計(jì)算機(jī)是近代社會(huì)出現(xiàn)的新技術(shù)革命的一支主力，也是推動(dòng)社會(huì)向現(xiàn)代化邁進(jìn)的活躍因素。計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)是第二次世界大戰(zhàn)以來(lái)發(fā)展最快、影響最為深遠(yuǎn)的新興學(xué)科之一。計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)已在世界范圍內(nèi)發(fā)展成為一種極富生命力的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)。眾所周知，現(xiàn)代計(jì)算機(jī)是西方科學(xué)家的杰作，但是也不能說(shuō)它與中國(guó)的古代數(shù)學(xué)和中國(guó)當(dāng)代科學(xué)家就毫無(wú)關(guān)系。

一、古代中國(guó)的計(jì)算接木

在人類(lèi)文明發(fā)展的歷史上，中國(guó)古代的數(shù)學(xué)成就曾經(jīng)領(lǐng)先于世界并在早期計(jì)算工具的發(fā)明創(chuàng)造方面寫(xiě)過(guò)光輝的一頁(yè)。遠(yuǎn)在商代，中國(guó)就創(chuàng)造了十進(jìn)制記數(shù)方法，領(lǐng)先于世界千余年。到了周代，發(fā)明了當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的計(jì)算工具——算籌。這是一種用竹、木或骨制成的顏色不同的小棍。計(jì)算每一個(gè)數(shù)學(xué)問(wèn)題時(shí)，通常編出一套歌訣形式的算法，一邊計(jì)算，一邊不斷地重新布棍。中國(guó)古代數(shù)學(xué)家祖沖之，就是用算籌計(jì)算出圓周率在3.1415926和3.1415927之間。這一結(jié)果比西方早一千年。

珠算盤(pán)是中國(guó)的又一獨(dú)創(chuàng)，也是計(jì)算工具發(fā)展史上的第一項(xiàng)重大發(fā)明。這種輕巧靈活、攜帶方便、與人民生活關(guān)系密切的計(jì)算工具，據(jù)研究，大約出現(xiàn)于漢朝。東漢靈帝時(shí)徐獄所著《數(shù)術(shù)記遺》中記載有：“珠算，控帶四時(shí)，經(jīng)緯三才?！边@部書(shū)著錄14種演算法，其中第13種就叫“珠算”。隨著社會(huì)的發(fā)展和商品活動(dòng)的增多，珠算盤(pán)被廣泛應(yīng)用于商業(yè)貿(mào)易中，不僅對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起過(guò)有益的作用，而且傳到日本、朝鮮、東南亞等地區(qū)，經(jīng)受了歷史的考驗(yàn)，至今仍在使用。珠算盤(pán)被認(rèn)為是最早的計(jì)算機(jī)。它在某些方面的運(yùn)算能力要超過(guò)目前的計(jì)算機(jī)。其發(fā)明和使用體現(xiàn)了中國(guó)人民的智慧。

此外，古代的中國(guó)人還發(fā)明了指南車(chē)、水運(yùn)渾象儀、記里鼓車(chē)、提花機(jī)等，不僅對(duì)自動(dòng)控制機(jī)械的發(fā)展有卓越的貢獻(xiàn)，而且對(duì)計(jì)算工具的演進(jìn)產(chǎn)生了直接或間接的影響。例如，張衡制作的水運(yùn)渾象儀，可以自動(dòng)地與地球運(yùn)轉(zhuǎn)同步，后經(jīng)唐、宋兩代的改進(jìn)，成為世界上最早的天文鐘。

記里鼓車(chē)則是世界上最早的自動(dòng)計(jì)數(shù)裝置。提花機(jī)原理對(duì)計(jì)算機(jī)程序控制的發(fā)展有間接的影響。中國(guó)古代用陽(yáng)、陰兩爻構(gòu)成八卦，也對(duì)計(jì)算技術(shù)的發(fā)展有過(guò)直接的影響。德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茲寫(xiě)過(guò)研究八卦的論文，系統(tǒng)地提出了二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算法則。他認(rèn)為，世界上最早的二進(jìn)制表示法就是中國(guó)的八卦。

對(duì)中國(guó)古代的科學(xué)技術(shù)進(jìn)行過(guò)深入研究的英國(guó)科學(xué)家李約瑟教授在他的名著《中國(guó)科學(xué)技術(shù)史》里這樣評(píng)說(shuō)過(guò)中國(guó)的古代計(jì)算技術(shù)：“總的說(shuō)來(lái)，(中國(guó))商代的數(shù)字系統(tǒng)是比古巴比侖和古埃及及同一時(shí)代的數(shù)字更為先進(jìn)、更為科學(xué)的”；“如果沒(méi)有(中國(guó)發(fā)明的)這種十進(jìn)位制，就幾乎不可能出現(xiàn)我們現(xiàn)在這個(gè)統(tǒng)一化的世界了”。

二、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)明和發(fā)展

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)是一種按程序自動(dòng)進(jìn)行信息處理的通用工具，它的處理對(duì)象是信息，處理結(jié)果也是信息。利用計(jì)算機(jī)解決科學(xué)計(jì)算、工程設(shè)計(jì)、經(jīng)營(yíng)管理、過(guò)程控制或人工智能等各種問(wèn)題的方法，都是按照一定的算法進(jìn)行的。這種算法是定義精確的一系列規(guī)則，它指出怎樣以給定的輸入信息經(jīng)過(guò)有限的步驟產(chǎn)生所需要的輸出信息。

信息處理的一般過(guò)程，是計(jì)算機(jī)使用者針對(duì)待解決的問(wèn)題，事先編制程序并存入計(jì)算機(jī)內(nèi)，然后利用存儲(chǔ)程序指揮、控制計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行各種基本操作，直至獲得預(yù)期的處理結(jié)果。計(jì)算機(jī)自動(dòng)工作的基礎(chǔ)在于這種存儲(chǔ)程序方式，其通用性的基礎(chǔ)則在于利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息處理的共性方法。

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)問(wèn)世之前，計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)歷了機(jī)械式計(jì)算機(jī)、機(jī)電式計(jì)算機(jī)和萌芽期的電子計(jì)算機(jī)三個(gè)階段。早在17世紀(jì)，歐洲一批數(shù)學(xué)家就已開(kāi)始設(shè)計(jì)和制造以數(shù)字形式進(jìn)行基本運(yùn)算的數(shù)字計(jì)算機(jī)。1642年，法國(guó)數(shù)學(xué)家帕斯卡采用與鐘表類(lèi)似的齒輪傳動(dòng)裝置，制成了最早的十進(jìn)制加法器。1678年，德國(guó)數(shù)學(xué)家萊布尼茨從一位友人送給他的中國(guó)“易圖”(八卦)里受到啟發(fā)，最終悟出了二進(jìn)制數(shù)之真諦。雖然萊布尼茨的乘法器仍然采用十進(jìn)制，但他率先為計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)，系統(tǒng)提出了二進(jìn)制的運(yùn)算法則，為計(jì)算機(jī)的現(xiàn)代發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。他制成的計(jì)算機(jī)。進(jìn)一步解決了十進(jìn)制數(shù)的乘、除運(yùn)算。

英國(guó)數(shù)學(xué)家巴貝奇在1822年制作差分機(jī)模型時(shí)提出一個(gè)設(shè)想，每次完成一次算術(shù)運(yùn)算將發(fā)展為自動(dòng)完成某個(gè)特定的完整運(yùn)算過(guò)程。1884年，巴貝奇設(shè)計(jì)了一種程序控制的通用分析機(jī)。這臺(tái)分析機(jī)雖然已經(jīng)描繪出有關(guān)程序控制方式計(jì)算機(jī)的雛形，但限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件而未能實(shí)現(xiàn)。

巴貝奇的設(shè)想提出以后的一百多年期間，電磁學(xué)、電工學(xué)、電子學(xué)不斷取得重大進(jìn)展，在元件、器件方面接連發(fā)明了真空二極管和真空三極管；在系統(tǒng)技術(shù)方面，相繼發(fā)明了無(wú)線(xiàn)電報(bào)、電視和雷達(dá)……所有這些成就為現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展準(zhǔn)備了技術(shù)和物質(zhì)條件。

與此同時(shí)，數(shù)學(xué)、物理也相應(yīng)地蓬勃發(fā)展。到了20世紀(jì)30年代，物理學(xué)的各個(gè)領(lǐng)域經(jīng)歷著定量化的階段。描述各種物理過(guò)程的數(shù)學(xué)方程，其中有的用經(jīng)典的分析方法已很難解決。于是，數(shù)值分析受到了重視，研究出各種數(shù)值積分、數(shù)值微分以及微分方程數(shù)值解法，把計(jì)算過(guò)程歸結(jié)為巨量的基本運(yùn)算，從而奠定了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的數(shù)值算法基礎(chǔ)。

社會(huì)上對(duì)先進(jìn)計(jì)算工具多方面迫切的需要，是促使現(xiàn)代計(jì)算機(jī)誕生的根本動(dòng)力。20世紀(jì)以后，各個(gè)科學(xué)領(lǐng)域和技術(shù)部門(mén)的計(jì)算困難堆積如山，已經(jīng)阻礙了學(xué)科的繼續(xù)發(fā)展。特別是第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)前后，軍事科學(xué)技術(shù)對(duì)高速計(jì)算工具的需要尤為迫切。在此期間，德國(guó)、美國(guó)、英國(guó)都在進(jìn)行計(jì)算機(jī)的開(kāi)拓工作，幾乎同時(shí)開(kāi)始了機(jī)電式計(jì)算機(jī)和電子計(jì)算機(jī)的研究。

德國(guó)的朱賽最先采用電氣元件制造計(jì)算機(jī)。他在1941年制成的全自動(dòng)繼電器計(jì)算機(jī)Z-3，已具備浮點(diǎn)記數(shù)、二進(jìn)制運(yùn)算、數(shù)字存儲(chǔ)地址的指令形式等現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的特征。在美國(guó)，1940-1947年期間也相繼制成了繼電器計(jì)算機(jī)MARK-1、MARK-2、Model-l、Model-5等。不過(guò)，繼電器的開(kāi)關(guān)速度大約為百分之一秒，使計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度受到很大限制。

電子計(jì)算機(jī)的開(kāi)拓過(guò)程，經(jīng)歷了從制作部件到整機(jī)、從專(zhuān)用機(jī)到通用機(jī)、從“外加式程序”到“存儲(chǔ)程序”的演變。1938年，美籍保加利亞學(xué)者阿塔納索夫首先制成了電子計(jì)算機(jī)的運(yùn)算部件。1943年，英國(guó)外交部通信處制成了“巨人”電子計(jì)算機(jī)。這是一種專(zhuān)用的密碼分析機(jī)，在第二次世界大戰(zhàn)中得到了應(yīng)用。

1946年2月，美國(guó)賓夕法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院制威的大型電子數(shù)字積分計(jì)算機(jī)(ENIAC)，最初也專(zhuān)門(mén)用于火炮彈道計(jì)算，后經(jīng)多次改進(jìn)而成為能進(jìn)行各科科學(xué)計(jì)算的通用計(jì)算機(jī)。這臺(tái)完全采用電子線(xiàn)路執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算、邏輯運(yùn)算和信息存儲(chǔ)的計(jì)算機(jī)，運(yùn)算速度比繼電器計(jì)算機(jī)快1000倍。這就是人們常常提到的世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)。但是，這種計(jì)算機(jī)的程序仍然是外加式的，存儲(chǔ)容量也太小，尚未完全具備現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的主要特征。

新的重大突破是由數(shù)學(xué)家馮·諾伊曼領(lǐng)導(dǎo)的設(shè)計(jì)小組完成的。1945年3月，他們發(fā)表了一個(gè)全新的存儲(chǔ)程序式通用電子計(jì)算機(jī)方案一電子離散變量自動(dòng)計(jì)算機(jī)(EDVAC)。1946年6月，馮·諾伊曼等人提出了更為完善的設(shè)計(jì)報(bào)告《電子計(jì)算機(jī)裝置邏輯結(jié)構(gòu)初探》。同年7—8月間，他們又在莫爾學(xué)院為美國(guó)和英國(guó)二十多個(gè)機(jī)構(gòu)的專(zhuān)家講授了專(zhuān)門(mén)課程《電子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的理論和技術(shù)》，推動(dòng)了存儲(chǔ)程序式計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)與制造。

1949年，英國(guó)劍橋大學(xué)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室率先制成電子離散時(shí)序自動(dòng)計(jì)算機(jī)(EDSAC)；美國(guó)則于1950年制成了東部標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)計(jì)算機(jī)(SFAC)等。至此，電子計(jì)算機(jī)發(fā)展的萌芽時(shí)期遂告結(jié)束，開(kāi)始了現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展時(shí)期。

三、中國(guó)計(jì)算接術(shù)的新時(shí)代

經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的沉寂，新中國(guó)成立后，中國(guó)計(jì)算技術(shù)邁入了新的發(fā)展時(shí)期，先后建立了研究機(jī)構(gòu)，在高等院校建立了計(jì)算技術(shù)與裝置專(zhuān)業(yè)和計(jì)算數(shù)學(xué)專(zhuān)業(yè)，并且著手創(chuàng)建中國(guó)計(jì)算機(jī)制造業(yè)。20世紀(jì)的1958年和1959年，中國(guó)先后制成第一臺(tái)小型和大型電子管計(jì)算機(jī)。60年代中期，中國(guó)研制成功一批晶體管計(jì)算機(jī)，并配制了ALGOL等語(yǔ)言的編譯程序和其他系統(tǒng)軟件。60年代后期，中國(guó)開(kāi)始研究集成電路計(jì)算機(jī)。70年代，中國(guó)已批量生產(chǎn)小型集成電路計(jì)算機(jī)。80年代以后，中國(guó)開(kāi)始重點(diǎn)研制微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并推廣應(yīng)用；在大型計(jì)算機(jī)、特別是巨型計(jì)算機(jī)技術(shù)方面也取得了重要進(jìn)展；建立了計(jì)算機(jī)服務(wù)業(yè)，逐步健全了計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

在計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)的研究方面，中國(guó)在有限元計(jì)算方法、數(shù)學(xué)定理的機(jī)器證明、漢字信息處理、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和軟件等方面都有所建樹(shù)。在計(jì)算機(jī)應(yīng)用方面，中國(guó)在科學(xué)計(jì)算與工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域取得了顯著成就。在有關(guān)經(jīng)營(yíng)管理和過(guò)程控制等方面，計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究和實(shí)踐也日益活躍。

在新中國(guó)的歷史上，有許多人都對(duì)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展作出過(guò)非常重要的貢獻(xiàn)，如王選、吳文俊等，他們都獲得過(guò)國(guó)家科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。王選的主要貢獻(xiàn)是漢字信息處理，吳文俊則是將中國(guó)古代數(shù)學(xué)之精華與當(dāng)代電腦技術(shù)進(jìn)行了很好的遠(yuǎn)緣雜交。

吳文俊于1919年5月12日生于上海，1940年畢業(yè)于上海交通大學(xué)，1949年在法國(guó)斯特拉斯堡大學(xué)獲博士學(xué)位，1951年回國(guó)，1957年任中國(guó)科學(xué)院學(xué)部委員，1984年當(dāng)選為中國(guó)數(shù)學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)。吳文俊在數(shù)學(xué)上作出了許多重大的貢獻(xiàn)。他在拓?fù)鋵W(xué)方面，在示性類(lèi)、示嵌類(lèi)等領(lǐng)域獲得一系列成果，還得到了許多著名的公式，指出了這些理論和方法的廣泛應(yīng)用。他還在拓?fù)洳蛔兞?、代?shù)流形等問(wèn)題上有創(chuàng)造性工作。1956年，吳文俊因在拓?fù)鋵W(xué)中的示性類(lèi)和示嵌類(lèi)方面的卓越成就獲中國(guó)自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。他在機(jī)器證明方面，從初等幾何著手，在計(jì)算機(jī)上證明了一類(lèi)高難度的定理，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了一些新定理，’進(jìn)一步探討了微分幾何的定理證明，提出了利用機(jī)器證明與發(fā)現(xiàn)幾何定理的新方法。這項(xiàng)工作為數(shù)學(xué)研究開(kāi)辟了一個(gè)新領(lǐng)域，對(duì)數(shù)學(xué)革命產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，1978年獲全國(guó)科學(xué)大會(huì)重大科技成果獎(jiǎng)。中國(guó)數(shù)學(xué)史方面，吳文俊認(rèn)為中國(guó)古代數(shù)學(xué)的特點(diǎn)是：從實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，經(jīng)過(guò)分析提高，再抽象出一般的原理、原則和方法，最終達(dá)到解決一大類(lèi)問(wèn)題的目的。他對(duì)中國(guó)古代數(shù)學(xué)在數(shù)論、代數(shù)、幾何等方面的成就也提出了精辟的見(jiàn)解。

吳文俊說(shuō)他原來(lái)并沒(méi)有想到會(huì)跟計(jì)算機(jī)打交道；一直到文化大革命，被派到工廠(chǎng)學(xué)習(xí)，才出現(xiàn)機(jī)遇。他去的是北京無(wú)線(xiàn)電一廠(chǎng)。因?yàn)楫?dāng)時(shí)無(wú)線(xiàn)電一廠(chǎng)要轉(zhuǎn)向制造計(jì)算機(jī)，他在那里才真正接觸到計(jì)算機(jī)，從此就對(duì)這個(gè)使他大為驚奇的數(shù)學(xué)工具鉆研下去。這是一個(gè)機(jī)遇。另外一個(gè)機(jī)遇，就是他在1974年學(xué)習(xí)中國(guó)數(shù)學(xué)史時(shí)將中西數(shù)學(xué)進(jìn)行對(duì)照。他發(fā)現(xiàn)，中國(guó)傳統(tǒng)數(shù)學(xué)注意解方程，在代數(shù)學(xué)、幾何學(xué)、極限概念等方面既有豐碩的成果，又有系統(tǒng)的理論；中國(guó)傳統(tǒng)數(shù)學(xué)強(qiáng)調(diào)構(gòu)造性、算法化，注意解決科學(xué)實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐中提出的各種問(wèn)題，往往把得出的結(jié)論用各種原理的形式予以敘述。他覺(jué)得，中國(guó)數(shù)學(xué)的思想和方法跟現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)是合拍的，這促使他進(jìn)行一些機(jī)器證明方面的嘗試。機(jī)遇只光顧有準(zhǔn)備的頭腦，但是有準(zhǔn)備的頭腦能不能在機(jī)遇來(lái)臨的時(shí)候不失時(shí)機(jī)地抓住它，就需要科學(xué)家有敢于打破慣有思維的勇氣和創(chuàng)新精神。正是因?yàn)閰俏目【哂锌少F的發(fā)現(xiàn)和鉆研精神，所以能夠在他的研究領(lǐng)域取得成功。誠(chéng)如與吳文俊一同榮獲國(guó)家最高科技獎(jiǎng)的世界“雜交水稻之父”袁隆平所說(shuō)：“吳文俊的機(jī)器證明研究方法，是中國(guó)古代數(shù)學(xué)思想跟當(dāng)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的‘遠(yuǎn)緣雜交’，如果是‘近親雜交’，想必是要退化的?！?/p>

吳文俊為拓?fù)鋵W(xué)做了奠基性的工作，取得的成就聞名國(guó)際數(shù)學(xué)界。1976年，年近花甲的吳文俊毅然開(kāi)始攀越數(shù)學(xué)生涯的第二座高峰——數(shù)學(xué)機(jī)械化。1977年，吳文俊關(guān)于平面幾何定理的機(jī)械化證明首次取得成功，從此，完全由中國(guó)人開(kāi)拓的一條數(shù)學(xué)道路鋪展在世人面前。這是國(guó)際自動(dòng)推理界先驅(qū)性的工作，被稱(chēng)為“吳方法”。數(shù)十年間，吳文俊不僅建立了“吳公式”、“吳示性類(lèi)”、“吳示嵌類(lèi)”、“吳方法”、“吳中心”，更形成了“吳學(xué)派”。被國(guó)際數(shù)學(xué)界所稱(chēng)的“吳文俊公式”、“吳文俊示性類(lèi)”等方法已被編入許多研究名著。上世紀(jì)80年代，美國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)界的權(quán)威曾聯(lián)名寫(xiě)信給中國(guó)領(lǐng)導(dǎo)，認(rèn)為吳先生的工作是“第一流的”。美國(guó)人工智能和自動(dòng)推理芳面的一些權(quán)威人士指出：“吳的工作不僅奠定了自動(dòng)推理研究的基礎(chǔ)，而且給出了衡量其他推理方法的明確標(biāo)準(zhǔn)……吳的工作改變了自動(dòng)推理的面貌，是近幾十年來(lái)自動(dòng)推理領(lǐng)域最主要的進(jìn)展……他使中國(guó)的自動(dòng)推理研究在國(guó)際上遙遙領(lǐng)先”。數(shù)學(xué)家李邦河分析說(shuō)：“必須是具備多方面的數(shù)學(xué)知識(shí)和善于創(chuàng)造性思維的人，才可能做出這一獨(dú)特的發(fā)現(xiàn)。一是他對(duì)中國(guó)古代數(shù)學(xué)的深刻理解——中國(guó)古代數(shù)學(xué)是構(gòu)造性的，可計(jì)算的，而只有構(gòu)造性的數(shù)學(xué)才可能在計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)；二是對(duì)初等幾何的非一般可比的精通；三是熟悉代數(shù)幾何，他面對(duì)的是多項(xiàng)式系統(tǒng)?！泵?、德、英、法、意、日等國(guó)都在致力于“吳方法”的研究和證明，并已在智能計(jì)算機(jī)、機(jī)器人學(xué)、控制論、工程設(shè)計(jì)等方面予以應(yīng)用。

曾經(jīng)在數(shù)學(xué)和計(jì)算等科學(xué)技術(shù)方面創(chuàng)造過(guò)輝煌歷史的中國(guó)人，在中國(guó)已經(jīng)崛起的21世紀(jì)，必定能夠在計(jì)算機(jī)等新技術(shù)革命方面為世界作出更大的貢獻(xiàn)。