人们如何意识到自己可以用电子学做逻辑?是否有第一个实现的轶事或记录?我想知道最初的“尤里卡”时刻。
人们如何意识到自己可以用电子学做逻辑?是否有第一个实现的轶事或记录?我想知道最初的“尤里卡”时刻。
Answers:
从维基百科的文章,布尔代数:
在1930年代,克劳德·香农(Claude Shannon)在研究开关电路时发现,在这种情况下也可以应用布尔的代数规则,因此他将开关代数作为一种通过代数手段从逻辑门的角度分析和设计电路的方法。香农已经掌握了抽象的数学装置,因此将转换代数转换为二元布尔代数。
关于克劳德·香农的文章提供了更多详细信息:
1936年,Shannon在麻省理工学院开始了电气工程的研究生学习,在那里他研究了Vannevar Bush的差分分析仪(一种早期的模拟计算机)。在研究此分析仪的复杂自组织电路时,Shannon根据Boole的概念设计了开关电路。1937年,他撰写了硕士学位论文《继电器和开关电路的符号分析》,该论文于1938年发表。在这项工作中,Shannon证明了他的开关电路可用于简化机电继电器的布置。然后用于电话呼叫路由交换机。接下来,他扩展了这一概念,证明了这些电路可以解决布尔代数可以解决的所有问题。在上一章中,他介绍了几个电路的图,包括一个4位全加法器。
利用电子开关的这种特性来实现逻辑是所有电子数字计算机的基础概念。香农的工作成为数字电路设计的基础,因为它在第二次世界大战期间和之后在电气工程界广为人知。香农工作的理论严谨性取代了以前盛行的临时方法。霍华德·加德纳(Howard Gardner)称香农的论文“可能是本世纪最重要,也是最著名的硕士学位论文”。
与逻辑和计算机科学中的许多其他重要发展一样,几乎可以肯定的是,数学家和哲学家查尔斯·桑德斯·皮尔斯(Charles Sanders Peirce)的研究要早于香农(Shannon)数十年:
当然,早在被理解和欣赏之前就有一个想法是天才的体现。最后,让我概述一下皮尔斯的另一项极具创意的逻辑思想的产生背景,即通用中继计算机的思想,该思想比其时代早了五十年。事件的顺序如下:
- Peirce激发了Alan Marquand发明并制造了一种优于William Stanley Jevons的机械逻辑机器。该机器在Peirce的Logical机器,vol。III,第 1,第625-632页。
- 这台机器建于1880年代初期。大约在同一时间,皮尔斯(Peirce)设想了“非与”和“非或”的充分性,以及使用真值表作为重言式的决定程序。
- 在1886年给Marquand的一封信中,Peirce建议在Marquand的机器上使用继电器,并展示了如何用继电器实现“与”和“或”。“……制造一台真正非常困难的数学问题的机器绝非绝望(同上,第632页)。
- 然后,Marquand为他的机械逻辑机的继电器版本准备了接线图。
(来源:Arthur W. Burks,[“数学的新要素”(书评),第917页,《美国数学学会简报》,第84卷,第5期(1978年9月)。粗体字强调是我的。)
引用皮尔斯1886年给马昆德的信:
…绝不可能指望为真正非常困难的数学问题制造一台机器。但是您将必须逐步进行。我认为电将是最好的依靠。 设A,B,C为三个键或其他点,则电路可以打开或关闭。如图1所示,只有在所有电路都闭合的情况下才有电路。在图2中有一个电路,如果任意一个被关闭。就像逻辑中的[逻辑和&逻辑或]。
(资料来源:《查尔斯·皮尔斯的编年史》,第5卷(1884年至1886年),第422页。印第安纳大学出版社,1993年。克里斯蒂安·J·科洛瑟尔等人,编辑。
皮尔斯(Peirce)是一个了不起的例子,他的时代遥遥领先,以至于他的作品无法被他的同时代人欣赏。在他的一生中,大多数人都忽略了他,但是他设法预见了大量重要的逻辑和数学发展,然后不得不在很久以后重新发现。例如,他在19世纪发明了晶格理论,但是直到Garrett Birkhoff在1935年重新发明晶格理论时,才真正引起人们的注意。上面Burks语录中的要点2指出,Peirce发明了NAND逻辑(今天仍然是微芯片的基本逻辑),但功不可没。通常提供给23年后发现它的Henry Sheffer。斯坦福哲学百科全书关于皮尔斯的文章。
至于“尤里卡”的时刻去,我觉得布尔逻辑电子学的应用成为必然的时刻布尔代数是由乔治·布尔在正式The Mathematical Analysis of Logic
于1847年维基百科
也可以说,这种“尤里卡”发生在布尔逻辑正式化之前的十年,当时查尔斯·巴贝奇(Charles Babbage)在1837年尝试构造他的分析引擎,该设备包含
算术逻辑单元,条件分支和循环形式的控制流以及集成存储器。
如果从计算的角度来看,机械和电子逻辑门是等效的,那么这里的论点就很强。用更便宜,更可靠的电子零件代替机械零件不仅限于逻辑零件,而且已遍及所有行业。如果巴贝奇拥有基本的电子元件,可以想象他会以与机械元件完全相同的方式将它们用于这种逻辑。
第三种可能的“尤里卡”可能是1862年巴贝奇和布尔在伦敦大博览会上的相遇:
据说两个人都在讨论这种“思想引擎”,巴贝奇从未完成过。但这成为现代计算的基础。
另一个“尤里卡”里程碑可能是1937年在哈佛完成了霍华德·艾肯的功能性电磁自动序列控制计算器,从而实现了巴贝奇的分析引擎梦想。
最后,我们当然可以紧跟Claude Shannon 于1938年在麻省理工学院将布尔逻辑与电子组件的形式正式化的那一刻(如@ the-photon的回答中所述)。
这篇出色的大西洋文章详尽回答了您的问题。这是最接近尤里卡时刻的东西:
如今,布尔的名字已为计算机科学家所熟知(许多编程语言都有一种称为布尔的基本数据类型),但在1938年,他很少在哲学系之外读过。香农本人在大学哲学课上遇到了布尔的工作。他后来评论说:“碰巧没有人同时熟悉这两个领域。”
斯托格1889年的自动电话交换机无疑是通过机电手段在数字逻辑中的实际应用。在这个时间点之后,解决继电器和其他机电部件的其他脉冲/状态逻辑问题最迟不能成为一个全新的概念。
将“继电器慢且嘈杂”和“气体放电和/或真空管及其技术后继者更快并且可以完成相同的工作”这一事实结合在一起,“让字面电子设备用于数字逻辑”似乎几乎是微不足道的。
一些附加的解释:如闸流管中的“气体放电管”,甚至是普通的霓虹灯(它们在激发和熄灭电压之间具有很强的滞后性,因此可以充当存储元件),或更复杂的由闸流管衍生的设备,例如,十极管计数管。较早的生产设计真空管(直到1940年代-ENIAC设计使用了该世代,并且存在严重问题:)实际上讨厌用作硬性开/关开关元件(留有全电压,但逐渐逐渐硬关断)在德国文献中关键词是“阴极界面”或“ zwischenschichtbildung” *);在50s / 60s年代的工业控制设备中引入了性能可靠的真空管...
*请注意,因为其中某些类型的数据表可能仅以英语,德语,荷兰语或法语存在...