第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)

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第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)：
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各個(gè)科技領(lǐng)域所需的計(jì)算工作越來(lái)越多，計(jì)算量也越來(lái)越大。科學(xué)家和技術(shù)人員面對(duì)繁雜的運(yùn)算都深深地感到力不從心，渴望著有高速的計(jì)算機(jī)來(lái)解決計(jì)算問(wèn)題。這一需求隨著時(shí)間的推移顯得越來(lái)越迫切。不少數(shù)學(xué)家、物理學(xué)家、天文學(xué)家以及統(tǒng)計(jì)工作者，懷著解決各自領(lǐng)域中令人頭痛的計(jì)算問(wèn)題的決心，紛紛改行轉(zhuǎn)到研制高速計(jì)算機(jī)行列中來(lái)。他們孜孜不倦地思索著，苦苦地探求各種各樣的計(jì)算機(jī)制造方案，為人類(lèi)的智力解放而費(fèi)盡苦心。
具有獨(dú)創(chuàng)精神的阿塔納索夫方案，盡管由于經(jīng)費(fèi)缺乏、戰(zhàn)爭(zhēng)等客觀(guān)原因未能最終變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，但是這個(gè)方案的新穎設(shè)計(jì)、巧妙構(gòu)想，卻很能打動(dòng)人心，給后繼者以極大的啟發(fā)。真正把第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)制造出來(lái)的。是莫克利（1907～1980）及其合作者。
J·W·莫克利在 1907 年 8 月 30 日生于美國(guó)俄亥俄州的辛辛那提，1925年考入著名的霍普金斯大學(xué)，1932 年獲得物理學(xué)博士學(xué)位。
物理學(xué)是一門(mén)艱深的、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)最多的學(xué)科，和阿塔納索夫一樣，莫克利常為物理學(xué)研究中屢屢出現(xiàn)的大量枯燥、繁瑣的計(jì)算問(wèn)題而頭痛。1941年 1 月的一個(gè)晚上，和往日一樣，他坐在柔軟的沙發(fā)上，手里捧一杯濃濃的咖啡，邊飲邊看著報(bào)紙。緊張了一天的大腦該讓它松弛松弛了。
“什么？”突然，他在德孟內(nèi)斯論壇報(bào)上看到了一張照片。這張醒目照片使他的大腦立刻興奮起來(lái)，那是衣阿華州立學(xué)院的阿塔納索夫教授正在試制電子計(jì)算機(jī)。他被照片吸引住了，幾年來(lái)對(duì)電子計(jì)算機(jī)他真是夢(mèng)寐以求?。“⑺{索夫與他真是不謀而合。
一幕幕的往事又在他的面前浮現(xiàn)：30 年代他曾制成一臺(tái)模擬計(jì)算工具— —諧波分析機(jī)和一臺(tái)不大的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)；近年來(lái)他認(rèn)定將電子管用于計(jì)算裝置內(nèi)部是提高計(jì)算機(jī)計(jì)算速度的必由之路，要制成一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，其中有些關(guān)鍵問(wèn)題尚無(wú)法解決。如今有人領(lǐng)先一步，準(zhǔn)備將其付諸實(shí)踐了，莫克利對(duì)此深感鼓舞。他立即啟程前往衣阿華州登門(mén)拜訪(fǎng)阿塔納索夫。
阿塔納索夫看到別人對(duì)他的研究感興趣，心中十分高興，熱情地接待了這位文質(zhì)彬彬的志同道合者，毫無(wú)保留地向這位不速之客作了情況介紹，詳細(xì)敘述了如何把最新電子技術(shù)應(yīng)用到計(jì)算機(jī)中，大幅度提高計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度
的具體設(shè)想。莫克利是個(gè)內(nèi)行，對(duì)此聽(tīng)得津津有味，神情專(zhuān)注，唯恐漏了一個(gè)字。阿塔納索夫把一本有關(guān)電子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)的珍貴筆記本，鄭重地遞給了這位年輕人。
筆記本上凝結(jié)著阿塔納索夫幾年的心血，這是多么無(wú)私的舉動(dòng)呵！莫克利“受寵若驚”地接過(guò)筆記本，就像接過(guò)阿塔納索夫手中的接力棒一樣。他感激萬(wàn)分，覺(jué)得這次來(lái)，收獲很大，確實(shí)不虛此行。
從 1933 年到 1941 年，莫克利在厄西納斯大學(xué)任教。在 1941 年炎熱的夏天，他到賓夕法尼亞大學(xué)的莫爾電氣工程學(xué)院電子國(guó)防訓(xùn)練班參加學(xué)習(xí)，結(jié)業(yè)后留在莫爾學(xué)院任教?；氐侥獱枌W(xué)院，莫克利沉浸在對(duì)阿塔納索夫方案的研究和思考之中，一而再，再而三地仔細(xì)推敲，夜以繼日地不懈工作。他終于將阿塔納索夫的方案琢磨透了，懂得這是一個(gè)可行的研制電子計(jì)算機(jī)的方案，自己原來(lái)有幾個(gè)搞不清楚的關(guān)鍵問(wèn)題，阿塔納索夫?qū)嶋H上都解決了。他憑著特有的聰明才智，加上數(shù)學(xué)、物理學(xué)雄厚的基礎(chǔ)，以及電子學(xué)和計(jì)算機(jī)豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，1942 年 8 月，他寫(xiě)了一份題為《高速電子管裝置的使用》的報(bào)告。
這個(gè)報(bào)告是在阿塔納索夫方案基礎(chǔ)上寫(xiě)成的，比那個(gè)方案更具體、更詳細(xì)。該報(bào)告很快就在莫爾學(xué)院里傳閱開(kāi)了，教授、青年教師、研究生、高年級(jí)的大學(xué)生們都對(duì)它產(chǎn)生了濃厚的興趣。
莫克利的報(bào)告在莫爾學(xué)院引起了一個(gè)年輕人的特別濃厚的興趣。這個(gè)人就是 23 歲的研究生?？颂亍?br /> J·P·?？颂兀?919 年 4 月 9 日生于美國(guó)賓夕法尼亞州的費(fèi)城。他從小學(xué)習(xí)就非常認(rèn)真，1941 年以?xún)?yōu)異的成績(jī)畢業(yè)于莫爾學(xué)院，獲電氣工程學(xué)士學(xué)位。大學(xué)畢業(yè)以后，他又留在該校讀研究生，繼續(xù)深造。就是在這期間，他從一位老師手里看到莫克利的報(bào)告。
正如法國(guó)著名微生物學(xué)家巴斯德說(shuō)過(guò)的那樣，“機(jī)遇只偏愛(ài)那些有準(zhǔn)備的頭腦。”莫克利辛苦寫(xiě)就的報(bào)告，在許多人手里傳來(lái)傳去，并未傳出什么名堂來(lái)，可是傳到研究生?？颂厥掷锏臅r(shí)候，情形就完全不一樣了。
?？颂厣钪@份報(bào)告的價(jià)值，為此他將自己全部身心投入其中。一天，?？颂匕菰L(fǎng)了莫克利先生，?？颂乜磫?wèn)題深刻而尖銳。莫克利認(rèn)為，?？颂卣亲约旱闹艉偷昧Φ膸褪帧Ｋ麄児餐盅芯苛艘环N更加完善的方案。
莫克利和?？颂氐姆桨柑岢鲆院?，前后也被擱置了近一年的時(shí)間。他們從阿塔納索夫那里接過(guò)“接力棒”，問(wèn)題在于，他們能否拿著接力棒第一個(gè)到達(dá)終點(diǎn)呢？關(guān)鍵取決于誰(shuí)需要這種發(fā)明了。當(dāng)年給阿塔納索夫提供資金的是農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)站，如果莫克利他們得到的也是那類(lèi)部門(mén)的資助，那就很可能會(huì)落得和阿塔納索夫同樣的命運(yùn)。
這次不同了，他們得到了軍方的資助。1941 年 12 月 7 日美國(guó)宣布參戰(zhàn)，在戰(zhàn)爭(zhēng)中，戰(zhàn)爭(zhēng)的需要就是第一需要。莫克利、?？颂氐热私K于獲得最后成功。
第二次世界大戰(zhàn)的紛飛戰(zhàn)火，在世界各地蔓延著，以重視高科技武器著稱(chēng)的美國(guó)正在調(diào)動(dòng)著一切可以調(diào)動(dòng)的力量，精心地進(jìn)行著各種新式武器的試制和改進(jìn)。
賓夕法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院的電工系，即莫克利所在的部門(mén)，正在同馬里蘭州阿伯丁試炮場(chǎng)聯(lián)合進(jìn)行著一個(gè)軍事研究項(xiàng)目：為陸軍計(jì)算炮擊表。這是一項(xiàng)非常艱巨而緊迫的任務(wù)，按照對(duì)方要求，他們應(yīng)該每天向陸軍提供 6 張
炮擊表，每張表的計(jì)算量都非常大，要計(jì)算幾百條彈道。實(shí)際上，每計(jì)算一條在空中飛行 60 秒的炮彈的彈道，用臺(tái)式計(jì)算機(jī)就得化上 20 個(gè)小時(shí)，即使用上大型的模擬計(jì)算工具——微分分析儀，也要化上 15 分鐘。
在這個(gè)項(xiàng)目的課題組中，有一位軍方派來(lái)的代表，負(fù)責(zé)該課題組與陸軍軍械部的聯(lián)系，他就是年輕英俊的戈德斯坦中尉。入伍前他是密歇根大學(xué)的副教授、數(shù)學(xué)家。真是無(wú)巧不成書(shū)，他與莫克利是多年的好朋友。當(dāng)莫克利談到自己的電子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)方案時(shí)，戈德斯坦中尉激動(dòng)萬(wàn)分，連聲說(shuō)“太好了，太有用了！這對(duì)炮擊表的計(jì)算簡(jiǎn)直是雪中送炭?！?br /> 他立即向他的頂頭上司吉倫上校作了詳細(xì)的匯報(bào)。上校認(rèn)為這是克服計(jì)算炮擊表困難的希望所在，因此給予熱情的支持。在上校的積極參與和大力支持下，負(fù)責(zé)與阿伯丁聯(lián)系的莫爾學(xué)院的勃雷納德教授，按照軍械部的要求，在 1943 年 4 月 2 日，起草了一個(gè)為阿伯丁試炮場(chǎng)制造一臺(tái)數(shù)字式電子計(jì)算機(jī)的計(jì)劃方案。
戰(zhàn)時(shí)的一切都為了戰(zhàn)爭(zhēng)，古今中外莫不如此，所以事情進(jìn)行得異常神速，辦事效率特別高，僅僅過(guò)了一個(gè)星期，關(guān)系到第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)命運(yùn)的決定性的討論會(huì)，就正式開(kāi)始了。穿戴整齊的勃雷納德教授，在莫克利和埃克特倆人的陪同下，神情嚴(yán)肅地前往阿伯丁，出席這次不尋常的會(huì)議，他深知這次會(huì)議關(guān)系重大。阿伯丁軍方出席會(huì)議的有阿伯丁試炮場(chǎng)彈道學(xué)研究所所長(zhǎng)西蒙上校，普林斯頓高等研究院的著名數(shù)學(xué)家維伯倫教授等。維伯倫是西蒙的主要科技顧問(wèn)，是他的智囊團(tuán)里的第一號(hào)人物，說(shuō)話(huà)具有很高的權(quán)威性。會(huì)上認(rèn)真討論了這一方案的種種潛在可能性，由于申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)的數(shù)額巨大，當(dāng)然大家都得慎重行事。后來(lái)人們回憶說(shuō)，會(huì)前維伯倫教授對(duì)方案審閱過(guò)多次，在他聽(tīng)取了有關(guān)方案的詳細(xì)說(shuō)明后，對(duì)戈德斯坦中尉端詳了一會(huì)，又沉思片刻，果斷地說(shuō)：“西蒙，把試制經(jīng)費(fèi)撥給他們吧！”教授的這句話(huà)是歷史性的，整個(gè)會(huì)議廳里靜極了，只有教授的話(huà)音在大廳里回蕩。當(dāng)時(shí)是 1943 年 4 月 9 日，人類(lèi)歷史上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)試制工作的序幕，就這樣被拉開(kāi)了。
6 月 5 日，軍械部和莫爾學(xué)院正式簽定了試制合同。在最后一次會(huì)議上，大家想到了為這臺(tái)未來(lái)的機(jī)器起個(gè)名字，最后尊重吉倫上校的意見(jiàn)，命名為 “ 電子數(shù)值積分和計(jì)算機(jī) ” （ Electronic Numerial Integrator and Computer），英文縮寫(xiě)為 ENIAC，我們譯為中文是“埃尼阿克”。
埃尼阿克試制計(jì)劃開(kāi)始實(shí)施了。總設(shè)計(jì)師一職，毫無(wú)疑問(wèn)應(yīng)該是這一方案的提出者莫克利教授，當(dāng)時(shí)他才 30 多歲。擔(dān)任總工程師的是 24 歲的?？颂?。在制造過(guò)程中遇到的一系列復(fù)雜的工程技術(shù)問(wèn)題，都由他負(fù)責(zé)解決。年輕的邏輯學(xué)家勃克斯參與邏輯軟件的設(shè)計(jì)工作。風(fēng)華正茂的戈德斯坦中尉作為杰出的組織者和數(shù)學(xué)家，在數(shù)學(xué)上提供十分有益的建議。整個(gè)工程吸收了大約 200 多人，經(jīng)過(guò)兩年多艱苦的創(chuàng)造性勞動(dòng)，埃尼阿克的試制工作終于瓜熟蒂落。1945 年底，這臺(tái)標(biāo)志著人類(lèi)智力解放的巨大機(jī)器，莊嚴(yán)地宣告竣工。 1946 年 2 月 15 日，在正式的揭幕儀式上，埃尼阿克作了第一次公開(kāi)表演。
此時(shí)第二次世界大戰(zhàn)的烽火，早已煙消云散，埃尼阿克的誕生雖然沒(méi)能直接為反對(duì)法西斯的戰(zhàn)爭(zhēng)立下功勛，但它給世界帶來(lái)的影響之大遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了在一次戰(zhàn)爭(zhēng)中所能起的作用。第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)是個(gè)十足的龐然大物。它占地 170 平方米，總重量達(dá) 30 噸，里面約有 18000 個(gè)電子管，1500 個(gè)繼電器，以及無(wú)數(shù)的電阻、電容等。耗電達(dá) 150 千瓦，是個(gè)名副其實(shí)的“電老虎”。這些功耗在機(jī)器運(yùn)行過(guò)程中，最終當(dāng)然都要轉(zhuǎn)化成熱量。熱量之大，如果用
于燒水，每小時(shí)能把近兩噸的水燒開(kāi)。為此，還必須附加冷卻設(shè)備，以防過(guò)熱。
埃尼阿克的計(jì)算速度，當(dāng)時(shí)無(wú)與倫比，每秒鐘可作 5000 次運(yùn)算，比當(dāng)時(shí)已有的最快的繼電器式計(jì)算機(jī)要快上 1000 倍！它可以勝任相當(dāng)廣泛的科學(xué)計(jì)算，當(dāng)時(shí)計(jì)算中的最復(fù)雜的問(wèn)題，要數(shù)描寫(xiě)旋轉(zhuǎn)體周?chē)鷼饬鞯奈鍌€(gè)雙曲型偏微分方程組了。這個(gè)問(wèn)題如果讓機(jī)電式計(jì)算機(jī)來(lái)計(jì)算的話(huà)，需要化一個(gè)多月的時(shí)間；讓人工手算，要化上幾年時(shí)間，而埃尼阿克，僅用了一個(gè)小時(shí)，就把結(jié)果全部告訴人們了。
埃尼阿克實(shí)現(xiàn)了多年來(lái)人類(lèi)將電子技術(shù)應(yīng)用于計(jì)算機(jī)的夢(mèng)想，為進(jìn)一步提高運(yùn)算速度開(kāi)辟了極為廣闊的前景。