赫尔曼·霍勒里思因对美国人口普查局手动统计问卷的低效率感到不满，于1880年代发明了电动穿孔卡片制表机。这项发明通过机械化数据处理，极大地提高了统计效率，为1890年的人口普查节省了大量时间和金钱。它不仅为现代计算机和二进制系统的发展奠定了基础，其商业化运作最终也促成了 IBM 公司的诞生。
问题催生发明
赫尔曼·霍勒里思曾在美国人口普查局短暂工作，负责汇编制造业统计数据。他对机构手动清点问卷的流程感到非常沮丧，这项工作不仅乏味、耗时，而且容易出错，给这个不堪重负的机构带来了巨大的运营压力。他坚信自动化是唯一的出路，并着手设计一种电力驱动的计数机器。
穿孔卡片制表机的诞生
尽管霍勒里思是一名矿业工程师，但他接受了自动化人口普查流程的挑战。
- 灵感来源： 穿孔卡片的想法并非他的首创。大约80年前，法国的约瑟夫·马里·雅卡尔曾用穿孔卡片来自动化纺织机。但霍勒里思是第一个将这一原理应用于数据处理的人。
- 初步设计： 他在1884年申请了第一项专利，设想用穿孔纸带存储数据。到1886年，他转向了更实用的穿孔卡片。
- 赢得合同： 1888年，人口普查局举办了一场竞赛以寻找最快的制表方案。霍勒里思的机器在数据采集和准备方面都远超竞争对手，轻松赢得了处理1890年人口普查的合同。
工作原理
霍勒里思的系统是一个多阶段的过程，其核心原理为现代计算奠定了基础。
- 数据穿孔： 办事员首先使用穿孔器，将调查问卷上的人口统计数据手动转移到卡片上。卡片上的每一个孔都对应一个特定的数据项。
- 数据读取： 接着，这些卡片被送入读卡器。当机器的金属针穿过卡片上的孔洞时，会接触到下方的水银，从而闭合电路。
- 数据计数： 电路闭合会产生一个电脉冲，发送到40个表盘中的一个，使表盘上的计数器加“1”。
- 二进制基础： 这种机制是二进制原理的早期应用。针穿过孔洞（闭合电路）代表“1”，而没有穿过（电路断开）则代表“0”。这一“存在或不存在”的二进制逻辑至今仍是半导体和信息处理的核心。
- 数据分类： 他后来还增加了一台分类机，可以根据卡片上孔洞的位置将卡片分拣到不同的仓位中，熟练的操作员每分钟可以处理80张卡片。
巨大的成功与商业化
霍勒里思的制表机取得了巨大的成功，其影响迅速扩展到全球。
霍勒里思的制表系统为人口普查局节省了 500 万美元和超过两年的劳动力。
- 效率提升： 1890年的人口普查仅用六个月就完成了计数，并在两年内完成了所有数据整理。相比之下，1880年的普查耗时超过八年。
- 全球应用： 奥地利、加拿大、法国、俄罗斯等国也纷纷采购他的制表机用于本国的人口普查。
- 商业拓展： 他还将机器授权给铁路、百货公司和公用事业等私营企业，用于统计和会计工作。
IBM 的前身
1896年，霍勒里思成立了制表机公司 (Tabulating Machine Company)。在与美国政府就机器成本和专利问题发生争执后，他于1911年将公司出售给了金融家查尔斯·弗林特。
弗林特将该公司与其他两家公司合并，创建了计算-制表-记录公司 (Computing-Tabulating-Recording Company)。这家公司在1924年更名为国际商业机器公司 (International Business Machines Corporation, IBM)。
霍勒里思作为顾问工程师继续留任，但他的角色逐渐减弱。
历史遗产
霍勒里思的发明将数据处理从一项阻碍社会进步的手工苦差事，转变为一种理解世界的强大工具。它不仅在半个多世纪里支持了人类在统计、计算和科学领域的巨大成就，也直接催生了数据处理产业的诞生。为了表彰他的贡献，霍勒里思于1990年入选美国国家发明家名人堂。