“......”
實驗室內。
看着一臉興致勃勃的巴貝奇和阿達,徐雲無奈的搖了搖頭。
心中暗歎一聲,帶着二人朝桌邊走去:
“請隨我來吧。”
結果剛一靠近桌沿,巴貝奇的目光便被桌上的真空管給吸引住了。
半個多小時之前。
巴貝奇正和阿達在閣樓裡搞研究呢,阿達的丈夫勒芙蕾絲伯爵便帶着基爾霍夫出現在了門外。
隨後基爾霍夫以金主爸爸代言人的身份,向巴貝奇和阿達下了個主人的任務:
肘,跟我去學校!
不過由於時間較爲緊張。
基爾霍夫只是簡單的提及了小麥的思路,大致就是有這麼一根特殊的真空管可能替代齒輪云云。
說完,他便帶着巴貝奇和阿達趕向了實驗室。
因此巴貝奇只是大致知道實驗室裡有這麼一根可能幫助到他的試管,但具體模樣、原理他就不太瞭解了。
不過另一方面。
作爲與電子元件日夜接觸了整整快三十年的零件專業戶,巴貝奇對於各類元件的敏感度卻很高。
因此在見到電子管的一瞬間。
巴貝奇的心中便冒出了一股莫名的預感:
這東西對自己一定有大用!
一旁的徐雲則朝小麥丟了個眼神,那意思很明顯:
你自己搞出來的事兒自己去解釋。
小麥見說點點頭,來到了巴貝奇身邊,說道:
“巴貝奇先生,我聽說您設計的分析機,使用的是齒輪來存儲數據?”
巴貝奇擡頭看了眼小麥,雖然此前他和小麥未曾謀面,但有個道理他還是懂的:
能和法拉第高斯韋伯三人一起做實驗的絕非常人。
不是關係親近的血緣後輩,就是潛力無限的未來新星。
因此他對於小麥有些突兀的問話並不生氣,而是客氣一笑,耐心的答道:
“沒錯,我和阿達設計了一種密齒類齒輪...哦對了,我現在就帶着它呢。”
說着巴貝奇便從身後解下了一個揹包,從中翻找了起來。
在過去的這些年裡。
巴貝奇爲了能夠找到感興趣的投資人,基本上和後世90年代推銷光盤和墨鏡的小商販似的,隨時隨地都帶着一些零件樣品,目的就是爲了能更詳細的解說自己的發明。
過了大概十多秒鐘。
巴貝奇從中取出了一枚齒輪,遞到小麥面前,說道:
“這位同學,就是這個,有點重,你拿穩了。”
小麥順勢接過齒輪,認真打量了起來。
這是一枚標準的鑄鐵齒輪,看上去大約有巴掌大小,上頭密密麻麻的分佈着細小的齒孔。
在小麥觀察齒輪的同時,巴貝奇也主動解釋道:
“一枚齒輪有118個齒,可以存儲十個五十位的數字,每七個齒輪組成一個數軸後,便可以進行十位數以內的計算。”
徐雲輕輕掃了他一眼,沒有拆穿他的謊言。
巴貝奇口中所謂的“進行十位數以內的計算”,實際上指的是加減法,並且最多隻能包含三位小數。
如果討論乘除甚至開方,五位數差不多就到頂了。
當然了。
這裡是指目前已經完成的設備,而非預期——畢竟畫餅是沒有上限的,真要吹的話,說五十位數也沒問題。
一旁的基爾霍夫則被這番話勾起了興趣,這位也是個電路愛好者來着:
“巴貝奇先生,從做工上看,一枚齒輪的成本應該不低吧?”
巴貝奇從小麥手裡取回齒輪,上下顛了顛,嘆息道:
“沒錯,118這個齒數無法被360度整除,因此精度要求極高,甚至可以說沒有真正的技術上限。”
“目前平均下來,一枚齒輪的成本需要0.2英鎊左右。”
基爾霍夫張了張嘴,咂舌道:
“真貴啊......”
早先提及過。
這年頭一枚英鎊的購買力大約等同於後世的900塊錢,0.2英鎊差不多就是一百八小兩百好說了。
而後世一枚160齒外徑162mm的齒輪,售價也就30塊錢上下,成本還要更低。
造成這種鉅額支出的原因主要和如今的鍛造工藝有關,所謂平均的製造成本,有相當部分都是模組的支出。
原始模組需要的工藝繁雜不說,缺乏大型壓力設備的情況下,哪怕你鍛造出了合適的模組也用不了多久。
如此反反覆覆,開支自然就大了。
這也難怪巴貝奇會連創業失敗——克萊門特跳反固然是主因,但這些設備的支出也同樣是個無法忽視的大坑。
例如巴貝奇到死都沒完工的差分機2號,需要的齒輪數量足足有4300多個。
哪怕整個過程沒有任何工損,光齒輪的投入也要接近900英鎊。
隨後小麥又向巴貝奇請教了其他一些問題,心中大致有了底,便對巴貝奇說道:
“所以巴貝奇先生,在你的設計中,數據的存儲...或者說交接,其實才是成本最大的環節?”
巴貝奇點了點頭,又看了眼身邊的阿達,嘆道:
“沒錯,比起阿達的算法編寫,數據存儲無疑要簡單不少——它只要有足夠的齒輪就行了。”
“但另一方面,它卻是投入最大的項目,並且稍一出錯就會前功盡棄。”
小麥靜靜聽完巴貝奇的話,輕快的打了個響指,對巴貝奇說道:
“原來如此,我明白了!”
“巴貝奇先生,我現在可以肯定,蕭炎管一定能幫上您的忙!”
說完。
他便引動巴貝奇來到桌邊,從中拿起了一根真空管。
準確來說。
是一根填充有水銀的真空管。
接着小麥捏着管口末端,將它放到眼前,對巴貝奇說道:
“巴貝奇先生,您應該知道,聲波在水銀中的傳播速度要比電信號在導線中的傳播速度慢,對吧?”
巴貝奇點了點頭。
比起徐雲此前測算的光速,1850年的科技水平早就將聲波研究了個透——即使在原本歷史中也是如此。
此時的科學界不但知道聲波在不同介質中的傳播速度各有不同,還掌握了它們的具體數值。
例如空氣中的速度比較慢,大約是一秒340米。
固體和液體中則比較快。
例如在銅棒中的傳播速度是一秒3750米,水銀是每秒1450米左右。
但再快的聲波,比起電信號的傳播速度都依舊要慢上十萬八千倍。
眼見巴貝奇溝通無礙,小麥又繼續解釋道:
“既然如此,有個想法......”
“我們是不是可以在這根裝有水銀的蕭炎管外部接上閉合導線,然後將多個蕭炎管串聯在一起,形成一個閉合迴路。”
“接着以內外信息傳播的時間差爲原理,加上其他一些小手段,從而替代齒輪,達到信息存儲的效果呢?”
巴貝奇越聽眼睛瞪得越大,而一旁徐雲的表情則是......
???。
擺爛.jpg。
怎麼說呢.......
從小麥之前說出那番話後。
徐雲差不多就對現在的情景有了心理準備。
畢竟小麥的思路,明顯就是奔着水銀延遲線存儲器去的。
沒錯。
水銀延遲線存儲器。
照前頭所說。
如果將計算機史視作一位小說主角,那麼存儲器的發展史,則無疑是一位標準的女主——還是第二章就登場的那種。
除了最開始高盧人帕斯卡發明的“加法器”不需要存儲之外(因爲直接把答案寫下來就行了),其餘所有計算機的發展時期,都離不開存儲器這玩意兒。
歷史上最早的數據存儲介質叫做打孔卡,又稱穿孔卡。
它是一塊能存儲數據的紙板,用是否在預定位置打孔來記錄數字、字母、特殊符號等字符。
打卡孔最早出現於1725年,由高盧人布喬發明。
一開始它被用在了貯存紡織機工作過程控制的信息上,接着就歪樓了:
這玩意兒曾經一度被作爲統計奴隸人數的存儲設備,大概要到1900年前後纔會回到正軌——這裡不建議嘲笑,因爲統計對象除了黑奴外還包括了華人勞工。
到了1928年,ibm推出了一款規格爲190x84mm的打卡孔,用長方形孔提高存儲密度。
這張打卡孔可以存儲80列x12行數據,相當於120字節。
打卡孔之後則是指令帶,這東西有些類似高中實驗室裡的打點計時器,算是機械化存儲技術時代的標誌。
而打卡孔和之後,便步入了近代計算機真正的存儲發展階段。
首先出現的存儲設備有個還挺好聽的名字,叫做磁鼓。
最早的磁鼓看上去跟按摩棒差不多,運作的時候會嗡嗡直響,有些時候還會噴水——它的轉動速度很快,往往需要加水充作水冷。
而磁鼓之後。
登場的便是水銀延遲線存儲器了。
水銀延遲線存儲器的原理和小麥說的差不多,核心就是一個:
聲波和電信號的傳播時間差。
當然了。
這裡說的是電信號,而非電子。
電子在金屬導線中的運動速度是非常非常慢的,有些情況甚至可能一秒鐘才移動給幾釐米。
電信號的速度其實就是場的速度,具體要看材料的介電常數
一般來說,銅線的電信號差不多就是一秒二十三萬公里左右。
聲波和電信號的傳遞時間差巨大,這就讓水銀延遲存儲技術的出現有了理論基礎:
它的一端是電聲轉換裝置,把電信號轉換爲聲波在水銀中傳播。
由於傳播速度比較慢,所以聲波信號傳播到另一端差不多要一到數秒的時間。
另一端則是聲-電轉換裝置,將收到的聲波信號再次裝換爲電信號,再再將處理過的信號再次輸入到電-聲轉換一端。
這樣形成閉環,就可以把信號存儲在水銀管中了。
在原本歷史中。
人類第一臺通用自動計算機univac-1使用的便是這個技術,時間差大約是960ms左右。
這個思路無疑要遠遠領先於這個時代,不過要比徐雲想想的極端情況還是要好一些的——小麥畢竟只是個掛壁,還沒拿到gm的版本開發權。
至於水銀延遲存儲技術再往後嘛......
便是威廉管、磁芯以及如今的磁盤了。
至於再未來的趨勢,則是徐雲此前得到過的dna存儲技術。
視線再回歸現實。
小麥的這個想法很快引起了衆人注意,包括阿達和黎曼在內,諸多大老們再次聚集到了桌邊。
巴貝奇是現場手工能力最強的一人,因此在激動的同時,也很快想到了實操環節的問題:
“麥克斯韋同學,你的想法雖然很好,不過我們要如何保證時間差儘可能延長呢?”
“如果只是一根幾釐米十幾釐米的試管,那麼聲波和電信號可以說幾乎不存在時間差——至少不存在足夠存儲數據的時間差。”
阿達亦是點了點頭。
十幾釐米的試管,聲波基本上嗖一下的就會秒到,固然和電信號之間依舊存在時間差,但顯然無法被利用。
不過小麥顯然對此早有腹稿,只見他很是自信的朝巴貝奇一笑:
“巴貝奇先生,這個問題我其實也曾經想過。”
“首先呢,我們可以擴大蕭炎管的長度,它的材質只是透明玻璃,大量生產的情況下,十釐米和一米的成本差別其實不算很大。”
“另外便是,我們可以加上一些其他的小設備,比如......”
“羅峰先生在檢驗電磁波時,發明的那個檢波器。”
巴貝奇眨了眨眼,不明所以的問道:
“檢波器?”
小麥點點頭,從抽屜裡取出了一個十釐米左右的小東西——此物赫然便是徐雲此前發明的鐵屑檢波器。
聰明的同學應該都記得。
當初在驗證光電效應的時候,徐雲曾經用上了兩個關鍵的檢測手段:
他先是用駐波法在屋內形成了駐波,接着用製作好的鐵屑檢波器檢驗波峰波谷,最終計算出了電磁波的波長。
檢波器的原理很簡單:
在光電效應沒有發生的時候,鐵屑是鬆散分佈的。
整個檢波器就相當於斷路,電錶就不會顯示電流。
而一旦檢測到電磁波。
鐵屑就會活動起來,聚集成一團,起到導體的作用,激活電壓表。
越靠近波峰或者波谷,鐵屑凝聚的就越多,電錶上的數值也會越大。
其他位置的鐵屑凝聚的少,電錶示數就會越低甚至爲0。
在給巴貝奇介紹完徐雲設計的檢波器原理後,小麥又說道:
“巴貝奇先生,我是這樣想的,我們可以在信號的接入口位置,加裝一個或者數個以檢波器爲原理製成的小元件。”
“接着控制信號強弱,週期性的限制外部導線中的電信號傳輸,有些類似......波浪。”
“如此一來,應該在一定程度上可以延長時間差,甚至對後續的計算也有幫助。”
巴貝奇聞言,頓時陷入了沉思。
小麥所說的原理有些類似後世的脈衝電流,不過脈衝這個概念要在1936年纔會正式出現——就像威廉·惠威爾提出了科學家這個稱謂一樣,許多現代看起來稀疏平常的詞或者字,實際上並不是先天便存在的。
因此如今的小麥沒法直接用脈衝概念來向巴貝奇解釋,順利的協助某個作家水了幾個字。
“波浪嗎......”
巴貝奇認真考慮了一會兒,摸着下巴說道:
“確實有一定的可行性...既然如此,麥克斯韋同學,我們現在可以試試嗎?”
小麥擡頭看了眼法拉第,法拉第爽利的一點頭:
“設備實驗室裡都有,當然可以。”
早先提及過。
法拉第交由劍橋設計的真空管是可以從中拆分接續的,爲的就是增加觀測效果。
有必要的話,甚至可以無限人體蜈蚣。
所以小麥所說的超長試管,只需要花點時間拼接即可。
至於檢波器嘛......
當初徐雲在測量駐波的時候基本上做到了人手一支,因此數量自然也不會太少。
十多分鐘後。
一根長度接近兩米、內部填充有水銀、外部則由金屬屑和導線組成的簡易真空管便組合完畢了。
隨後小麥在其中加入了一組偏振片,真空管末端又連上了一個通電的計時錶。
沒錯。
計時錶。
衆所周知。
空間與時間,構成了我們的世界。
自人類誕生之始,人類對於空間和時間的探索便從未停止。
後世哪怕是小學生都知道。
1850年的人類已經完成了繞地航行,並且發現了已知的所有陸地,頂多就是一些小島尚未納入版圖而已。
但若是說起時間的精確度,很多人的概念可能就會比較模糊了:
秒是肯定有的,但再精確呢?
還是1/2秒?
1/5秒?
或者1/10秒?
很遺憾,以上這些都太過保守了。
“計時”這個概念,實際上在19世紀初便取得了令後世許多人驚訝的發展。
歷史上第一個計時碼錶出現在1815年,發明者是路易·莫華奈——沒錯,就是後世那個louis moinet的創始人。
他發明的那塊計時碼錶每小時可以振頻216000次,精準度達到了1/60秒。
原本歷史尚且如此,就更別說時間線變動的1850年了。
如今的計時器可以精確到1/140秒,也就是釐秒的級別,不過據毫秒還有不少差距。
小麥在這個精度的基礎上加上了一根擺輪遊絲,可以保證計時器一接收到電信號,就瞬間跳閘斷電。
一切準備就緒後。
小麥來到桌前,按下了電源開關。
隨着開關的按下。
魯姆科夫線圈內部很快產生了電動勢。
看不見的電信號隨着電場瞬間跨越到了線圈另一端,接着進入真空管內部。
噠——
眨眼不到的功夫。
擺輪遊絲所連接的電路便出現了跳閘,計時器上清晰的顯示了一個數字:
0.09秒。
這個數字代表着電信號在水銀內部穿越的時間,至於能否傳輸信息則另當別論。
而按照小麥和巴貝奇的設想。
這個時間差最少最少,都要在0.5秒以上。
也就是說......
單靠一個脈衝電壓,完全無法達到預期的效果。
“失敗了呀......”
想到這裡。
小麥不由撓了撓頭髮,然後......
看向了徐雲:
“羅峰同學.......”
遇事不決,羅峰同學。