你是否能想象,在两千多年前的中国,古人已经发明了一种可以“编程”的机器?那就是提花机。
2013年,成都因地铁等基础设施建设,对老官山西汉墓地进行抢救性发掘。当时几个大墓都曾被盗,木椁里随葬品所剩无几,但就在墓葬底箱的随葬器物中,考古人员意外发现了4台保存完好的提花织机模型。正是这一“几乎擦肩而过”的发现,改写了中国乃至世界纺织史。
提花机是一种能够存储提花信息的纺织工具。其基本原理是将提花规律贮存在织机的综片或是与综眼相连接的综线上,利用提花规律的贮存来控制提花程序。在织造花纹时,提花装置可循环调用预先存储的提花信息,这一机制与现代计算机编程中的“存储程序”概念有异曲同工之妙。
在提花机出现之前,纺织品上的花纹要通过挑花工艺来完成。但“挑花信息”无法存储和重复使用,即便织造相同纹样也必须重新操作,极为费时费力。
提花技术萌芽于商周时期。河南安阳殷墟出土的青铜器上残留的丝织物痕迹表明,当时已能织出简单的几何纹样。随着丝绸需求的增长,提花机逐渐成熟。2013年出土的4台西汉时期提花机模型,是迄今世界上发现最早的提花机实物。中国丝绸博物馆等机构的研究人员依据模型以1:6比例复原出提花织机,并成功复织了“五星出东方利中国”汉锦——该织锦被认为是汉代织锦技艺的巅峰之作。
历代能工巧匠不断改进提花机,在简化结构的同时,提升其织造复杂纹样的能力。元代棉纺织家黄道婆将提花技术应用于棉布,推动了江南棉纺织业的发展。明代宋应星在《天工开物》中,详细记载了提花机的结构图样。发展至鼎盛时期的大花楼提花机,已可织造花纹循环长达十米的织物。直至明清,最精美的妆花织物仍多由大花楼机织造。
《天工开物》记载的提花机
比起纵横交错间它能够完成的精美纹样,提花机背后所蕴含的思维更令人惊叹。如果我们把织机经纬线的上下交叠以代码表述,经线在纬线上,用1代表,纬线在经线上,用0代表,那么整幅织物的图案就会变成一幅只由0和1组成的序列,这实为一种现代二进制思维的解读。
提花机技术通过丝绸之路向西传播。6世纪,波斯商人将中国提花机引入西方。到12世纪,意大利卢卡、威尼斯等地出现仿制中国提花机的丝织工坊。1804年,法国人贾卡受花楼机“挑花结本”原理启发,在前人基础上制成使用打孔纸版控制提花的纹版提花机。这种通过可更换穿孔卡片来制操作序列的技术,对早期计算机的控制程序产生重要影响,被视作计算机硬件发展史上的重要一步,甚至启发了查尔斯·巴贝奇在他发明的分析机中使用卡片存储程序。
国家教育咨询委员会委员、中国科技馆原馆长王渝生认为,提花机不仅是纺织工具,更是古代编程思维与机械智慧的结晶,充分体现了中国古代“技以载道”的科技哲学,其技术逻辑深刻影响了现代信息技术的底层逻辑。
现代的计算机,竟与几千年前的提花机有着深远的技术渊源。无数传统匠人的巧思,如经纬般汇聚成精湛的中国技艺,在五千年的时光长卷中,编织出璀璨的文明图景。
文字整理:冯慧文
学术支持:陈朴
资料来源:人民日报、《中国古代重要科技发明创造》、科普时报、中国科学技术馆等