你能用智能手机执行月球任务吗?

你能用智能手机执行月球任务吗?

许多经历过首次登月的年龄较大的人会清楚地记得尼尔·阿姆斯特朗说出那句名言时的感受:“这对一个人来说是一小步,但对人类来说是一大步。”半个世纪过去了,这一事件仍然是人类最伟大的成就之一。尽管此后技术飞速进步,但自 1972 年以来,宇航员实际上还没有重返月球。

这似乎令人惊讶。毕竟,当我们回顾这一历史性事件时,人们常说,我们现在口袋里的计算能力比阿波罗 11 号上的计算机还要强大。但这是真的吗?如果是这样,我们的手机有多强大呢?

阿波罗 11 号上有一台称为阿波罗导航计算机 (AGC) 的计算机。它有 2048 个的内存,可用于存储“临时结果”——断电时丢失的数据。这种类型的内存称为 RAM(随机存取存储器)。每个字包含 16 个二进制数字(位),每个位为零或一。这意味着阿波罗计算机有 32,768 位 RAM 内存。

此外,它还拥有 72KB 的只读存储器 (ROM),相当于 589,824 位。此存储器已编程,一旦确定就无法更改。

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单个字母字符(例如“a”或“b”)通常需要 8 位才能存储。这意味着阿波罗 11 号计算机无法在其 32,768 位 RAM 中存储这篇文章。将其与您的手机或 MP3 播放器进行比较,您会发现它们能够存储更多内容,通常包含数千封电子邮件、歌曲和照片。

手机内存和处理

具体来说,最新款手机通常配备 4GB RAM。也就是 34,359,738,368 位。这比阿波罗计算机的 RAM 多出一百万倍(准确地说是 1,048,576 倍)。iPhone 还拥有高达 512GB 的 ROM 内存。也就是 4,398,046,511,104 位,比导航计算机多出七百万倍。

但内存并不是唯一重要的东西。阿波罗 11 号计算机有一个处理器(一种对外部数据源执行操作的电子电路),运行速度为 0.043 MHz。最新 iPhone 的处理器估计运行速度约为 2490 MHz。苹果没有公布处理速度,但其他人已经计算出来了。这意味着你口袋里的 iPhone 的处理能力是 50 年前将人类送上月球的计算机的 100,000 多倍。

如果你考虑到 iPhone 中还会内置其他处理功能来处理特定任务(比如显示),情况就更加严峻了。

那么计算器呢?

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,他们发布了 TI-84。

下表显示了这两款计算器的规格。

德州仪器:TI73 和 TI-84 计算器规格。Graham Kendall

如果我们将这两款计算器与阿波罗导航计算机进行比较,我们会发现 TI-73 的 ROM 略少,但 RAM 却是阿波罗计算机的八倍。到 TI-84 发布时,RAM 数量已增加到阿波罗计算机的 32 倍,ROM 现在是阿波罗计算机的 14,500 多倍。

TI-73 和 TI-84 内存与 AGC 的比较。格雷厄姆·肯德尔

在处理速度方面,TI-73 比阿波罗计算机快 140 倍,而 TI-84 则快近 350 倍。

想想看,几十年前为帮助学生通过考试而设计的简单计算器,其功能竟然比将人类送上月球的计算机还要强大,真是令人难以置信。

如果阿波罗 11 号拥有一台现代计算机会怎样?

阿波罗计算机在当时是最先进的,但如果登月时使用了今天最先进的计算机,情况会有什么不同呢?

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

阿波罗制导计算机 (AGC) 知识共享

用户界面(称为显示键盘 (DSKY))有一个计算器类型的界面,其中命令必须使用数字代码输入。今天的界面将更容易使用——这在紧张的情况下可能很重要。它几乎肯定没有键盘,而是使用触摸屏上的滑动命令。如果由于必须戴手套而无法做到这一点,界面可能会通过手势、眼球运动或其他直观界面来实现。

令人惊讶的是,今天与地球的通信速度并没有变得更好。今天实际通信所需的时间与 1969 年相同——即光速,这意味着信息从月球传到地球需要 1.26 秒。但是,随着我们现在发送的文件越来越大——距离越来越远——今天从航天器将图像传到地球所需的时间将比 1969 年更长。尽管如此,由于相机技术的进步,它看起来会漂亮得多。

也许我们将看到的最大变化是计算机将变得更加人工智能化。我确信航天器的飞行和着陆不会完全由计算机控制,但它将拥有更多的信息和智能,能够做出比 1969 年阿波罗 11 号计算机更多的决定。这对宇航员来说可能是一个巨大的安慰。阿姆斯特朗确实说过,如果以 1 到 10 的令人担忧程度来衡量,在月球上行走大约是 1,而最终降落大约是 13。

最后,让我们承认,在当时有限的计算能力下,1969 年人类登上月球需要付出多大的努力。这确实是一项了不起的成就。

格雷厄姆·肯德尔 (Graham Kendall) 是诺丁汉大学计算机科学教授兼教务长/首席执行官/PVC。本文最初发表于 The Conversation。

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