艾伦·凯（Alan Kay）：一款适合各年龄儿童的个人电脑

编译自：艾伦·凯（Alan Kay）于1972年发表的一篇论文——A Personal Computer for Children of All Ages

摘要

这篇文章推测了个人的、便携式信息操纵器的出现，及其对儿童和成人的影响。尽管这应该被理解为科幻小说，但目前小型化和降价的趋势，几乎保证了所讨论的许多概念实际上会在不久的将来发生。

“要了解这个世界，你必须建造它。”——Pavese

多年来，试图通过技术治愈我们社会的弊病是一种传统：“有贫民窟？让我们建造低成本住房！” “你买不起那台电视？我们会造一台更便宜的电视，你可以按时购买它，即使它在你完成付款之前就会崩溃！” “你的孩子不学习，教育太贵了？我们会为你造一台教学机器，保证你的孩子通过测试！”

不幸的是，大多数这些“治愈”只不过是在铁锈上涂上油漆；最初问题的根源仍然存在。教育目标被现存的各种“最终产品”模式掩盖的更加模糊：社会需要更多的社会成员（文化遗传学），父母可能想要成功、顺从、名望，或者不在乎；孩子没有被问到需要什么（他可能只是想种豆子，看着它们长大）。老师呢？当然，他们中有开明的人（他们有自己的好榜样，他们试图交流的是什么，孩子目前的情况是什么），有那些想教书（但缺乏才能）的好心人，也有只把教书当作工作的人，或者更糟的是，因为“ed”是上大学最简单的方式，现在他们因年轻而对自己的命运感到不满。

技术专家指出，通过教学机器，至少老师中最底层的类别会被淘汰。他们很少理解的是，这样的教学机器最适合的是中间类别：好心却缺乏才能！技术能提供一个具有第一类教师属性的机器吗？也许吧。但首先，必须决定这样做是一个必要和可取的目标。

在这个简短的说明中，我们想做的是讨论学习过程中的一些方面，我们认为这些方面可以通过技术媒体得到加强。大多数观念的根源都有许多关于孩子的理论。我们觉得孩子是一个“动词”而不是“名词”，一个演员而不是一个物体；他不是一只放大了的鸽子或老鼠；他试图获得一个周围环境的模型来应对；他的理论是关于如何从想法A到想法B的“实践”概念，而不是形式逻辑的“一致”分支，等等。我们想了解他目前的思维方式，以便影响他，而不仅仅是试图用我们自己的模式来取代他的模式。

我们并不认为技术是这个过程的必要组成部分，就像书一样。然而，这可能会给我们提供一个更好的“书”，一个活跃的（像孩子一样）而不是被动的书。它可能具有电视吸引注意力的功能，但它是由孩子而不是网络来控制。它可以像钢琴一样：（是的，是技术的产物），但是它可以是一种工具、一种玩具、一种表达媒介，一种无尽的快乐和愉悦的源泉...而且，就像大多数小玩意在无知的手里一样，这是一个可怕的苦差事！！

这种新媒介不会“拯救世界”免于灾难。就像书一样，它带来的是一系列新视野和一系列新问题。然而，书使得几个世纪的人类知识被封装并传递给每个人；也许这个活跃的媒介也能传达一些令人思考和创造的东西！

两个孩子坐在草地上玩Dynabooks

快！伴随着美丽的闪光和适当的噪音，吉米的飞船解体了；贝丝又赢得了太空战争。九岁的孩子躺在他们家附近的一个公园的草地上，他们的DynaBooks连接在一起，他们每个人都可以看到贝丝的飞船正独自漂浮的太空世界。

“你想再玩吗？”吉米问。

“不，”贝思说，“太容易了。”

“好吧，在真实的太空中，你将在太阳轨道上运行。当然，那时候就无法获胜了！”

“哦，是吗？”贝思被激起了行动。“我们怎么模拟太阳呢？”

“嗯，嗯，让我看看。当飞船在没有太阳的太空中时，它只是不断前进，因为没有什么来阻止它。每当我们按下推力按钮，你的程序就会在飞船指向的方向上增加速度。”

“是啊。这就是为什么你必须把飞船转回去，然后推回去让它上飞船。”她通过操纵一些DynaBook上的练习按钮来说明。“但是太阳使得东西陷入其中...这不太一样。”

“但是看，贝丝，”吉米瞄准她的飞船，“当你按住推力按钮时，飞船开始越来越快，就像雅各布森先生所说的岩石和东西在重力下运动一样。”

“哦，是的。就像岩石上有一个喷射器指向地球一样。嘿，那这样也给飞船增加速度怎么样？”

“什么意思？”吉米很困惑。

“看这儿。” 她的手指开始在DynaBook的键盘上飞舞，改变了她几周之前写的程序，这是她和其他学生“意外地”通过雅各布森先生接触到太空战游戏后写的程序。“只是表现得好像飞船朝向太阳并增加了速度！” 当她说话时，她的飞船开始下降，但不是朝向太阳。 “哦，不！太阳在运动！”

吉米看到不对劲的地方。“无论你的飞船在哪里，你都需要在朝向太阳的方向上增加速度。”

“但我们该怎么做呢？”天啊！！”

“我们去问问雅各布森先生吧！”他们拿起他们的DynaBooks，然后穿过草地跑到他们的老师那里，老师正帮助小组的其他成员解决问题。

雅各布森先生的眼睛闪烁着，学生急于学习知识。学生仍然像两岁的孩子一样渴望。他和其他像他一样的人会尽最大努力来保持好奇心和对知识的渴望，这是每个人与生俱来的权利。

从贝丝和吉米对他脱口而出的话中，雅各布森能够看到孩子们凭直觉重新发现了一个重要的想法，并且只需要一点提示，就可以将太阳添加到他们的私人宇宙中。他很热情，但有点不置可否：

“那太好了！我敢打赌，图书馆就有你们需要的东西。”在那时，吉米将他的DynaBook连接到了班级的LIBLINK，并继承了过去时代的思想和知识，所有这些都可以通过他的DynaBook屏幕阅读。这就像在无边无际的空间中进行无尽的航行。像往常一样，他有点记不起他最初的目的是什么。每当他找到一些有趣的东西时，他都会将一份副本发送到他的DynaBook中，这样他可以以后再看。最后，贝丝戳了戳他的肋骨，他开始更加认真地寻找他们需要的东西。他为他的DynaBook编写了一个简单的过滤器来帮助他们搜索......

就在贝丝和吉米正在努力发现坐标系概念的同时，贝丝的父亲坐在飞机上准备一次重要的会议。他正在仔细研究相关的背景事实，这些事实是他那天早上从他的商业档案中摘录到他的DynaBook中的，每隔一段时间停下来输入语音注释。他知道不输入他的评论是不合时宜的（琼斯小姐还得这么做），他热切地希望将长期承诺的语音识别能力添加到他的DynaBook中。降落后，他的眼睛被机场的Storyvend上的一张耸人听闻的海报所吸引。他将自己的DynaBook连接到Storyvend“只是为了看看”女主角是否真的具有“创造性”。她是的，并且当他在DynaBook上按下复制键时（爱丽丝永远不会知道），Storyvend提醒他，他忘记支付复制费（COPY）了。

他以一种更加务实的心态进入出租车，并决定核实反对派的估计。当他用DynaBook扫描信息时，他认为这是他五年前不会做的事情；用手做这件事或者将其传给别人太麻烦了。此外，他刚刚想到了一种在飞机上查看他们的数据的新方法。

此时，贝丝已经发现，如果太阳被置于“零”位置，她的问题会变得简单至极，她只是根据飞船的位置从飞船的“水平”和“垂直”速度中减去一点点。她和其他孩子以前完成的所有绘画和动画，都是通过使用与他们当时能力范围相符的相关概念来实现的。她现在已经准备好在脑海中保留几个独立的想法。孩子们对线性和非线性概念的直觉感，将会成为他们以后理解伟大科学的财富。

在她的飞船完成任务后，她发现吉米迷上了他的DynaBook，然后彻底打败了他，直到她感到厌烦。当吉米去寻找一个不那么可怕的敌人时，贝丝找回一首她一直在DynaBook上写的诗，并编辑了几行来改进...

目前的技术已经可以让所有像贝丝和她的爸爸那样的人随时随地都可以使用“DynaBook”。尽管它可以用来通过未来的“知识工具”，如学校“图书馆”（或商业信息系统）与他人交流，但我们认为，它的大部分使用将是DynaBook所有者通过这种个人媒介与自己进行的反思性交流，就像目前使用的纸张和笔记本一样。

工具是辅助操纵媒介的东西，而人被称为“制造工具的动物”。计算机也被许多人视为一种工具。显然，书不仅仅是一种工具，人类也不仅仅是一个工具制造者...他是宇宙的发明者。从他学会观察和使用语言的那一刻起，每个新的宇宙都是一种媒介。通常在工具的帮助下，想象的结构能嵌入（受约束的）表达中。电脑呢？它们显然不仅仅是一个工具，尽管在典型的麦克卢汉风格中，它们的大部分内容都是吸收以前的媒介，它们自己的属性才刚刚开始被发现。

那么什么是个人电脑呢？人们希望它是一种包含和表达任意符号概念的媒介，也是用于操纵这些结构的有用工具的集合，以及向计算机指令系统添加新工具的方法。另一个很少被提及的约束条件是，它至少在某些方面优于书籍和印刷，而在其他方面没有明显的劣势。（之前的评论似乎不允许考虑已知的商业显示设备。）“个人”也指被其用户拥有的（只需要花费不超过电视的费用）和便携式的（对我来说，这意味着用户可以方便地同时携带这个设备和其他东西）。需要我们补充一点，说它可以在树林里使用吗？

“DynaBook”和教育

“在学会思考之前，你必须学会好好思考。事后证明这太困难了。”——A. France

最近，人工智能和（在某种程度上）教育方面的研究人员开始研究孩子们如何获得他们的世界模型。（曾经有人认为可以通过非拟人的手段来模拟智能行为。）在Newell和Simon，Papert和Minsky，Moore和Andersen的带领下，许多人现在对于儿童和成人对人类知识的获取和操纵感兴趣。尤其令人感兴趣的是早期发展理论和模型构建，这是Piaget，Bruner，Hunt，Kaqan以及其他研究儿童在不同的发展阶段所做的事情的专家所完成的。

另一个密切相关的群体，对发现不同成熟度的孩子真正有能力做什么而感兴趣。我们必须提到Moptessori，他是最早发现儿童在早期（2-5岁）要比通常想象的要善于学习。O.K.Moore通过一个反应性的环境证明，即使是非常年幼的孩子也能学会阅读、写作和抽象。Shinichi Suzuki成功地教会了数千名3至6岁的儿童拉小提琴。Bruner和Kagan的研究表明，儿童即使在他们出生的第一年（或第一个月），也有视觉辨别和概括的能力，这远远超出了之前的假设。

O.K.Moore和Seymour Papert的工作和想法特别影响了DynaBook概念的出现。两个人都认为孩子是一个积极的行动者，一个创造者和探险者，并且在智力上比一般人认为的要强得多。

Moore的“会说话的打字机（talking typewriter）”的一些原则值得研究。他认为，与其说儿童缺乏长时间的注意力，倒不如说他们在思想或活动上难以保持理智。对于一个想法，扮演“耐心倾听者”的角色会很快会变得无聊和注意力不足，除非也可以扮演其他角色，如“活性剂”、“裁判员”或“游戏玩家”等。一个允许非常观点被接受的环境非常符合孩子进行区分、抽象和综合的活动。

一个“安全而隐蔽”的环境也是重要的一部分，在这个环境中，孩子几乎可以扮演任何角色而不会受到社会或身体伤害。尽管在同龄人和成年人面前，技能和知识偶尔会受到严格的考验，但也必须有绝对安全的时间来“即兴发挥”，而不受责备。用Moore的话来说，一个“富有成效”的环境是这样一个环境，在这个环境中，学到的东西可以用来作为（为了进一步学习）新思想的一部分。最后，一个能立即对孩子的活动做出响应并让他获得自己模型的环境是极其重要的。

“会说话的打字机”是这些想法的结晶，变成了一种装置（最初是由一名在墙后的研究生模拟的），这种装置可以让人们对小孩子的能力和爱好有了许多美丽的见解。

“计算机应该对孩子进行编程，还是孩子应该对计算机进行编程？”——S. Papert

Papert在“教导孩子思考”的过程中，通过给他们一个可以为自己的目的（动画，游戏等等）编写程序的环境，在精神上与Moore惊人地相似，尽管哲学背景是人工智能和Piaget。

LOGO语言通过终端使用（通过分时系统），终端允许儿童的程序控制文本、图形、音乐和笨重呆板的“乌龟”。只有当首字母缩写代表计算机辅助直觉（或灵感）而不是表示指令的时候，Papert的LOGO工作才是“CAI”。然而，目前许多与计算机相关的教育都是基于程序性学习，这很大程度上来源于行为主义者对老鼠和鸽子的实验。另一方面，Papert的观点受到了与Piaget的接触和他的研究的高度影响（奇怪的是），Piaget的研究主要来自对实际儿童以及他们如何看待世界的研究。

我们的项目和后一种观点很一致。当一些人在衡量“答案-正确/测试”或“测试-通过/年”的进展时，我们对“Sistine-Chapel-Ceilings/Lifetime”更感兴趣。这并不是说技能成就没有得到重视。缺少了做梦和描绘这些梦想的高超技巧，“Sistine-Chapel-Ceilings”是不会实现的。作为旁观者芬奇评论道，“当心灵和手不配合，艺术并不存在（Where the spirit does not work with the hand, there is no art）”。Papert指出，人们会心甘情愿地花费数千小时来完善他们所参与的运动（如滑雪）。很明显，学校和学习对孩子们来说并不是很有趣，也没有一种方法能立即从实践知识技能中获得乐趣。

有了Dewey、Piaget和Papert，我们相信儿童“从实践中学习”，现代教育中的许多疏离感来自于儿童能“做”的事情和许多20世纪成人行为之间的巨大哲学距离。不像非洲孩子玩弓箭会让他参与未来的成人活动，美国孩子要么沉迷于无关紧要的模仿（穿着护士服的孩子照顾洋娃娃），要么被迫参加一些多年来都不会有结果的活动，这会让他疏远（数学：“乘法对你有好处——看，你可以解决书中的问题”；音乐：“练习小提琴，三年后我们可能会告诉你关于音乐的事”；等等）。

如果我们想让孩子们学习任何特定的领域，那么很明显，在他们走向艺术和技能完美的道路上，我们应该给他们提供一些真实和令人愉快的东西。绘画可能令人沮丧，但实践是有趣的，因为一幅完成的画是一个子目标，不需要完全掌握这门学科就可以完成。

不幸的是，演奏乐器和获得音乐思维远非如此。大多数现代键盘和管弦乐器都没有提供令儿童或成人满意的几个月的子目标，也没有真正让他们了解音乐是什么或者如何自己“做”音乐。这通常更类似于“按数字”画广告牌的“练习和技巧”，甚至不用自己的数字或颜料！

一般来说，算术和数学的研究情况更糟。一个孩子能用乘法“做”什么。通常的答案是完成数学书中的问题！对此，一个典型的反应是“有些事情只能通过演练来学习”。（幸运的是，在这种情况下，孩子们不必学习他们的母语。）Papert的孩子需要使用乘法来让他们计算机绘制的动画的大小发生变化。他们和这件事有关系。

发生认识论

Jean Piaget的生活作品既广泛又深刻，足以蔑视任何粗略的总结。因为有总结和评论（如Furth: Piaget and Knowledge: Theoretical Foundations），所以需要采用更具选择性的策略。

从计算机科学家的角度来看，Piaget的两个基本概念很有吸引力。

第一，知识，特别是幼儿的知识，作为一系列操作模型保留下来，每一个模型都是临时性的，不需要在逻辑上与其他模型保持一致。（它们本质上是算法和策略，而不是逻辑公理、判断和定理。）在开发中，逻辑被使用，甚至是通过逻辑外策略。

第二个概念是，发展是在一系列阶段中进行的（这似乎与文化环境无关），每一个阶段都建立在过去的基础上，但在理解、概括和预测偶然关系的能力上表现出巨大差异。尽管达到某一阶段的年龄可能因儿童而异，但一个阶段对前几个阶段的明显依赖性似乎是不变的。另外一点在后面很重要是，语言似乎不是思想的主人，而是佣人，因为Piaget和其他人有大量证据表明思维是非语言的和形象的。

a.阶段

Piaget和Bruner都为发展阶段创造了名字。Bruner的更有描述性，所以它们也包含在这里。

如果阶段依赖性是真实的，在孩子们准备好之前，如果尝试将上一阶段的知识强塞给孩子们，这可能会比无用更糟糕。例如，现在流行的做法是，在尽可能早的年龄，教孩子们（在“新数学”中）在二维笛卡尔坐标系统中的点集拓扑学。Piaget的一系列实验表明，处于操作阶段的儿童直到后来才掌握坐标系的概念，这与上面的做法是矛盾的。然而，他们确实有非常复杂的拓扑、连接、附件和分组概念——所有相关概念。Papert和Goldstein使用这些事实来教授几何和拓扑，而不参考全局坐标系——这是一种更令人满意的状态。

如果我们相信“操作”（语义）模型的准确性，而不是“预测”（逻辑、句法）模型的准确性，那么就必须与当前“新数学”中最受欢迎的句法概念发生争论。例如，在自然数中：

“3 + 5” “4 + 4” “16 - 8” “4 * 2” “8”

据说是数字8的“数字符号”。

这一概念不仅误导和荒谬，也是错误的。（数字“8 / 3”是什么数字？）

Minsky指出:“新数学的问题在于你每次使用它时都必须理解它”。

Piaget和其他人在儿童思维基础和形式上的工作，是一个相当令人信服的论点，认为计算机几乎是表达儿童认识论的一种理想媒介。如果不是算法，什么是“操作模型”，实现目标的程序？算法是相当不正式的，不一定在逻辑上是一致的（任何曾经花几个小时调试程序的人都很清楚）。这符合儿童的视角，这种观点是全球性的，对结构感兴趣，而不是严格意义上的“真理”。另一方面，计算机也有助于形成有关“思考”的技能：策略和战术、计划、观察因果链、调试和细化等。一个孩子很少有机会在有耐心、隐蔽和有趣的环境中练习这些技能！

DynaBook

“我真希望这些计算是流水式执行。”——Charles Babbage（19岁） “分析机编排代数模式，就像提花织机用丝绸编织图案一样。”——Ada Augusta，Countess of Lovelace

尺寸标注如下：高度为12英寸，宽度为9英寸，厚度为1英寸。屏幕右侧的两个插槽标有“Files”，而手写笔（stylus）插槽位于右下角。

我们现在有一些理由希望DynaBook存在。它能从目前发明的技术中制造出来吗？其数量足以用销售（或租赁）价格卖给数百万潜在用户吗？与设备更实用性相关的一组考虑因素（如尺寸、成本、能力等），和最初促使我们思考的更深奥的哲学一样重要。接下来的几页讨论了一些相关的权衡，并试图让读者相信，500美元的目标价格并不是完全离谱的。当前的成本趋势和各种组件的大小确实为实现这一目标带来了相当大的希望。要记住，与售价低于500美元的彩色电视机类比也很重要。现在，DynaBook应该是什么？

尺寸不应大于笔记本；重量小于4磅。视觉显示器应该能够呈现至少4000个印刷质量的字符，对比度接近书本；合理质量的动态图形应该是可能的；应该有至少一百万个字符（大约500页普通书籍）的可移动本地文件存储，与几个小时的音频（语音/音乐）文件交换。

活动界面应该是一种语言，它使用与设备所有者相差不多的语言概念。设备所有者可以随时随地维护和编辑自己的文本和程序文件。他可以在工作时使用他的DynaBook作为终端（或者在学校时作为与图书馆系统的连接）。当他熟读完并发现了他希望提取并随身携带的信息后，它可以将信息迅速转移到他的本地文件存储中。脐带连接不仅可以提供信息，还可以为设备提供额外的动力，中央连接不仅为设备可能拥有的任何电机提供信息，允许大约300K比特/秒的高带宽传输到文件存储，或是在1/2分钟内传输1500页书。在此连接过程中，电池也会自动充电。

“书籍”现在可以“实例化”而不是购买或检出。人们可以想象自动售货机会允许阅读信息（从百科全书到任性女人的最新冒险），但在付费之前会阻止文件提取。轻松复制和“拥有”个人信息的能力可能不会削弱现有市场，正如简单的静电复印增强了出版业发展（而不是像一些人预测的那样伤害了出版业），以及磁带的出现也没有损害唱片业，而是提供了一种组织个人音乐的方法。大多数人对充当盗版者不感兴趣；相反，他们喜欢交换和玩弄他们拥有的东西。

这种“随身携带”设备和全球信息公共设施如ARPA网络或双向有线电视的结合，将会把图书馆和学校（更不用说商店和广告牌）或全世界带回家。人们可以想象，设备所有者将编写的第一批程序就会有消除广告的过滤器！

输入将通过键盘（现在大多数人都学会了打字）或以传统方式的秘书兼键盘进行。或者通过声音。设备的文件系统可以轻松地允许音频文件（带有数字标题）；然而，在进行任何编辑之前，必须对它们进行转录。虽然“交互式图形”会因容量有限而受到限制，但草图可以作为传真文件保留和编辑。

显示

无论是平板显示器，如等离子体面板，还是连接外部CRT都是由尺寸要求决定的。电源规格不允许等离子板（当完全点亮时，需要5安培的电流），并且任何地方使用它的需求消除了几乎（但不是完全）普遍存在的CRT。那么剩下的是什么呢？我们显然想要一种只需要电源来改变状态的技术，不是用来观看的，也就是说可以在环境光中阅读。相变液晶（Phase Transition Liquid Crystal）可以是x-y坐标，会在低功率电场的影响下变得不透明。此外，显示器将以非常少的额外功率维持自身，电极宽度可以小到1密耳，整个512x512面板的状态可以改变不到1/2瓦。（注意：这是一种当前的技术，尽管还没有人制作一个512x512面板。）

为了在正常的观看距离上展示图书质量的字符，我们需要有一个好的眼睛模型，并利用我们实验室在字符生成艺术方面的最新发现。为了建立一个具有打印质量的CRT显示器的内部研究终端，设计并建造了一个实验性的“可加载字符生成器”。任何128个字符的字体，可以按照高达32x 32位矩阵来查看，可以动态加载到快速双相存储器中，以允许ASCII文本进行实时扫描转换。还提供了大小、强度、覆盖字符（下划线等）等虚饰。照片是实际的屏幕（875条扫描线），未经修饰。

“Bodoni-Like”字体

“Times Roman-Like”字体

“Lydian Cursive-Like”字体

“Times Roman-Like”字体中的虚假算法

第一个有趣的发现是，显示器看起来比“应该”要好得多，也就是说，这些字符看起来比数字化级别显示的要圆得多，然而，当它们被放大的时候，它们很快就变得丑陋起来。这种现象的直观原因与光学系统固有的降噪滤波功能有关，本质上，首先对将小拐角变成模糊的信号（使用大约0.02弧度的平均窗口）求平均值，然后在更大的区域上进行区分，将场景重新调整为清晰的图像。这个过滤器的作用是消除小的孤立毛刺，幸运的是，当矩阵很小时，它允许矩阵定义的字符看起来很漂亮。这也部分解释了为什么875线电视在主观上看起来是525线电视在22英寸观看距离下的两倍多。扫描线及其间距太大，无法过滤525，因为它们大约有1/50英寸高。

...字符很难，因为定义矩阵是有限的，但是可以做的事情比...更明显。两个很有效的技巧是改变字符的纵横比（高度：宽度~2：1，从而将45度变成30度），甚至在极小的字符上使用多种宽度的笔画来获得粗体外观，即使是在非常微小的字符上（这就欺骗了眼睛的过滤器，试图增强字符，而不是将其作为噪声去除）。

总而言之。显示表面应该是液晶，至少有80-100个光栅点/英寸，垂直方向上每个点的纵横比大约为2点，总光栅数大约为1024 x1024。

键盘

当然，键盘应该尽可能薄。它可能没有任何活动部件，但对压力敏感，当成功按压时，通过扬声器反馈。这种键盘已经存在好几年了。一旦一个人习惯了没有活动部件的想法，他就准备好了完全没有键盘的想法！

假设显示面板覆盖笔记本表面的整个范围。人们可能希望任何键盘布局都可以显示在表面的任何地方。

安装在面板四角下的四个应变仪将记录任何触摸的位置，在足够近的3/16英寸范围内。显示面板的底部可以以各种方式质地化以允许触摸打字。这种安排允许在键上显示一个输入的字体，特殊字符可以窗口化，用户标识符可以通过一次触摸来选择。

文件存储器

目前存在的唯一一种技术，可以处理对可写文件存储的适度但重要的需求，那就是以磁带或软盘的形式在塑料上使用磁性氧化物。直到最近，胶带处理通常需要压带轮、绞盘、螺线管和马达的集合。

现在，一些公司已经解决了恒定的磁带张力和差动驱动的问题，最简洁的是3M公司的磁带盒，它使用了一个“神奇”的传动机构，接触磁带卷带盘的外部，只需要一个电机来读取、写入、搜索和倒带。位密度为1600 BPI的四轨磁带允许存储和检索6400位/英寸。因此，我们对8M位的要求是在磁带盒中需要有1250英寸（或105英尺）的磁带。当然会有间隙等。为了安全起见，我们的幻想将会多放50%的磁带或150英尺的磁带。文件目录将被放置在磁带的中间，因此访问它平均只需要1/4的磁带遍历时间。从那里，任何文件的平均距离也仅仅是磁带长度的1/4，产生的平均随机存取时间是1/2磁带遍历时间。搜索速度几乎完全依赖于所需的电池消耗率和电机容量。3M磁带的磁带盒可以以180英寸/秒的速度定位；大约7秒钟内可以遍历100英尺的磁带，因此文件的平均延迟大约为4秒钟。这是非常值得尊敬的。然而，当单独使用电池时，这些速度需要太多的瓦特。使用电池时，更合理的搜索速率是60英寸/秒，对于文件的访问延迟约为10秒。

软盘需要两个电机（一个是定位磁头的步进电机），通常是连续运行的。后者是不可能进行电池操作的，而且设备必须启动和停止。软盘的一大优点是可以在一个轨道上进行交换，同时仍然允许对文件的适当访问。（交换存储的概念和效用将在处理器一节中讨论。）

处理器和存储

这两个类别分别代表了我们幻想的机器中最便宜和最昂贵的组件。因为处理器对所需的主存储器有很大的影响，所以它们一起出现。

接下来的尝试表明，性能和封装要求不一定与当今的技术不兼容（尽管有时是不兼容的）。正如HP-35袖珍电子“计算尺”一样，我们梦想的主要救星是廉价的LSI组件。HP-35使用五个LSI芯片，相当于30000个晶体管，平均密度为6000个晶体管/芯片。现在，更好的封装密度正在实现。一个封装的LSI芯片的价格在两年内似乎接近12美元，然后可能会突然降低到大约5美元。

完整的CPU现在可以在单个芯片上使用。现在的挑战更多地在于确定处理器应该具有什么特性，而不是仅仅使用任何封装良好的东西。

LSI随机存取存储器现在通常以1024*1位芯片（700 ns周期时间）提供，封装1¢/位。一款4096*1芯片现在已经发布，看起来好像可以封装35¢/位。因此，8K*16内存的成本约为460美元（仍然很贵，但令人鼓舞）。

随着便携式剃须刀、录音机、牙刷、电视等的出现，可充电电池的技术水平已经大大提高。我们可能期望将来会有更高的性能/费用。

由于约20个集成电路是目前对DynaBook所需的芯片数量的估计，我们可以合理地确定该设备的电子部分将会非常好地封装。

处理器被设想为实现了1个或至多2个LSI芯片。这种设备已经存在，售价不到100美元，预计价格不到15美元。它们通常包含数千个晶体管；具有用于程序计数器、算术运算、指令返回栈等的寄存器；甚至可以使用先行进位的算术单元。一个独立的“智能终端”（包括存储器、键盘、显示器和两个磁带），将其中一个芯片用于处理器，目前市场上的价格约为6000美元。

由于DynaBook不仅仅是一个终端，成本也低得多，所以在处理器内存设计上需要花费大量的精力。显然，我们希望最大限度地使用昂贵的核心更换RAM；这可以通过以下方式实现:

1. 有效地对运算符进行编码，以获得最大的指令密度/位。
2. 对基本逻辑数据元素（有序集合）进行编码以实现最小化空间要求。
3. 从RAM（包括解释器）中删除任何系统例程，以便用户可以使用所有空间。
4. 将虚拟地址空间映射到文件设备上，以便RAM充当最近使用的内存部分的缓存。（Doubting Thomases认为这在磁带机上毫无价值，建议查阅LINC文献，了解类似方案的描述，该方案已被数千名用户成功使用多年。）
5. 通过将文件的概念与用户变量合并，通过允许用户直接与解释器对话，以及通过使用多重控制路径评估器允许中断等，从而消除了对驻留“系统”本身的需求。

“中世纪的思想并不局限，但也许它的词汇是有限的。”——Williams

什么样的方式应该是潜在的各种各样的用户通过他的机器与自己沟通？一种包含向所有人提供“所有东西”功能的语言显然是不可能的。在通常意义上，两者都不是“可扩展语言”。考虑到这两个因素被排除在外（根据定义，是这样的），剩下的就是向用户展示一种非常简单的语言（它揭示了编程语义的真实状态），尽管如此，这种语言还是有各种各样的表达方式。那么，计算机对其他信息系统有什么影响呢？一方面，可以无限期地延迟消息（内存），可以将信息转换为其他消息（处理），他们可以将转换本身表示为消息（过程）。

这种语言的使用本质上分为两种活动：1.给对象和类命名（内存关联），以及2.通过提供以前存储对象和类的名称来检索它们。一个过程由这些（活动）组成，当不再有任何名字受到审查时，这个过程就终止了。虽然所有这样的语言都可以从这两个概念中轻易地衍生出来，但是为了让有趣的事情能够立即完成，一些名称将具有先验意义。

在DynaBook语言设计中应该使用以下原则：

1. 我们需要一个统一的概念来了解什么是对象，如何引用它们，以及它们如何操纵其他对象。
2. 如果每个对象可以有自己的控制路径，那么当多个对象处于活动状态时，必须有一种简洁的方式来协调和“控制”这些路径。
3. 控制路径的评估应该遵循简单的规则，这些规则显示了对象是如何传递消息并返回结果的。
4. 系统中的每个对象都应该根据其他对象重新定义。

基本思想是利用函数和表（或进程和内存）之间的二元性。英语中有指代“物体”的名词，也有指代“行动者”和“关系词”的动词。这是牛顿认识论。现代物理学和哲学倾向于认为“物体”和“行为者”只是过程概念的不同方面。一个过程有状态（一套与之相关的关系），随着时间的推移（定义为与其他对象的交互），状态会发生变化。使用这种观点，“数据”是一个“缓慢”变化的过程，“功能”是一个变化更快的过程。每个过程都具有完整的“微型”计算机的逻辑属性：它们可以有输入、反馈输出、充当文件系统上的内存、执行计算、被中断等。因为“计算机”可以模拟所有其他计算机（对时间和空间取模），所以用一种语言来描述一个过程的概念可以产生有用的想法，如数组、记录、递归过程等，随时加入计算机指令系统。

通过硬件直接评估这种语言的技术是众所周知的，并且是单芯片处理器可以达到的。

多重控制路径的概念允许“文件”、“操作系统”、“显示屏”等独立的概念被替换，通过单一的想法，用户也是一个过程（因此具有由变量和绑定等组成的状态）。当他离开机器时，他的过程被钝化，直到下一次他重新加入他的DynaBook。他不在的时候，他的状态（现在被激活）构成了“文件”。通过直接执行用户输入而没有任何附加机制的情况下（JOSS、LISP等的“直接”模式），也能实现对各种程序的评估控制。由于允许多条控制路径，因此许多过程可处于评估和调试的各个阶段。

尺寸和成本

我们之前讨论过的评估者的经验表明，需要大约8000比特的控制内存来实现硬件。这种存储器目前需要1个ROM LSI芯片和另一个处理器。假设两者可以结合在一个封装中，而不影响当前的技术水平，这种想法的实现并不算遥远。LSI包装的价格趋于接近12 - 14美元/包装，因为制造商的大部分成本来自测试、片基、填充等，所有这些都相当独立于设备复杂性（只要产量合理）。

对“数据”和“代码”进行智能编码，可以将保存类似BBN-LISP语言中等效结构所需的内存减少3倍以上。这意味着RAM的8K 16位字大约相当于PDP-10上BBN-LISP的12K 36位字。

DynaBook计算机现在可以假设为一台总线机器，包括：

1个处理器芯片 16（8K*1）RAM存储器芯片 4个IO控制器（也包括处理器芯片——为什么不呢？） 21个芯片（电子设备费用14~294美元）。

由于科幻小说和手工制作的影响，这个价格几乎没有可信度。然而，一些勇敢的读者可能会认为高得可笑，而不仅仅是可笑！

结论

承诺了猜测和幻想，大多数读者可能会同意前几页只是传达的内容（还有些可信度...）。

我们确实认为，这个东西具有教学算法思维、易于编辑等教学的优点（都包含在一个可以去任何地方并且可以属于任何人的环境中），是不可否认的。对包装、电源和重量要求的考虑来自当前的技术和电子产品，这也可能是真实的。软件知识、语言设计理念和用户界面理念至少有5年的历史了。三个不靠谱的推测是平板低功耗显示器（目前还不存在，但似乎是可能的）、关于在8K机器上“独立”可以完成多少工作的猜测（尚未模拟）以及价格。

假设DynaBook可以以500美元的价格出售（与当前的迷你计算机相比低得离谱，与当前的电视技术相比高得离谱）；允许大多数儿童（和成人）有一台这样机器的钱在哪里？所有这些教育的平均每年支出费用仅为850美元/儿童。一些人关心高质量字符生成的原因是，每年大约90-95美元的学生资金用于购买、维护学校的书籍。如果DynaBook可以在使用寿命（至少40个月）内承担这项功能，那么大约有300美元就可以使用。也许这个设备本身应该连同一个活页笔记本一起赠送，而只有内容（磁带、文件等）出售。这在精神上类似于现在包装好的电视或音乐的分发方式。

我们故意不与那些认为分享资源最有利于生活的人争吵。与这书的类比仍然成立：图书馆非常有用，但是人们不想100 %的时间忍受图书馆的时间表、地点（或内容）。正如Larry Roberts所建议的那样，终端，通过无线电会如何呢？好吧，适用于反相大矩阵，但不适用于图形动画或任何其他高带宽输出。无须多言了。

让我们现在就开始吧！

链接：一款适合各年龄儿童的个人电脑