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码农简史(13)一个高中生的课余项目,成了国家级创新成果

更新时间:作者:小小条

他本只想帮父亲算清一笔税款,却意外为人类算出了通往智能时代的路。

齿轮咬合的咔嗒声,是机器思考的第一声心跳。

你写过 total := taxRate * income 吗?
你被财务同事催过“快点出报表,税务局要截止了”吗?
你见过祖传Excel里嵌套20层IF函数还敢动吗?

码农简史(13)一个高中生的课余项目,成了国家级创新成果

那你大概能理解,1642年,一个17岁法国少年面对的绝望:
他老爸是税务官,每天要手动加几千个数字,手指磨出血,账本堆成山,还老被贵族赖账。

少年一怒之下,决定造一台机器——自动加法器。
没团队,没 funding,没 CAD 软件,只有木头、黄铜和齿轮。
五年后,他做出了人类历史上第一台量产机械计算器,取名 Pascaline。

它不能联网,不能存储,连减法都要靠“补码” trick 实现。
但它证明了一件事:计算,可以外包给机器。

今天,我们就回到凡尔赛宫外的工坊,看看这个为“帮老爸算税”而生的玩具,如何悄悄撬动了整个工业文明的齿轮。

税务官的儿子,最懂“重复劳动”的痛

1642年,法国鲁昂。
布莱兹·帕斯卡(Blaise Pascal)刚满17岁,却已精通几何、物理、哲学。
但他最头疼的,不是费马难题,而是老爸艾蒂安·帕斯卡(Étienne Pascal)的加班。

艾蒂安是诺曼底地区的税务监督官,负责向贵族收税。
问题在于:

贵族常谎报收入;账目全靠手写;加总几千笔金额,错一位就得重来。

小帕斯卡看不下去了:“为什么人要做机器能干的活?”

他翻遍图书馆,知道1623年德国人席卡德(Schickard)做过“计算钟”,但只造了一台就毁于火灾;
他也听说纳皮尔骨筹(Napier's Bones)能辅助乘法,但仍是手动工具。

他想要的,是一台全自动加法机——输入两个数,摇动手柄,结果自动显示。

这想法,在1642年,堪称离谱。
当时连“函数”概念都没有,更别说“算法硬件化”。
但帕斯卡不管。他找工匠借车间,买黄铜片,开始造轮子。

需求很简单:别让我爸再算到半夜。

Pascaline:用齿轮实现“进位”的神操作

帕斯卡的第一版原型,惨不忍睹。
齿轮打滑,进位失效,加到999就卡死。
但他发现核心难点不在加法,而在进位(carry)。

比如 199 + 1 = 200,个位进1触发十位进1,再触发百位进1——
连锁反应必须可靠传递,否则结果全错。

他试过弹簧、杠杆、凸轮,最后发明了“重力进位机构”(sautoir):

每个数位是一个带0-9刻度的转轮;当某位从9→0时,一个悬臂因重力下落,推动高位轮+1;整个过程靠机械势能完成,无需额外动力。

这相当于硬件实现了递归进位!
用Go伪代码类比:

type DigitWheel struct { value int // 0-9 next *DigitWheel // 高位指针}func (w *DigitWheel) Increment() { w.value++ if w.value > 9 { w.value = 0 if w.next != nil { w.next.Increment() // 递归进位! } }}

帕斯卡用纯机械做到了这件事——没有电,没有代码,只有精妙的物理反馈。

1645年,他做出可商用版本:

8位或10位显示;支持法郎/苏/德尼厄尔三种货币单位(相当于多进制混合);外壳雕花,贵如珠宝。

他申请专利,献给法国摄政王太后,还写了史上第一份“用户手册”《算术机论文》。

一个高中生的课余项目,成了国家级创新成果。

史上最难用的“硬件产品”

但Pascaline有个致命问题:太难用了。

首先,只能加,不能直接减。
帕斯卡用“9的补码” trick 绕过:

要算 500 - 123,先算 999 - 123 = 876;再算 500 + 876 = 1376;最后手工忽略千位,得 376。

这操作,堪比让现代用户用二进制补码手动算减法。
财务大叔看了直摇头:“我还不如拿算盘。”

其次,价格昂贵。
一台Pascaline售价约100里弗尔,相当于普通工人两年工资。
只有皇室、富商、科学家买得起。

最后,可靠性差。
灰尘、湿度、齿轮磨损都会导致进位失败。
有用户抱怨:“加三次,出三个结果。”

帕斯卡气得在手册里写:

“此机非为愚者设计,使用者须具基本算术素养。”

翻译过来就是:这不是bug,是你不会用。

但讽刺的是,正是这些“缺陷”,暴露了早期硬件产品的通病:

过度依赖用户心智模型;忽略容错与易用性;为技术炫技牺牲体验。

今天的某些“极客硬件”,何尝不是Pascaline转世?

从加法器到CPU——机械计算的遗产

虽然Pascaline只卖出约50台,但它埋下了三颗种子:

计算可自动化
之前,计算=人脑+纸笔;之后,计算=机器+指令。
这思想直接影响了莱布尼茨——他看到Pascaline后说:“加法太low,我要做乘法机!”
于是发明了步进计算器(Stepped Reckoner),首次实现四则运算。硬件抽象层雏形
Pascaline把“加法”封装成黑盒,用户只需输入输出。
这是最早的硬件API——你不用懂齿轮,只要会拨轮就行。进位逻辑标准化
后来的机械计算机(如托马斯算器、Comptometer)都沿用重力或弹簧进位。
甚至早期电子计算机(如ENIAC)的累加器,也借鉴了这种链式进位思想。

更深远的是,帕斯卡证明了:复杂逻辑可用物理结构实现。
这为巴贝奇的差分机、图灵的通用机铺平了认知道路。

Go 语言里的 uint64 加法,底层CPU依然在处理进位标志(carry flag)——那根从1642年延伸至今的机械臂,从未停止摆动。

帕斯卡的“产品经理思维”

很多人以为帕斯卡只是个天才发明家,其实他还是个超前的产品经理。

他做了三件事,堪称17世纪用户洞察典范:

从真实痛点出发
不是“我想造机器”,而是“我爸算税算到崩溃”。
真实场景驱动,避免自嗨。适配本地化需求
法国货币是“1法郎=20苏=240德尼厄尔”,非十进制。
他专门设计混合进制转轮——比现代APP还懂本地化。控制交付范围
他知道减法难做,就先聚焦加法;
他知道成本高,就定位高端市场。
不做大而全,只解决核心问题。

反观某些现代项目:

为支持“未来可能的需求”,提前抽象五层架构;为兼容“理论上存在的设备”,写三千行兼容代码;最终交付时,核心功能反而崩了。

帕斯卡若在,大概会冷笑:“先让你爸少加错一行税,再谈改变世界。”

机械 vs 电子:一场迟到了三百年的胜利

Pascaline失败了吗?短期看,是的。
它没普及,没盈利,帕斯卡晚年转向神学,再未改进。

但长期看,它赢了。
因为它定义了“计算机器”的范式:

输入 → 处理 → 输出;可重复、可验证、可封装。

三百年后,当IBM用继电器造出Harvard Mark I,当Intel推出4004微处理器,
它们本质上仍是Pascaline的电子版——只是把黄铜齿轮换成了晶体管。

有趣的是,现代RISC-V芯片的ALU设计,依然有“进位链”(carry chain)模块。
而Go编译器在优化整数运算时,会生成带进位标志的汇编指令。

帕斯卡的幽灵,仍在每一行加法中运行。

致所有“造轮子”的少年

我们总被教育:“不要重复造轮子。”
但历史告诉我们:所有伟大的轮子,最初都是“重复造”的。

帕斯卡造轮子,因为市面上没有能帮他爸算税的;
林纳斯造Linux,因为Minix不够用;
你写工具脚本,因为Jenkins插件太烂。

造轮子不可耻,可耻的是为了造而造,忘了最初要解决什么问题。

帕斯卡的伟大,不在他多聪明,而在他始终记得:

“这台机器,是为了让一个疲惫的父亲,能早点回家吃饭。”

今天,当你在深夜调试一个自动化脚本,只为让团队少填一张表;
当你重构祖传代码,只为让新人少踩一个坑;
你其实也在造自己的Pascaline。

区别只在于:
有人造完就扔,有人造完改变了历史。

“最伟大的发明,往往始于一个微小的愿望——而不是宏大的野心。”

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