■文|市井财经专栏作家 叶克飞
“老外不会算数”是网上常见的段子,话说欧美人普遍心算和口算能力不行,一样东西9.2元,你给他10.2元,他就不知道怎么找给你一元,而是要把两毛钱先给回你,再拿计算器算一算10-9.2等于多少。
其实据我的观察,老外不熟悉这种凑整数的找钱方式,也许更多是出于习惯问题,尤其是餐饮界,有时涉及小费,他们会有所误会。而且,很多国家的超市和商店其实都有凑整数的找钱方式,只不过有些人会,有些人不会而已。
不过老外的口算和心算能力差,绝对是真的。相比之下,中国人只要接受过义务教育,大多对九九乘法表熟记如流,绝对可以秒*老外。
很多对中国基础教育抱有迷思的人,通常都会拿这一点来印证中国基础教育的强大,但他们并不明白基础教育的实质是什么。基础教育所承担的应该是正常的价值观与世界观,还有基本的逻辑思维与判断力。许多人认识几千个字,却写不出一段完整清晰的文字,恰恰就是因为逻辑思维和价值观有问题,有些人学到了大学高等数学,但却没有任何判断力可言。
基础教育还有一个重要部分,就是运用工具的能力。比如查字典和词典,运用计算机和网络。尤其是在当下这个时代,运用工具的能力变得越来越重要,就像再能认路的老司机也比不上手机GPS一样。
九九乘法表在中国基础教育中早已普及,还让一些英国学校艳羡,这是事实。但世界上顶尖的数学乃至科研人才,基本来自欧美日,同样也是事实。从这一点来说,我们的基础教育也许显得很强,但却存在着巨大的问题。
口算能力作为一种技能,也不是必需品,因为人类早已发明了计算器这个可以利用的工具。提供发明计算器的土壤,才是真正强大的基础教育。再说得宽泛一点:能够为一项项改变人类生活的伟大发明提供土壤,才是真正强大的基础教育。
计算器的历史
说起计算器,很多人会骄傲地告诉你:最早的计算工具诞生于中国,也就是筹策,又叫算筹。算筹多用竹子制成,或以木头和兽骨为原料,大概270枚为一束,可放在布袋里随身携带。
算筹之后的另一个发明,直至今天仍被使用,它就是算盘。珠算确实是中国古代的伟大发明之一,堪称古代版计算器。
西方的计算工具在17世纪有较快发展,开始出现机械计算器的雏形。英国数学家纳皮尔发明了“纳皮尔算筹”,Napier算筹由十根长条状的木棍组成,每根木棍的表面雕刻着一位数字的乘法表,右边第一根木棍是固定的,其余木棍可以根据计算的需要进行拼合和调换位置。Napier算筹可以用加法和一位数乘法代替多位数乘法,也可以用除数为一位数的除法和减法代替多位数除法,从而大大简化了数值计算过程。
1621年,英国数学家威廉·奥特雷德根据对数原理发明了圆形计算尺,也称对数计算尺。对数计算尺在两个圆盘的边缘标注对数刻度,然后让它们相对转动,就可以基于对数原理用加减运算来实现乘除运算。对数计算尺不仅能进行加、减、乘、除、乘方、开方运算,甚至可以计算三角函数、指数函数和对数函数,它一直使用到袖珍电子计算器面世。即使在20世纪60年代,对数计算尺仍然是理工科大学生必须掌握的基本功,是工程师身份的一种象征。
1642年,年仅19岁的法国科学家帕斯卡发明了第一部机械式计算器,这款计算器有一些互相联锁的齿轮,一个转过十位的齿轮会使另一个齿轮转过一位,人们可以像拨电话号码盘那样把数字拨进去,计算结果就会出现在另一个窗口中,但是只能做加减计算。
这是人类历史上第一台机械式计算工具,影响深远。它改变的绝不仅仅是计算工具,帕斯卡更是从计算器的成功中得出结论:人的某些思维过程与机械过程没有差别,因此可以设想用机械来模拟人的思维活动。
也正因此,许多人将帕斯卡视为“计算器之父”。
后来,德国数学家莱布尼茨将帕斯卡的机器功能扩大至乘除运算。1673年,莱布尼茨研制了一台能进行四则运算的机械式计算器,称为莱布尼兹四则运算器。值得一提的是,这台机器在进行乘法运算时采用的“进位-加”方法,后来演化为现代计算机普遍使用的二进制。
1804年,法国机械师约瑟夫·雅各发明了可编程织布机,通过读取穿孔卡片上的编码信息来自动控制织布机的编织图案,引发了纺织工业的一场革命。这款织布机当然不是计算工具,但它第一次使用了穿孔卡片这种输入方式。这无疑是划时代的发明,因为它解决了输入信息和控制操作的机械问题,为真正的机械计算工具奠定了基础,这个发明直到上世纪70年代仍在广泛运用。
19世纪初,因为工业革命带来的航海、工业和科研发展,复杂计算的需求越来越大,许多数学表都在那时诞生,如对数表和函数表等。英国数学家查尔斯·巴贝奇在剑桥大学求学期间,决心研制新的计算工具,用机器取代人工来计算这些实用价值很高的数学表。
1822年,巴贝奇开始研制差分机,专门用于航海和天文计算,历时十年终于成功。这是最早采用寄存器来存储数据的计算工具,给后世带来巨大启发。
1832年,巴贝奇开始进行分析机研究。构思了存储装置、运算装置和控制装置,可算是可编程计算机的设计蓝图。当然,这种设想在当时太过超前,巴贝奇直到去世也没有完成。
但我们如今使用的电子计算器,直到上世纪50年代末才出现。
电子计算器的发明与运用
如今我们使用的手持型电子计算器,其实可算是最初级的计算机。它一般由电源与开关、显示器、键盘和内部电路等几部分组成。最常见的机型,即算术型计算器,能进行加减乘除,以及乘方和开方等运算。此外,还有相对专业的科学型计算器,能进行指数、对数、三角函数和统计等方面的运算。再就是更高端的程序员计算器和统计计算器。像后面几类供工程师、经济学家或经济领域专职人员使用的计算器,多半由卡西欧、夏普、惠普和德州仪器等几家大品牌生产。
电子计算器体积小、重量轻、便于携带、操作简便,而且运算迅速准确,自从诞生后一直是办公室和家庭必备工具之一。
几个月前有一则新闻,指手持电子计算器发明人之一马瑞曼在美国去世,享年86岁。马瑞曼在德州仪器公司工作时,与另外两位同事发明了手持计算器。当然,这个三人团队里名气最大的是基尔比,他发明了集成电路,并因此获得诺贝尔奖。
前几年马瑞曼曾在接受受访时表示:“1965年末,我的上司基尔比提出计算器的构想,他把一些同事叫到他的办公室,他说,我们要做出某种运算装置,也许能取代计算尺,最好能像我手上的这本小书一样小……我很傻,以为我们只是做个计算器,结果我们创造了电子革命。”
据载,他们在1967年9月已着手申请专利,之后再进行改进,于1974年正式申请专利。
惠普则声称,世界上第一台手持科学计算器——比普通计算器更高端的产品,诞生于1972年。这款名为HP-35的计算器得名于35个按键。它问世后迅速替代了几代工程师和科学家们使用的计算尺。
这款计算器也是惠普公司第一个结合集成电路和LED(发光二极管)的产品,承载着“将计算器缩小到可以装进衬衣口袋”的梦想。当时,惠普创始人Bill Hewlett与同事们打赌,看看能否造出一款可放进衬衫口袋里的计算器。结果,HP-35应运而生。尽管设计期间不被外界看好,但生产出来之后备受欢迎,以至于供不应求。它于1975年停产,三年时间卖出超出30万台。这款计算器除了四则运算以外,还可运算三角函数和指数函数。正因为功能相对强大加上便携,HP-35成为第一款进入太空的便携式计算器,在美国的太空实验室项目中成为了替代计算尺的太空计算工具。
电子计算器会消亡吗
2018年有个数据,当年1-8月,中国电子计算器出口量同比下降5.2%。此外,2013年- 2016年,中国电子计算器出口量逐渐下降,2017年小幅回升,但2018年1-8月再次下降。
中国是电子计算器生产大国,而且出口量也十分巨大,2018年1-8月出口量为12935万台,算上国内产量,可谓天文数字。但在网络时代,这个数字只会下降。而且这也不是计算器第一次受到冲击,电脑的普及已经让电子计算器的销量处于下滑通道。而在更早之前,也就是80年代早期,这种电子计算器也被置入各种设备,比如腕表等。
有个数字更惊人。1986年,计算器仍然占全球计算信息通用硬件容量的41%。到了2007年,这个数字降到了不到0.05%。
这很容易让人联想到“消亡”二字,认为电子计算器已经成为被时代淘汰的东西。
毕竟,如今我们要使用计算器已经越来越方便。早期我们用电脑软件代替,后来用智能手机代替。即使你需要的是复杂的科学型计算器和编程计算器,在手机上下载一个相关的APP也不太难。在这种情况下,很多人当然会漠视电子计算器的存在。
但在现实生活中,电子计算器仍然是办公和教育领域不可缺少的工具。且不说专业计算器,即使是功能最简单的普通计算器,也仍然有稳定的未来。原因很简单,电子计算器从诞生之初,它的大小和手持性,就特别符合人体工程学,也符合办公环境。相比之下,手机固然随身,但总不能把它当成纯粹的计算器应付工作吧。
目前来看,市面上主流的计算器,还是以各大成熟品牌为主,这个十分成熟的市场确实有着固化的一面。
创办于1946年的卡西欧,直至今日仍将电子计算器作为业务的重要一环,甚至不亚于数码相机、电子乐器和腕表等。卡西欧的计算器以小巧玲珑、操控方便著称。始于1912年的日本电子巨头夏普,被称作“世界液晶之父”,在办公设备领域可不是只有传真机等大型用具,电子计算器也是很重要的细分产品。一些对办公用品有要求的人,会选择佳能的电子计算器,虽然在佳能的产品序列中只算是一个很小的门类,但相当可靠。
惠普和德州仪器一直是这个领域的巨头,而且产品涵盖从普通计算器到专业科学计算器的不同范畴,对于专业人士而言是极佳选择。
作为世界工厂的中国,在电子计算器领域也一直产量巨大,虽然在高端市场上比不了惠普、德州仪器和卡西欧,但中低端市场的占有率极高。
1988年始创的文具品牌得力,目前已经是国内最大综合文具供应商之一,在办公电子领域的销量早已进入世界前列。晨光文具和三木文具同样如此。三家在电子计算器的产量和出口上都十分惊人。
源自香港的信利,广东的齐心,可算是第二梯队。信利早年在香港本部,就有极大的出口量和三十年的计算器制造经验。
在科技飞跃的时代,许多曾经改变人类世界的发明,都渐渐老去,甚至处于被淘汰的边缘。但很多时候,它们仍有着旺盛的生命力,这是因为在漫长的人类发展史中,它们既有最初的石破天惊,也有之后的自我完善。它们的生命力与人类的创新,原本就是一场拉锯战。
当许多人沉迷于“中国的九九乘法口诀领先世界”、“中国的基础教育最棒,老外连数都不会算”的时候,我们应该正视的是:真正优秀的基础教育,不是不用计算器就能算数,而是提供创造电子计算器乃至那些改变人类世界之发明的土壤。
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