【科普】 趣味编程之红绿灯

上一节课，微米老师给大家讲解了什么是程序，以及可以通过编程控制机器。

这一节课，微米老师带大家了解红绿灯的起源及演变过程，从而体会到机器是如何一步一步发展进化的。

红绿灯最早是由英国伦敦的一个机械设计师德-哈特发明的。在没有红绿灯之前，伦敦路上马车行人都是随意通行，因而经常发生车轧人的惨剧。当时城里有个很有趣的习俗，就是穿红装的女人表示已婚，而穿绿装表示未婚。受此启发，德-哈特发明了红绿灯，并制定了简单的规则，红灯停，绿灯行。

同学们，看这张图片。

当时的红绿灯是在高7米的灯柱上挂着红绿两色的提灯，在灯的脚下，一名手持长杆的警员牵动皮带转换提灯的颜色。由于当时电还没有被发明出来，所以红绿灯烧的是煤气。

不幸的是，面世23天后煤气灯突然爆炸，灯脚下正在值勤的警员身体着火，最后死掉了。

从此，煤气交通信号灯被取缔了。

随着马车逐渐被汽车所取代，规范有效的交通信号灯还是成为了人们迫切需要的东西。而在“煤气信号灯”时代，有些欧洲国家开始在道路上设置执勤警员以及可翻转的标识，这些标识大多高2米左右，并有写着“GO”与“STOP”的指示标牌，由执勤的警员负责定时进行翻转，行人及车辆则按照标牌上文字的含义前进或停止。

这种方式有很多弊端，首先执勤的警员如果不能准确判断好路况，很有可能会“越管越乱”，其次这种简单的标牌指示并不能在夜间使用，极大地限制了它应用的范围。

与此同时，随着第一辆内燃机汽车的诞生，马车也逐渐被速度更快、操作更加简便的汽车所取代，此时使用规范、有效的交通信号灯便成为了人们迫切需要解决的问题。

鉴于这种情况，不少国家摒弃了这种依靠标牌指示的“土办法”，开始琢磨着开发电动交通信号灯。1912年，美国盐湖城一名叫做Lester Wire的警员发明了第一盏电动交通信号灯，这盏灯上使用的依然是红、绿两种颜色，而这次选择颜色的依据并不是女子着装的差别，而是充分考虑了不同颜色光线的特质，以及人们对不同颜色的接收及反应情况。由于红色光的波长很长，穿透空气的能力很强，因此比其他颜色的信号更容易引起人们注意，而绿色与红色属于互补色，相互之间反差明显，便于行人及驾驶员识别。

1914年8月5日，美国交通信号灯公司在Lester Wire发明的交通信号灯基础上进行了改进，并在顶部安装了一个蜂鸣器。该公司将它放置在了一个路口，这盏交通信号灯由电力负责点亮，警员则需要在信号灯周围设置的岗亭内，控制信号灯的切换，必要时还可以根据路口实际交通状况控制信号灯转换时间的长短，在信号灯进行切换之前，蜂鸣器会先行报警，提醒人们信号灯颜色即将变化，可见这种“留有准备时间”的意识早在第一批电力信号灯出现的时候便已经产生了。可见还是人工控制的，还没用到程序软件。

此后几十年时间内，由于技术方面的限制，交通信号灯的切换一直沿用人工控制的方式，但随着1947年第一只晶体管诞生，1958年第一块集成电路板诞生，人类在信息技术方面取得的突破与进步也为实现交通信号灯的完全自动化提供了条件。这个时候还是没有用到软件控制。

1963年，加拿大多伦多的街道上第一次出现可自动控制的信号灯，该信号灯由电脑芯片对交通信号进行控制，同时一个自动控制系统中包含多个路口的交通信号灯，所有信号灯的转换均由电脑进行控制，警员只需在指定地点进行统一监测，这极大减轻了交通警员们的压力。随后交通指示灯的发展脚步放缓，直到上世纪70年代微软公司成立并在世界范围内迅速崛起，交通信号灯才有了统一的处理系统，此后交通信号灯大都使用微软公司提供的系统进行红、黄、绿之间的逻辑切换控制，彻底告别了人工控制的时代。

同学们，听了这个故事有什么启发吗？

微米老师从这个故事感受到，机器能给生活带来便利和安全。

另外，在生活中遇到问题，要仔细观察和思考，尝试找到解决问题的方法。

我们了解编程，

学习编程的目的，

也是带领大家用编程的思维和工具，解决生活中的问题。

让生活更美好！

同学们，和微米老师一起，进入编程的世界一起探索吧！