你的手机性能是否强大到足以带你登月?

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许多经历过首次登月的人,至今仍清晰记得看到尼尔·阿姆斯特朗说出那句名言时的情景:“这是人类的一小步,却是人类的一大步。”。半个世纪过去了,这一事件仍是人类最伟大的成就之一。尽管此后技术飞速进步,但宇航员实际上自1972年以来就再未重返月球。

这似乎令人惊讶。毕竟,回顾这一历史性事件时,人们常说,我们如今口袋里的计算能力已超过阿波罗11号上的计算机。但这是真的吗?如果是,我们的手机强大了多少?

阿波罗11号上搭载了一台名为阿波罗制导计算机(AGC)。它拥有2048个“字”的内存,可用于存储“临时结果”——即断电后数据便会丢失的数据。这类内存被称为RAM(随机存取存储器)。每个字由16位二进制数字(比特)组成,每个比特为零或一。这意味着阿波罗计算机拥有32,768比特的RAM内存。

此外,它还配备了72KB只读存储器(ROM),相当于589,824比特。该存储器在编程后一旦定型便无法更改。

单个字母字符(例如“a”或“b”)通常需要8比特来存储。这意味着阿波罗11号计算机无法在其32,768比特的RAM中存储本文。与你的手机或MP3播放器相比,你便能体会到它们能存储的内容要多得多,通常可容纳数千封电子邮件、歌曲和照片。

手机的内存与处理能力

具体来说,最新的手机通常配备4GB RAM,即34,359,738,368比特。这比阿波罗计算机的RAM内存多出一百多万倍(确切为1,048,576倍)。iPhone还配备多达512GB的ROM内存,即4,398,046,511,104比特,比该制导计算机的内存多出超过七百万倍。

但内存并非唯一重要的因素。阿波罗11号计算机配备了一个处理器——一种对外部数据源执行运算的电子电路——其运行频率为0.043 MHz。据估算,最新iPhone的处理器运行频率约为2490 MHz。苹果并未公布其处理速度,但其他机构已对其进行了计算。这意味着你口袋里的iPhone,其处理能力是50年前让人类登月的计算机的十万多倍。

如果考虑到iPhone中还内置了其他负责特定任务(例如显示)的处理单元,情况会更加悬殊。

那计算器呢?

与最先进的手机相比是一回事,但阿波罗11号计算机与经典计算器相比又如何?德州仪器是最著名的计算器制造商之一。1998年,他们推出了TI-73;2004年,他们推出了TI-84。

下表列出了这两款计算器的规格。

Image: 自有图片

若将这两款计算器与阿波罗制导计算机相比,可以发现TI-73的ROM略少,但RAM多出八倍。到TI-84推出时,其RAM已达到阿波罗计算机的32倍,ROM则超过其14,500多倍。

Image: 自有图片

若将这两款计算器与阿波罗制导计算机相比,可以发现TI-73的ROM略少,但RAM多出八倍。到TI-84推出时,其RAM已达到阿波罗计算机的32倍,ROM则超过其14,500多倍。

就处理速度而言,TI-73比阿波罗计算机快140倍,TI-84则快近350倍。

想到一台为帮助学生通过考试而设计的普通计算器,几十年前就已比登月计算机更强大,实在令人震惊。

如果阿波罗11号配备的是现代计算机,会怎样?

阿波罗计算机在当时堪称最先进,但如果登月任务配备了当今可用的最先进计算机,情况会有何不同?

我认为,得益于当今可用的软件开发工具,软件开发时间会大大缩短。编写、调试和测试将人类送上月球所需的复杂代码,也会快得多。

用户界面(称为显示键盘(DSKY))采用计算器式界面,需要通过数字代码输入指令。如今的界面会更易于使用——这在紧张的情况下可能至关重要。它几乎肯定不会配备键盘,而是会在触摸屏上使用滑动指令。如果因需要戴手套而无法做到这一点,界面则可能通过手势、眼动或其他直观的交互方式实现。

出人意料的是,有一点在今天不会有所改善,那就是与地球的通信速度。实际的通信时间与1969年相同,即光速,这意味着一条消息从月球传到地球需要1.26秒。但随着我们现在发送的文件越来越大,且距离越来越远,如今从航天器向地球传输图像所需的时间会相对比1969年更长。尽管如此,得益于相机技术的进步,图像会清晰得多。

或许我们将看到的最大变化是计算机的人工智能程度大大提高。我相信,航天器的飞行与着陆不会完全交由计算机掌控,但它将拥有更多信息和智能,能够做出比1969年阿波罗11号计算机多得多的决策。这可能会大大减轻宇航员的负担。阿姆斯特朗曾表示,若以一至十的忧虑程度来衡量,在月球上行走约为一级,而完成最后的下降着陆则约为十三级。

因此,让我们在此结束,并铭记在1969年、计算能力有限的条件下将人类送上月球所需付出的努力。这确实是一项非凡的成就。

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