1.1　计算机的产生

1.1.1　计算、计算器和计算机

1.计算的概念

①数学上的定义：计算是一种将单一或复数之输入值转换为单一或复数之结果的一种思考过程。

②围棋术语：在对局的具体接触战中，棋手所做出的演算（有时亦指棋手的演算能力）称为计算。经过计算后的落子具有周密思虑的特点，与一瞬间做出判断的着手（感觉）往往不同。计算越深远越精确，棋力也越强。

③计算的本质：是获得信息的一种过程，是人类分析问题所采用的方法。计算是动态的，而信息的获得是计算的静态延伸。

④广义的计算：包括数学计算，逻辑推理，文法的产生式，集合论的函数，组合数学的置换，变量代换，图形图像的变换，数理统计等；人工智能解空间的遍历，问题求解，图论的路径问题，网络安全，代数系统理论，上下文表示感知与推理，智能空间等；甚至包括数字系统设计（例如逻辑代数），软件程序设计（文法），机器人设计，建筑设计等设计问题。

由于科学技术和经济社会的不断发展进步，现代人类所面临的问题越来越复杂，因而当今的每个学科都需要进行大量的计算。天文学家需要计算机来分析太空脉冲、星位移动等问题；生物学家需要计算机来模拟蛋白质的折叠过程以发现基因组的奥秘；药物学家希望利用计算机来研制治愈癌症或各类细菌与病毒的药物；数学家想计算最大的质数和圆周率的更精确值；经济学家要用计算机分析计算在几万种因素影响下某个企业/城市/国家的发展方向，从而进行宏观调控；工业界需要准确计算生产过程中的材料、能源、加工与时间配置的最佳方案。由此可见，人类未来的科学，时时刻刻都离不开计算。

2.计算器和计算机的区别

计算器（又称计算工具）和计算机一样都能够实现数据的录入、处理、存储和输出，但它区别于计算机的是，它不能自动地实现这些操作过程，必须由人来操作完成。而计算机通过编制程序能够自动进行处理。所以以自动化程度来区别两者，就在于是否需要人工干预其运行。算盘、计算尺和计算器等都是需要人工干预其运行的计算工具，不能称为计算机。实际上两者还有另一个本质性的区别：计算器使用的是固化的处理程序，只能完成特定的计算任务；而计算机借助操作系统平台和各类应用软/硬件，可以无限扩展其应用领域。也就是说，是否具有扩展性也是二者的本质区别。

3.人类为什么要制造计算机

需求是发展的最重要驱动力。随着人类文明进程的不断发展，人类所面临的问题越来越复杂，需要处理的数据量和计算量也越来越大，从而，产生了人类对快速计算的需求和渴望。早期，中华民族发明了算盘，西方国家发明了计算尺以及机械式计算机。当人类社会进入20世纪以后，两次世界大战使人类对高精尖武器的需求加大，也开启了对太空的探索。同时气象预报、人口普查等领域里问题的解决都需要超乎寻常的计算量。据科学家估计，研制一颗原子弹所需要的计算量比人类文明历史中全球人类所进行的所有计算量的总和还要多。因此，没有高速运转的计算机，要想解决上述领域中复杂而又艰难的问题是绝对不可能的。实际上，人类所创造的第一台真正意义上的计算机就是在美国宾夕法尼亚大学莫尔学院应美国军方计算弹道曲线的需求而研制成功的。当然，电子计算机的诞生与20世纪科学技术突飞猛进是密不可分的。后来计算机技术的高速发展和迅速普及，则取决于半导体技术的发展几十年来一直遵循摩尔定律这种指数增长规律（每18个月芯片的集成度翻一翻，运算速度翻一翻，价格却基本维持不变）。

4.计算机对人类社会产生的影响

由于科学计算的需求发明了计算机，由于异地传送文件的需求又发明了计算机网络。因摩尔定律使得计算机得以普及，因电子邮件、浏览器和搜索引擎及即时通信社交软件使得互联网得以普及。然而，令计算机和计算机网络的发明者难以预料的是，计算机和互联网居然会对整个人类社会产生如此深远的影响。现代的计算机和互联网除了最原始的科学计算和传送文件之功能外，更广泛地应用于数据处理、实验模拟、管理数据的处理、社会数据的收集与处理、计算思维、网络通信、超级计算机、智能手机（智能终端）、人工智能（机器人技术）、智能控制、大数据、云计算、物联网、移动互联网、电子商务、电子政务、在线教育、慕课（MOOC）、翻转课堂、办公自动化、无纸化办公、无纸化考试、柔性制造、3D打印技术、智能交通管理系统、滴滴出行（打车、拼车、顺风车、专车等）、网络资源搜索与共享、地球村、互联网金融、移动支付、智能导航、自助旅游等领域。它们改变了整个人类社会的运行模式和人类的生活方式、工作方式及娱乐方式。