『壹』 怎樣發明機器人
想做機器人是嗎？
這很簡單呀，所謂機器人就是可以模仿人類的行為去做一些動作或者回簡單的答事情的機器。當然真正做的好，還是需要一些機械知識和技能的。
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手把手教你搞發明
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『貳』 機器語言是怎麼被人類發明出來的
現在我們所說的計算機，其全稱是通用電子數字計算機，「通用」是指計算機可服務於多種用途，「電子」是指計算機是一種電子設備，「數字」是指在計算機內部一切信息均用0和1的編碼來表示。計算機的出現是20世紀最卓越的成就之一，計算機的廣泛應用極大地促進了生產力的發展。
一、計算工具的發展簡史
自古以來，人類就在不斷地發明和改進計算工具，從古老的「結繩記事」，到算盤、計算尺、差分機，直到1946年第一台電子計算機誕生，計算工具經歷了從簡單到復雜、從低級到高級、從手動到自動的發展過程，而且還在不斷發展。回顧計算工具的發展歷史，從中可以得到許多有益的啟示。
1. 手動式計算工具
人類最初用手指進行計算。人有兩只手，十個手指頭，所以，自然而然地習慣用手指記數並採用十進制記數法。用手指進行計算雖然很方便，但計算范圍有限，計算結果也無法存儲。於是人們用繩子、石子等作為工具來延長手指的計算能力，如中國古書中記載的「上古結繩而治」，拉丁文中「Calculus」的本意是用於計算的小石子。
最原始的人造計算工具是算籌，我國古代勞動人民最先創造和使用了這種簡單的計算工具。算籌最早出現在何時，現在已經無法考證，但在春秋戰國時期，算籌使用的已經非常普遍了。根據史書的記載，算籌是一根根同樣長短和粗細的小棍子，一般長為13～14cm，徑粗0.2～0.3cm，多用竹子製成，也有用木頭、獸骨、象牙、金屬等材料製成的。算籌採用十進制記數法，有縱式和橫式兩種擺法，這兩種擺法都可以表示1、2、3、4、5、6、7、8、9九個數字，數字0用空位表示。算籌的記數方法為：個位用縱式，十位用橫式，百位用縱式，千位用橫式，……，這樣從右到左，縱橫相間，就可以表示任意大的自然數了。
計算工具發展史上的第一次重大改革是算盤，也是我國古代勞動人民首先創造和使用的。算盤由算籌演變而來，並且和算籌並存競爭了一個時期，終於在元代後期取代了算籌。算盤輕巧靈活、攜帶方便，應用極為廣泛，先後流傳到日本、朝鮮和東南亞等國家，後來又傳入西方。算盤採用十進制記數法並有一整套計算口訣，例如「三下五除二」、「七上八下」等，這是最早的體系化演算法。算盤能夠進行基本的算術運算，是公認的最早使用的計算工具。
1617年，英國數學家約翰·納皮爾（John Napier）發明了Napier乘除器，也稱Napier算籌。Napier算籌由十根長條狀的木棍組成，每根木棍的表面雕刻著一位數字的乘法表，右邊第一根木棍是固定的，其餘木棍可以根據計算的需要進行拼合和調換位置。Napier算籌可以用加法和一位數乘法代替多位數乘法，也可以用除數為一位數的除法和減法代替多位數除法，從而大大簡化了數值計算過程。
1621年，英國數學家威廉·奧特雷德（William Oughtred）根據對數原理發明了圓形計算尺，也稱對數計算尺。對數計算尺在兩個圓盤的邊緣標注對數刻度，然後讓它們相對轉動，就可以基於對數原理用加減運算來實現乘除運算。17世紀中期，對數計算尺改進為尺座和在尺座內部移動的滑尺。18世紀末，發明蒸汽機的瓦特獨具匠心，在尺座上添置了一個滑標，用來存儲計算的中間結果。對數計算尺不僅能進行加、減、乘、除、乘方、開方運算，甚至可以計算三角函數、指數函數和對數函數，它一直使用到袖珍電子計算器面世。即使在20世紀60年代，對數計算尺仍然是理工科大學生必須掌握的基本功，是工程師身份的一種象徵。
2. 機械式計算工具
17世紀，歐洲出現了利用齒輪技術的計算工具。1642年，法國數學家帕斯卡（Blaise Pascal）發明了帕斯卡加法器，這是人類歷史上第一台機械式計算工具，其原理對後來的計算工具產生了持久的影響。帕斯卡加法器是由齒輪組成、以發條為動力、通過轉動齒輪來實現加減運算、用連桿實現進位的計算裝置。帕斯卡從加法器的成功中得出結論：人的某些思維過程與機械過程沒有差別，因此可以設想用機械來模擬人的思維活動。
德國數學家萊布尼茨（G .W .Leibnitz）發現了帕斯卡一篇關於「帕斯卡加法器」的論文，激發了他強烈的發明慾望，決心把這種機器的功能擴大為乘除運算。1673年，萊布尼茨研製了一台能進行四則運算的機械式計算器，稱為萊布尼茲四則運算器。這台機器在進行乘法運算時採用進位-加（shift-add）的方法，後來演化為二進制，被現代計算機採用。
萊布尼茨四則運算器在計算工具的發展史上是一個小高潮，此後的一百多年中，雖有不少類似的計算工具出現，但除了在靈活性上有所改進外，都沒有突破手動機械的框架，使用齒輪、連桿組裝起來的計算設備限制了它的功能、速度以及可靠性。
1804年，法國機械師約瑟夫·雅各（Joseph Jacquard）發明了可編程織布機，通過讀取穿孔卡片上的編碼信息來自動控制織布機的編織圖案，引起法國紡織工業革命。雅各織布機雖然不是計算工具，但是它第一次使用了穿孔卡片這種輸入方式。如果找不到輸入信息和控制操作的機械方法，那麼真正意義上的機械式計算工具是不可能出現的。直到20世紀70年代，穿孔卡片這種輸入方式還在普遍使用。
19世紀初，英國數學家查爾斯·巴貝奇（Charles Babbage）取得了突破性進展。巴貝奇在劍橋大學求學期間，正是英國工業革命興起之時，為了解決航海、工業生產和科學研究中的復雜計算，許多數學表（如對數表、函數表）應運而生。這些數學表雖然帶來了一定的方便，但由於採用人工計算，其中的錯誤很多。巴貝奇決心研製新的計算工具，用機器取代人工來計算這些實用價值很高的數學表。
1822年，巴貝奇開始研製差分機，專門用於航海和天文計算，在英國政府的支持下，差分機歷時10年研製成功，這是最早採用寄存器來存儲數據的計算工具，體現了早期程序設計思想的萌芽，使計算工具從手動機械躍入自動機械的新時代。
1832年，巴貝奇開始進行分析機的研究。在分析機的設計中，巴貝奇採用了三個具有現代意義的裝置：
⑴ 存儲裝置：採用齒輪式裝置的寄存器保存數據，既能存儲運算數據，又能存儲運算結果；
⑵ 運算裝置：從寄存器取出數據進行加、減、乘、除運算，並且乘法是以累次加法來實現，還能根據運算結果的狀態改變計算的進程，用現代術語來說，就是條件轉移；
⑶ 控制裝置：使用指令自動控制操作順序、選擇所需處理的數據以及輸出結果。
巴貝奇的分析機是可編程計算機的設計藍圖，實際上，我們今天使用的每一台計算機都遵循著巴貝奇的基本設計方案。但是巴貝奇先進的設計思想超越了當時的客觀現實，由於當時的機械加工技術還達不到所要求的精度，使得這部以齒輪為元件、以蒸汽為動力的分析機一直到巴貝奇去世也沒有完成。
3. 機電式計算機
1886年，美國統計學家赫爾曼·霍勒瑞斯（Herman Hollerith）借鑒了雅各織布機的穿孔卡原理，用穿孔卡片存儲數據，採用機電技術取代了純機械裝置，製造了第一台可以自動進行加減四則運算、累計存檔、製作報表的製表機，這台製表機參與了美國1890年的人口普查工作，使預計10年的統計工作僅用1年零7個月就完成了，是人類歷史上第一次利用計算機進行大規模的數據處理。霍勒瑞斯於1896年創建了製表機公司TMC公司，1911年，TMC與另外兩家公司合並，成立了CTR公司。1924年，CTR公司改名為國際商業機器公司（International Business Machines Corporation），這就是赫赫有名的IBM公司。
1938年，德國工程師朱斯（K.Zuse）研製出Z-1計算機，這是第一台採用二進制的計算機。在接下來的四年中，朱斯先後研製出採用繼電器的計算機Z-2、Z-3、Z-4。Z-3是世界上第一台真正的通用程序控制計算機，不僅全部採用繼電器，同時採用了浮點記數法、二進制運算、帶存儲地址的指令形式等。這些設計思想雖然在朱斯之前已經提出過，但朱斯第一次將這些設計思想具體實現。在一次空襲中，朱斯的住宅和包括Z-3在內的計算機統統被炸毀。德國戰敗後，朱斯流亡到瑞士一個偏僻的鄉村，轉向計算機軟體理論的研究。
1936年，美國哈佛大學應用數學教授霍華德·艾肯（Howard Aiken）在讀過巴貝奇和愛達的筆記後，發現了巴貝奇的設計，並被巴貝奇的遠見卓識所震驚。艾肯提出用機電的方法，而不是純機械的方法來實現巴貝奇的分析機。在IBM公司的資助下，1944年研製成功了機電式計算機Mark-I。Mark-I長15.5米，高2.4米，由75萬個零部件組成，使用了大量的繼電器作為開關元件，存儲容量為72個23位十進制數，採用了穿孔紙帶進行程序控制。它的計算速度很慢，執行一次加法操作需要0.3秒，並且雜訊很大。盡管它的可靠性不高，仍然在哈佛大學使用了15年。Mark-I只是部分使用了繼電器，1947年研製成功的計算機Mark-Ⅱ全部使用繼電器。
艾肯等人製造的機電式計算機，其典型部件是普通的繼電器，繼電器的開關速度是1/100秒，使得機電式計算機的運算速度受到限制。20世紀30年代已經具備了製造電子計算機的技術能力，機電式計算機從一開始就註定要很快被電子計算機替代。事實上，電子計算機和機電式計算機的研製幾乎是同時開始的。
4. 電子計算機
1939年，美國依阿華州大學數學物理學教授約翰·阿塔納索夫（John Atanasoff）和他的研究生貝利（Clifford Berry）一起研製了一台稱為ABC（Atanasoff Berry Computer）的電子計算機。由於經費的限制，他們只研製了一個能夠求解包含30個未知數的線性代數方程組的樣機。在阿塔納索夫的設計方案中，第一次提出採用電子技術來提高計算機的運算速度。
第二次世界大戰中，美國賓夕法尼亞大學物理學教授約翰"莫克利（John Mauchly）和他的研究生普雷斯帕"埃克特（Presper Eckert）受軍械部的委託，為計算彈道和射擊表啟動了研製ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Computer）的計劃，1946年2月15日，這台標志人類計算工具歷史性變革的巨型機器宣告竣工。ENIAC是一個龐然大物，共使用了18 000多個電子管、1 500多個繼電器、10 000多個電容和7 000多個電阻，佔地167平方公尺，重達30噸。ENIAC的最大特點就是採用電子器件代替機械齒輪或電動機械來執行算術運算、邏輯運算和存儲信息，因此，同以往的計算機相比，ENIAC最突出的優點就是高速度。ENIAC每秒能完成5 000次加法，300多次乘法，比當時最快的計算工具快1 000多倍。ENIAC是世界上第一台能真正運轉的大型電子計算機，ENIAC的出現標志著電子計算機（以下稱計算機）時代的到來。
雖然ENIAC顯示了電子元件在進行初等運算速度上的優越性，但沒有最大限度地實現電子技術所提供的巨大潛力。ENIAC的主要缺點是：第一，存儲容量小，至多存儲20個10位的十進制數；第二，程序是「外插型」的，為了進行幾分鍾的計算，接通各種開關和線路的准備工作就要用幾個小時。新生的電子計算機需要人們用千百年來製造計算工具的經驗和智慧賦予更合理的結構，從而獲得更強的生命力。
1945年6月，普林斯頓大學數學教授馮"諾依曼（Von Neumann）發表了EDVAC（Electronic Discrete Variable Computer，離散變數自動電子計算機）方案，確立了現代計算機的基本結構，提出計算機應具有五個基本組成成分：運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備，描述了這五大部分的功能和相互關系，並提出「採用二進制」和「存儲程序」這兩個重要的基本思想。迄今為止，大部分計算機仍基本上遵循馮"諾依曼結構。
需要強調的是，EDVAC方案是集體智慧的結晶，馮"諾依曼的偉大功績在於他運用雄厚的數理知識和非凡的分析、綜合能力，在EDVAC的總體配置和邏輯設計中起到了關鍵的作用。可以說，現代計算機的發明決不是僅憑傑出科學家的個人努力就能完成的事業，研製電子計算機不僅需要巨大的資金，而且需要數學家、邏輯學家、電子工程師以及組織管理人員的密切合作，需要團隊的共同努力。
『叄』 一台機器如何發明專利
如果申報發明專利的話對專利本身的新穎性與專利文件撰寫要求比較高，申請文件主要包括
請求書、說明書及其摘要、附圖及摘要附圖、和權利要求書等文件。
『肆』 為什麼要發明機器人
發明機器人的起因是隨著社會的發展，社會分工越來越細，尤其在現代化的大生產中，有的人每天就只管擰同一個部位的一個螺母，有的人整天就是接一個線頭，人們感到自己在不斷異化，各種職業病開始產生。於是人們強烈希望用某種機器代替自己工作。於是人們研製出了機器人，代替人完成那些枯燥、單調、危險的工作。
由於機器人的問世，使一部分工人失去了原來的工作，於是有人對機器人產生了敵意。「機器人上崗，人將下崗。」不僅在我國，即使在一些發達國家如美國，也有人持這種觀念。其實這種擔心是多餘的，任何先進的機器設備，都會提高勞動生產率和產品質量，創造出更多的社會財富，也就必然提供更多的就業機會，這已被人類生產發展史所證明。任何新事物的出現都有利有弊，只不過利大於弊，很快就得到了人們的認可。比如汽車的出現，它不僅奪了一部分人力車夫、挑夫的生意，還常常出車禍，給人類生命財產帶來威脅。雖然人們都看到了汽車的這些弊端，但它還是成了人們日常生活中必不可少的交通工具。英國一位著名的政治家針對關於工業機器人的這一問題說過這樣一段話：「日本機器人的數量居世界首位，而失業人口最少，英國機器人數量在發達國家中最少，而失業人口居高不下」，這也從另一個側面說明了機器人是不會搶人飯碗的。
『伍』 科學家是怎樣發明機器人的
第一是為了節省人工，第二是需要機器人到危險的地方探測，所以發明了機器人。
『陸』 發明了一個機器怎麼大規模生產
好用有人用就可生產，但是如果不申請專利，人家很快仿製。專利都有人仿呢。
『柒』 怎樣發明時間機器
官方角度上看 國際上是不會允許產生這種東西的 因為這樣很可能就會導致使一個專國家 民族 種族滅亡屬 但難保沒有一些人私下研究時間旅行的方法 如果能掌握穿越時間的技術 基本上就真的成了上帝了 估計真要幾百年才有可能有個苗頭
『捌』 機械手的發明過程是什麼
給人以巨人般力量
——20世紀早期機械手的發明
也許有一天你會看到，在交通擁擠的時候，開車的人下了車，從車尾的行李箱中取出一副巨大的金屬構架，把它套在自己身上，用它扛起車子就走。
在理論上這是可能的，因為工程師們開發出來的機械手能給人以巨人般的力量。有一種帶有控制桿和聯動裝置的構架，人們可以把它綁在自己的手臂、腰和腿上，以此來「放大」自己的運動。這種構架能靈巧地模仿人的行為，而力量卻遠遠超過人，因而使用者能輕而易舉地舉起半噸以上的物件。
還有一種不需人的肌肉操縱的機械手，它能貯存200個識別行為。只要把操作程序輸入它的磁帶，它就能記住並且重復。它能一天24小時連續工作，其前後一致性和准確性超過最好的工人。
1.從錯誤中學習
有些用於壓鑄的機械手具有選擇鑄件溫度的系統。如果鑄件的溫度不正確，它就會做出相應的反應。還有一些帶有感測裝置的機器人被發明出來，但迄今為止它們沒有被編排基本的工作程序。設計一台在解決問題方面超過大多數數學家的計算機似乎要比設計一台會倒煙灰缸的機器人容易得多，這是因為煙灰缸有各種各樣不同的外形。
普通機器人只能按輸入的指令工作，而有些先進的機器人能夠從錯誤中學習。其中最有希望的是美國發明的視感控器。它無須輸入指令，而具有邏輯感覺和解決問題的本領。這類機器的實用價值是相當大的。精神病學家們設想，當將來有一天視感控器能被激得發狂時，他們就可以在治療它的過程中學習如何治療人的心靈。
2.神奇的電子機械
對於嚴重傷殘的人來說，要打電話、開門、開燈，可以藉助於波松機。這種電子設備無須人動用，只要對著管子吹氣，顯示板上的指示燈就會依次亮起來。當代表使用者某一願望的燈亮起來時，使用者停止吹氣，改為吸氣，壓力的釋放就會使機件激活。用吸氣和呼氣組成代碼，可以使傷殘人操作電動打字機，每分鍾能打40個詞
『玖』 智能機器人是如何發明的
1969年，美國斯坦福研究所製造了一台智能機器人，並給它取名叫「賽克」。賽克「出生」後，科學家就對它進行了試驗。首先是下達指令：把平台上的一個箱子推下去。賽克通過無線電接到指令後，在原地轉了一下，看到了平台，然後向平台走去。
平台四周是直立的板壁，賽克上不去。於是賽克向四周環顧，圍繞著平台轉了20分鍾，終於想出了辦法，它向屋角處的一個斜面檯子走去，走到斜面檯子後面，把斜面檯子向平台推去。
碰上障礙物時，它就繞過去。最後，賽克把斜面檯子靠在平台邊上，然後順著斜面爬上了平台，再把平台上的箱子推了下去，完成了任務。
賽克的智力是從何而來的呢？是計算機中編寫的程序產生的。
當機器人遇到難題時，它就會根據程序上編好的知識，去進行分析判斷，最後找出辦法。
文：機器人是如何駕駛火車的？
火車是在鐵軌上行駛的，如果不用司機駕駛，就要由自動裝置使火車按時啟動，在途中控制行車速度。到站或遇有停車信號時自動減速、自動停下來。
20世紀初，在英國倫敦新維多利亞地下鐵路線上，駕車的是一個機器人。這個機器人的「眼」、「耳」、「手」、「腦」是分別放在各處的，但是它可以和真人司機一樣有開車、停車、加速、減速、開車門、關車門等動作，車開得安全、穩當。
現在，對於高速列車來說，用人來觀察線路上的信號機實現剎車、停車等已無法滿足要求。因為鐵路線路上「閉塞區」是一兩千米，當司機看見信號機再進行制動列車，也需要一兩千米才能使列車停下來。如果列車速度更高，則列車由人駕駛是無法實現安全行車的。
『拾』 機器語言是怎麼被人類發明出來的
現在我們所說的計算機，其全稱是通用電子數字計算機，「通用」是指計算機可服務於多種用途，「電子」是指計算機是一種電子設備，「數字」是指在計算機內部一切信息均用0和1的編碼來表示。計算機的出現是20世紀最卓越的成就之一，計算機的廣泛應用極大地促進了生產力的發展。 一、計算工具的發展簡史 自古以來，人類就在不斷地發明和改進計算工具，從古老的「結繩記事」，到算盤、計算尺、差分機，直到1946年第一台電子計算機誕生，計算工具經歷了從簡單到復雜、從低級到高級、從手動到自動的發展過程，而且還在不斷發展。回顧計算工具的發展歷史，從中可以得到許多有益的啟示。 1. 手動式計算工具 人類最初用手指進行計算。人有兩只手，十個手指頭，所以，自然而然地習慣用手指記數並採用十進制記數法。用手指進行計算雖然很方便，但計算范圍有限，計算結果也無法存儲。於是人們用繩子、石子等作為工具來延長手指的計算能力，如中國古書中記載的「上古結繩而治」，拉丁文中「Calculus」的本意是用於計算的小石子。 最原始的人造計算工具是算籌，我國古代勞動人民最先創造和使用了這種簡單的計算工具。算籌最早出現在何時，現在已經無法考證，但在春秋戰國時期，算籌使用的已經非常普遍了。根據史書的記載，算籌是一根根同樣長短和粗細的小棍子，一般長為13～14cm，徑粗0.2～0.3cm，多用竹子製成，也有用木頭、獸骨、象牙、金屬等材料製成的。算籌採用十進制記數法，有縱式和橫式兩種擺法，這兩種擺法都可以表示1、2、3、4、5、6、7、8、9九個數字，數字0用空位表示。算籌的記數方法為：個位用縱式，十位用橫式，百位用縱式，千位用橫式，……，這樣從右到左，縱橫相間，就可以表示任意大的自然數了。 計算工具發展史上的第一次重大改革是算盤，也是我國古代勞動人民首先創造和使用的。算盤由算籌演變而來，並且和算籌並存競爭了一個時期，終於在元代後期取代了算籌。算盤輕巧靈活、攜帶方便，應用極為廣泛，先後流傳到日本、朝鮮和東南亞等國家，後來又傳入西方。算盤採用十進制記數法並有一整套計算口訣，例如「三下五除二」、「七上八下」等，這是最早的體系化演算法。算盤能夠進行基本的算術運算，是公認的最早使用的計算工具。 1617年，英國數學家約翰·納皮爾（John Napier）發明了Napier乘除器，也稱Napier算籌。Napier算籌由十根長條狀的木棍組成，每根木棍的表面雕刻著一位數字的乘法表，右邊第一根木棍是固定的，其餘木棍可以根據計算的需要進行拼合和調換位置。Napier算籌可以用加法和一位數乘法代替多位數乘法，也可以用除數為一位數的除法和減法代替多位數除法，從而大大簡化了數值計算過程。 1621年，英國數學家威廉·奧特雷德（William Oughtred）根據對數原理發明了圓形計算尺，也稱對數計算尺。對數計算尺在兩個圓盤的邊緣標注對數刻度，然後讓它們相對轉動，就可以基於對數原理用加減運算來實現乘除運算。17世紀中期，對數計算尺改進為尺座和在尺座內部移動的滑尺。18世紀末，發明蒸汽機的瓦特獨具匠心，在尺座上添置了一個滑標，用來存儲計算的中間結果。對數計算尺不僅能進行加、減、乘、除、乘方、開方運算，甚至可以計算三角函數、指數函數和對數函數，它一直使用到袖珍電子計算器面世。即使在20世紀60年代，對數計算尺仍然是理工科大學生必須掌握的基本功，是工程師身份的一種象徵。 2. 機械式計算工具 17世紀，歐洲出現了利用齒輪技術的計算工具。1642年，法國數學家帕斯卡（Blaise Pascal）發明了帕斯卡加法器，這是人類歷史上第一台機械式計算工具，其原理對後來的計算工具產生了持久的影響。帕斯卡加法器是由齒輪組成、以發條為動力、通過轉動齒輪來實現加減運算、用連桿實現進位的計算裝置。帕斯卡從加法器的成功中得出結論：人的某些思維過程與機械過程沒有差別，因此可以設想用機械來模擬人的思維活動。 德國數學家萊布尼茨（G .W .Leibnitz）發現了帕斯卡一篇關於「帕斯卡加法器」的論文，激發了他強烈的發明慾望，決心把這種機器的功能擴大為乘除運算。1673年，萊布尼茨研製了一台能進行四則運算的機械式計算器，稱為萊布尼茲四則運算器。這台機器在進行乘法運算時採用進位-加（shift-add）的方法，後來演化為二進制，被現代計算機採用。 萊布尼茨四則運算器在計算工具的發展史上是一個小高潮，此後的一百多年中，雖有不少類似的計算工具出現，但除了在靈活性上有所改進外，都沒有突破手動機械的框架，使用齒輪、連桿組裝起來的計算設備限制了它的功能、速度以及可靠性。 1804年，法國機械師約瑟夫·雅各（Joseph Jacquard）發明了可編程織布機，通過讀取穿孔卡片上的編碼信息來自動控制織布機的編織圖案，引起法國紡織工業革命。雅各織布機雖然不是計算工具，但是它第一次使用了穿孔卡片這種輸入方式。如果找不到輸入信息和控制操作的機械方法，那麼真正意義上的機械式計算工具是不可能出現的。直到20世紀70年代，穿孔卡片這種輸入方式還在普遍使用。 19世紀初，英國數學家查爾斯·巴貝奇（Charles Babbage）取得了突破性進展。巴貝奇在劍橋大學求學期間，正是英國工業革命興起之時，為了解決航海、工業生產和科學研究中的復雜計算，許多數學表（如對數表、函數表）應運而生。這些數學表雖然帶來了一定的方便，但由於採用人工計算，其中的錯誤很多。巴貝奇決心研製新的計算工具，用機器取代人工來計算這些實用價值很高的數學表。 1822年，巴貝奇開始研製差分機，專門用於航海和天文計算，在英國政府的支持下，差分機歷時10年研製成功，這是最早採用寄存器來存儲數據的計算工具，體現了早期程序設計思想的萌芽，使計算工具從手動機械躍入自動機械的新時代。 1832年，巴貝奇開始進行分析機的研究。在分析機的設計中，巴貝奇採用了三個具有現代意義的裝置： ⑴ 存儲裝置：採用齒輪式裝置的寄存器保存數據，既能存儲運算數據，又能存儲運算結果； ⑵ 運算裝置：從寄存器取出數據進行加、減、乘、除運算，並且乘法是以累次加法來實現，還能根據運算結果的狀態改變計算的進程，用現代術語來說，就是條件轉移； ⑶ 控制裝置：使用指令自動控制操作順序、選擇所需處理的數據以及輸出結果。 巴貝奇的分析機是可編程計算機的設計藍圖，實際上，我們今天使用的每一台計算機都遵循著巴貝奇的基本設計方案。但是巴貝奇先進的設計思想超越了當時的客觀現實，由於當時的機械加工技術還達不到所要求的精度，使得這部以齒輪為元件、以蒸汽為動力的分析機一直到巴貝奇去世也沒有完成。 3. 機電式計算機 1886年，美國統計學家赫爾曼·霍勒瑞斯（Herman Hollerith）借鑒了雅各織布機的穿孔卡原理，用穿孔卡片存儲數據，採用機電技術取代了純機械裝置，製造了第一台可以自動進行加減四則運算、累計存檔、製作報表的製表機，這台製表機參與了美國1890年的人口普查工作，使預計10年的統計工作僅用1年零7個月就完成了，是人類歷史上第一次利用計算機進行大規模的數據處理。霍勒瑞斯於1896年創建了製表機公司TMC公司，1911年，TMC與另外兩家公司合並，成立了CTR公司。1924年，CTR公司改名為國際商業機器公司（International Business Machines Corporation），這就是赫赫有名的IBM公司。 1938年，德國工程師朱斯（K.Zuse）研製出Z-1計算機，這是第一台採用二進制的計算機。在接下來的四年中，朱斯先後研製出採用繼電器的計算機Z-2、Z-3、Z-4。Z-3是世界上第一台真正的通用程序控制計算機，不僅全部採用繼電器，同時採用了浮點記數法、二進制運算、帶存儲地址的指令形式等。這些設計思想雖然在朱斯之前已經提出過，但朱斯第一次將這些設計思想具體實現。在一次空襲中，朱斯的住宅和包括Z-3在內的計算機統統被炸毀。德國戰敗後，朱斯流亡到瑞士一個偏僻的鄉村，轉向計算機軟體理論的研究。 1936年，美國哈佛大學應用數學教授霍華德·艾肯（Howard Aiken）在讀過巴貝奇和愛達的筆記後，發現了巴貝奇的設計，並被巴貝奇的遠見卓識所震驚。艾肯提出用機電的方法，而不是純機械的方法來實現巴貝奇的分析機。在IBM公司的資助下，1944年研製成功了機電式計算機Mark-I。Mark-I長15.5米，高2.4米，由75萬個零部件組成，使用了大量的繼電器作為開關元件，存儲容量為72個23位十進制數，採用了穿孔紙帶進行程序控制。它的計算速度很慢，執行一次加法操作需要0.3秒，並且雜訊很大。盡管它的可靠性不高，仍然在哈佛大學使用了15年。Mark-I只是部分使用了繼電器，1947年研製成功的計算機Mark-Ⅱ全部使用繼電器。 艾肯等人製造的機電式計算機，其典型部件是普通的繼電器，繼電器的開關速度是1/100秒，使得機電式計算機的運算速度受到限制。20世紀30年代已經具備了製造電子計算機的技術能力，機電式計算機從一開始就註定要很快被電子計算機替代。事實上，電子計算機和機電式計算機的研製幾乎是同時開始的。 4. 電子計算機 1939年，美國依阿華州大學數學物理學教授約翰·阿塔納索夫（John Atanasoff）和他的研究生貝利（Clifford Berry）一起研製了一台稱為ABC（Atanasoff Berry Computer）的電子計算機。由於經費的限制，他們只研製了一個能夠求解包含30個未知數的線性代數方程組的樣機。在阿塔納索夫的設計方案中，第一次提出採用電子技術來提高計算機的運算速度。 第二次世界大戰中，美國賓夕法尼亞大學物理學教授約翰"莫克利（John Mauchly）和他的研究生普雷斯帕"埃克特（Presper Eckert）受軍械部的委託，為計算彈道和射擊表啟動了研製ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Computer）的計劃，1946年2月15日，這台標志人類計算工具歷史性變革的巨型機器宣告竣工。ENIAC是一個龐然大物，共使用了18 000多個電子管、1 500多個繼電器、10 000多個電容和7 000多個電阻，佔地167平方公尺，重達30噸。ENIAC的最大特點就是採用電子器件代替機械齒輪或電動機械來執行算術運算、邏輯運算和存儲信息，因此，同以往的計算機相比，ENIAC最突出的優點就是高速度。ENIAC每秒能完成5 000次加法，300多次乘法，比當時最快的計算工具快1 000多倍。ENIAC是世界上第一台能真正運轉的大型電子計算機，ENIAC的出現標志著電子計算機（以下稱計算機）時代的到來。 雖然ENIAC顯示了電子元件在進行初等運算速度上的優越性，但沒有最大限度地實現電子技術所提供的巨大潛力。ENIAC的主要缺點是：第一，存儲容量小，至多存儲20個10位的十進制數；第二，程序是「外插型」的，為了進行幾分鍾的計算，接通各種開關和線路的准備工作就要用幾個小時。新生的電子計算機需要人們用千百年來製造計算工具的經驗和智慧賦予更合理的結構，從而獲得更強的生命力。 1945年6月，普林斯頓大學數學教授馮"諾依曼（Von Neumann）發表了EDVAC（Electronic Discrete Variable Computer，離散變數自動電子計算機）方案，確立了現代計算機的基本結構，提出計算機應具有五個基本組成成分：運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備，描述了這五大部分的功能和相互關系，並提出「採用二進制」和「存儲程序」這兩個重要的基本思想。迄今為止，大部分計算機仍基本上遵循馮"諾依曼結構。 需要強調的是，EDVAC方案是集體智慧的結晶，馮"諾依曼的偉大功績在於他運用雄厚的數理知識和非凡的分析、綜合能力，在EDVAC的總體配置和邏輯設計中起到了關鍵的作用。可以說，現代計算機的發明決不是僅憑傑出科學家的個人努力就能完成的事業，研製電子計算機不僅需要巨大的資金，而且需要數學家、邏輯學家、電子工程師以及組織管理人員的密切合作，需要團隊的共同努力。