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你的手机能让你登上月球吗?

来源:环球科学
阿波罗15号指挥官,宇航员David R. Scott(图片来源:NASA)
许多经历过第一次登月的老年人,会对当年观看尼尔·阿姆斯特朗说出他那句名言时的感觉记忆犹新:“这是我个人的一小步,却是人类的一大步。”半个世纪后,这件事仍然是人类最伟大的成就之一。此后,尽管技术飞速发展,然而自1972年以来,宇航员没能再重返月球。
这似乎令人感到惊讶。毕竟,如今当我们回顾这一历史性事件时,经常会说,我们口袋中所拥有的手机,计算能力都要比阿波罗11号上的计算机更加强大。但事实真是如此吗?如果是真的,我们手机的计算力要强大多少?
装在阿波罗11号上的是一台名为阿波罗制导计算机(AGC)的计算机设备。它具有可存储2048个单词的内存,用于存储“临时结果”——即在无电源供电时会丢失的数据。这类内存称为随机访问内存(Random Access Memory, RAM)。每个单词包含16个二进制数(位),其中每一位使用零或一表示。这也就意味着阿波罗计算机具有32,768位RAM存储。
此外,它具有72KB的只读内存(Read Only Memory, ROM),相当于589,824位。该内存已进行了编程,一旦确定将无法更改。
一个字母字符(例如“a”或“ b”)通常需要占用八位存储空间。这意味着阿波罗11号上的计算机无法将本文存储在其32,768位的RAM中。将它与你的手机或MP3进行对比,你会意识到它们能够存储的东西要多得多,通常可容纳数以千计的电子邮件,歌曲和照片。
手机的内存和处理能力
具体来说,最新的手机通常具有4GB的RAM,即34,359,738,368位。这比阿波罗计算机的RAM大一百万(准确地说是1,048,576)倍。iPhone还有最高512GB ROM(的版本),即4,398,046,511,104位,这比制导计算机的ROM要大700万倍。
但内存并不是唯一关键的东西。阿波罗11号计算机中有一个处理器(即一种可在外部数据源上进行运算的电子电路),其运行频率为0.043 MHz。最新的iPhone处理器的运行频率约为2490 MHz。苹果公司未公开处理速度,但是有其他人进行了计算。这意味着你口袋里iPhone的处理能力,是50年前使人类降落于月球的计算机的100,000倍以上。
当你考虑到iPhone中还会内置其他进程来处理特定任务(如显示屏)时,这种差距就显得更加明显。
如果与计算器相比呢?
与最先进的手机进行比较是一方面,但若与传统计算器相比,阿波罗11号上的计算机又如何呢?德州仪器是最著名的计算器制造商之一。1998年,他们发布了TI-73;2004年,他们又发布了TI-84。
如果将这两个计算器与阿波罗制导计算机进行比较,我们会注意到:TI-73的ROM略少,但RAM则多八倍。到TI-84发布时,RAM总量已增加到阿波罗计算机的32倍,而ROM增加了超过14500倍。
在处理速度方面,TI-73比阿波罗计算机快140倍,而TI-84更是快了几乎350倍。
想一想,一个旨在帮助几十年前的学生通过考试的简单计算器,竟比人类登月的计算机更强大,这真是让人震惊。
如果阿波罗11号拥有的是一台现代计算机呢?
阿波罗计算机是当时最先进的(计算机),但如果登月时使用的是如今可用的最先进的计算机,又会有什么不同呢?
我推测,基于当今可用的软件开发工具,相关的软件开发会快得多。编写、调试和测试将人送上月球所需的复杂代码将快很多。
当时的用户界面(称作显示键盘)为类计算器界面,指令必须使用数字代码输入。如今的界面使用起来要方便得多,这在紧急情况下很重要。几乎可以肯定的是它不会有键盘,而是在触摸屏上使用滑动指令。如果无法以这种方式进行操作,如必须戴手套的情况下,该界面可能采用手势,眼球移动或其他直观界面(来进行操作)。
令人惊讶的是,有一件事我们如今仍没法做得更好,那就是同地球通信的速度。今天的实际通信时间与1969年相同,即光速,也就是说一条消息从月球到达地球所需的时间为1.26秒。但是,随着我们发送的文件越来越大,发送距离越来越远,今天获取一幅宇宙飞船发送至地球的图像,相比于1969年,需要花费相对更长的时间。这也就是说,由于相机技术的进步,影像看起来会更加漂亮。
或许,我们所能看到的最大变化是计算机变得更具人工智能。我确信宇宙飞船的飞行和降落不会交由计算机单独控制,但它会拥有更多的信息和智慧,并且能够做出比1969年的阿波罗11号计算机更多的决定。这对宇航员而言将是巨大的解脱。阿姆斯特朗也确实说过,如果用等级1到10来表达焦虑程度,那么在月球上行走约为1,而最终着陆约为13。
最后,让我们承认在1969年有限的计算能力下,将人们送上月球所付出的巨大努力吧。这真的是一个了不起的成就。
作者: Misha Ketchell
翻译:刘哲人
审校:马晓彤
引进来源:the Conversation
 

本文来自:环球科学
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