近100年来,人类的科技只能用突飞猛进这样的词汇来形容,如果让一个1900年的发明家来看今天的世界,他会认得汽车、电话、飞机,他也能想象出宇宙飞船、深海潜艇,但他绝对会对计算机、互联网、基因工程、核能一无所知。现在,知识爆炸给人类前所未有的自信和乐观,有位作家这样写:“我真诚地相信,我们生活在人类历史上最伟大的知识时代,没有任何事物我们不了解”,“只要是人能想到的事,总有人能做到。”20世纪科技的发展使这句话越来越像真理。科技进步彻底改变了人类的生存方式,也使人类思考的方向有所变化。   我们一起回顾二十世纪给人类生活带来巨大变化的科技发明,展望未来科学技术发展趋势,跨入知识经济的新时代。

电视:

电视的诞生,是20世纪人类最伟大的发明之一。在现代社会里,没有电视的生活已不可想象了。各种型号、各种功能的黑白和彩色电视从一条条流水线上源源不断地流入世界各地的工厂、学校、医院和家庭,正在奇迹般地迅速改变着人们的生活。形形色色的电视,把人们带进了一个五光十色的奇妙世界。

改变人类生活的重大科技发明-玩意儿

  尼普可夫圆盘    俄裔德国科学家保尔·尼普可夫还在中学时代,就对电器非常感兴趣。当时正是有线电技术迅猛发展时期。电灯和有轨电车取代了古老的油灯、蜡烛和马车,电话已出现并得到了普及,海底电缆联通了欧洲和美洲,这一切给人们的日常生活带来了极大的方便。后来他来到柏林大学学习物理学。他开始设想能否用电把图像传送到远方呢?他开始了前所未有的探索。经过艰苦的努力,他发现,如果把影像分成单个像点,就极有可能把人或景物的影像传送到远方。不久,一台叫作“电视望远镜”的仪器问世了。这是一种光电机械扫描圆盘,它看上去笨头笨脑的,但极富独创性。1884年11月 6日,尼普可夫把他的这项发明申报给柏林皇家专利局。在他的专利申请书的第一页这样写道:“这里所述的仪器能使处于A地的物体,在任何一个B地被看到。”一年后,专利被批准了。    这是世界电视史上的第一个专利。专利中描述了电视工作的三个基本要素:1.把图像分解成像素,逐个传输。2.像素的传输逐行进行。3.用画面传送运动过程时,许多画面快速逐一出现,在眼中这个过程融合为一。这是以后所有电视技术发展的基础原理,甚至今天的电视仍然是按照这些基本原则工作的。    1900年,在巴黎举行的世界博览会上第一次使用了电视这个词。可是最简单最原始的机械电视,是在许多年以后才出现的。    贝尔德和机械电视    一个偶然的机会,英国发明家约翰·贝尔德看到了关于尼普可夫圆盘的资料。尼普可夫的天才设想引起了他的极大兴趣。他立刻意识到,他今后要做的就是发明电视这件事。于是,他立刻动手干了起来。正是对发明电视的执著追求和极大热情支持着贝尔德,1924年,一台凝聚着贝尔德的心血和汗水的电视机终于问世了。这台电视利用尼普可夫原理,采用两个尼普可夫圆盘,首次在相距4英尺远的地方传送了一个十字剪影画。牛站笑话网

经过不断地改进设备提高技术,贝尔德的电视效果越来越好,他的名声也越来越大,引起了极大的轰动。后来“贝尔德电视发展公司”成立了。随着技术和设备的不断改进,贝尔德电视的传送距离有了较大的改进,电视屏幕上也首次出现了色彩。贝尔德本人则被后来的英国人尊称为电视之父。  几乎就在同时,德国科学家卡罗鲁斯也在电视研制方面做出了令人瞩目的成就。1942年,卡罗鲁斯小组(包括两名科学家,一名机械师和一名木工),造出一台设备。这台设备用两个直径为 1米的尼普可夫圆盘作为发射和接收信号的两端,每个圆盘上有48个1.5毫米的小孔,能够扫描 48行,用一个同步马达把两个圆盘连接起来,每秒钟同步转动10幅画面,图像投射到另一台接收机上。他们称这台机器为大电视。这台大电视的效果比贝尔德的电视要清晰许多。但是,他们从未进行过公开表演,因而他们的发明鲜为人知。不同国度的科学家几乎同时做出了类似发明,这充分说明了机械电视的发明是不依人的意志为转移的,它是人类在自然界面前拥有创造力的一个见证。    1928年,“第五届德国广播博览会”在柏林隆重开幕了。在这盛况空前的展示会中,最引人注目的新发明——电视机第一次作为公开产品展出了。从此,人们的生活进入了一个神奇的世界。然而,不能否认,有线的机械电视传播的距离和范围非常有限,图像也相当粗糙,简直无法再现精细的画面。因为只有几分之一的光线能透过尼普可夫圆盘的孔洞,为得到理想的光线,就必须增大孔洞,那样,画面将十分粗糙。要想提高图像细部的清晰度,必须增加孔洞数目,但是,孔洞变小,能透过来的光线也微乎其微,图像也必将模糊不清。机械电视的这一致命弱点困扰着人们。人们试图寻找一种能同时提高电视的灵敏度和清晰度的新方法。于是电子电视应运而生。    电子电视    1897年,德国的物理学家布劳恩发明了一种带荧光屏的阴极射线管。当电子束撞击时,荧光屏上会发出亮光。当时布劳恩的助手曾提出用这种管子做电视的接收管,固执的布劳恩却认为这是不可能的。

1906年,布劳恩的两位执著的助手真的用这种阴极射线管制造了一台画面接收机,进行图像重现。不过,他们的这种装置重现的是静止画面,应该算是传真系统而不是电视系统。1907年,俄国著名的发明家罗辛也曾尝试把布劳恩管应用在电视中。他提出一种用尼普可夫圆盘进行远距离扫描,用阴极射线管进行接收的远距离电视系统。特别值得指出的是,英国电气工程师坎贝尔·温斯顿,在1911年就任伦敦学会主席的就职演说中,曾提出一种令人不可思议的设想,他提出了一种现在所谓的摄像管的改进装置。他甚至在一次的讲演中几乎完美无缺地描述了今天的电视技术。可是在当时,由于缺乏放大器,以及存在其它一些技术限制,这个完美的设想没有实现。  俄裔美国科学家兹沃雷金,开辟了电子电视的时代。兹沃雷金曾经是俄国圣彼得堡技术研所的电气工程师。早在1912年,他就开始研究电子摄像技术。1919年兹沃雷金迁居美国,进入威斯汀豪森电气公司工作。他仍然不懈地进行电子电视的研究。1924年兹沃雷金的研究成果——电子电视模型出现。

兹沃雷金称模型的关键部位为光电摄像管,即电视摄像机。遗憾的是,由于图像暗淡,几乎同阴影差不多。1929年矢志不渝的兹沃雷金又推出一个经过改进的模型,结果仍然不很理想。美国的 ARC公司最终投资了 5千万美元,1931年兹沃雷金终于制造出了令人比较满意的摄像机显像管。同年,进行了一项对一个完整的光电摄像管系统的实地试验。在这次实验中,一个由240条扫描线组成的图像被传送给4英里以外的一架电视机,再用镜子把 9英寸显像管的图像反射到电视机前,完成了使电视摄像与显像完全电子化的过程。  随着电子技术在电视上的应用,电视开始走出实验室,进入公众生活之中,成为真正的信息传播媒介。 1936年电视业获得了重大发展。这一年的11月 2日,英国广播公司在伦敦郊外的亚历山大宫,播出了一场颇具规模的歌舞节目。这台完全用电子电视系统播放的节目,场面壮观,气势宏大,给人们留下了深刻的印象。对同年在柏林举行的奥林匹克运动会的报道,更是年轻的电视事业的一次大亮相。当时一共使用了 4台摄像机拍摄比赛情况。其中最引人注目的要算佐尔金发明的全电子摄像机。这台机器体积庞大,它的一个1.6米焦距的镜头就重45公斤,长 2.2米,被人们戏称为电视大炮。这4台摄像机的图像信号通过电缆传送到帝国邮政中心的演播室,在那里图像信号经过混合后,通过电视塔被发射出去。柏林奥运会期间,每天用电视播出长达 8小时的比赛实况,共有16万多人通过电视观看了奥运会的比赛。那时许多人挤在小小的电视屏幕前,兴奋地观看一场场激动人心的比赛的动人情景,使人们更加确信:电视业是一项大有前途的事业,电视正在成为人们生活中的一员。    到了1939年,英国大约有 2万个家庭拥有电视机,美国无线电公司的电视也在纽约世博览会上首次露面,开始了第一次固定的电视节目演播,吸引了成千上万个好奇的观众。二战的爆发使得刚刚发展起来的电视事业几乎停滞了10年。战争结束以后,电视工业又蓬勃发展起来,电视也迅速流行起来。1946年,英国广播公司恢复了固定电视节目,美国政府也解除了禁止制造新电视的禁令。一时间,电视工业犹如插上了翅膀,飞速发展起来。在美国,从1949年到1951年,短短三年来,不仅电视节目已在全国普遍播出,电视机的数目也从1百万台跃升为1千多万台,成立了数百家电视台。一些幽默剧、轻歌舞、卡通片、娱乐节目和好莱坞电影常常在电视中播出。千变万化的电视节目的出现,在公众中引起了强烈反响。在不长的时间里,公众就抛弃了其它的娱乐方式,闭门不出,如醉如痴地坐在起居室的电视机前,同小小的荧屏中展示的一切同悲共喜。电视愈来愈成为人们生活中必不可少的了。

电视的发明深刻地改变了人们的生活,它不但使人们的休闲时间得到前所未有的充实,更重要的是它加大了信息传播空度和信息量,使世界开始变小。如今,电视已成为普及率最高的家用电器之一,而电视新闻、电视娱乐、电视广告、电视教育等已形成了巨大的产业。电视作为一项伟大的发明,给人类带来了视觉革命。

尼龙

人们对尼龙并不陌生,在日常生活中尼龙制品比比皆是,但是知道它历史的人就很少了。尼龙是世界上首先研制出的一种合成纤维。  二十世纪初,企业界搞基础科学研究还被认为是一种不可思议的事情。1926年美国最大的工业公司-杜邦公司的出于对基础科学的兴趣,建议该公司开展有关发现新的科学事实的基础研究。1927年该公司决定每年支付25万美元作为研究费用,并开始聘请化学研究人员,到1928年杜邦公司成立了基础化学研究所,年仅32岁的卡罗瑟斯(Wallace H. Carothers,1896~1937)博士受聘担任该所有机化学部的负责人。

卡罗瑟斯,美国有机化学家。1896年4月27日出生于美国艾奥瓦州顿。1937年4月29日卒于美国费城。1924年获伊利诺伊大学博士学位后,先后在该大学和哈佛大学担任有机化学的教学和研究工作。1928年应聘在美国杜邦公司设于威尔明顿的实验室中进行有机化学研究。他主持了一系列用聚合方法获得高分子量物质的研究。1935年以己二酸与己二胺为原料制得聚合物,由于这两个组分中均含有6个碳原子,当时称为聚合物66。他又将这一聚合物熔融后经注射针压出,在张力下拉伸称为纤维。这种纤维即聚酰胺66纤维,1939年实现工业化后定名为耐纶(Nylon),是最早实现工业化的合成纤维品种。  尼龙的合成奠定了合成纤维工业的基础,尼龙的出现使纺织品的面貌焕然一新。用这种纤维织成的尼龙丝袜既透明又比丝袜耐穿,1939年10目24日杜邦公在总部所在地公开销售尼龙丝长袜时引起轰动,被视为珍奇之物争相抢购,人们曾用“象蛛丝一样细,象钢丝一样强,象绢丝一样美”的词句来赞誉这种纤维,到1940年5月尼龙纤维织品的销售遍及美国各地。

从第二次世界大战爆发直到1945年,尼龙工业被转向制降落伞、飞机轮胎帘子布、军服等军工产品。由于尼龙的特性和广泛的用途,第二次世界大战后发展非常迅速,尼龙的各种产品从丝袜、衣着到地毯,渔网等,以难以计数的方式出现,是三大合成纤维之一。

塑料

塑料的发明堪称为20世纪人类的一大杰作。塑料无疑已成为现代文明社会不可或缺的重要原料。目前塑料已广泛应用于航空、航天、通讯工程、计算机、军事以及农业、轻工业的食品工业等各行各业之中。  塑料,照字面上讲,是可以塑造的材料,也就是具有可塑性的材料。现今的塑料是用树脂在一定温度和压力下浇铸、挤压、吹塑或注射到模型中冷却成型的一类材料的专称。    19世纪60年代里,美国由于象牙供应不足,制造台球的原料缺乏。1869年最早的人工制造的塑料赛璐珞取得专利。赛璐珞虽是最早的人工制造的塑料,但它是人造塑料,而不是合成塑料。第一种合成塑料是将酚醛树脂加热模压制得,是在20世纪初,1910年美籍比利时化学家贝克兰德制成。

贝克兰德将酚醛树脂添加木屑加热、加压模塑成各种制品,以他的姓氏命名为贝克里特,我们称为电木。第一次世界大战后,无线电、收音机等电气工业迅猛发展,更增加了对电木的需求,一直被使用到今天。

20世纪是塑料的世纪。回顾自从塑料出现至今百年的历史,展望21世纪,人类社会必定会随着高速运行计算机、信息和网络技术、新能源、航天技术、生命科学等尖端技术的出现和发展而进一步变化,人类上天入地下海的活动空间也必将进一步扩大,而纳米塑料、光纤、能导电的塑料、有磁性的塑料、会记忆的塑料……,各种更新颖的塑料将为人类的技术进步做出新的贡献。相信经历了旧石器、新石器、陶器、青铜器、铁器时代的人类历史,因为有了塑料而加快了文明程度提高的速度。尽管在过去的世纪中,人们已经惊呼塑料时代的到来,但是,或许新的世纪才是塑料时代真正到来的时代,而过去的世纪只不过是塑料时代的序幕。

青霉素

青霉素是抗菌素的一种,是从青霉菌培养液中提制的药物,是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。  青霉素的发现者是英国细菌学家弗莱明。1928年的一天,弗莱明在他的一间简陋的实验室里研究导致人体发热的葡萄球菌。由于盖子没有盖好,他发觉培养细菌用的琼脂上附了一层青霉菌。这是从楼上的一位研究青霉菌的学者的窗口飘落进来的。使弗莱明感到惊讶的是,在青霉菌的近旁,葡萄球菌忽然不见了。这个偶然的发现深深吸引了他,他设法培养这种霉菌进行多次试验,证明青霉素可以在几小时内将葡萄球菌全部杀死。弗莱明据此发明了葡萄球菌的克星—青霉素。

1929年,弗莱明发表了学术论文,报告了他的发现,但当时未引起重视,而且青霉素的提纯问题也还没有解决。  1935年,英国牛津大学生物化学家钱恩和物理学家弗罗里对弗莱明的发现大感兴趣。钱恩负责青霉菌的培养和青霉素的分离、提纯和强化,使其抗菌力提高了几千倍同,弗罗里负责对动物观察试验。至此,青霉素的功效得到了证明。

由于青霉素的发现和大量生产,拯救了千百万肺炎、脑膜炎、脓肿、败血症患者的生命,及时抢救了许多的伤病员。青霉素的出现,当时曾轰动世界。为了表彰这一造福人类的贡献,弗莱明、钱恩、弗罗里于1945年共同获得诺贝尔医学和生理学奖。

第二次世界大战促使青霉素大量生产。1943年,已有足够青霉素治疗伤兵;1950年产量可满足全世界需求。青霉素的发现与研究成功,成为医学史的一项奇迹。青霉素从临床应用开始,至今已发展为三代。

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飞机

二十世纪最重大的发明之一,是飞机的诞生。人类自古以来就梦想着能像鸟一样在太空中飞翔。而2000多年前中国人发明的风筝,虽然不能把人带上太空,但它确实可以称为飞机的鼻祖。    本世纪初在美国有一对兄弟他们在世界的飞机发展史上做出了重大的贡献,他们就是莱特兄弟。在当时大多数人认为飞机依靠自身动力的飞行完全不可能,而莱特兄弟确不相信这种结论,从1900年至1902年他们兄弟进行1000多次滑翔试飞,终于在1903年制造出了第一架依靠自身动力进行载人飞行的飞机“飞行者”1号,并且获得试飞成功。他们因此于1909年获得美国国会荣誉奖。同年,他们创办了“莱特飞机公司”。这是人类在飞机发展的历史上取得的巨大成功。

飞机的发明,使人们在普遍受益的情况下又产生了新的不满足。飞机起飞需要滑跑,需要修建相应的跑道和机场。这就带来了诸多不便,于是有人开始探索可以进行垂直起落的飞行器,通称直升机。  1939年9月14日世界上第一架实用型直升机诞生,它是美国工程师西科斯基研制成功的VS-300直升机。西科斯基原籍俄国,1930年移居美国,他制造的VS-300直升机,有1副主旋翼和3副尾桨,后来经过多次试飞,将3副尾桨变成1副,这架实用型直升机从而成为现代直升机的鼻祖。

自从飞机发明以后,飞机日益成为现代文明不可缺少的运载工具。它深刻的改变和影响着人们的生活。飞机的发明也使航空运输业得到了空前发展,许多为工业发展所需的种种原料拥有了新的来源和渠道,大大减轻了人们对当地自然资源的依赖程度。特别是超音速飞机诞生以后,空中运输更加兴旺。那些不宜长时间运输的牲畜和难以长期保存的美味食品,也可以乘坐飞机而跨越五湖四海,给世界各地的人们共赏共享。当年连贵妃娘娘都不易品尝的岭南荔枝,如今也出现在寻常百姓的家中了。  在人类向地球深处进军时,飞机也被广泛应用于地质勘探。人们使用装备了照相机或者一种称为肖兰系统的电子设备的飞机,可以迅速而准确地对广大地区,包括险峻而难以到达的地方进行测绘。把空中拍摄的照片一张张拼接起来,就可以绘制极好的地形图。这比古老的测绘方式要简便易行得多。就连冰天雪地、人迹罕至,一度只是探险人员涉足的北极和南极,现在乘坐飞机也可以毫不困难地到达。

当然,飞机在现代战争中的作用更为惊人。不仅可以用于侦察、轰炸,而且在预警、反潜、扫雷等方面也极为出色。在20世纪90年代初爆发的海湾战争中,飞机的巨大威力有目共睹。当然,飞机在军事上的应用给人类也带来了惨重灾维,对人类文明产生了毁灭性破坏。但是和平利用飞机,才是人类发明飞机的初衷。

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计算机

计算机于1946年问世,有人说是由于战争的需要而产生的,我们认为计算机产生的根本动力是人们为创造更多的物质财富,是为了把人的大脑延伸,让人的潜力得到更大的发展。正如汽车的发明是使人的双腿延伸一样,计算机的发明事实上是对人脑智力的继承和延伸。近10年来,计算机的应用日益深入到社会的各个领域,如管理、办公自动化等。由于计算机的日益向智能化发展,于是人们干脆把微型计算机称之为“电脑”了。  计算机产生的动力是人们想发明一种能进行科学计算的机器,因此称之为计算机。它一诞生,就立即成了先进生产力的代表,掀开自工业革命后的又一场新的科学技术革命。    要追溯计算机的发明,可以由中国古时开始说起,古时人类发明算盘去处理一些数据,利用拨弄算珠的方法,人们无需进行心算,通过固定的口诀就可以将答案计算出来。这种被称为“计算与逻辑运算”的运作概念传入西方后,被美国人加以发扬光大。直到十六世纪,发明了一部可协助处理乘数等较为复杂数学算式的机械,被称为“棋盘计算器”,但这时期只属于纯计算的阶段,要到十九世纪才有急速的发展。    第一代电子管计算机(1945-1956)    在第二次世界大战中,美国政府寻求计算机以开发潜在的战略价值。这促进了计算机的研究与发展。1944年霍华德.艾肯(1900-1973)研制出全电子计算器,为美国海军绘制弹道图。这台简称 Mark I 的机器有半个足球场大,内含500英里的电线,使用电磁信号来移动机械部件,速度很慢(3-5秒一次计算)并且适应性很差只用于专门领域,但是,它既可以执行基本算术运算也可以运算复杂的等式。    1946年2月14日,标志现代计算机诞生的ENIAC(The Electronic Numerical Integrator And Computer)在费城公诸于世。ENIAC代表了计算机发展史上的里程碑,它通过不同部分之间的重新接线编程,还拥有并行计算能力。ENIAC由美国政府和宾夕法尼亚大学合作开发,使用了18,000个电子管,70,000个电阻器,有5百万个焊接点,耗电160千瓦,其运算速度比Mark I快1000倍,ENIAC是第一台普通用途计算机。    40年代中期,冯.诺依曼(1903-1957)参加了宾夕法尼亚大学的小组,1945年设计电子离散可变自动计算机EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer),将程序和数据以相同的格式一起储存在存储器中。这使得计算机可以在任意点暂停或继续工作,机器结构的关键部分是中央处理器,它使计算机所有功能通过单一的资源统一起来。MM图片大全

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第二代晶体管计算机(1956-1963)

1948年,晶体管的发明大大促进了计算机的发展,晶体管代替了体积庞大电子管,电子设备的体积不断减小。1956年,晶体管在计算机中使用,晶体管和磁芯存储器导致了第二代计算机的产生。第二代计算机体积小、速度快、功耗低、性能更稳定。首先使用晶体管技术的是早期的超级计算机,主要用于原子科学的大量数据处理,这些机器价格昂贵,生产数量极少。    1960年,出现了一些成功地用在商业领域、大学和政府部门的第二代计算机。第二代计算机用晶体管代替电子管,还有现代计算机的一些部件:打印机、磁带、磁盘、内存、操作系统等。计算机中存储的程序使得计算机有很好的适应性,可以更有效地用于商业用途。在这一时期出现了更高级的COBOL(Common Business-Oriented Language)和FORTRAN(Formula Translator)等语言,以单词、语句和数学公式代替了二进制机器码,使计算机编程更容易。新的职业,如程序员、分析员和计算机系统专家,与整个软件产业由此诞生。

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 第三代集成电路计算机(1964-1971)    虽然晶体管比起电子管是一个明显的进步,但晶体管还是产生大量的热量,这会损害计算机内部的敏感部分。1958年发明了集成电路(IC),将三种电子元件结合到一片小小的硅片上。科学家使更多的元件集成到单一的半导体芯片上。于是,计算机变得更小,功耗更低,速度更快。这一时期的发展还包括使用了操作系统,使得计算机在中心程序的控制协调下可以同时运行许多不同的程序。

第四代大规模集成电路计算机(1971-现在)  出现集成电路后,唯一的发展方向是扩大规模。大规模集成电路(LSI)可以在一个芯片上容纳几百个元件。到了80年代,超大规模集成电路(VLSI)在芯片上容纳了几十万个元件,后来的ULSI将数字扩充到百万级。可以在硬币大小的芯片上容纳如此数量的元件使得计算机的体积和价格不断下降,而功能和可靠性不断增强。基于“半导体”的发展,到了一九七二年,第一部真正的个人计算机诞生了。所使用的微处理器内包含了 2,300 个“晶体管”,可以一秒内执行 60,000 个指令,体积也缩小很多。而世界各国也随着“半导体”及“晶体管”的发展去开拓计算机史上新的一页。    70年代中期,计算机制造商开始将计算机带给普通消费者,这时的小型机带有软件包,供非专业人员使用的程序和最受欢迎的字处理和电子表格程序。这一领域的先锋有Commodore, Radio Shack和Apple Computers等。    1981年,IBM推出个人计算机(PC)用于家庭、办公室和学校。80年代个人计算机的竞争使得价格不断下跌,微机的拥有量不断增加,计算机继续缩小体积,从桌上到膝上到掌上。与IBM PC竞争的Apple Macintosh系列于1984年推出,Macintosh提供了友好的图形界面,用户可以用鼠标方便地操作。

计算机的发明是二十世纪四十年代的事情,经过几十年的发展,它已经成为一门复杂的工程技术学科,它的应用从国防、科学计算,到家庭办公、教育娱乐,无所不在。它的分类从巨型机、大型机、小型机,到工作站、个人电脑,五花八门。但是,无论怎样尖端,怎样高科技,从它诞生之日起,在许多人心目中它就是一部机器,一部冰冷的高速运算的机器。  从ENIAC揭开计算机时代的序幕,到UNIVAC成为迎来计算机时代的宠儿,不难看出这里发生了两个根本性的变化:一是计算机已从实验室大步走向社会,正式成为商品交付客户使用;二是计算机已从单纯的军事用途进入公众的数据处理领域,真正引起了社会的强烈反响。牛站笑话网