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Charles Peirce和Allan Marquand – 第一台电子逻辑计算机

查尔斯·皮尔斯

艾伦·马奎德

要点:
  • 查尔斯·桑德斯·皮尔斯在逻辑学方面做出了重大贡献,他将逻辑看作是符号学的形式分支,他是该领域的创始人之一。
  • 1886年,艾伦·马奎德和皮尔斯发明了第一台电子逻辑机。
  • 查尔斯·皮尔斯在基础数学中的一个引人注目的发现是,布尔代数可以通过单一的二元运算(nand或其对偶nor)来表示。

查尔斯·皮尔斯和艾伦·马奎德

查尔斯·桑德斯·皮尔斯(1839年-1914年)是一位著名的美国哲学家、逻辑学家、数学家和科学家。皮尔斯在许多领域都是创新者,包括科学哲学、认识论、形而上学、数学、统计学、研究方法学以及天文学、地球物理学和心理学实验设计,但他首先认为自己是一位逻辑学家(当时他可能是世界上最重要的逻辑学家)。他在逻辑学方面做出了重大贡献,但对他来说,逻辑涵盖了现在被称为认识论和科学哲学的大部分内容。他将逻辑看作是符号学的形式分支,他是该领域的创始人之一。他在基础数学中的一个引人注目的发现是(1880年)布尔代数可以通过单一的二元运算(nand或其对偶nor)来表示。

从1879年到1884年,皮尔斯在新成立的约翰斯·霍普金斯大学担任逻辑学讲师。尽管他在霍普金斯大学的职位是逻辑学,但他在那里还忙于心理学和哲学的研究。皮尔斯在逻辑学中有一些才华横溢的学生,他们的作品可以在1883年出版的《逻辑研究》中找到。其中一位聪明的学生是艾伦·马奎德(1853年-1924年),他当时在霍普金斯大学担任哲学和伦理学研究员,直到1880年以哲学博士的身份毕业。他的论文由皮尔斯指导,研究的是菲洛德茂斯的逻辑。马奎德于1881年回到普林斯顿,教授拉丁语和逻辑学。在1881-1882学年,他建造了一台机械逻辑机器,这对我们来说很有趣。这台机器在1885年展出,并在1886年的文章《一台新的逻辑机器》中进行了描述。

艾伦在逻辑学的历史上工作,并试图改进当时被称为“逻辑机器”的设计和功能,至少在皮尔斯的圈子里是这样称呼的。然而,马奎德决定进一步改进杰文斯的逻辑钢琴。(目前尚不清楚马奎德是否了解英国逻辑学家和哲学家约翰·文恩(1834年-1920年)的逻辑机器。文恩对基于杰文斯机器的逻辑机器的设计进行了推测。他甚至给出了用于构造四个命题的机器的示意图,但目前尚不清楚该机器是否曾经建造过。)

马奎德的新逻辑机器

马奎德的逻辑机器旨在通过形式逻辑解决问题。这台机器采用30/20/15厘米的尺寸,由普林斯顿最古老的农舍的红雪松木制成,通过使用旅馆报警器、杆杆和杆杠、猫肠弦和螺旋弹簧来显示简单逻辑命题的所有有效推论。

最初,马奎德的机器收到了令人失望的反应。皮尔斯试图鼓励他的学生和朋友,并提出了一些可能的改进方法。其中之一是使用电力(皮尔斯在1886年写给马奎德的一封信中提出了这个想法)。甚至可能整个机器的电磁设计都是皮尔斯完成的,因为马奎德在1886年之后再也没有写过关于逻辑机器的内容,而皮尔斯在1887年为《美国心理学杂志》写了一篇令人惊叹的文章(逻辑机器)。这篇文章以积极的方式提到了马奎德的工作,但皮尔斯继续对这个问题发表评论,最后一次已知的评论是在1906年。

在马奎德的档案中有一张大约在1890年制作的电磁逻辑机电路图(见下图)。操作核心由16个电磁元件组成 – 5个独立线圈的电磁铁,带有气隙的电枢和用于保持未通电电枢位置的弹簧(图表仅显示在图表左上方的电磁铁位置)。信息以每个16个元件中磁能的状态表示。

电磁逻辑机电路图

该机器使用的方法如下:
首先,程序员使用操作开关“重置”机器。然后通过按下相应的编程键输入前提。现在使用控制开关和操作开关,机器将“记住”以前由键盘输入的所有元素。现在可以使用程序键输入新的前提,然后使用操作开关查看输入2个前提的结果。可以再次“保存”这个结果,并查看输入第三个前提的结果,以此类推。在适当的时候,可以停下来,检查“读出”设备,这在这种情况下是元件电枢的指针,然后根据这些确定与输入的前提一致的结论。

该机器可以轻松扩展到任何规模(任意数量的术语),因此这似乎是一个通用的、适用于真值功能的逻辑计算机设计。

总之,第一台电气逻辑机器是由查尔斯·皮尔斯和艾伦·马奎德于1886年发明的。

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