第一章：计算的枷锁

人类文明自诞生起，便始终和计算相伴。远古部落清点猎物，统计人口；农耕时代丈量土地，记录收成；城邦建立之后，记账、赋税、工程测算，处处离不开数字。早期依靠手指、石子、刻痕完成简单计数，之后诞生算具，辅助人们推演数字。

但所有计算，全部依靠人脑完成。再熟练的记录者与工匠，精力有限，速度有限。面对简单账目尚可从容应对，一旦遇上庞大繁杂的运算，便要耗费数日甚至数月心血。海量数据推演，极易出现人为失误，一处数字出错，整套结果全部作废。

蒸汽、电力时代到来之后，社会的数据量开始爆炸式增长。矿山产量统计、铁路调度、电站参数、工程测算、物资流转、人口统计，源源不断产生海量数字。依靠人力演算，已经渐渐跟不上时代的节奏。一张工程图纸的参数，一座电站全天运行记录，一条铁路全线的调度数据，堆积如山。大量人力耗费在重复枯燥的计算工作之中。

人们很早就设想，能不能造出一种器械，代替人完成繁复的计算。不需要思考情感，只忠实执行数字推演，高速完成重复运算。

最早的机械式计算装置应运而生。依靠齿轮、杠杆、拨杆大量机械构件组合，转动手柄输入数字，齿轮咬合传动完成加减运算。可机械式设备结构无比复杂，零件繁多。想要实现更复杂的运算，构件数量会成倍暴涨。体积庞大，造价昂贵，齿轮极易卡顿磨损，稍微震动就会出错。只能完成有限的计算，很难大规模普及。

电学兴起之后，研究者意识到电流的通断，可以对应两种状态。两种状态不断组合，就可以用来表达数字与符号。机械齿轮的咬合，可以用电信号的开关来替代。用电路的通断，搭建逻辑，完成运算。

电子管最先被投入使用。大量电子管组成电路，依靠信号开闭完成计算。初代电子计算设备就此问世。无数电子管、导线、电源汇聚成庞然大物，整机可以占满整座大厅。通电之后设备轰鸣发热，需要大量散热装置。它可以自动完成海量重复运算，速度远远超过人类纸笔演算。

可缺点同样十分突出。电子管体积大，功耗惊人，工作时持续产生高温；寿命短暂，很容易烧毁损坏，需要专人不停检修更换。整机造价高到离谱，只有大型研究机构、官方工程才有条件使用。普通工坊、普通民众，连见到它的机会都没有。

这台庞然大物，还不能处理文字、图像，仅仅局限于数字运算。但它撕开了全新的口子。人类不再完全依靠人脑承受全部计算压力。机器可以承接枯燥重复的推演工作。

研究者清楚，电子管不是长久的答案。想要让计算设备真正走向广阔世界，必须找到体积更小、功耗更低、更加可靠的元器件。材料领域的探索，成为破局关键。人们把目光投向特殊的半导体材料。旧时代的计算枷锁，即将被彻底击碎。1