上點年紀的中國人,少有沒撥過算盤的。
它是中國古代的一項重要發明,在阿拉伯數字出現之前曾被人們廣為使用的一種計算工具。人們往往把算盤的發明與中國古代四大發明相提並論,認為算盤也是中華民族對人類的一大貢獻。諾貝爾經濟學獎得主、“歐元之父”羅伯特·蒙代爾曾評價:“珠算是改變歐美國家數學基礎教育的一個突破點!”
小小算盤,緣何這般神奇?安徽省黃山市珠算心算協會會長汪素秋的介紹頗為專業:“是因為它的演算法原理。人類社會早期算力有限,古羅馬只有7個數字符號,古巴比倫和古瑪雅分別採用20位制和60位制,計數困難,運算煩瑣。珠算,採用的是中國古人發明的‘五升十進位’,計數簡便、運算快捷,拿過一把算盤,‘隨手撥珠便成答案’。”
中國人又是何時開始使用算盤的呢?這一問題,至今仍眾説紛紜。
清代數學家梅啟照等人認為,算盤起源於我國的東漢、南北朝時期。其依據是,東漢數學家徐岳曾寫過一部《數術記遺》,其中著錄了14種演算法,第13種即稱“珠算”,並説:“珠算,控帶四時,經緯三才。”
宋元時期,隨著商業興盛,算盤廣泛使用。北宋張擇端的《清明上河圖》中,“趙太丞家”藥店櫃檯上就放著一把算盤。宋末元初詩人劉因特別以《算盤》為題賦五言絕句:“不作翁商舞,休停餅氏歌。執籌仍蔽簏,辛苦欲如何。”15世紀,珠算流入日本、朝鮮及東南亞各國,對世界數學發展産生重要影響。
“算盤被聯合國教科文組織評價為‘世界上最古老的電腦’。在2007年英國《獨立報》評選的‘改變世界的101項小發明’中,中國算盤位居第一!珠算對左右腦開發特別有幫助,在珠算基礎上進行心算,還能鍛鍊記憶力。”汪素秋邀請記者到她任教的黃山市屯溪區大位小學實地一看。
一進教學樓,耳畔便傳來“大珠小珠落玉盤”的悅耳聲——這是珠算傳習班在上課。
推開門,幾十個六七歲的孩子,人手一把木框算盤,用小手靈巧地撥動著算珠,口裏念著口訣:“一上一,二上二,三下五除二,四去六進一……”
“怎麼樣,來場比賽如何?你們用計算器,孩子們用珠心算。”汪素秋發出“挑戰”。
考題隨機給出:“665+223-675+566-253。”話音剛落,學生們異口同聲:“526!”而此時,我們按動計算器的手還沒停,只能當場認輸。
“大位小學”的名字,是為了紀念古代珠算的集大成者程大位。汪素秋的另一身份,是國家級非物質文化遺産珠算(程大位珠演算法)的代表性傳承人。
學校不遠處一座舊式民居,便是程大位故居。故居展陳,講述了這位明代“珠算宗師”的傳奇——
1533年出生的程大位天資聰穎,年輕時遍訪名師,蒐集古今算書。40歲後,潛心研究珠算演算法,孜孜矻矻二十年,著成《新編直指演算法統宗》,詳述珠算規則,完善算盤用法、珠算口訣,還集納了古代流傳的近600道數學難題及解題方法。
“書中多用歌訣出題,簡明有趣,讓艱澀難懂的算書一躍成為暢銷書,‘一時紙價騰貴,坊間市利,競相翻刻’。”故居講解員程雪梅娓娓道來,“當時,‘海內握算持籌之士,莫不家藏一編,若業制舉者之於四子書、五經義,翕然奉以為宗。’”
時代在進步,“珠算”的後人們,在繼承、發揚計算方面自然不甘落後。新中國成立後,珠算在我國經濟社會發展中屢立奇功。諸多“大國重器”的起步階段,都曾靠珠算助力。
汪素秋在為大位小學學生上珠算課。王珊攝/光明圖片
上世紀50年代,我國著手原子彈研製。當時國內只有手搖電腦和兩台104型電腦,很多數據無法及時計算,遲滯了整個研製進程。為此,科學家們橫下一條心:“就算用算盤打,也要把原子彈打出來!”於是,一把把算盤、一柄柄計算尺,成為電腦運算的重要補充。
“珠算不僅是一項古老技能,更蘊藏著中國特有的計算智慧,反映出中國人對精度、速度的追求。如今,‘中國計算’的魅力仍生生不息!用珠算改變世界的中國人,今天正一步步走向超級計算的星辰大海。”汪素秋説。
上世紀70年代,世界超級電腦問世,在中長期天氣預報、基因分析、航空航太、核爆模擬等領域大顯身手。面對西方國家技術封鎖,我國于1978年啟動相關研製工程。經過研發團隊不斷攻關,實現關鍵技術突破,1983年底,我國首臺億次超級電腦“銀河-Ⅰ”研製成功,使我國成為當時世界上少數幾個能獨立設計和製造超級電腦的國家。
進入21世紀,“天河”“神威”等超級電腦,更多次在超算大賽上奪得桂冠。
2020年12月,我國在計算領域再獲重大突破。中科院院士、中國科學技術大學教授潘建偉等人,成功構建76個光子的量子計算原型機,取名“九章”,以紀念中國古代數學專著《九章算術》。
在合肥微尺度物質科學國家研究中心,我們見到了這個“寶貝”——實驗桌上,兩個通過光纖連接起來的長3米寬1.5米的不起眼“盒子”,裏面密布光學元器件。
“一個用來産生光源,另一個進行干涉,把光信號變成電信號,再引到隔壁的探測器進行分析。”中科大博士鐘翰森介紹。
“九章”使我國成為全球第二個實現“量子優越性”的國家。
有多“優越”?潘建偉介紹:“比如,‘九章’處理高斯玻色取樣的速度比當時世界最快的超級電腦‘富岳’還快100萬億倍!也就是説,2020年,求解5000萬個樣本的高斯玻色取樣時,‘富岳’需6億年,而‘九章’只需200秒!”
發表這一重大科研成果的《科學》雜誌審稿人評價:這是“一個最先進的實驗”;美國麻省理工學院教授德克·英格倫認為,這是“一個劃時代的成果”。
“量子電腦在原理上具有超快的並行計算能力,可望通過特定演算法在密碼破譯、大數據優化、材料設計、藥物分析等領域,提供比傳統電腦更強的算力支援。”潘建偉説。
“九章”構建後不到一年,升級版“九章二號”再次刷新國際光量子操縱的技術水準,其處理特定問題比目前全球最快的超級電腦快億億億倍!
“世間六藝任紛紛,算乃人之根本。知書不知演算法,如臨暗室昏昏。”在《新編直指演算法統宗》前言中,程大位曾這樣暢言計算的意義。
從珠算到超算,再到量子計算,“中國計算”的輝煌仍在繼續!