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打孔卡制表机

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Herman Hollerith 的第一台制表机让世界了解了数据处理的核心。在发展过程中,这种机器也为 IBM 的成立奠定了基础。


改变人口普查流程

从1890年的美国人口普查开始,Herman Hollerith 的打孔卡制表机改变了人口普查流程—以及信息处理方式。该机器能够比过去采用的手动流程更快、更准确地收集并统计数据。


打孔卡

1890年人口普查采用的打孔卡包含 12行和 24列,尺寸是 3.25 x 7.375英寸,与当时使用的一美元纸币尺寸相当。打孔卡是最早用于数据收集的机器可读的介质。


缩放键盘孔

Hollerith 为打孔卡设计的缩放键盘孔将操作员从繁重的手工作业中解放出来,并且实现了对整个卡进行打孔。

19世纪 80年代,随着新移民涌入美国,美国人口激增,而美国人口普查为行政管理部门提出了严峻的挑战。统计和记录快速增加的人口不仅速度缓慢,而且费用高昂。职员需要八年时间才能完成人口普查工作。Herman Hollerith 就是其中一名职员,他在19岁那一年毕业于纽约哥伦比亚大学工程专业。

人口普查局的一位经理建议,他们需要一种能够更快统计人口的机器。这是机器时代的开始—机车、以蒸汽为动力的工厂、计算尺、蒸汽挖掘机。人们普遍认为,机器应能够做任何事,包括统计。Hollerith 同意这种观点,并决定研制统计机。

他决定采用当时全新的技术:电力。但核心组件是人们所熟悉的,而且绝对没有技术含量:孔。

80多年前,Joseph Marie Jacquard 在法国研制出了自动用蒸汽驱动织布机的方式,采用纸板卡上的一系列孔而指导机器的运行。打孔卡包含以不同方式排列的几列和几行孔。齿轮上的钩子接触到卡片。如果发现一个孔,钩子将把丝线穿过这个孔;如果没有发现孔,钩子则停止不动。卡上小孔的不同图案产生了不同的纺织纹路设计。

几十年后,英国数学家 Charles Babbage 在尝试研制蒸汽驱动的信息处理机时借鉴了 Jacquard 的设计。尽管并没有成功地研制出差分机,但 Babbage 为包含齿轮和曲柄臂的多项式制表机给出了详细的设计。对于数据的输入,金属手指进入阅读打孔卡的孔,这与 Jacquard 织布机上的钩子一样。

Hollerith 知道 Babbage 和 Jacquard 使用打孔卡。他还观察火车检票员在车票上打孔而识别每位乘客。受此启发,在19世纪末,对薄纸卷上的孔做出应答的自动钢琴开始流行。Hollerith 能够将这些概念的精华结合在一起,并以新的方式使用电力。

在 Hollerith 的设计中,每张卡—大约 3 x 7英寸—包含一个人的数据。[参阅进步徽标:IBM 打孔卡。] 一名职员读取人口统计纸卷,并在卡的适当位置打孔记录此人的详细信息。之后,机器操作员将卡放在与制表机连接的印刷机上,然后关闭外壳。这样将把一个引脚片压到卡上。穿过孔的引脚接触装有一些水银的小杯子,这样就完成了一个电路循环。这将电脉冲传送到机器上类似拨盘的计数器,而结果被记录到计数器板上。

人口普查局在 1890年的人口普查工作中使用了 Hollerith 的机器。该机器在短短两年内就完成了工作,为政府节省了 500万美元的费用。此后,Hollerith 利用他的发明创立了公司:制表机公司。1911年,Hollerith 的制表机在奥地利、加拿大、丹麦、英格兰、挪威菲律宾、俄罗斯、苏格兰和威尔士用于统计人口。

这种机器不仅统计速度更快,而且也能够以新的方式理解信息。通过重新布局制表机上的线路,这种装置能够对数千或数百万张卡进行分类。企业很快认识到,这些卡上的信息不一定是人口的数字—数据可以是产品或者保险客户,或者铁路线上的货车。制表机允许用户以任何人都认为不可能达到的速度而了解到他们从未想过可以了解的信息。

制表机很快进入百货大楼、电力公司和气体公司、药品制造商、钢厂、石油公司,尤其是铁路公司的后端办公室。1896年,纽约中央哈德逊大桥铁路公司采用 Hollerith 系统审计货运账目,并编制与货运流量相关的统计报表—这是 Hollerith 机器最早在商业领域的应用。1928年,IBM 意大利公司为 Ferrovie dello Stato(国有意大利铁路公司)安装了制表系统,此时,美国几乎所有的铁路都在使用 Hollerith 制表机管理时刻表、库存和货运。英格兰、南非、阿根廷、墨西哥和其它国家的铁路公司也看到了该系统带来的收益。19世纪 90年代中期,在被问及为什么没有将机器用于铁路会计时,Hollerith 回答到:“合理的理由是我对铁路会计一窍不通。”

1911年 7月 6日,Hollerith 同意以 2,312,100美元的价格将他的制表机公司出售给金融家 Charles Flint,公司成为 Flint 的计算-制表-记录公司的一部分。20世纪 20年代,C-T-R 改名为 IBM。[参阅进步徽标:IBM 的成立。]

从 1890年到商用电子计算机在 20世纪 50年代出现,Hollerith 的基本设计—读取纸板打孔卡的机电式计数器—是主要的数据处理形式。它在超过半个世纪的时间内改变了世界上几乎每个行业。IBM 首席执行官 Thomas Watson Sr. 认识到,Hollerith 的机器是他不断发展壮大的公司的未来,于是集中精力研发打孔卡设备。制表机使 IBM 在大萧条时期成为为数不多的几个成功企业之一,并且使公司开始走上了成为计算领域巨人的道路。

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