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最新历史版本 :约翰·埃克特 返回词条

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约翰·埃克特,全名John Adam Presper Eckert Jr. (April 9, 1919 – June 3, 1995)

目录

约翰·埃克特——世界上第一台电子计算机ENIAC的设计者回目录

    和莫奇利一起,在20世纪40年代设计和开发了世界上第一台电子计算机ENIAC的埃克特是一位发明的天才,一生拥有的专利达87项之多。除了ENIAC之外,他们还设计了最早的另外三种型号的计算机,即EDVAC、BINAC和UNIVAC,为计算机技术的发展建立了丰功伟绩。他和莫奇利被理所当然地首批授予计算机先驱奖。

(图) Presper Eckert Presper Eckert

    约翰·埃克特(John Presper Eckert,Jr.)1919年4月9日生于美国的历史名城费城。他的父亲是通过艰辛劳动一步一步变成富有的不动产开发商和建筑商。埃克特从小就表现出很高的智商和创造力:8岁时在铅笔上装了一个晶体收音机;12岁时制作了一艘模型船,船底下安装一块磁铁,使船可以在水中运动,他的这个小发明在一次业余发明博览会上赢得了一等奖;15岁时他设计了一个遥控炸弹(当然不是真的有杀伤力的炸弹),把它放在学校礼堂的舞台上,在观众席中按一下按钮就能把它引爆;中学毕业前,他为当地Laurel Hill公墓设计了一个很实用的消声装置,能把火化场附近的噪音吸收掉,使在公墓中哀悼死者的人们得以清静。

    1937年埃克特中学毕业时,已学完了大学一年级的工程数学课程。他本想进MIT深造,并已被MIT录取,但因为他是家中的独子,他母亲舍不得他离家那么远(实际上,费城和MIT所在的剑桥同在美国东北沿海,两地相距不超过500公里),他父亲也不喜欢埃克特学理工,而动员他学商,因此骗他说,MIT的学费十分昂贵,他供不起,于是埃克特不得已就近进了宾州大学的金融学院(Warton School of Finance,University of Pennsylvania)。但埃克特对金融实在不感兴趣,因此很快就转系了,本来想转物理系,但因为物理系注册名额已满,只好进了莫尔电气工程学院(Moore School of Electrical Engineering)。进了宾州大学以后,埃克特知道MIT的学费并不像他父亲说的那样贵得供不起,自己受了骗,十分恼怒,情绪很低落,因此第一学年他的成绩很不好。随着时间的流逝,埃克特的情绪才慢慢平复过来,他的创造力也重新焕发出来。在莫尔学院期间,他发明过用紫外线测量萘蒸气的浓度的仪器,改进了压力计的电路,开发了测量金属疲劳极限的仪器,对模拟微分分析器Annie进行了改进。第二次世界大战爆发以后,他根据战争的需要又研制出了侦察磁性水雷的仪器,这个仪器能记录磁场的极微小的变化;他还利用延迟线发明了用于雷达测距的装置等。1941年他大学毕业,取得电气工程学士学位,并留校继续念研究生。

(图)W. Mauchly, J. Presper EckertW. Mauchly, J. Presper Eckert

    埃克特曾为未能如愿上MIT而烦恼。但宾州大学莫尔电气工程学院为他开辟了另一条走向辉煌的道路,因为莫尔学院与美国陆军军械部有着不同寻常的关系,承担着为设立在马里兰州的阿伯丁试验基地弹道研究实验室培养人才和计算弹道的任务。1942年,盟军进攻北非时遇到了一个很大的难题:由于北非的地面比马里兰州的地面软,原先的火炮射击表都不能用了,必须重新计算弹道和编制射击表。莫尔学院和阿伯丁实验室的人员利用当时的计算工具无论如何也完成不了这个任务。因为计算一个弹道平均需要750个乘法和更多的加法、减法,如果考虑各种初始条件(如方位角、炮口速度、气温和湿度、大气压等),对一种型号一种口径的火炮的完整的射击表,应该计算2000~4000个弹道。而台式计算机完成一个弹道计算要几个小时,即使用当时最强大的差分计算机,编制出一个射击表也要30天。那么多型号、那么多口径的火炮的火力表要到哪一天才能完成?因为当时美国仅有4台差分计算机,莫尔学院只有一台,另外三台中有1台在通用电气公司,2台在MIT。在这种情况下,研制比差分计算机快成千上万倍的电子计算机的任务就被当做当务之急提出来了。

    1941年夏天,刚大学毕业的埃克特留校参加了一个服务于战备的电子学工程师培训班,培训班共有来自全美国的20名学员。在这里,他遇见了比他大几岁的莫奇利。莫奇利由于对气象学有兴趣,在研究气象预报中萌发了研制高速电子计算机的念头,但他对电子学不太熟悉。两人交换了思想以后,一拍即合,从此携起手来共同投入了研制电子计算机的事业。

(图)John Mauchly and J. Presper Eckert.John Mauchly and J. Presper Eckert.

    莫奇利在结束培训班以后调至莫尔学院任教,1942年8月起草了一份研制电子计算机的报告:“The Use of High-Speed Vacuum Tube Devices for Calculating”,得到军械部与莫尔学院之间的联络官哥尔斯廷(H.H.Goldstine,他也是计算机先驱奖的获得者)的赏识,他让埃克特增补了一个附录,对莫奇利的方案如何实现具体化(因为莫奇利的报告比较简单,只有5页,只提出了大致方案和论证了可行性),交给军械部。1943年4月9日,也就是埃克特24岁生日那天,经过开会讨论,军械部决定采纳这个方案,投资40万美元建造这台电子计算机,这就是ENIAC(Electronic Numerical Integrator and Computer)。(开始时,这个名称中并没有“Computer"这个词,因为当时只计划用于计算弹道方程和编制射击表。后来机器也被用来解其他问题,才加上了“Computer")。项目被简称为PX(Project X)。过了约两个月,即l943年6月5日,项目正式签约上马,合同号为W—670—ORD—4926。莫尔学院组织了50名技术人员投入项目,任命埃克特为总工程师,莫奇利为顾问。这些人除了莫奇利以外都是全力以赴的,而莫奇利则因为有教学任务而例外。其时,埃克特只有24岁,还是一个在学的硕士研究生(他的硕士学位是当年稍后才取得的,而由于研制计算机妨碍了学业,他的博士学位直到1964年才取得,是“名誉”的)。莫尔学院领导人慧眼识英雄,而且不拘一格用人才,表现出了令人叹服的胆识;而埃克特初生牛犊不怕虎,敢挑重担,其勇气和才华也着实令人钦佩。

    ENIAC的研制可谓经历了千辛万苦,克服了重重困难。这不单因为它没有先例,还因为它是一个有18 000多只电子管,7 200只晶体二极管,10 000多只电容,7000多只电阻,5万多个焊点,消耗功率174kW,重约30吨,占地200 m2的庞然大物。这么多的电子元器件放在一起,尤其是电子管本身寿命就短,容易损坏,如何保证有一定的可靠运行时间就是一个极大的问题。因为在ENIAC以前,用电子管最多的仪器是雷达,但只有200只电子管,而ENIAC用了18 000多只,是这个数字的90倍!ENIAC方案在讨论时被批评得最多,认为不可行的,主要是这一点。埃克特在研制中着力解决了这个问题,他采用使电子管在“降额”情况下运行,即远低于额定功率运行,以及开机后尽量不关机,避免开、关时电流冲击等办法提高了电子管的使用寿命和工作可靠性。此外,当然还有必要的降温措施(传说ENIAC每天要用成吨冰块冷却机器)。由于机器连线总长度达到数十公里,而机房中有老鼠,如何防止老鼠咬断电线也成了一个问题。为此他们甚至做了这样一个试验:捉几只老鼠关起来锇它们一段时间,然后把各种不同的电线放进去,看它们喜欢咬哪种电线,以此决定机器中用哪种电线。

经过近3年的艰苦努力,ENIAC在1946年2月终于完成,这时战争已经结束。ENIAC的总成本为48万6千8百美元。它包括控制部分、高速存储部分、运算部分和输入输出部分,采用十进制,运算部件能通过直接计数而不是用逻辑电路进行加、减、乘、除等四则运算和开平方运算,其累加器则具有加法运算和存储I力能。输出采用IBM的穿孔卡片机,每分钟能输入125张卡片,输出100张卡片。输入输出可以重叠并具有缓冲能力。ENIAC中还有只读存储器ROM,通过ROM、累加器和程序面板一起实现程序控制,通过改变面板插接线改变程序。ENIAC中的基本电路包括“门”(逻辑与)、缓冲器(逻辑或)和触发器,这些都是后来计算机的标准元件。除了没有存储程序的功能以外,它几乎体现或包括了现代计算机的一切主要概念和成分。ENIAC主频100 kHz,加法时间0.2 ms,乘法时间2.8ms。

(图) ENIACENIAC

    ENIAC制成以后,曾在莫尔学院用于数学、力学和核爆炸计算,显示了它的强大计算能力。1947年8月,ENIAC被运至阿伯丁试验基地运行,完成了许多弹道计算和原子弹的计算问题,也曾用于天气预报、宇宙线研究和风洞设计。ENIAC工作了10年之久,1955年10月退役后保存在华盛顿特区的史密逊安学会。

    ENIAC的伟大意义不但在于它是世界上第一台电子数字计算机,开启了计算机时代,而且还在于它培养和造就了世界上第一批计算机专业人才。除了主持这个项目的埃克特、莫奇利和哥尔斯廷以外,参与ENIAC项目开发的绝大多数技术人员后来都成了计算机领域的专家和带头人,其中包括后来也获得计算机先驱奖的儒科夫(H.Lukoff)、伯克斯(A.W.Burks)、赫斯基(H.D.Huskey)和华裔学者杰弗里·朱(Jeffery Chu)等。但在1946年2月16日ENIAC正式对外宣布和演示以后,当时的绝大多数媒体并未意识到这是标志着一个新时代来临的重大事件,有些媒体只作了轻描淡写的报导,有些媒体甚至根本忽略了它。只有纽约时报(New York Times)看出了ENIAC对未来的某些意义,在封面上刊登了ENIAC的照片,在内页上刊登了它的两位主要发明者埃克特和莫奇利的照片,用的通栏标题是“电子计算机闪电般给出解答,可加速工程发展”(Electronic Computer Flashes Answers,May Speed Engineering)。

    前面已经提到,ENIAC还不是存储程序式的计算机,编程是通过手工插接线的方式进行的。还在ENIAC研制过程中,埃克特和莫奇利已经发现了这个严重缺点,并开始研究解决这个问题。1944年1月29日,埃克特经过严密思考,写了一个有关磁盘计算机的报告,首次提出了将程序和数据都放在磁盘上的设想,可以说是最早出现的存储程序思想。但由于此时ENIAC的设计已经定型,电路的试制和安装也已基本完成,未能将此思想在ENIAC上实现。后来,1945年3月,计算技术的先驱冯·诺伊曼(John von Neumann,1903—1957)来到莫尔学院(他与奔波于阿伯丁实验室和莫尔学院之间的联络官哥尔斯廷一次在火车站上巧遇,得知ENIAC研制情况产生兴趣而与莫尔学院建立联系的),与埃克特、莫奇利、哥尔斯廷、伯克斯等人进行了两天讨论,拟定了存储程序式的电子计算机的方案。其中,存储器采用水银延迟线也是埃克特建议的。他们把这台计算机起名为EDVAC(Electronic Discrete Variable Automatic Computer)。方案经冯·诺伊曼整理后于1945年6月发表,但只署了冯·诺伊曼一个人的名字,这使埃克特与莫奇利十分恼火和不满。由于在专利权问题上与学校产生分歧,埃克特和莫奇利在ENIAC完成后不久即辞职离开了莫尔学院,因此没有参与EDVAC的实际开发。这个代号为“PY”(Project Y)的工程由于种种原因拖到1952年才完工。EDVAC只用了3 600只电子管,占地面积不足ENIAC的1/3,几乎具备了现代电子计算机的一切特征,尤其是20世纪50年代的计算机,几乎都是在EDVAC的基础上发展起来的,包括先于EDVAC问世的英国剑桥大学的EDSAC计算机。

    离开莫尔学院以后,埃克特本可以加盟IBM公司,IBM甚至答应专门为埃克特建一个实验室供他开发计算机。但莫奇利说服他一起创办了自己的公司——电子控制公司ECC(Electronic Control Company),后来改名为埃克特—莫奇利计算机公司。公司设在费城一家服装店的楼上,启动资金25 000美元是向埃克特的父亲借的。1950年公司被雷明顿·兰德公司(Remington Rand公司),后称斯佩里·兰德公司,即Sperry Rand公司)兼并,因为他们不善经商,经济上出现困难。但在开发计算机上,他们仍不失为成功者。先是与诺斯罗航空公司(Northrop Aircraft Co.)签约,研制利用天体导航技术制导远程导弹(这是空军的任务)的小型计算机,名为BINAC(Binary Automatic Computer),完成于1949年8月。机器名称中的“Binary”不但指机器采用二进制,还指它采用了两个CPU,以提高机器的可靠性(这是诺斯罗公司所要求的)。但BINAC只是埃克特和莫奇利研制UNIVAC的铺路石。UNIVAC(Universal Automatic Computer)是根据联邦标准局和人口普查局的要求研制的通用计算机,1951年3月向人口普查局提交第一台UNIVAC。UNIVAC和BINAC是首批采用磁带存储数据的计算机,这为计算机进入数据处理领域奠定了基础。1952年,UNIVAC被用于预测当年美国总统选举结果。当时,民主党总统候选人史蒂文森(Adlai Stevenson)呼声很高,被舆论一致看好;但UNIVAC却预测共和党总统候选人艾森豪威尔将军(Dwight Eisenhower,1890—1969)将以438张选票当选。几乎没有一个人相信这台“聪明”的计算机的预测。而当选举结果公布,艾森豪威尔以442张选票击败了史蒂文森时,真是石破天惊,一方面把生产出这台计算机的雷明顿·兰德公司推到了前所未有的引入注目的地位,另一方面也使世人对计算机开始刮目相看,领略到了它的巨大潜力。

    UNIVAC还是世界上最早的商用计算机,共生产了46台。第一台UNIVAC在使用了73 000小时后于1963年10月退役,也保存在史密逊安学会。最后一台UNIVAC则一直运行到1969年才退役,标志着第一代计算机的结束。

    20世纪50年代中后期,埃克特还为速度更快、性能更好的LARC计算机的研制倾注了心血。这是加利福尼亚大学放射实验室(后改名为劳伦斯·利弗莫尔放射实验室)为解决复杂的核物理问题的需要而提出的,其速度比UNIVAC快100倍。埃克特对此很感兴趣,在招标中赢得了这个项目,由雷明顿·兰德公司的通用自动计算机部于1960年研制成功。在这个项目中,埃克特负责高层组织和管理,没有直接参与设计,但也深入研究过其中的技术问题。据儒科夫在From Bits to Dits中回忆,如果没有埃克特的激励和创新思想,LARC是不可能完成的。事实上,在1959年12月在波士顿召开的东部计算机联合会议(Eastern Joint Computer Conference)上,埃克特曾发表一篇关于LARC计算机总体结构方面的文章。   

埃克特和莫奇利的公司被雷明顿·兰德公司收购后,公司多次改名,但埃克特一直在公司任职,没有离开,1989年他从Unisys退休时已70高龄,但实际上“退而不休”,仍当公司顾问。1995年6月3日他在宾夕法尼亚州格雷特温市(Gladwyne,Pennsylvania)的家中去世,享年76岁。由于他的突出贡献,他生前获得很多荣誉与奖励,除了获得IEEE的计算机先驱奖以外,还与莫奇利一起获得过Howard N.potts奖和John Scott奖。1968年,约翰逊总统授予他美国国家科学奖章(National Medal of Science)。1985年,他人选设在达拉斯的“信息处理名人堂”)Information Processing Hall of Fame)。1992年,IEEE授予他“计算机企业家奖”(Computer Entrepreneur Award)。他也是美国工程院院士。

《IT史记》相关章节:艾克特和莫齐利建造ENIAC的故事回目录

入选理由 艾克特和莫齐利,世界上第一台电脑“爱尼亚克”的研制者。于1946年3月,也即“爱尼亚克”正式问世后一个月,离开宾夕法尼亚大学,创办了“电子控制公司”,后来更名为“艾克特-莫齐利电脑公司”,正式下了海。这是世界上第一家电脑公司,电脑商业化道路因此起程。两人既是电脑的首创者,又是电脑产业化的探索者。可以说,在电脑时代的开创中,艾克特和莫齐利居首功。

(图)John Mauchly and J. Presper Eckert.John Mauchly and J. Presper Eckert.

姓名(中文) J•W•莫齐利 J•P•艾克特

姓名(英文) John Mauchly J. Presper Eckert

机构与职务 美国宾夕法尼亚州立大学莫尔工程学院

出生年月 1907-1980 1919-1995

出生国家、地点 美国俄亥俄州的辛辛那提 美国宾夕法尼亚州的费城

教育背景 1932年,获得霍普金斯大学物理学博士学位

1925年,考入著名的霍普金斯大学 

1941年,获莫尔电子工程学院电气工程学士学位

1937年,进入宾夕法尼亚大学,学习金融,后转到莫尔电子工程学院

职业背景 1933年,宾夕法尼亚乌尔西纳斯学院物理系的负责人

1932年,留校任教 1941年,莫尔电子工程学院攻读研究生

故事的开始是这样的

那真是一个奇异的时代:电子计算机如同十月怀胎一样,进入呱呱驻地的时刻,这是一个注定要出大师、出大事的时代。许多数学家、物理学家、天文学家、统计工作者甚至心理学家,都怀着热情和决心,纷纷改行转到研制高速计算机行列中来。他们孜孜不倦地思索着,苦苦地探求各种各样的计算机制造方案,为人类的智力解放而费尽苦心。他们中间除了冯•诺依曼、阿伦•图灵之外,大名鼎鼎的还有美国宾夕法尼亚州立大学莫尔工程学院的约翰•莫齐利和他的学生约翰•艾克特。他们是第一台电子计算机ENIAC的真正缔造者。

(图)John Presper EckertJohn Presper Eckert

J•W•莫齐利,1907年8月30日生于美国俄亥俄州的辛辛那提。从小就很有天分,对电学很着迷,对计算器也有很强的好奇心。5岁时就组装过信号灯,常常拿着它和小朋友们到阁楼上玩耍。在他9岁的时候,全家迁往华盛顿特区外的马里兰州。他父亲是那里电力部门的负责人。莫齐利在上小学时就已经靠安装电子门铃从邻居那里赚钱了,他还曾经设计过一个机关,用来对付他母亲检查他是否按时睡觉。这个小把戏是这样的:当他母亲来检查时,他的台灯会自动熄灭,而母亲一走,台灯又自动打开。有一年的愚人节,他还在大门上安装了一个电路,每个按门铃的人都会有一个惊喜。有一次,莫齐利拆开了一个加法器,这引发了他对计算的热情。

1925年,莫齐利考入著名的霍普金斯大学,主攻电子工程专业,但不久就对所学专业厌倦了。1927年9月,在入学仅仅两年之后,他就获得了奖学金进入研究生院学习物理学。他的专业是电子光谱,总是在寻找一种比现有设备更快的计算方法。1930年,莫齐利和玛丽•沃尔兹结婚。1932年,获得物理学博士学位并留校任教,一年后,莫齐利成为宾夕法尼亚乌尔西纳斯学院物理系的负责人。

物理学是一门高深的、应用数学知识最多的学科,莫齐利曾经研究计算的能量级,后来又转向气象学。气象学因为综合使用统计数据和流体动力学,计算强度非常大。当时计算能力最强的是宾夕法尼亚大学摩尔学院的大型布什微分分析机,可等它计算出天气,也是两周以后的事情了。几年来莫齐利对电子计算机真是梦寐以求,他总是在不停地用各种技术实验制造一台计算设备。他从通用电气公司购买了100多只氖气管并借用学生们收音机里的电子管作实验。学生们很快就发现把收音机借给莫齐利是很危险的,他很可能会把零件拆掉。1940年,莫齐利在宾夕法尼亚大学的研讨会上发表论文,题为“计算机在天气统计中的应用”,演讲结束后,他认识了阿塔纳索夫。阿塔纳索夫告诉莫齐利,自己正在建造一台计算机,使用电子来解复杂的方程组,而且造价便宜。这使莫齐利非常感兴趣。莫齐利深感鼓舞,在会后的几天他就启程前往衣阿华,拜访阿塔纳索夫和他的计算机。

阿塔纳索夫热情地接待了这位志同道合者,毫无保留地向这位不速之客作了情况介绍。莫齐利对阿塔纳索夫的方法留下了深刻的印象,觉得它非常有创造性,但对于ABC计算机却有一些想法。在回去以后,莫齐利给阿塔纳索夫写过一封信,提出他有一个新设想,希望能把一些ABC计算机的构想加进来。而阿塔纳索夫意识到了莫齐利的真实想法,他虽以友好的口气回信,但明确表达了对出示给莫齐利看的材料要限制使用。他在信里写到:我对告诉您关于我设备的事从不后悔,但目前我们确实应该限制向公众透漏细节。而后来据莫齐利的第二任妻子说,莫齐利只是想鼓励阿塔纳索夫到莫尔学院来,一起制造计算机,被拒绝了。

(图)John Mauchly and J. Presper Eckert.John Mauchly and J. Presper Eckert.

计算机不是梦

凭着特有的聪明才智,加上雄厚的数学、物理学基础,以及电子学和计算机方面丰富的实践经验,1942年8月莫齐利写了一份题为《高速电子管装置的使用》的报告。

该报告很快就在莫尔学院里传阅开,引发了许多人浓厚的兴趣。尤其是一个年轻人特别的关注。这个人就是23岁的研究生艾克特。

J•P•艾克特,1919年4月9日生于美国宾夕法尼亚州的费城,是一个富有的房地产开发商的独子。他也是一个电子迷,青少年时期是在一个带有工作台的车库中度过的,制造了许多奇怪的电子设备。比如可以放进铅笔头上橡皮擦套里的石英收音机,12岁时他设计了一条靠磁铁移动的小船,从而赢得了一笔奖学金。快15岁时,艾克特竟然设计了一个遥控炸弹,安坐在观众席上遥控它在主席台上爆炸。在中学毕业前,他设计了一个最奇怪,但也最有用的设备:一套声控系统,安装在公墓里,以减小附近火化场的声音,使哀悼者和他们缅怀的逝者都不会受到打扰。

1937年,艾克特虽然已被麻省理工学院录取,但他还是遵循父母的意愿进入宾夕法尼亚大学,学习金融。但他实在不喜欢商务,最后转到莫尔电子工程学院。1941年以优异的成绩毕业,获电气工程学士学位。大学毕业后,又留在该校读研究生。在这期间,他从一位老师手里看到莫齐利的报告。正如法国著名微生物学家巴斯德所说,“机会只偏爱那些有准备的头脑。”莫齐利的报告传到艾克特手里,他深知这份报告的价值。一天,艾克特拜访了莫齐利先生,艾克特看问题深刻而尖锐。莫齐利利认为,艾克特正是自己的知音和得力的帮手。在其他人认为莫齐利的计划只是空想时,艾克特却相信制造一台电子计算机绝对不是梦!

于是,一段计算机历史上流芳百世的故事就这样开始了。

(图) ENIACENIAC

战争就是机遇

莫齐利和艾克特共同研究了一种更加完善的方案。提出后,前后也被搁置了近一年时间。因为他们很难说服人们接受电子产品和电子管。当时最著名的统计学家和物理学家恩里科费米告诉冯•诺依曼,ENIAC中的管子只能工作5分钟。但莫齐利和艾克特却不担心,他们知道只要他们的计算速度比其他机器快1000倍就够了,即使每小时只运转5分钟,它仍然比其他机器快。值得庆幸的是,由于二次世界大战在世界各地蔓延着,以重视高科技武器著称的美国正在调动着一切可以调动的力量,精心地进行着各种新式武器的试制和改进。莫齐利和艾克特他们得到了军方的的注意。

自第一次世界大战以来,枪炮的弹道计算和火力表的测试日趋重要,这与杀伤性武器的射程和精度密切相关。但真的做起来又谈何容易,每一个弹道参数都需用几个不同的微分方程来计算。而一张正规的火力表需要3000个不同的弹道参数。就单个参数而言,飞行时间为60秒的弹道,如果用台式计算器来算,会把一个人累趴下,因为需要20个小时;如果采用新式的微分分析器来计算,也得要20分钟。同时每项数据都要反复核查,因为对军人来说,错误就意味着死亡。美国陆军军械部大为头痛,他们每天要向前线提供6张火力表,为此雇佣了200多名计算快手,还是不够用。这些计算快手一般由当时受过大学教育的女性组成,因为她们被认为更擅长做复杂运算,当然同时工资也更便宜。当时的形势逼人,简直令人绝望,军方迫切需要开发一种新的计算机器,把计算弹道参数的时间提速到以秒计。为此,军械部下属的弹道实验室找到艾克特和莫齐利,由他们负责研制新的计算机器。

1943年4月,摩尔学院和弹道实验室达成协议,由摩尔学院开发研制一种新的电子计算设备,经费由军方提供,它的名字本来叫“电子数字积分机”(Electronic Numerical Integrator),后来军方的一位负责人建议再加上“计算机”一词,这就成立“电子数字积分机和计算机”(Electronic Numerical Integrator and Computer),英文简称“ENIAC”,通称“爱尼亚克”。这一年,艾克特成为征兵对象,幸亏学校当局意识到ENIAC的重要性,他才被免除了兵役。

5月31日,莫齐利提出总体设计方案,艾克特负责电路的研制,汇集一群高级工程师和有关技术人员负责建造,称为“PX计划”。哥尔斯廷上尉作为军方的代表,担任弹道实验室和摩尔学院之间的联络和协调,经常往返于试验场和费城之间,并在阿伯丁火车站巧遇冯•诺依曼,为该计划赋予了新的技术灵魂。

当冯•诺依曼来到摩尔电机学院时,“爱尼亚克”刚好建到一半,他看到了一间大房子,外墙四周放置数不胜数的运算单元器材,其中有两个加法器正在安装。房子里矗立着一大排机器和架子,有数不清的电线、插头和真空管。这哪里像是一台机器,而是一个生产机器的大车间。机器一开动起来,4000个指示不同功能的红色氖气管就开始闪烁,操作员可以根据灯的显示找到问题所在。“打这以后,”艾克特说:“每一个科幻小说里的机器都到处闪烁着指示灯了。”

刚开始机器每次出现问题,人们都认为是机器故障,结果发现是程序错误。老鼠也和他们过不去,老是咬坏电线。于是他们就抓了一些老鼠关上几天,然后给它们各种各样的电线,结果发现老鼠最喜欢咬的就是他们用在ENIAC上的电线,于是他们就选用了老鼠不咬的电线。ENIAC的缺陷还在于没有内存,为了重新给ENIAC编程,操作人员不得不在一个房间里来回走动,扳开关,拨重插标度盘。

经过两年的努力,到了1945年春天,“爱尼亚克”已开始试运行。它果然不负众望,每秒能进行5000次加法运算。用它来计算弹道参数时,更是得到满堂喝彩:60秒钟射程的弹道计算时间由原来的20分钟,一下子提高到30秒!“爱尼亚克”的名声不胫而走,先是摩尔学院的教授前来观看,再是其他地方的科学家赶来。

在冯•诺依曼的介绍下,有两位搞原子弹研制的科学家,N.梅特波利斯和S.佛兰克尔也慕名前来,在艾克特、莫齐利和几位女程序员的协助下,在“爱尼亚克”上进行有关原子核裂变的能量计算。“爱尼亚克”还真的为世界上第一颗原子弹的早日问世出了一把大力。

1946年2月10日,美国陆军军械部和摩尔学院共同举行新闻发布会,宣布了第一台电子计算机“爱尼亚克”研制成功的消息,它有5种功能:1,每秒5000次加法运算;2,每秒50次乘法运算;3,平方和立方计算;4,sin 和cos函数数值运算;5,其他更复杂的计算。2月15日,又在学校的休斯敦大会堂举行盛大的庆典,由美国国家科学院院长F.朱维特博士宣布“爱尼亚克”的研制成功,美军军械部巴那斯少将遥控启动了“爱尼亚克”。然后一同去摩尔学院参观那台神奇的“电子脑袋”。

出现在人面前的不是一台机器,而是一屋子机器,密密麻麻的开关按钮,东缠西绕的各类导线,忽明忽暗的指示灯,人们仿佛来到一间控制室,它就是“爱尼亚克”。这一庞然大物由8英尺2高,3英尺宽,100英尺长,装有16种型号的18000个真空管,1500个电子继电器,70000个电阻器,18000个点容器,总重量有30吨之巨,起初,军方的投资预算时15万美元,但事实上,连翻跟斗,总耗资达48.6万美元,合同前前后后修改过二十余次。

    1946年年底,“爱尼亚克”分装启运,运往阿伯丁军械试验场的弹道实验室。开始了它的计算生涯,除了常规的弹道计算外,它后来还涉及诸多的科研领域,如天气预报、原子核能、宇宙线、热能点火、风洞试验设计等。其中最有意思的,是在1949年,经过70个小时的运算,它把圆周率精密无误推算到小数点后面2037位,这是人类第一次用自己的创造物计算出的最周密的值。

1955年10月2日,“爱尼亚克”功德圆满,正式退休。1945年正式建成以来,这一人类的第一台“电子脑袋”实际运行了80223个小时。这十年间,它的算术运算量比有史以来人类大脑所有运算量的总和还要来得多,来得大。

做了亏本买卖

(图) ENIACENIAC

艾克特和莫齐利,世界上第一台电脑“爱尼亚克”的研制者。于1946年3月,也即“爱尼亚克”正式问世后一个月,离开宾夕法尼亚大学,创办了“电子控制公司”,后来更名为“艾克特-莫齐利电脑公司”,正式下了海。这是世界上第一家电脑公司。艾克特和莫齐利为什么会在功成名就之时,宣布自立门户呢?

首先是他们与冯•诺依曼合作不是很愉快。冯•诺依曼为“爱尼亚克”的研制立下汗马功劳,艾克特和莫齐利自然感激万分。但是,冯•诺依曼在1945年6月发表了那篇著名的报告,轰动一时,可以毫不夸张地说,正是冯•诺依曼的这篇报告,掀起了世界的计算机热潮。但问题就出在这单独署名上。作为“爱尼亚克”真正研制者艾克特和莫齐利被排斥在外。芥蒂就此落下。更严重的事还是“爱尼亚克”及改进方案的专利问题。宾夕法尼亚大学一口咬定,“爱尼亚克”是该校下属的摩尔学院的项目,所有研制成果的专利都归宾夕法尼亚大学所有,个人无权申请专利。而且军方律师有板有眼地说,有关存储程序(即冯•诺依曼论文中提出的核心思想)的创见,专利保护期只有一年,也即自论文发表一年后,专利自动失效。这两件事,着实令莫齐利和艾克特气恼,经过一番深思熟虑,凭着他俩对电脑研制的精熟和未来的前景,他们做出一番惊人之举:向宾夕法尼亚大学辞职,自己开公司。

 

就在1946年9月的一个夜晚,悲剧降临了。莫齐利和妻子玛丽去游泳,后者淹死在海里。莫齐利被怀疑在其中做了手脚,但他最后也没有被指控,法院的裁决还是意外溺水死亡。这场事故过去了,留给莫齐利的是另一副重担:11岁的儿子和7岁的女儿。正处在创业初期的莫齐利根本没法分身,他每天要工作20多个小时。最终他的父母接走了孩子。两年以后,莫齐利和凯瑟琳•麦克纳尔蒂结婚,后者一直参与“爱尼亚克”的研制工作。

艾克特和莫齐利是电脑界的元老身份,自然不愁活干。“爱尼亚克”声名扬名,美国许多政府部门司都需要电脑,而像道格拉斯、洛克西德、波音等飞机制造公司更是抢着要。艾克特和莫齐利首先和美国人口普查局联系,提出自己的计划,这正中人口普查局的下怀。但问题来了。原来按美国有关法令,政府的公用部门是不能和厂商签订科研开发合同的,而普查局正是属此类部门。艾克特和莫齐利都是技术专家,事先哪里知道有这等法律条文。公司开张的第一份合同眼看要泡汤。

情急之下,他俩找到了美国国家标准计量局和陆军军械部,这两家是正儿八经的专业部门。这样,提出一个新的方案:军械部出资30万美元,这笔钱打到人口普查局名下,然后又转给标准计量局,由标准计量局出面和电子控制公司签开发合同,最后成果由三方共享。艾克特和莫齐利总算松了一口气。

   但事情还没完。按美国有关的法律,凡政府专业部门与商家开发项目时,必须有由专家组成的顾问组对项目进行论证;同时,为了严防政府部门与商家间有“猫腻”,任何项目都采取公开招标形式,以昭公平竞争之真谛。幸而当时还没有别的电脑公司来竞标,总算有惊无险。真是一波未平,一波又起。折腾大半年,直到1946年9月,合同才正式签下来,合同写明,事成之后,电子控制公司可拿到75000美元的酬金。

艾克特和莫齐利初次“下海”,初尝了其中的滋味,这与在摩尔学院的实验室里一门心事搞科研相比,自己开公司,真是烦不胜烦。按照美国法律,上述合作项目,都得先由公司投钱,等项目完成后,验收合格,政府部门才付钱的。这下又把艾克特和莫齐利搞懵了,自己刚从大学出来,两手空空,到哪里去筹几十万美元来造电脑啊!幸亏标准计量局方面了解两位大专家的苦衷,先把整个项目分成几部分,说分阶段做,做完一段就结一次帐,尽量让新开张的电子控制公司少垫钱。第一阶段是拿出方案。做存储程序计算机,这不用说,在设计中采用水银延迟线做存储器。至于机器的名字,就叫“万用自动计算机”,简称“尤尼法克”(UNIVAC)。这时已1947年5月3日。

(图)艾克特和莫齐利艾克特和莫齐利

建造工作开始后,艾克特和莫齐利开始作详细的预算,以前在学校里搞科研,只要能攻关,钱尽管花,结果“爱尼亚克”的实际总造价竟高出预算的3倍。而现在是自己开公司,每笔帐都得算明白。他俩仔细一核计,不禁倒吸一口冷气,“尤尼法克”的总造价将高达40万美元。而合同上规定,造价是30万美元,工钱是7.5万美元。这样一来,电子控制公司,非但没挣钱,而且还要倒贴进去2.5万美元。事情已成定局,合同是白纸黑字。“尤尼法克”还没正式造,就注定要赔钱。艾克特和莫齐利怎么也没有想到,自己的电脑公司开张后,第一桩买卖就要赔本。

亏本亏到破产

1948年12月,“电子控制公司”改名“艾克特-莫齐利电脑公司”,并正式注册,地址在费城的沃尔纳特大街1215号,经营范围是电脑的设计、研制、生产和组装;合伙人为布雷斯帕•艾克特和约翰•莫齐利,董事长为莫齐利,负责商务、外联等经营事务,艾克特为副董事长和技术总监,另外聘请M•克鲁特为财务主管。世界上第一家真正的电脑公司正式开张。

艾克特和莫齐利的金字招牌果然奏效。著名的诺思鲁普飞机公司(找上门来,要求做一台“二进位自动计算机”,简称“比尼亚克”(BINAC),由诺思鲁普飞机公司先付8万美元的开发费用,另2万交货时再付。这样,“艾克特-莫齐利电脑公司”开始两线作战:一边干“尤尼亚克”,另一头做“比尼亚克”。先交货的是“比尼亚克”。这台电脑与以往的有较大不同,它实际上是由两台机器合成的。这一成双的设计包括了一种新的思想:指令互校功能。以前的电脑一次性算完出结果,而“比尼亚克”则不同,同一数据,由两台机器分头运算,如果结果一样,则继续运算下去,否则就停机检查。这有点像两位小学生做算术作业或考试时悄悄对答案,如果同一道题两人答案一样,十有八九就错不了。“比尼亚克”的运算精度大大提高,甚至可以说绝对无误。另外,它的内存是用水银延迟线做元件,每个单机电容器能存512个32位字长的字。这些延迟线不是像以往那样散铺着,而是集中在一个水银箱柜中。

1949年夏天,“比尼亚克”正式交货,诺思鲁普飞机公司按约付讫另2万美元的费用,加起来共10万美元。但是,“比尼亚克”研制的总耗资大大超出,竟然高达27.8万美元。“艾克特-莫齐利电脑公司”一并亏损17.8万美元。这真是一记晴空霹雳,那边的“尤尼亚克”已经亏损,硬着头皮在干,本以为这边的“比尼亚克”能盈利,填补亏空,不料反而亏得更大,“尤尼法克”算起来只亏2.5万美元,而“比尼亚克”实实在在亏了17.8万美元。这世上第一家电脑公司真是时乖命蹇,在石榴皮上踩了一脚,刚爬起来,尚未站稳,又一脚踏到西瓜皮上,这一跤几乎要滑到阴沟里去了。“艾克特-莫齐利电脑公司”濒临破产。

艾克特和莫齐利使出浑身解数,这头沉下去只好去扒那一头,转向尚未完工的“尤尼亚克”。一方面,把“尤尼亚克”化整为零,把一些成型的分机先批量生产,寻找客户;同时,又“化零为整”,开始向一些大公司和政府部门推销整机,但效果都不大,分机只能小批量生产,客户也有限,事实上,分机的客户和整机的客户是一样多的,因而总共才卖了5家,略有盈利。而那些整机的客户呢?他们现在也开始变得精明,以前复制机和母机的价格是一样的,后来稍一了解,才知道母机建成后,依样画瓢,大量的人员成本费可以省下,一只母鸡孵出一窝小鸡,用母鸡的钱去买一只小鸡(即便养了几个月),岂不是冤大头,于是他们拼命往下杀价,电脑公司几乎无利可图。

艾克特和莫齐利惨淡经营,终于苦撑不住,宣布破产,时为1950年初。

1950年2月,“艾克特-莫齐利电脑公司”被“雷明顿-兰德公司”收购。艾克特和莫齐利留任,继续“尤尼亚克”的开发。后来莫齐利受到麦卡锡主义的迫害。1959年莫齐利辞职,又创建另一家电脑公司,不甚如意。1967年自办一家电脑咨询公司,他刚开始预测天气,后来转向预测股票市场走势。1974年,莫齐利的健康出现问题,他一直没有康复,直到1980年去世。艾克特继续留在公司,后来升任“雷明顿-兰德公司”的副总裁,1964年他居然还获得宾夕法尼亚大学的名誉博士学位,因为艾克特从研究生开始一直搞电脑,早就把学位忘在脑后了。

1966年,艾克特获国家科学奖章。与莫齐利合作近十年,一直非常默契,为现代计算机事业的发展,起着奠基的作用。可以说,他们是电脑业初创期的双子星座,两个名字是连在一起的。同时,他们又义无反顾,大胆走出实验室,用自己所有的才智,将才呱呱坠地不久的电脑业推向市场,开始走产业化的道路。由于种种因素,艾克特和莫齐利在商海的扑腾中,很不顺利,但电脑产业化、市场化草创期中先行者可贵的探索。艾克特和莫齐利既是电脑的首创者,又是电脑产业化的探索者。可以说,在电脑时代的开创中,艾克特和莫齐利居首功。1946年2月的“爱尼亚克”(ENIAC),是人类第一台电脑。1949年夏季的“比尼亚克”(BINAC),仅比剑桥大学的“爱达赛克”(EDSAC)晚一个月,成为人类第二台存储程序电脑(即今天意义上的通用电脑),当然是美国的第一台通用电脑。

1951年3月的“尤尼法克”(UNIVAC),也仅以一个月之差,成为世界上第二台按商业合同制造的电脑,第一台是英国曼彻斯特弗兰尼蒂公司的“迈可1型”。“尤尼法克”在1952年总统选举的前夜通过了主要性能测试。它只用了7%的抽样选票,在投票结束45分钟内,得出结论:艾森豪威尔击败史蒂文森。当艾森豪威尔真的获胜时,“尤尼法克”也得到世人的认可。艾克特和莫齐利获过许多奖,这些都不是很重要。现在在世界电脑界,有一项大奖,就是以他俩的名字命名的,叫“艾克特-莫齐利奖”,到目前为止,有20余人获此殊荣,这是对两位电脑英雄最好的评价和纪念。

莫齐利和艾克特曾在1947年6月26日申请专利,并在1950年把专利转让给了兰德。实际上,他们在1964年2月4日才真正得到专利。但随后就有人对此提出异议,认为专利应该归属阿塔纳索夫。这场官司最终在1973年10月19日了结,专利被判给了阿塔纳索夫。判决结束后很长时间,谁制造了第一台数字计算机的问题没有了答案。不过,这并不能降低ENIAC和UNIVAC制造者莫齐利和艾克特的成就。

(图)John Mauchly和Presper Eckert领奖John Mauchly和Presper Eckert领奖

IBM出击

    艾克特和莫齐利的成功曾吸引了IBM的注意。他们还亲自登门拜访。听到IBM的副总裁和总裁的儿子大驾光临,艾克特赶忙出来迎接(莫齐利当时刚好外出),陪他们观看。当小托马斯•沃森问起这机器的用途时,艾克特拿出纸和笔,画图告诉对方,说为了提高火炮的射程和精度,必须计算弹道也即炮弹在每一个飞行瞬间的位置,这种计算量大得惊人,以前用手工计算,得一天时间,用计算器,也得20分钟,而现在用“爱尼亚克”算只要30秒,也即炮弹打出去尚未落地,弹道轨迹已算出来了。这给二次大战中当过战斗机飞行员的小托马斯•沃森留下了极深的印象。艾克特又说,电脑是未来的浪潮,势不可挡,他和莫齐利正将“爱尼亚克”申请专利,尽快将它投入商业生产,参与市场竞争。但当时,沃森父子并没有受到真正的触动。

20年后,当小托马斯•沃森成为世界电脑业霸主的时候,他回忆起这一情形,深为自责,他说他当时对“爱尼亚克”的态度,就像本世纪初人们嘲笑赖特兄弟刚在底空中摇摇晃晃的飞机一样。但万万没有想到,这样一个庞大、昂贵、又不可靠的机器会成为一件商品,而且越做越小、越卖越便宜、越用越好使,直到有一天,像烤面包一样到处在卖,像冰箱、电视一样走进千家万户,无情地淘汰了IBM引以为自豪的打孔卡片机。正是这种缺乏远见,使IBM进军电脑的时间表拖后了整整五年,也就是说,在电脑的始创阶段,没有IBM的参与。这对于靠第一台机电自动计算机发家致富的IBM来说,真是痛失良机。小托马斯•沃森在回忆录中写道:“如果他和柯克两人中,有一个能理解眼前的东西,那么整部电脑史就要被改写。”

1949年末的一天,老托马斯•沃森豪华气派的办公室里,来了两位客人,一位瘦高个,衣着随便,一位中等个子,穿着一丝不苟,他们就是莫齐利和艾克特。“艾克特-莫齐利电脑公司”遇到空前的财政危机,快撑不住了,希望IBM能解决他们目前的财政危机,收购“艾克特-莫齐利电脑公司”。在正襟危坐的艾克特有板有眼讲这些方案时,不拘边幅的莫齐利懒洋洋斜躺在沙发上,又把一只脚搁在茶几上,此举把在一旁的小托马斯•沃森吓了一大跳,IBM素以严谨规范著称于世,从勤杂工到总裁,一律服装笔挺,老托马斯•沃森的办公室里更是威严如皇宫,连他这做儿子的进来也得敛声屏气,莫齐利实在太放肆了。老托马斯•沃森早已不快。还从来没人像莫齐利这样衣着邋遢走进他的办公室,也没有人敢翘二郎腿,而眼前这家伙竟敢把脚搁在茶几上!他沃森的脾气是出了名容不得丝毫轻慢的,早在开发“马克1号”上,他和哈佛大学就闹得不愉快,当时制造这台机器,IBM是出于支持科研,没赚一分钱,可在1944年5月建成典礼上,阿肯教授在致辞中,对IBM轻描淡写说了几句,就惹得他很不高兴,至此关系开始疏淡。现在这个莫齐利可真是无法无天了。老托马斯•沃森强忍怒气。听完艾克特的叙述,很冷淡地说,贵公司是我们IBM的竞争对手,按照政府反托拉斯法的规定,我的律师告诉我IBM是不能收购竞争对手的。

不久,“艾克特-莫齐利电脑公司”已被IBM的老对头吉姆•兰德收购,这时,兰德公司已和当年老托马斯•沃森不愿意高就的雷明顿公司合并,“雷明顿•兰德”公司很庞大,从军火到家用电器都生产,它是IBM的竞争对手。艾克特和莫齐利的公司被收购后一年时间,吉姆•兰德他们就推出了名为“尤尼亚克”的“万用自动计算机”,不仅在1952年总统大选中出了风头,而且还卖出了几台。IBM坐不住了。小沃森发现情况不妙,IBM也要全力进军计算机业,一个新的时代又开始了。

1962年美国《数据自动化》杂志采访莫齐利和艾克特,问起一个很有意思的问题,说逻辑电路和电子管在19世纪末和20世纪初就出现了,而第一台电脑为什么要等到40年代才问世?莫齐利回答说:“一部分原因是在此之前没有这种迫切的需要。”

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