电脑创世纪

全世界在隆隆的炮火声中迎来了1943 年。硝烟密布，战鼓催春，战争的迫切需要，像一只有力的巨手，为电脑的诞生扫清障碍，铺平道路。
4 月9 日，美国马里兰州阿贝丁，陆军军械部召集的一次会议，正处于举手表决的时刻。陆军上校西蒙（L.Simon）端坐在的位置，关键会议关键时刻，他却装聋作哑，闭口不言。他的身旁，是普林斯顿高级研究院的韦伯伦（O.Veblen）教授。教授此时，仍在耐心地翻阅提交给会议的那份报告。
应该说，西蒙上校对这份报告最有发言权，因为他领导的阿贝丁试炮场，担负着美国陆军新式火炮的试验任务。早些时，军械部曾派出青年军官戈德斯坦（H.Glodstine）中尉，从宾夕法尼亚大学莫尔电气工程学院召集来一批研究队伍，帮助计算新式火炮的弹道表，这次会议就是应戈德斯坦等人要求，决定一件非同小可的事。
人们都知道，刚试制出来的大炮是否能够通过验收，必须对它发射多枚炮弹的轨迹作认真检查，分析弹着点误差的原因。一发炮弹从发射升空到落地爆炸，只需一分来钟，而计算这发炮弹的轨迹却要做750 次乘法和更多的加减法。一张完整的弹道表需要计算近4 千条弹道，试炮场每天要提供给戈德斯坦6 张这样的表，可想而知任务量有多大。
戈德斯坦本人就是一位数学家，曾在密歇根大学任数学助理教授。他从陆军中抽调来百余位姑娘作辅助性的人工计算。可以设想一下：一发炮弹打过去，100 多人用手摇计算机忙乱地算个不停，还经常出错，既吃力又不讨好，那场景不免令人啼笑皆非。在戈德斯坦领导的队伍中，有来自莫尔学院的两位年轻学者。
一位是他多年的好友，莫尔学院副教授莫契利（J.Mauchiy），36 岁的物理学家。另一位名叫埃克特（P.Eckert），24 岁的电气工程师，不久前刚从莫尔学院毕业。莫契利擅长总体构思，他天生一个系统思维的脑子。他的设想，又总能够被心灵手巧的埃克特领会并加以具体化。两个人志趣相投，几番碰撞，一拍即合，交给了戈德斯坦一份研制电子计算机的设计方案──“高速电子管计算装置的使用”，明确提出要使用弗莱明、德福雷斯特发明的电子管，造一台前所未有的计算机器，把弹道计算的效率提高成百上千倍。
不知什么原因，这份珍贵的方案竟莫名其妙地遗失。莫契利只好根据秘书的记录重新起草报告，然后交给埃克特写一个附录。在附录里，埃克特创造性地阐明如何把莫契利的设计具体化。戈德斯坦深知这份报告的份量，也深感计算机器诱人的前景，他决心要利用军方代表和数学家的双重的身份，向军械部争取到项目的资助。
此时韦伯伦教授手中拿着的，正是莫契利和埃克特共同起草的报告。由于所需的巨额经费，加上研制的风险，就连韦伯伦也感到那几页纸似乎是沉甸甸的。戈德斯坦中尉站在会议桌的另一端，面对着西蒙上校，还在作继续的申诉：“我听说海军已经把希望寄托在马克1 号计算机上。我们设想的机器，是一种更新式的电子计算机，它将比哈佛的那台机器，高出几个数量级……”。
西蒙转过脸，用眼睛示意戈德斯坦留意韦伯伦教授的态度，因为他知道，作为军械部的科学顾问，以“拓扑学”创立者闻名世界的数学权威，才是一言九鼎的人物。于是，全场到会者的目光，都盯在教授身上。
韦伯伦终于放下手中的报告，闭上眼睛，仰靠在椅背上沉思起来。整个会场也跟着沉默了。突然，教授猛然站起身，“砰”地一声推开身后的椅子，对着上校大声说道：“西蒙，给戈德斯坦这笔经费！”说完这句话，他立即转身向大门走去，头也不回地离开了会议室。世界上第一台电子计算机的研制，就这样戏剧性地拉开了帏幕。军方与莫尔学院最初签订的协议是提供14 万美元的研制经费，但后来合同被修订了12 次，经费一直追加到了48 万，大约相当于现在的1000 多万美元。
莫尔学院组建的研制小组是一个朝气蓬勃的跨学科攻关小组，在科技史上留下了敢冒风险、敢于取胜的美名。小组成员包括物理学家、数学家和工程师30余名， 还组织了近200 名辅助人员参与攻关。项目总负责人勃雷纳德（J.Brainerd）是莫尔学院有声望的教授，他曾经讲：“这是一项不能确保一定会达到预期效果的开发方案，然而，现在正是一个合适的时机。”他顶住了来自各方面的压力，满腔热情地支持年轻人的创造精神。戈德斯坦则在科研组织方面表现出杰出的才干，他不仅为项目提供数学方面的帮助，还以军方联络员的身份，负责协调项目的进展。在计算机研制中发挥最主要作用的当属莫契利和埃克特，以及一位名叫勃克斯（A.Burks）的工程师。其中，莫契利是计算机的总设计师，主持机器的总体设计；埃克特是总工程师，负责解决复杂而困难的工程技术问题；勃克斯则作为逻辑学家，为计算机设计乘法器等大型逻辑元件。
然而，为支援战争赶制的机器，紧赶慢赶，也没能赶上最后一班车。德国法西斯很快就被击溃。1946 年2 月14 日，世界上第一台电子计算机才珊珊来迟，在一片欢呼声中正式启动运行。
2 月14 日，姑娘小伙们钟爱的“情人节”。莫尔小组的绝大多数成员风华正茂情窦初开，选择这一天作为公开揭幕典礼的日期，或许是寓意深长的──电子计算机不正是他们的“大众情人”吗？“大众情人”的名字叫作“埃历阿克”（ENIAC），译成中文是“电子数字积分和计算机”，局外人听起来十分别扭，但在莫契利和埃克特耳里，“她”却像“维纳斯”和“夏娃”一样的撩拨人心。
那天，天刚蒙蒙亮，他俩不约而同地来到埃历阿克身边，再一次满怀深情地打量着“如花似玉”的“情人”。在它的身体内，总共安装了17468 只电子管，7200 个二极管，70000 多电阻器，10000 多只电容器和6000 只继电器，电路的焊接点多达50 万之巨。在机器表面，则布满电表、电线和指示灯，简直就像姑娘身上挂满的各式翡翠珍珠宝石项链。这“情人”的体积实在也太大了，庞大的身躯挤进一排2.75 米高的金属柜里，占地面积为170 平方米左右，约为整整十间房那样的空间大小，总重量达到30 吨，堪称为空前绝后的“巨型机”。
尽管如此，庆典大会上埃历阿克不凡的表演确令来宾们大开眼界，同一时代的任何机械或电动计算机在它面前都相形见绌。人们看到， 它输入数据和输出结果都采用穿孔卡片，每分钟可以输入125 张卡片，输出100 张卡片。它能在1秒钟内完成5000 次加法，也可以在3/1000 秒时间内做完两个10 位数乘法，其运算速度超出马克1 号至少在1000 倍以上。一条炮弹的轨迹，20 秒钟就能被它算完，比炮弹本身的飞行速度还要快。埃历阿克一天完成的计算工作量，大约相当于一个人用手摇计算机操作40 年。
埃历阿克标志着电子计算机的创世，人类社会从此大步迈进了电脑时代的门槛。

千秋电脑父

这是关于第一台电脑埃历阿克巧遇“电脑之父”的小故事。
1944 年仲夏的一个傍晚，戈德斯坦中尉来到阿贝丁车站，等候去费城的火车，突然看见前面不远处，有个熟悉的身影向他走过来。来者正是闻名世界的大数学家冯·诺依曼（J.Von Neumann）。
戈德斯坦感到绝不能放过这次偶然的邂逅，他把早已埋藏在心中的几个数学难题，一古脑儿倒出来，向数学大师讨教。冯·诺依曼和蔼可亲，丝毫也不摆谱，耐心地为戈德斯坦排忧解难。听着听着，他不觉流露出吃惊的神色，敏锐地从数学问题里，感到眼前这位青年身边正发生着什么不寻常的事情。他开始反过来向戈德斯坦发问，直问得年轻人“好像又经历了一次博士论文答辩”。最后，戈德斯坦毫不隐瞒地告诉他莫尔学院的电子计算机项目和目前的研究进展。
冯·诺依曼真的被震惊了，随即又感到极其兴奋。从1940 年起，他就是阿贝丁试炮场的顾问，同样的计算问题也曾使数学大师焦虑万分。他急不可耐地向戈德斯坦表示，希望亲自到莫尔学院看一看那台尚未出世的机器。莫契利和埃克特高兴地等待着冯·诺依曼的来访，他们也迫切希望得到这位著名学者的指导，同时又有点儿怀疑。埃克特私下对莫契利说道：“你只要听听他提的第一个问题，就能判断出冯·诺依曼是不是真正的天才”。
骄阳似火的8 月，冯·诺依曼风尘扑扑地赶到了莫尔学院的试验基地，马不停蹄约见小组成员。莫契利想起了埃克特的话，竖着耳朵聍听数学大师的第一个问题。当他听到冯·诺依曼开言吐语，首先问及的是机器的逻辑结构时，不由得对埃克特心照不宣地一笑，两人同时都被这位大科学家的睿智所折服！从此，冯·诺依曼成为莫尔电子计算机研制小组的实际顾问，与小组成员频繁地交换意见。年轻人机敏地提出各种设想，冯·诺依曼则运用他渊博的学识，把讨论引向深入，并逐步形成电子计算机的系统设计思想。
人们后来把“电脑之父”的桂冠戴在冯·诺依曼头上，而不是第一台电脑的两位实际研制者，这并不是没有根据的。冯·诺依曼是美籍匈牙利人，1913 年出生，“数学神童”的名声传扬在外──他6 岁能心算8 位数除法，8 岁学会微积分，12 岁读懂了函数论。通过刻苦学习，在17 岁那年，他发表第一篇数学论文，不久便掌握了七种语言，又在最新数学分支──集合论、泛函分析等理论研究中取得突破性进展。22 岁时，他获瑞士苏黎士联邦工业大学化学工程师文凭。
一年之后，轻而易举摘取布达佩斯大学的数学博士学位。转而攻向物理，为量子力学研究数学模型，又使他在理论物理学领域占据了突出的地位。风华正茂的冯·诺依曼，在科学殿堂里“横扫千军如卷席”，成为横跨“数、理、化”各门学科的超级全才。
1928 年，美国数学泰斗韦伯伦教授广罗天下之英才，“伯乐”慧眼识“良骥”，一封烫金的大红聘书，寄给了柏林大学26 岁的讲师。冯·诺依曼预料到未来科学的发展中心即将西移，欣然前往美国任教。1933 年，与爱因斯坦一起被聘为普林斯顿高等研究院的第一批终身教授。
当然，往日的辉煌不足以说明冯·诺依曼在电子计算机上做出的贡献。埃历阿克虽然威力强大，但是它毕竟还很不完善，比如存在着耗电多、费用高的缺点。它的耗电量超过174 千瓦，据说那些年，只要埃历阿克一开动，整个费城城市的所有灯光顿时黯然失色。那些个电子管发光又发热，平均每隔7 分钟要损坏一只。虽然当初只花了军械部40 万元的研制费用，可谁能料到，维护它的费用后来竟超过200 万之巨！埃历阿克最致命的缺点是程序与计算两分离。指挥埃历阿克2 万只电子管工作的程序指令，被存放在机器的外部电路里。需要计算某个题目前，埃克特必须分派几十员精兵强将，把数百条线路用手接通，像一群电
话接线员那样手忙脚乱地忙活好几天，才能进行几分钟运算。
现在的人不应该因此而求全责难莫契利和埃克特，因为电子计算机的设计毕竟是前无古人的。然而，正是这前无古人，方才显得出英雄本色。这时，冯·诺依曼用高超的理论和技术方法，一举攻克了巨大的难关。
在埃历阿克尚未投入运行前，冯·诺依曼就已开始着手起草一份新的设计报告，要对这台电子计算机进行脱胎换骨的改造。他把新机器的方案命名为“离散变量自动电子计算机”，英文缩写译音是“埃德瓦克”（EDVAC）。1945 年6 月，冯·诺依曼与戈德斯坦、勃克斯等人，为埃德瓦克方案联名发表了一篇长达101 页纸洋洋万言的报告，即计算机史上著名的“101 页报告”。这份报告奠定了现代电脑体系结构坚实的根基，直到今天，仍然被认为是现代电脑科学发展里程碑式的文献。报告明确规定出计算机的五大部件，并用二进制替代十进制运算，大大方便了机器的电路设计。埃德瓦克方案的革命意义在于“存储程序”──程序也
被当作数据存进了机器内部，以便电脑能自动依次执行指令，再也不必去接通什么线路。
人们后来把根据这一方案思想设计的机器统称为“诺依曼机”。自冯·诺依曼设计的埃德瓦克始，直到今天我们用“奔腾”芯片制作的多媒体计算机为止，电脑一代又一代的“传人”，大大小小千千万万台计算机，都没能够跳出诺依曼机的掌心。在这个意义上，冯·诺依曼是当之无愧的“电脑之父”。当然，随着人工智能和神经网络计算机的发展，诺依曼机一统天下的格局已经被打破，但冯·诺依曼对于发展电脑作出的巨大功绩，永远也不会因此而泯灭其光辉！