Welche Bereiche der Informatik würden sich in einer Welt mit mechanischen Computern verändern?

Die Informatik würde sich mehr oder weniger ähnlich wie unsere entwickeln. CS bezieht sich eher auf Mathematik und theoretische Modelle (z. B. eine Turing-Maschine, die typischerweise als mechanisches Gerät beschrieben wird), aber nicht unbedingt auf bestimmte Implementierungen (z. B. Transistor-basiertes Computing).

In diesem Sinne hätte sich CS entwickelt, um so viel Rechenleistung wie möglich von ihren Maschinen zu nehmen, unter Berücksichtigung ihrer Einschränkungen und Vorteile (genauso wie wir).

In unserem Fall investieren wir nicht zu viele Ressourcen, um in Algorithmen oder Anwendungen für diese Art von Maschinen zu denken (weil elektronische Maschinen gut genug für uns sind), aber wir kennen einige wirklich coole Algorithmen, die nur auf solchen Maschinen funktionieren, z Beispiel Bead Sort ( https://en.wikipedia.org/wiki/Bead_sort ), das das Sortieren implementieren könnte$O(1)$oder$O(\sqrt{n})$. Auch für die Kryptographie kann es etwas nützlich sein, da es überall zufällige Quellen geben würde.

Außerdem könnte eine Architektur, die es wert wäre, erkundet zu werden, wahrscheinlich ein Analogon von FPGA sein: Solche Maschinen könnten sich leicht neu konfigurieren, sie könnten sogar Logikteile zwischen Stellen in der Maschine transportieren.

Ich denke, dass sich die Verwendung von Computern auf stapelweise, nicht interaktive Rechenlasten konzentrieren würde, bei denen große Maschinen große Datenmengen langsam, aber mit hohem Durchsatz berechnen. Wahrscheinlich ähnlich dem, was wir als MIMD kennen, im Gegensatz zu dem, was wir normalerweise verwenden (SIMD, SISD).

Und als abschließende Bemerkung: Die meisten unserer Computer sind Turing-Äquivalente, und es gibt Turing-Maschinen, die aus mechanischen Komponenten gebaut wurden, sodass sie in der Lage wären, genau die gleichen Algorithmen wie wir zu berechnen (mit genügend Zeit). Hier ist eine mechanische Turing-Maschine für Ihre Freude: https://www.youtube.com/watch?v=vo8izCKHiF0

Mechanische Computer würden niemals so fortschrittlich sein wie elektronische.

Aufgrund der Einschränkungen, die bewegliche mechanische Teile dem Design auferlegen, können mechanische Computer niemals Geschwindigkeiten und Speichervolumina erreichen, die selbst PCs der 1980er Jahre zeigten. Ein groß angelegtes Multicore-Design mag sich diesem Niveau annähern, aber mechanische Einheiten würden 1000-mal schneller ausfallen als Computerchips.

Wahrscheinlich wird der fortschrittlichste mechanische Computer auf dem Niveau von Atlas von 1962 sein , wobei mehrere Blöcke kontinuierlich ersetzt und repariert werden müssen.

Angesichts dieser einschränkenden Faktoren wird die Informatik stark behindert. Es würde sich immer noch durch die Erstellung und Implementierung effizienter Algorithmen auszeichnen, aber groß angelegte Programme wären außerhalb seiner Reichweite. Grundsätzlich wäre menschliche Zeit billiger als Computerzeit, sodass der Fokus auf der Entwicklung fehlerfreier Programme liegen würde, bevor sie ihre erste Ausführung sehen.

Es käme auch nicht in Frage, mechanische Computer auf Raketen zu setzen, die eine hohe Beschleunigung erfahren.

Ich denke, es könnte einige Fortschritte geben, aber sie würden nicht in der Hardware liegen. Es wäre in Algorithmen.

Ich bin mir ziemlich sicher, dass die Grenzen eines rein mechanischen Systems sehr schnell erkannt würden und ein Übergang zu elektrischen Computern in relativ kurzer Zeit erfolgen würde.

Algorithmen sind jedoch eine andere Geschichte. Mit Ihren mechanischen Denkmaschinen von Babbage bringen Sie die Fähigkeit, komplexe mathematische Funktionen zuverlässig und schnell auszuführen, in das öffentliche Bewusstsein, mehrere Jahrzehnte bevor dies in der realen Welt geschah.

Es ist ziemlich schwierig, das Konzept klar in Worte zu fassen, aber wenn Sie jemals einen Informatikstudenten an einer Universität kennengelernt haben, können Sie fast sehen, wie sich seine Denkprozesse von Jahr zu Jahr, von Klasse zu Klasse ändern. Ein einfaches Sortierprogramm für einen Neuling kann fünfzig Zeilen lang sein, aber der Senior macht dasselbe in vier Zeilen. Das liegt daran, dass sie sich selbst konditionieren, auf eine bestimmte Weise über Probleme nachzudenken, Algorithmen zu verwenden. Die Ideen dessen, was getan werden kann, laufen manchmal der Maschinerie voraus, die es tun kann. Stellen Sie sich nun vor, welche eleganten Lösungen heute herauskommen würden, wenn das Training zum Denken in Algorithmen weitere 50 Jahre Zeit hätte, um sich zu entwickeln. Ich würde vermuten, dass jedes gegebene Programm auf gleichwertiger Hardware effizienter wäre als das Äquivalent unserer Welt.

Das Mooresche Gesetz könnte immer noch gelten, aber seine Auswirkungen würden bis zum Übergang zu elektrischen Maschinen nicht so stark zu spüren sein.

Ich vermute, das Endergebnis wäre, dass, wenn Sie eine Maschine aus unserer Welt mit einer aus Ihrer Welt mit äquivalenten Taktraten und dergleichen vergleichen, die Maschine Ihrer Welt sich aufgrund eleganterer und effizienterer Software so verhalten würde, als wäre sie eine schnellere Maschine.

(Entschuldigung, wenn ich mich nicht ganz klar ausdrücke, ich kann die Antwort sehen, aber es fällt mir schwer, sie gut auszudrücken.)

Angenommen, Sie meinen, mechanische Computer waren im 21. Jahrhundert so ziemlich alles, was es in Ihrer Welt gab, dann läuft alles viel langsamer, als wir es gewohnt sind.

Moderne Computer auf Transistorbasis haben Milliarden von Schaltkreisen, die fast so schnell wie die Lichtgeschwindigkeit laufen. Ein mechanischer Computer wird dem niemals nahe kommen. Ich glaube nicht, dass ein binärer mechanischer Computer jemals viel schneller werden würde als die ventilbasierten Maschinen, die wir kurz nach dem Zweiten Weltkrieg sahen.

Dann gibt es noch den körperlichen Aspekt. Ein mechanischer Computer wird immer viel größer und schwerer sein als sein digitales Pendant. Viel Glück dabei, einen von ihnen in eine Raumkapsel aus der Apollo-Ära zu bekommen, also wird Ihr Raumfahrtprogramm sehr primitiv sein, wenn es überhaupt existiert.

Dies hätte auch große Auswirkungen auf die Militärtechnologie, die meiner Meinung nach nicht viel über unser Niveau in den 1950er Jahren hinauskommen würde. Raketen, Kampfflugzeuge, Panzer und U-Boote machen ausgiebigen Gebrauch von kleinen , aber leistungsstarken Computern.

Der Strombedarf wäre auch viel höher, tatsächlich wäre es wahrscheinlich für jeden außer Unternehmen und sehr reiche Einzelpersonen unerschwinglich teuer, sie zu betreiben und zu warten.

Eine subtilere Änderung wäre das Fehlen jeglicher Art von GUI. Die Computer selbst hätten nicht die Rechenleistung, um etwas anderes als textbasierte Menüs auszuführen. Wenn Sie die Fallout-Spiele gespielt haben, denken Sie an ihre Pip-Boy-Oberfläche. Es gäbe kein WWW und ohne das wäre das Internet nicht Mainstream geworden. Es würde existieren, aber die Benutzerbasis und die Anwendungsfälle wären wie im IRL der 1970er Jahre.

Es gibt viele Anstoßeffekte. Kein Weltraumprogramm und ein relativ primitives Militär würden bedeuten, dass der technologische Fortschritt im Allgemeinen auf ein Schneckentempo verlangsamt wäre. Also, wenn die Kinder keine Videospiele spielen (weil es keine gibt), es kein Faceborg, keine Smartphones und keinen endlosen Marsch von CGI-unterstützten „Blockbustern“ alle paar Wochen in den Kinos gibt, was machen sie dann? Sie sind wahrscheinlich kulturell veranlagter als in unserer Welt, wahrscheinlich auch mehr im Freien.

Ausgerechnet High Performance Computing (HPC). Mechanische Computer wären millionenfach langsamer als elektronische, und HPC ist der Bereich, in dem versucht wird, das Beste aus JEDER Art von Computer herauszuholen, von den 20-Cent-Prozessoren bis zu den 5000- Dollar- Prozessoren. Es findet die Algorithmen und die Code-Organisation, um die Hardware mit maximaler Effizienz zu nutzen, um die meiste Arbeit pro Sekunde zu erledigen.

Andere Bereiche wären der Tod von Compilern; Niemand würde etwas schreiben, außer in der Assemblersprache des Computers, denn das ist eine Möglichkeit, das Beste daraus zu machen. Sprachen auf mittlerem Niveau wie C oder Fortran laufen normalerweise mit etwa 10 % der Spitze; Dieselbe in Assembler geschriebene Berechnung (mit einigen Kenntnissen darüber, wie der Computer Anweisungen verarbeitet) kann 75% und mit der Abstimmung manchmal 95% des theoretischen Höchstwerts erreichen.

Hochsprachen (Javascript, Python, Swift, C++, C#) und objektorientierte Sprachen würden einfach nicht existieren, sie erreichen oft weniger als 1% der Spitze. Das gesamte Gebiet der Compiler-Theorie und -Optimierung würde wahrscheinlich nicht existieren.

Ebenso für KI hätten wir wenige oder gar keine Spiele (oder nur vereinfachte Spiele wie Pong). Keine Handys. Kommunikation würde immer noch existieren, aber Internet-Unterhaltung nicht.

Realistische Physiksimulationen für Flüssigkeitsströmung, Wetter usw. würden wahrscheinlich nicht existieren oder wären ziemlich simpel (und daher von sehr grober Genauigkeit).

Ich spreche von buchstäblich einer Million Mal langsamer, vielleicht mehr, mit den allerbesten mechanischen Computern. Sie wären nicht für die Öffentlichkeit bestimmt; Sie würden jetzt das sein, wofür sie in den 1950er und 1960er Jahren waren, große Geschäftsbuchhaltung und Aufzeichnungen, verherrlichte Taschenrechner zur Lösung physikalischer und mathematischer Probleme.

Die Seite der Computerhardware wäre sehr unterschiedlich, aber das bedeutet nicht unbedingt, dass der Code überhaupt anders wäre. Wenn es theoretisch möglich wäre, schnelle mechanische Computer zu bauen, würden sie wahrscheinlich auch funktionieren, indem sie riesige Folgen binärer Berechnungen durchführen.

Es sei denn, sie würden einen Computer entwerfen, bei dem jeder Schalter mehr als einen Ein/Aus-Zustand hat, anstatt drei oder mehr Zustände zu haben.

Informatik wäre dasselbe, weil es in diesem Bereich mehr um Mathematik als um Computer oder Naturwissenschaften geht. Mechanische Computer müssten schließlich sowieso digital werden, da analoge Systeme einfach nicht einfach zu manipulieren und Logik zu entwerfen sind. Letztendlich würden digitale mechanische Computer von elektronischen Digitalcomputern verdrängt, die wir heute haben, weil sie einfach weniger effizient sind.

Leider werden wir nie das Geschwindigkeitsniveau erreichen, das wir jetzt haben, und die Dinge werden unglaublich kompliziert sein. Nun, sobald eine bekannte Programmiersprache und (wie durch ein Wunder) ein Monitor implementiert ist, um mit einem mechanischen Computer zu arbeiten, auf dem jeweils genau ein Programm ausgeführt wird, das in dieser Sprache geschrieben ist, befinden wir uns im Wesentlichen auf einem relativen Niveau (glaube ich) das Mitte der 60er bis Anfang der 70er Jahre in Sachen Informatik. Der Grund dafür ist, dass sich die Informatik nicht um Hardware kümmert. Es kümmert sich nur darum, welche grundlegenden Operationen die Hardware ausführt, die ihren Maschinencode ausmachen.

Das Kernproblem hier ist eines, das frühe Computer geplagt hat, die eher mechanisch als digital waren, nämlich dass Sie keine Binärdateien haben können. Versteh mich jetzt nicht falsch, du könntest die binäre Darstellung einer Zahl berechnen oder umgekehrt. Das Problem ist, dass die Erinnerung über Zahnräder codiert wurde. Haben Sie schon einmal ein zweiseitiges Zahnrad gesehen? Es ist eine schlechte Idee. Dies bedeutet, dass Dinge wie das Hinzufügen von Schaltungen und andere grundlegende Operationen für mehrere Fälle durchgeführt werden müssen. Wenn wir es jedoch in Binärform tun, können wir uns alles als eine Reihe von komponentenweisen booleschen Operationen auf Vektoren mit Wahr/Falsch-Werten vorstellen. Dies ist im Wesentlichen der große Vorteil des elektrischen Rechnens und seine große Hürde. Als die Leute daran dachten, den Wechsel vorzunehmen, waren sie gezwungen, binär zu arbeiten, weil es nur zwei Wellenlängen gab, die die Hardware erzeugen konnte. Das führte zu einer etwas besseren Denkweise über solche Dinge. Ironischerweise verwenden die meisten Router 32 oder manchmal 64 verschiedene Wellen, um die Daten zu komprimieren, da es jetzt möglich ist, so etwas zu tun.

Jetzt könnten Turing-Maschinen, Automaten, Algorithmen, Programmiersprachen und viele andere eher designorientierte Konzepte dasselbe vorantreiben. Es sind immer noch Konzepte, die interessant zu studieren sind, und sie liegen eher am Ende der Computertheorie, als dass sie Konzepte tatsächlich implementieren oder auf einer Maschine testen.

Unglücklicherweise haben Sie ungeachtet der mechanischen Geschwindigkeit oder Haltbarkeit einen fatalen Fehler in Ihren mechanischen Maschinen, was bedeutet, dass sich Computer ohne eine Umstellung auf elektrische oder einige Erweiterungen niemals dahin entwickeln werden, wo sie jetzt sind.

Licht besteht aus Photonen, die durch Energiefreisetzung erzeugt/freigesetzt werden können. Licht ist die Art und Weise, wie Computer kommunizieren (Wi-Fi, Mobilfunksignale, Funkwellen usw.). Es ist auch, wie wir den Monitor sehen können. Der grundlegende Fehler ist, dass Maschinen ohne Elektrizität solche Lichtwellen nicht erzeugen können. Es passiert einfach nicht. Andernfalls könnten gewöhnliche Feuer und herumlaufende Menschen Störungen verursachen. Dazu braucht man Strom. Daher wird Ihre mechanische Computerwelt die Informatik nicht zu der Stärke entwickeln, die sie heute ist. Der Grund dafür ist, dass es keine Monitore geben wird. Es wird keine PCs geben. Es wird kein Internet geben. Wenn Sie dies aus dem Bild nehmen, wird das Fortschrittsniveau Ihrer Welt in jedem Bereich drastisch reduziert. Und ohne Menschen, die sich nicht für Informatik interessieren, die nicht in Regierungspositionen oder in großen Forschungseinrichtungen tätig sind, haben Sie die Anzahl der Menschen, die das Gebiet voranbringen könnten, stark begrenzt. Es könnte sogar als nichts anderes angesehen werden als das, wofür es gedacht war, nämlich ein Werkzeug zur Durchführung mathematischer Berechnungen. Nicht mehr und nicht weniger.

Auch ausgeklügelte Flugmaschinen wird es nicht geben. Ohne die fortschrittlichen Systeme, die es heute gibt, wären Passagierflugzeuge vom Tisch. Dadurch sinkt auch das Fortschrittsniveau in eurer Welt stark.

Es gäbe keine Textverarbeitungsprogramme, keine nennenswerten Taschenrechner und keine Datenbanken. Selbst wenn es die beiden letzteren gäbe, wäre die erstere auf eine komplexe Reihe von Operationen beschränkt, die in eine Schreibmaschine eingegeben werden, um sie wieder durchzulesen und ein Dokument zu drucken.

Letztendlich kann mit Ihren mechanischen Computern alles gemacht werden, was jeder andere mit einem elektrischen Computer machen kann, vorausgesetzt, ersterer ist vollständig. Das Problem ist jedoch nicht die Fähigkeit. Es ist ein Problem, dass es nicht durchführbar und nicht interpretierbar ist. Stellen Sie sich vor, Sie berechnen eine Zahl und eine Reihe von Stiften, die sich in die Luft erheben, um die binäre Version der Zahl darzustellen. Es wäre ein sehr seltsamer Rechner. Ohne Monitore wäre die Bearbeitung von Dokumenten jeglicher Form eine Herausforderung.

Interessanterweise wäre das einzige Problem für blinde Benutzer das Fehlen einer Soundschnittstelle. Ich konnte jedoch sehen, dass sich solche Leute ziemlich gut an eine mechanische Schnittstelle anpassen, die erhöhte und abgesenkte Teile verwendet, um einen "Monitor" zu bilden.

Tatsächlich korrigiere ich mich von früher. Wir können monochrome Bildschirme haben , aber das war es auch schon. Im Wesentlichen können wir Teile einer flachen Ebene anheben und absenken, um ein Bild zu erstellen.

Letztendlich würde diese Seite jedoch ohne die Erfindung des Internets nicht existieren. Und deshalb gibt es eine Sache, die Ihre mechanischen Computer niemals haben werden .

Babbages „Computer“ war im Grunde ein programmierbarer Taschenrechner, der die Basis zehn verwendete, nicht binär. Wir hätten unsere Konzepte von digitaler Logik und Binär wahrscheinlich nicht formuliert. Einige frühe, leistungsstarke Computer (die PDP-Reihe) waren analog, Basis zehn. Sie wären großartig für Arithmetik, aber ein Großteil unserer KI basiert auf binären Konzepten (wahr/falsch, ja/nein) und Wahrheitstabellen, die der Taschenrechner von Babbage nicht verarbeiten konnte.

Die erste Programmiererin ist Augusta Ada King-Noel, Gräfin von Lovelace, die mit Babbage zusammengearbeitet hat, um Programmcodealgorithmen für einen programmierbaren Taschenrechner zu schreiben, der nie gebaut wurde, und daher wurde der Code nie verwendet.

Ada Lovelaces Notizen wurden alphabetisch von A bis G beschriftet. In Notiz G beschreibt sie einen Algorithmus für die Analytical Engine zur Berechnung von Bernoulli-Zahlen. Es gilt als der erste veröffentlichte Algorithmus, der jemals speziell für die Implementierung auf einem Computer zugeschnitten wurde, und Ada Lovelace wurde aus diesem Grund oft als erste Computerprogrammiererin bezeichnet.[66][67] Der Motor wurde nie fertiggestellt, also wurde ihr Programm nie getestet.[68]

Link Um einen Einblick in das Potenzial für Mathematiker zu erhalten, das solch ein programmierbarer Taschenrechner wie der von Babbage zuschreiben könnte, folgen Sie dem Link.

Sie eignen sich beispielsweise hervorragend für technische Anwendungen oder Finanzanwendungen oder zum Erstellen von Tabellen (z. B. Artillerietabellen).