Luis國際資訊事務所

電腦的起源

撰文∕坎貝爾凱利（Martin Campbell-Kelly）　翻譯∕王怡文

電腦最初的設計只是為了取代耗時無趣的數學計算工作，而今已成為全能的資訊處理機。隨著科學不斷進步，人類對電腦的夢想永無止境！

重點提要
■第一部「電腦」是人──個人與團隊埋頭苦幹，以人工計算總和並且填寫大砲的發射表。
■受到法國大革命時期計算員團隊的啟發，英國數學家巴比奇創造了第一部能組織運算的機器設備。
■第一部現代電腦誕生於1950年代，研究人員創造出能用計算結果來改變操作指令的機器。

標準版的電腦演化史發展得神速又短暫。最開始是第二次世界大戰期間實驗室裡的巨大計算機，而後微晶片將它們縮小成桌上型，摩爾定律預測它們未來的威力，微 軟公司則靠軟體大賺一筆；最後，電腦演變成便宜的小型裝置，能在世界各地交易股票和發送視訊。這就是電腦史的呈現方式之一：60年來的固態電子學發展史。

然而計算這回事，早在電晶體問世之前就存在已久。古代的天文學家建立各種方法來預測天體的運行，希臘人推算地球的形狀與大小，稅務統計和地圖繪製也都靠計算。然而，計算向來是以人工來完成，也就是利用算術，這種技巧就像閱讀或寫作一樣，幫助人們了解世界。

計算機的年代，就是為了打破這個限制而生。首先出現的是加法器和收銀機，但同樣重要的是，人們企求能用今日稱為「程式」的東西來組織數學運算。程式的概念 首次出現於1830年代，比我們傳統所認為的電腦誕生時間早了一個世紀。後來在第二次世界大戰出現的現代電子計算機，帶來了全能型計算機的概念：能做任何 資訊處理，甚至操控自身程式的機器。這就是今日驅動著全世界的電腦。然而，即使計算機科技已經成熟到幾乎無所不能，而且無所不在，研究人員仍在設法利用來 自心智、生物系統與量子物理的新領悟，打造全新型態的電腦。



氣象預報為什麼會不準？

撰文∕李名揚

天有不測風雲，儘管人類試圖發展更好的觀測工具或電腦模式，氣象預報仍然經常失準，尤其台灣每年夏秋都會遭遇颱風，更可能因此使生命財產的損失加倍。氣象單位難道沒有辦法預報得更準確一些嗎？

重點提要
■氣象預報是先利用工具觀測大氣的各種資料，輸入電腦進行複雜運算，再由專業人員根據電腦運算的結果進行修正。
■台灣的颱風路徑預報能力已是世界第一，降雨預測能力也與先進國家並駕齊驅，但誤差還是很大。
■氣象預報會根據最新的觀測資料不斷修正，所以一定是越新的預報越準確。

莫拉克颱風重創台灣，中央氣象局成為眾矢之的，有人責怪氣象局一開始預報的降雨區域不對，也有人拿著雨量數據「指證歷歷」地砲轟氣象局「雨量明明是兩千毫 米，氣象局卻只報了幾百毫米」。氣象局的預報確實不夠準確，但是預報不準的原因在於影響天氣的因素太多、太複雜，儘管人類不斷從軟體與硬體改進電腦模式計 算的結果，仍無法達到很好的準確度。「人定勝天」這回事在氣象預報上似乎仍有很大努力空間。

現在的天氣預報主要是根據「數值天氣模式」預測的結果來加以詮釋。要進行數值天氣預測，首先需將地表上方的大氣空間劃分成很多個小格子，並利用各種觀測工 具，取得大氣三維空間的分佈資料，再分析並計算出每一格中的各種大氣數據，接著將這些數據輸入超級電腦，由電腦根據已經設定好的大氣方程式進行極為複雜的 運算，算出未來可能的天氣變化。

實務上為了減少計算負荷，氣象單位會依距離遠近，對地球上的不同位置採用不同的分格方式。以台灣而言，距離台灣越近的大氣狀況對台灣天氣的影響越大，因此 氣象局劃分的格子就越小，以便進行較詳細的計算。做法是先在全球模式以55公里見方為一格計算一次，然後在區域模式赤道到庫頁島、印度到關島的範圍內，以 45公里見方為一格再算一次，再縮小範圍以南海到日本為對角線的矩形，以15公里見方為一格再算一次，最後台澎金馬地區縮小到以5公里見方為一格算最後一 次，得出最高解析度的計算結果。

在立體空間垂直方向的分格也是採用類似的概念。由於90%的空氣集中在離地表100公里以內，而影響地面天氣的因素幾乎全部發生在高度僅10幾公里的對流 層，因此越接近地表處，分格也就越細。不同電腦模式依其精度需求而有不同的分格數，從20格到90格都有，氣象局目前是分成30格。



【欲閱讀完整的豐富內容，請參閱科學人2009年第92期10月號】