚时代结束了。那时候大家都觉得大英帝国的霸权还能够一直维持下去，可变化早已悄然发生
1906年，美国发明家德·福雷斯特Lee De Forest发明了可大规模商用的电子管，人类进入到电子工业时代
德·福雷斯特
德·福雷斯特（Lee De Forest）：美国发明家。在二极管的技术基础之上发明真空三极管，使电子管走上实用阶段。
1914年第一次世界大战爆发，诸如飞艇、坦克、潜艇等战争机器被投入使用，4年战争造成的伤亡人数达到了3000万人。支撑这些钢铁巨兽运转的正是无线电技术，以及他背后小小的电子管，战后，美国每年生产的电子管已经超过了100万支
真空电子管
而复杂的机器也催生了更为精密的计算需求，让一群大字不识的农民操作坦克、潜艇还是太超前了，因此人们开始尝试在计算机中加入电子管以提升计算效率
一战中被强行拉上战场的农民兵
战争结束后的1919年，一位29岁的年轻人 范内瓦·布什加入麻省理工大学，担任副校长和电子信息学院院长，而他，即将对美国科技的发展产生不可磨灭的影响
范内瓦·布什(Vannevar Bush)，是二战时期美国最伟大的科学家和工程师之一。战时他创立的美国科学研究局对美国取得二战胜利起到了关键性的作用，当时几乎所有的军事研究计划（包括曼哈顿计划）都出自于范内瓦的领导。
同时他也是模拟计算机的开创者，信息论之父香农是他的学生。他发表的论文《诚如所思》中提出了微缩摄影技术和麦克斯储存器(memex)的概念，开创了数字计算机和搜索引擎时代，预测了二战后到现在几十年计算机的发展，因此获得了“信息时代的教父”的美誉。
范内瓦·布什
20世纪初，随着电力系统（电网、电话网络）、机械系统（复杂传动装置、减震系统）、自动控制（伺服机构）和物理学（特别是电路理论）的发展，工程师和科学家们需要处理的系统模型变得越来越复杂。
1928年，和很多大学生一样，范内瓦再也忍受不了繁琐又重复的微积分运算，开始着手研发一种计算机器来求解高微分方程（高等数学还是太难了）
1931年，这台名为微分分析仪的机器被制造出来，被认为是世界上第一台模拟电子计算机，可以求解多达18个自变量的微分方程
微分分析仪
不过它看起来和现代计算机不一样，没有键盘和鼠标，占地几十平米，台面上有很多个小球，工作人员看起来不像是在计算，反倒像是在打台球
1936年，一位20岁的天才学生开始攻读麻省理工大学的电气工程研究生，成为了范内瓦的弟子。他在这里研究了微分分析仪，并在2年后发表了影响深远的硕士学位论文《继电器和开关电路的符号分析A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits》
没错，这位年轻人就是后来被尊称为信息论祖师爷的克劳德·香农
克劳德·香农（Claude Shannon）：美国数学家、发明家、密码学家，信息论创始人。提出了信息熵的概念，为信息论和数字通信奠定了基础。
在他的硕士学位论文《继电器和开关电路的符号分析》中，科学、严谨地论述了如何使用布尔代数对继电器电路进行分析和合成，因此获得了Alfred Noble协会美国工程师奖。
在这篇论文中，香农将布尔代数中的“真”“假”与电路系统中的“开”“关”联系起来，并用二进制的0和1表示，奠定了数字电路的理论基础
不同于巴贝奇的孤军奋战，除了范内瓦、香农之外，还有很多科学家都在计算机领域奋战，越来越多的成果开始涌现
一些计算机方面的成果
到了1940年时，美国科学界已经形成了关于电子计算机的共识，控制论的创始人诺伯特·维纳Norbert Wiener写信给范内瓦，提议开始制造电子计算机，并提出了著名的计算机五原则：
1. 计算机负责运算的中心部件不应是模拟式，而应是数字式；
2. 开关装置应该采用电子元件；
3. 采用二进制，而不是十进制；
4. 运算和逻辑判断都由机器完成，中间应该没有人的干预；
5. 内部要有存贮数据的装置，支持快速读写。
当时已经成为科学界领袖的范内瓦非常认同维纳的提议和设想，并将提议提交给了罗斯福总统，很快就成立了电子数字计算机研究设计课题组，为首的是普林斯顿大学的数学家冯·诺依曼
约翰·冯·诺依曼（John von Neumann）：早期从事纯数学，成果太多无法陈述
后期转向应用数学，是博弈论的奠基人之一，之后从事计算机科学，提出冯·诺依曼结构
如果按照时间线自然发展下去，世界第一台电子计算机就要在麻省理工大学或者是普林斯顿大学，由范内瓦或者是冯·诺依曼制造出来了
但不出意外的是，意外发生了
千呼万唤始出来
1941年，日本偷袭珍珠港，美国卷入二战。
战争中，军方在弹道计算上遇到了难题，每种型号的弹药需要计算几千条弹道，每条弹道都涉及复杂的微积分运算，即使雇佣再多的计算员也无法满足需求，而且一旦出错，后果极为严重
因此他们找到宾夕法尼亚大学莫尔学院，要求研制一台功能强大的计算机器。而承担这个工程的则是约翰·埃克特和约翰·莫奇利
约翰·莫奇利（Mauchly,John William）：美国工程师。和埃克特合作，于1946年生产出第一台实用的数字计算机。后又共同创建EMCC公司。
历史有时候总会开点玩笑
由于潜在的核武器威胁，美国开启了曼哈顿计划，范内瓦·布什、冯·诺依曼等知名科学家都被抽调到这一绝密计划中，历史的重任落到了小人物头上
曼哈顿计划：美国陆军部于1942年6月开始实施利用核裂变反应来研制原子弹的计划
当时谁也想不到这个项目会创造历史，军方没有选择范内瓦、香农所在的麻省理工大学，而是选择了莫尔学院，仅仅因为这个学院离他们比较近
莫尔学院可能也没觉得这个项目有多重要，就让一个没毕业的研究生约翰·埃克特担任了项目的总工程师。虽然此时24岁的他已经拥有了强者发型，而且事后也证明他确实是个天才，但这会怎么看，他都不像是个重要人物
约翰·埃克特（John Presper Eckert）：美国工程师。和莫奇利合作，于1946年生产出第一台实用的数字计算机。后又共同创建EMCC公司，被雷明顿·兰德公司收购，参与研发了UNIVAC和LARC等计算机
无论如何，1946年，这台名为ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Computer，电子数字积分器与计算机）的巨型机器终于交付了
它重达27吨，占地面积达167平方米，用了18000个电子管和不计其数的电子元件，每小时耗电量达150kW，人们实际上是在它的内部工作
ENIAC
这台机器计算一条弹道仅需30秒。这个成绩在今天看来不算什么，但在当时是人力的2400倍
当时他们骄傲地宣称，计算出弹道的时间，比导弹实际飞行的时间还要短，只可惜它没能赶上二战，给德国佬来一发
好在这台机器是图灵完备的，因此可以用在其他用途如流体分析、天气预测等等，ENIAC被普遍认为是第一台通用电子计算机
就在ENIAC问世的前一年，美国第一颗原子弹试爆成功，冯·诺依曼得以从曼哈顿计划中短暂抽身。他来到莫尔学院，见到了正在赶制中的ENIAC
在听完总工程师埃克特的大致介绍后，冯·诺依曼提出的问题立刻戳中了这台机器在逻辑架构上的“痛点”：缺少设计程序存储功能，在执行不同程序时变得相当麻烦；采用的是十进制，状态复杂易出错
不过，埃克特自豪地告诉冯·诺依曼，他们已经在研发新的项目：EDVAC (Electronic Discrete variable Automatic Computer离散变量自动电子计算机），在这台机器中，冯诺依曼提出的问题都将得到解决
冯·诺依曼参观EDVAC
冯·诺依曼深深地被这个新机器吸引。之后的几个月里，他一有时间便开始思考
最后，他将这台机器与图灵的设想结合，写出了长达101页的《EDVAC报告书的第一份草案》。草案中描述了现代计算机的组成结构，被称之为冯·诺依曼结构
当然我们应该认识到，其中有相当部分的思想来自埃克特和莫奇利
冯·诺伊曼结构
关于第一台电子计算机到底是谁，一直以来都争论不休。其候选人至少有莫尔学院的ENIAC、阿塔纳索夫—贝里计算机（ABC）、霍华德·艾肯研制的Mark I、英国人发明的巨人机等等
但无可争议的是，现代计算机都遵循了冯·诺依曼结构，或基于其结构进行改良。此后，计算机科学正式诞生，人类进入了计算机时代
结语
1945年5月，德国投降，任谁都知道，二战就要结束了。或许正是在这个时候，范内瓦·布什才有机会想想，科技将怎样改变未来
他在《大西洋月刊》（Atlantic Monthly）上发表了一篇名为《诚如所思》（As We May Think）的文章，文章中，他设想了一种memex的概念机，其中包含了互联网、超文本、键盘等超越时代的概念，精准预言了信息时代的到来，以及这个时代将会出现的诸多发明
memex概念机
因此，范内瓦被称为“信息时代的教父”
他的一名学生弗雷德里克·埃蒙斯·特曼（Frederick Emmons Terman）在二战后创建了斯坦福创新工业园区，最终发展成了世界闻名的硅谷，特曼因此被称为是“硅谷之父”，这么算下来，范内瓦应该算是硅谷的爷爷
让我们用一张表格概括本章的主要内容
从巴贝奇到范内瓦，再到图灵、香农、约翰·艾克特、冯·诺依曼，他们都致力于创造一台强大的计算机器，但就连他们也不会想到，计算机还能用来玩游戏，玩那些他们从来没见过的游戏
之后部分的章节安排，将会遵循以下的结构：我会把电子游戏的历史划分为诸多时代，
每个时代的第一期将会是计算机章节，然后是游戏章节，数量不等，最后一期是社会文化章节
在计算机章节中，我会介绍这个时期重要的计算机技术发展，对电子游戏的形态有什么样的影响
除了计算机之外，电子游戏的发展过程中还会受到诸如电影、动漫、双休日等社会文化因素的影响，这将是下一章要阐述的内容
我是桔子攻主，与你一同撰写电子游戏编年史，我们下期继续
参考文献
本期内容主要参考了 [英] 马丁·坎贝尔–凯利 / [美] 威廉·阿斯普雷 的《计算机简史》
计算机的诞生部分还参考了《一篇读罢头飞雪：计算机发展时间线（中）| 跟陶叔学编程》和对应词条的维基百科
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