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人口普查、打孔卡片、IBM——第一台插電的計算機│《電腦簡史》數位時代(一)

張瑞棋_96
・2020/08/24 ・3237字 ・閱讀時間約 6 分鐘

計算機從齒輪時代邁入新的數位時代,有兩個重大變革,一是硬體零件,一是運算方式。硬體改用電子元件取代機械齒輪,運算方式則從類比轉為數位化。不過光數位化還不夠,還必須從十進位改為二進位,才可以在貯存、運算或傳輸各方面都達到最佳效果。這過程並非一蹴而成,而是多位先驅——或提出理論架構,或動手發明——闢出不同的進路,最後才匯聚成現代電腦的樣貌。

本文為系列文章,上一篇請見:將類比計算機推向顛峰,也為未來科技舖好沃土的凡納爾.布希│《電腦簡史》(二十四)

人口普查統計搞了八年!怎麼辦?

計算機什麼時候開始用電的?上一篇提到凡納爾.布希與學生於 1926 年發明的「連續積分儀」首度利用電錶與可變電阻,但其實這並不是第一台插電的計算機。事實上,早在特斯拉於 1896 年為西屋公司電建立交流電網之前,就已經出現使用電力的計算機了。

1880 年,美國展開十年一度的人口普查。調查員挨家挨戶詢問各項基本資料,在表格上填寫完成後,統一送回華府的「美國普查局」(United States Census Bureau) 進行各項統計與交叉分析。當時美國人口已超過五千萬人,如此龐大的資料全賴人工作業,最後花了八年的時間才處理完畢。

當時美國普查局有個新進的菜鳥叫何樂禮 (Herman Hollerith),前一年才從大學畢業,在這次普查負責工業數據的統計。他看見局裡堆積如山的普查資料,已經可以預見處理起來勢必曠日廢時,於是與部門主管畢林斯 (John Shaw Billings) 討論是否有更好的作法。畢林斯告訴他有一種雅卡爾織布機,利用打孔卡片自動編織圖案,或許可以用這樣的原理打造一部機器,幫忙統計資料。何樂禮聽了記在心裡,開始私下進行研究。

何樂禮 (Herman Hollerith) 攝於1888年。圖/WIKI

如果結合打孔紙帶與繼電器……

一年後,普查計畫的主持人轉任 MIT 校長,回頭挖角何樂禮到 MIT 機械系任教,於是他只在普查局待了兩年,就於 1882 年前往波士頓。何樂禮在 MIT 執教之餘,仍抽空繼續研究自動統計的機器,不過教學工作遠比他想像的繁重,於是過了一年他就辭去教職,到華府的專利局工作。如此一來他有更多時間來設計機器,也可以順便學習如何為自己的發明布局專利。

1884 年,何樂禮提出第一項專利申請。在這個原始設計中,何樂禮用的是打孔的紙帶,紙帶上每一排有 26 格,藉由在不同位置打洞,來代表一個人的年紀、性別與人種。其中年紀就佔了 20 格,十位數與個位數各有 10 格代表 0 到 9,在其中兩格打洞表示歲數,因此只能記錄 00 到 99,百歲人瑞就沒辦法了。

紙帶通過滾輪時也會經過一排電刷,有打洞的那幾格,電刷會接觸到紙帶下方的金屬而構成電流迴路,對應的繼電器隨之啟動(裡面的電磁鐵通電後,產生磁力吸引金屬條移動),帶動計數器。整卷紙帶全部跑完,各項數字也就自動累加完畢。這就是史上首度使用電流的計算機——不過它只停留在設計圖的階段,並沒有真的製造出來。

打孔卡片取代紙帶,租賃合約取代買斷

因為何樂禮很清楚這樣一部機器仍無法應付人口普查。紙帶能再增加的寬度有限,所承載的資訊量遠遠不及普查的項目。此外也無法再進一步分類統計,例如不同性別或不同人種的年齡分布。因此何樂禮將專利申請送出去後,立即著手改善,最後他從當時的火車票得到靈感,用打孔卡片取代紙帶,一張卡片記錄一個人,便能放進更多個人資料。

何樂禮設計的打孔卡片。圖/WIKI

同時他改用矩陣式的探針穿過卡片上的洞,與孔洞下方的水銀凹槽接觸,就可以從特定組合的電路得出對應項目的分類統計;若要做不同項目的統計分析,只要更換不同的探針頭就可以了。此外,何樂禮還裝設了卡片歸類匣,共有 22 格。卡片經過探針頭後,電子訊號同時打開它應歸類的格子,操作人員就知道這張卡片應該放置何處,不需要再靠人工判讀比對。

1886 年,何樂禮完成了改良後的原型機,取名為「何樂禮電力製表系統」(Hollerith Electric Tabulating System)。經由畢林斯的協助,這部機器獲得巴爾的摩公共衛生署 (Baltimore Department of Health) 用來做死亡統計,取得不錯的成效,於是隨後紐澤西州以及紐約市的公共衛生署也陸續採購使用。從巴斯卡以降,多少計算機先驅充滿期待卻無法達成的事——計算機的商業化,終於在何樂禮手中達成。

這當然要歸功於何樂禮結合打孔卡片與電流控制,讓計算機展現巨大的效能。但除了技術因素之外,還有一個成功關鍵在於新的商業模式。何樂禮並不是直接將機器賣給客戶,而是透過西屋電氣這樣的大公司提供租賃服務,讓客戶每月支付租金即可。如此一來客戶就不會因為購置金額龐大而裹足不前,何樂禮也能取得資金專心研發,瞄準最大的目標—— 1890 年的人口普查。

人口普查大放異彩,商用市場勢如破竹

其實何樂禮根本沒有對手,另外兩家參與標案的廠商仍是用人工作業,測試成績遠遠落後,因此美國普查局毫不猶豫地選用何樂禮電力製表系統。結果這次只花了六年就處理完畢,雖然只比上次縮短兩年,看起來不多,但其實美國人口已成長到將近六千三百萬人,比十年前增加了四分之一。

此外這次調查的項目也變多了,資料量大幅增加下,卻用更少的人力在更短的時間內完成(其實大部分的人力與時間都花在前置作業,他們得先將回收的調查表製成打孔卡片),已足以證明何樂禮這部機器確實有極大的效益。

用於1890年人口普查的自動製表機。圖/WIKI

何樂禮十年磨一劍,威震江湖。問題是人口普查十年才一次,在取得下次標案前,難道要喝西北風?何樂禮趕緊尋找新的客戶,他發現鐵道公司是最佳對象,因為如我們之前在巴貝奇的章節提到,隨著鐵路不斷增建,客運量與貨運量快速成長,鐵道公司每天都需要大量人力進行結算。如果獲得鐵道公司採用,就可以帶來穩定的收入。

不過原來針對人口普查設計的機器只能算是加法器,而鐵道公司進行結算時,加減乘除都會用到。因此何樂禮將萊布尼茲的步進滾筒整合進來,原本滾筒表面九根突起長條是以機械方式帶動齒輪,改成接觸導電而啟動繼電器,便能同樣用電流完成四則運算。何樂禮順便裝設了自動輸送卡片的機制,就不需靠人工一張一張的放進卡片。此外,他還從電話交換總機獲得靈感。當時仍是靠人工將電話線路在「插接板」(Plugboard) 上插拔來接通電話,何樂禮也在探針頭上加裝插接板,如此不用更換探針頭就能切換不同的交叉統計。

何樂禮終於在1896 年九月,獲得紐約鐵道公司同意採用這部全新的「整合製表機」(Integrating Tabulator)。有了這家全美第二大鐵道公司的合約,何樂禮在三個月後就放膽創業,成立「製表機器公司」(Tabulating Machine Company)。他不但再次贏得 1900 年人口普查標案,而且到了 1908 年,他的公司已經有三十家大型客戶,除了鐵道公司,還有壽險公司、公家機構,以及製造業。

公司合併誕生 IBM,影響電腦發展一世紀

不過事必躬親的何樂禮也因為業務擴張而健康亮起紅燈,於是在一位金融家的規劃下,於 1911 年讓公司與另外三家分別製造時鐘、打卡鐘,與精密磅秤的公司合併為「計算—製表—記錄公司」(Computing-Tabulating-Recording Company,簡稱C-T-R)。何樂禮本身轉任技術顧問,繼續為新公司效力十年才功成身退。

1924 年,C-T-R公司更名為定位更明確、更具雄心的名稱:「國際商業機器公司」,也就是我們現在熟知的 IBM (International Business Machines Corporation)。

IBM的前身——“Computing-Tabulating-Recording Company” 。圖/WIKI

雖然公司名稱用的是「商業機器」,但如我們所見,百年來IBM 一直都是以計算機為事業核心。這當然都源自於何樂禮的發明與開拓出來的商用市場,在他奠定的基礎上,IBM繼續成長茁壯,不斷在電腦的發展上扮演舉足輕重的角色。

除了孕育出 IBM,何樂禮對於電腦的技術創新也做出直接的貢獻。是他率先引進電力,開啟計算機從機械式轉向電子式之路;是他率先將打孔卡片實際用於計算機(雖然是巴貝奇最早提出,但畢竟他的分析機從未建造出來),引領後世繼續使用打孔卡片將近一世紀;也是他率先將插接板用於變更運算,而為後來的可程式化計算機仿效。

雖然何樂禮的自動製表機與現代電腦還有一大段距離,但是計算機能跳脫窠臼,往現代電腦邁進,何樂禮絕對居功厥偉。

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張瑞棋_96
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1987年清華大學工業工程系畢業,1992年取得美國西北大學工業工程碩士。浮沉科技業近二十載後,退休賦閒在家,當了中年大叔才開始寫作,成為泛科學專欄作者。著有《科學史上的今天》一書;個人臉書粉絲頁《科學棋談》。

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拆解四川羌族神話中的厭女文化——身懷謎樣魔力的「毒藥貓」女巫傳說

研之有物│中央研究院_96
・2021/09/20 ・5068字 ・閱讀時間約 10 分鐘

本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位。

  • 採訪編輯|劉芝吟
  • 美術設計|林洵安

四川羌族「毒藥貓」

傳說中國西南的藏羌族地區,每一村寨都住著「毒藥貓」,這些身懷謎樣魔力的女人能變身、飛行、下毒,如同西方中世紀女巫!「研之有物」專訪中研院歷史語言研究所王明珂院士,他走訪中國少數民族三十年,從毒藥貓故事中,提煉出人類社會共同的恐懼、猜疑與暴力根源,更直言「臺灣就是毒藥貓」。

黑夜降臨,魔女現身

在中國四川省藏羌族區,長年流傳著神秘的鄉野傳奇「毒藥貓」。毒藥貓不是貓。她們多半是女人,有毒的女人、身懷魔法的女巫。

平日,她們生活在村寨裡,可能是隔壁的姑娘、對門的大嬸,與尋常人無異。但到了夜裡,靈魂便伺機而動。傳說,每個毒藥貓都有一只口袋,從口袋抽出哪種動物毛,就能幻化成貓、牛、羊外出害人。

毒藥貓不只孤身作案,也愛「開趴」。各地的毒藥貓定期聚首,派對上狂歡作樂、大啖人肉,聽令首領分派任務。即使住得遠,也用不著擔心,這些女人擁有能翻山越嶺的縮時交通捷徑——騎「櫥櫃」飛行!

心不狠不成魔,宴席上毒藥貓賭輸了,據說連自己的兒子、丈夫都能下手。但無論如何,絕不會下毒在自家兄弟身上,娘家就是她們最後的溫柔。《倚天屠龍記》裡有句名言:「越是好看的女人,越會騙人。」羌族的人們則說,別在毒藥貓家吃飯,越美豔的女人越毒。年輕貌美的會變身;年紀越大、毒性越弱,最後則只剩指甲裡的一點毒。但不要緊,毒藥貓的法力能在母女間傳承。

《 CCC 創作集》以王明珂的研究為藍本,推出漫畫版《毒藥貓》。羌寨的毒藥貓故事大致有兩類:一類來自口傳,村民世代建構的歷史記憶,描述年輕男子遇上、識破毒藥貓,不時穿插超自然情節。另一種,則是村民對生活經驗的詮釋,例如到隔壁村寨吃飯拉肚子,便解釋成被毒藥貓下毒。圖/© Fengta/CCC 創作集提供

毒藥貓與它的產地

以上的羌族鄉野傳說,看似有些荒誕離奇。但在當地,毒藥貓並非只是鬼怪迷信,而是蘊含重要的本地歷史與生活經驗。

如同臺灣人對魔神仔、好兄弟深信不疑,毒藥貓形塑的歷史記憶與信念,同樣在羌族世界深深扎根。許多羌族人回憶,小時候因為恐懼毒藥貓,晚上絕不敢亂跑出門。美豔一身毒、會飛會變身的毒藥貓,是如何深入人心,成為當地文化的一部分?

一切,得從毒藥貓的產地說起。

「田野訪談時他們說,幾十年前每個村寨都有一兩個女人是毒藥貓。」中研院院士王明珂從 1994 年起深入岷江上游,走訪羌族各村寨。

羌族是中國西南少數民族,居住在岷江上游、支流兩岸。雖然被劃分為同一民族,但實際上,「羌族」是 1950 年代後才被國家政體建構出的身分,過去,這裡的人並不覺得彼此「同一族」,一村寨成一國。村寨間的共通語言是漢語(四川話),所謂的羌語差異極大,鄰近村寨覺得對方怪腔怪調,距離遠一點,彼此的羌語就成了「火星話」。

岷江切過青藏高原邊緣形成高山間的深谷,四川方言稱之為「溝」。村寨一般聚居在每個溝的半山腰。我們熟悉的「九寨溝」,意思就是一個溝中有九個寨。圖/王明珂

每個村寨都是一座孤島

語言不通、文化殊異、缺少共同認同,但王明珂走訪田野時卻發現,各地村寨幾乎都能採集到毒藥貓故事。

「毒藥貓故事存在於每個村寨,意味這是一種很普遍的生態。往深一點看,背後根基於當地的生活文化與群體認同。」王明珂分析。

羌族居住在高山深谷,幾個家戶組成「寨」,一般約五、六十戶,小寨則只有兩三戶,幾個寨共居一個山溝成為「村」。山高谷深,從一個溝到另一個溝大不易,「當地人會說,哎!翻過一座山就到了。我一試,」王明珂苦笑地說:「那山一翻都在四千公尺以上。」

村寨如同一座座懸立山腰的孤島。但孤島,並不是人們想像中的「世外桃花源」。

住在高山,討生活得和大自然拚搏,提防暴風雪、野豬狼豹、一失足就沒命的懸崖峭壁。居民種植小麥、玉米、青稞,也到更高的森林採藥、打獵,在林間放養羊、馬、旄牛,逆境求生,多管齊下養活一家子。

要搏鬥的不只自然環境,還有其他羌族人。

資源匱乏、山林險峻,可以想像住在這裡的人們,生存壓力有多大。過往,村寨間經常因草場界線起衝突,偷盜牛羊、甚至集體打劫殺人。田野訪談間有位老人回憶,有次其他溝夜裡打了過來,守夜者卻不小心睡著,那晚四十多人被趁黑割喉,部落衝突直逼小型「戰爭」!

外面世界險惡,自家裡同樣也「親兄弟明算帳」。寨裡的不同家族、鄰近村寨,一方面得同一陣線抵禦外敵,但彼此為了爭奪稀缺資源,也仍是你爭我奪。

村寨生活就像是一小群、一小群的人們,守著各自的地盤,對抗環伺的風雪猛獸、瘟疫災厄、蠻子敵人。王明珂這麼形容:每個村寨都像是一個孤島,既對外禦敵,內部又高度衝突、彼此防範。

體現村寨「孤立感」的明顯例子:傳統的羌族聚落,常見一座座石頭屋,整片牆上只開了幾扇小窗,建築底部留著一條窄道。在在顯示資源競奪劇烈,對外恐懼、提防的特徵。圖/王明珂

尋找代罪羔羊:轉移衝突、宣洩內部緊張

有句話說:要讓一群人團結,需要的不是優秀領袖,而是共同敵人。對外恐懼、內部衝突,村落生活的張力不斷拉緊又拉緊,隨時可能「啪!」地斷線。這時,「代罪羔羊」便是消解團體壓力、凝聚彼此的方法。

「夜深了,回家吧。」外頭躲著嚇人的毒藥貓,村寨更值得人們信任依靠;遇上病痛苦難、牲畜發狂、失足墜崖……與其怨天怨地怨自己,不如歸罪毒藥貓吧。有了毒藥貓,受苦彷彿都有了答案與發洩出口。

毒藥貓,如同羌寨社會的「壓力閥」,也就是那隻代罪羔羊。

在每個村寨,總有一兩個女人被貼上「毒藥貓」標籤,背負汙名,所有人都知道,但看破不說破。因為一旦身分搬上檯面,整個家族的女性便很難嫁出去,遭惹鄰寨娘家上門問罪。

毒藥貓是「不能說的秘密」,眾人只在背後閒言閒語、發洩怨怪。「一到吃飯時間,被認為是毒藥貓的女人會藉口田裡忙來送客,因為她知道,自己做的飯沒人敢吃。」王明珂一語道出「替罪羊」艱困的處境。

過去,羌族人沒有共同的民族認同,下游的人稱上游的為蠻子,上游的又稱更上游的人為蠻子,一截笑一截。嫁娶雖不會隔太遠,但常把女兒嫁往下游經濟較好的村寨,這也讓村寨隱約對這些外來的女人抱持不信任,擔心血統、認同被「蠻子」汙染。圖/王明珂

都是 they 的錯:爭產、亡國、瘟疫,為何女性常是代罪羔羊?

有趣的是,若把毒藥貓的符號拆解開來:女人、貓、邪惡,是否覺得有些眼熟?沒錯,毒藥貓圖像竟與典型的西方女巫高度吻合。

中世紀圖像經常描繪一群女巫秘密集會,狂歡作樂、與魔鬼同宴,用蜘蛛、老鼠滾煮一鍋邪惡湯藥。女巫騎掃把,身邊竄著不祥黑貓,在廚房烹煮湯藥;毒藥貓則乘坐廚房的櫃子,變身的口袋藏在灶爐。

充滿女性意象的符碼,巧妙出現在東西異文化,這些「有毒的女人」皆被指控是不幸的源頭。從東方羌族到歐洲女巫,為何女性會被視為邪惡象徵?當社群彼此猜疑對立,又是誰,總成為祭壇上的羔羊?

王明珂直指代罪羔羊的概念核心:她們既是內人,也是外人。

父權文化下,弱勢女性群體長久被連結負面象徵,每當社會動盪不安,便難逃代罪羔羊的指摘。特別在傳統社會,「嫁進來的女人」裡外不是人,最易成為標準嫌疑者——宅鬥故事中,兄弟爭產絕少不了覬覦、愛挑撥離間的媳婦。

尤其外敵環伺的羌寨生活,我群/他者的劃分,更是維繫集體安全的重要信仰。從其他家族、村寨嫁過來的女人,無形中「破壞」了敵我界線,一旦出現紛擾不安,這些社群內部的「外人」,很快被聯結到外部威脅者。

換言之,恐懼毒藥貓、施暴代罪羔羊,其實是人們把對外部的敵意和恐懼,轉嫁在眼前這些「內敵」。

恐性、厭女是另一個共同根源。毒藥貓越年輕美豔越毒,西方女巫常被指控放浪偷歡,父權社會對女性身體、貞潔抱持不安,因而也透過貶抑,維繫某種對「潔淨」的管控。圖/Luis Ricardo Falero,1878

誰讓閒言閒語,走向集體暴力?

「各位,我可以證明她與魔鬼勾結,燒死她吧!」中世紀歐洲,數以萬計的女性被誣指為女巫,遭受殘酷絞刑、火焚,人類社會對代罪羔羊的暴力史,淵遠流長。但同樣被視為代罪羔羊,為何羌族不曾出現「獵殺毒藥貓」?

王明珂認為「上層權威是否介入」,或許是兩者走向不同歷史路徑的關鍵。

過往村寨社會的政治權威為官府系統,只管人民是否乖乖繳糧納稅。相較於基督宗教,當女巫與魔鬼誘惑之說結合,便成為具威脅性的異端信仰,促使教會動員介入,因而掀起清洗審判行動。

「我從羌族田野發現,社會其實會隱然容忍這類『代罪羔羊』,用來維持內部減壓。對照歐洲,也是直到外部權威力量介入,或者內部出現重大威脅,才開始形成大規模暴力,轉成政治鬥爭的手段。」

中世紀、近代初期,歐美都曾出現獵巫浪潮,根據文獻中的審判證詞,許多「女巫」在當地早被議論若干年。這顯示,毒藥貓等代罪羔羊模式或許是普遍的社會常態,直到有重大對立或外部權威介入,才會升高衝突,產生大規模暴力。圖/《Luzerner Schilling》

羌族地區甚至流傳著一句話:無毒不成寨。

意思是,如果沒有毒藥貓,一切會更糟,因為只有她們鎮得住瘟神。這也意味儘管社群內部排斥毒藥貓,仍隱然認同她們具有重要意義。一方面,婚嫁引入了聯姻勢力、增加隊友;同時,人們正是透過對代罪羔羊的非議,維繫凝聚了社群。

民族主義、種族暴力、校園霸凌:我們都可能是毒藥貓

「無毒不成寨」背後有個神話故事:傳說毒藥貓女人被丈夫發現,逼她到河中「去毒」,洗了八條河後,天神出聲警告:「再洗,毒藥貓就要斷根了!」但時至今日,羌族毒藥貓不僅沒有全然斷根,在當代社會、民族主義、種族暴力中,毒藥貓身影始終沒有斷根過。

「我會特別關注毒藥貓文化,也是因為臺灣就像毒藥貓!」王明珂直言。對於中國,臺灣人既非自己人也非外人,當中國遭受重大內憂外患危機時,臺灣便可能被推向毒藥貓的位置。

從這個視角,「毒藥貓故事」絕非羌族特殊文化,而是映射出更普世的象徵意涵。在多數人類社會裡,邊緣、弱勢群體、社會中不受歡迎者,往往被視為不被認可、潛在的叛徒,每當社會陷入重大矛盾與對立、秩序被破壞,便會激化原有的矛盾與分界,這些被拒斥者即為承受集體暴力的代罪羔羊。

漫長的歷史長河中,相似劇情反覆上演。

霸凌如是,種族衝突如是,疫情下的獵巫亦如是。我們守在同溫層、小圈圈內,恐懼敵意,如同羌寨裡的人們,村寨幾可說是「縮小版」的人類社會。

投入羌族田野三十年,毒藥貓映射出的文化根源成為王明珂深切關懷。他強調,縱使毒藥貓斷不了根,但反覆的論述、省思、檢視,或許能在集體陷入究責氛圍、尋找代罪羔羊之時,幫助我們自我覺察,攻擊毒藥貓只是短暫麻藥,最終可能忽略真正的恐懼核心。我們終究需要正視自己的擔憂、焦慮,才有能力解決問題。

「避免把別人當成毒藥貓,因為換一個視角,我們也可能變成那個毒藥貓。」

「毒藥貓其實是人類普遍的暴力形式。」王明珂以中國少數民族為田野對象,探討歷史記憶與族群認同。在國族、宗教衝突頻傳的當代,他也期盼能透過村寨這類「原初社會」的各種生態,洞察人類暴力的共同根源。圖/允晨文化

研之有物│中央研究院_96
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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook
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