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​思想机器,从美国到中国

徐祖哲 计算机六十年 2020-02-03

 

计算机的发明,从一开始就没有局限于“数值计算”,而是作为一种“思想机器”“智慧机器”和减轻“脑力劳动”的未来装备。美国的科学家万尼瓦尔•布什(Vannevar Bush1890—1974)诺伯特·维纳(Norbert Wiener18941964),艾伦·麦席森·图灵(Alan Mathison Turing1912—1954·诺依曼(John von Neumann19031957等从上世纪30年代开始,他们的思考从“能思想的机器”到计算机在计算、破译、捡索多方面地成功应用。中国的科学家也不失时机的接受了他们的思想并继续发扬光大。

几十年来,中国人也从计算和文字处理的需要开始,直到有了网络之后,计算机大张旗鼓地进入了人工智能和智慧社会的基础设施。在这种认识过程中,功勋科学家华罗庚、闵乃大、孙明经、钱三强、钱学森等都参与了探索与推动。

 

中国第一个计算机组的组长闵乃大

1955年11月14日,中科院数学研究所闵乃大在《人民日报》上发表《一个新的科学部门——自动快速电子计算机》。指出,“电子计算机的发明,却给我们开辟了一个新的时代,即用机器来减轻人们脑力劳动的时代。”

闵乃大研究员

《人民日报》的这篇文章系统地介绍了计算机这种“人类智力放大工具”。文章指出,历史上的发明,都是用于减轻人的体力劳动,但电子计算机的发明,却给我们开辟了一个新的时代,即用机器来减轻人们脑力劳动的时代。这一叙述,将计算机从一种计算工具、装置,提升到了一种技术革命。”

从这篇文章,可以看到中国人对计算机的认识,已经从科学、从功能,升级为与原子能相提并论的“重大发现”,“十几年的时间,显示出它在近代的科学和生产上的无比的重要性”,在德国留学多年,二战后也在美国访问过的闵乃大对计算机作出了深刻的认识与理解。

整整两个月之后,1956年1月14日,周恩来在“知识分子会议”上讲到“计算机是新的技术革命。”在新中国如火如荼进行工业化建设之时,对计算机给予这种“量变到质变”的评价,是非常不易的。

 

维纳的《控制论》与电子计算机

1948年,维纳的《cybrnetics》出版了,书名来自希腊文,原意是舵手或调速器,人们将其译为“控制论”,一门新兴学科由此诞生。

在《控制论》的导言中,维纳写道:“很久以来,我就感到我的作用将取决于两件事,即密切接触万尼瓦尔布什所拟的计算机研究计划;另一件是同李郁荣博士合作关于电网设计工作。当然,这两件事已经证明都是十分重要的。”

维纳和他的《控制论》


控制论表面看起来是一门数学化的学科,但事实上是一门全新的综合性学科,它把数学、物理、生物学、生理学、心理学、经济学、语言学等结合起来。维纳的《控制论》,不仅有关于“控制论与精神病理学”的章节,还有一章是“信息、语言和社会”,很难想像他在七八十年前,能够预见到科学与技术的发展会使信息的传播影响到社会环境和人与人的关系。

维纳提出新型的电子计算机,有五点设计要求:数据加法和乘法装置、电子管、二进制、自动程序运算和内部存储器。

 控制论问世后,电脑不再是一种单纯计算的机器而是一种如维纳强调的“思维机”万尼瓦尔•布什也持这种观点。

 

 中国人所知道的“闪电式”计算机

1946年的ENIAC计算机研制成功后,我国学界也对其给予及时报道。《世界与中国》(19466月第1卷第6期)、《科学画报》(19468月第12卷第9期)、《科学大众》(19472月第1卷第5期)和《工程界》(19474月第2卷第6期)先后将其介绍给中国大众,这些媒体在科教界影响颇大。

《科学画报》登载的“闪电式的计算机”,文中的ENICA设计者“38岁的毛区莱博士(DrJohn WMauchly)和26岁的小厄克特(JPresperEckertJr.)”,该设计将“无疑地引起现代工业设计方法的一个革命。”不仅以算术实例说明机器的计算作用,还刊登了数张照片,以及操作步骤照片。

 

漫游奔放的思想需要存储手段

20世纪30年代,世界经济从衰落转为复苏,计算装置和计算理论开始交替前进,机电式和电子式的模拟计算机接连产生,“能思想的机器”提上日程,电子专家的理论思考和部件构思催生着数字计算机。

美国科学家的思想很活跃,并非将“思想机器”仅局限为计算机器,也就是单纯的“数值计算”;为了帮助他们把“思维活动自动化”,需要随时整合自己漫游奔放的思想,存贮与缩微技术就成为其中重要的手段。

杨振宁回忆自己第一次读到冯·诺依曼与戈德斯坦等的《101页报告》时的感受依然清晰,这个现代电脑科学发展里程碑式的文献,给他以极大的震撼。

在1931年,关于半导体我们不知道要做什么。而在1947年到1948年的时候,才产生了运用半导体来取代真空管的概念,这是人类历史上重要的进展。

“计算机完全改变了人类的历史,它越来越依赖于复杂的科学和技术的成就,这些成就主要是由一些先导者来创立,并由成千成万的人来共同参与,这就是近期伟大事件的特点。”

 

万尼瓦尔•布什“能思想的机器”

由于教材和出版物的偏好,今日师生对计算机科学家图灵、诺伊曼等知悉较多,相比之下,控制论的鼻祖维纳似乎只在自动控制领域名声显赫,而制定过美国科学发展规划的科学家,也是维纳老师的万尼瓦尔•布什少为人知。

万尼瓦尔•布什


1945年7月,万尼瓦尔•布什在《大西洋月刊》上发表了《AsWe May Think》,对二次世界大战后科学技术的发展做了大胆的、科学的预测和憧憬。

《月刊》的编者按写道:“未来的计算机将是用电的,重复的思维过程不仅限于计算与统计,实际上,商业事务以及不断扩张的市场都在等待大批量制造的计算机的问世。”

布什主张科学家应从速将人类已有之大量知识化为“人人可及”,造福公众。“多年来大量的发明创造极大地扩展了人类的物质能力,远超过对心智能力的提升。榔头胜过拳头,显微镜锐利了眼睛,工具如今就在手上,如果加以妥善发展,将给人类铺就利用各时代知识遗产的通途。”他着眼于资料的压缩和数字化、电子化、光学化,是为了实现自动搜索,以实现未来社会的需要。

文章以突出科学家“战后有什么工作最值得让他们来继续努力呢?”回顾了人类文明中,作为知识记录和传播工具的改进和完善的历史,各种记录技术和简单的信息处理机器的发展情况;提出了新型信息记录技术和处理方式,要设计一种“机械脑”来完成数据记录、索引、存储等操作,通过机械脑可以改进信息处理技术;文章最后预言了信息存储、传送和获取的多种技术有效结合应用的美好前景。

他指出,由于科技发展快速和大量资料积累,今日研究方法已经陈旧,学者的著作和阅读时间花费惊人,当不适应。有了光电管和摄像镜头、照相与录音、立体声、传真,“人类全部文字可缩为一车所载。”

“万尼瓦尔•布什博士在这篇具有重大意义的论文中,激励科学家们投入战后的新知识领域。”当然,很重要的就是信息处理的计算机和缩微技术。

中国人很快注意到了布什的观点,19463月《科学画报》第12卷第5期刊出《能够思想的机器——美国科学家的预言》,文章译自布什文章《As We May Think》,译文作者为桐阁。


中国科技奇人——孙明经

1946年3月,孙明经主编的《电影与播音》也刊登了“美国战时科学研究总指挥范内瓦•范内瓦•布休(现译布什)博士谈:记录通讯归档取档的科学方法——科学家今后努力的路线”,共13页,近万字,还有精细的图片。将美国当时的代表科技发展方向的计算技术、缩微以及“机器思维”介绍到了中国。⑨

 

孙明经和他主编的《电影与播音》


孙明经翻译和归纳了布什所想往的发言机(录音、录像)、析言机(语音识别)、忆索机(缩微),以著作机(打印一体机)替代纸笔,要在机械脑(电脑)的支持下完成信息管理和应用。他还想往了自动打字机、速记,机器记录和数字传送,精细的思考预计到可以实现每秒千件的资料检索速度,还能够实现快速翻页,通过不同按键,可用不同的速度快速翻阅和索取。要为科技项目定名,是很艰难的事,孙明经的用词多未保留下来,但其意仍佳。

还有电子式的电话自动交换机、售货机、收款机,卡片检索机等等,都可以根据需要使用当时已经初见端倪的光电、磁性存储,还有脑电波、骨传导交换等的应用,交换不仅用于办公,也适用于残疾人。

这篇文章之后的10年,中国人就开始成批出国学习计算机,不过不是去美国,而是另一个方向,向北到了当时的苏联。这一点,当时很少有人预见到。

信息技术孕育年代,诸多领域本属相联,资源、数字、电路和应用,可是在发展过程中慢慢地分离,甚至“鸡犬相闻”而各行其是,直到今日,技术的威力,特别是网络的兴起,终于克服了行业羁绊,三网融合只是其中一支。

 

附录:《电影与播音》19463月号

美国战时科学研究总指挥,布休博士谈记录通讯归档取档的科学方法。

科学家今后努力的路线

布什博士是美国政府科学研究发展处处长,在此次大战期间曾指挥6000位美国第一流科学家联合从事研究科学在战争上之应用。这篇文章是布什博士对战后科学家的挑战,他主张科学家届时应从速将人类已有之大量知识化为人人可及,多年以来种种发明,曾将人类的机械力增加,而忽略智能的发展,人类以巨锤代替无数之举,以微波敏化视觉,无数供毁灭的机械,层出不穷,但凡此种种仅系新结果,而非最后结果。本文中布什博士认为人类已有若干适当工具,只需加以适当发展并组合,即可使其领受并驾驭历代疊积的知识,此种和平工具的发展为当代科学家甫卸战时责任后,即应努力之第一任务,正如艾默生于1837年之讲演“美国学者”一般富有时代意义,本文实当代最有价值之宏论,充分弘扬具有思想之人类及人类知识总和之关系,大西洋编者。本文原文见美国19457月号,编者按布什博士曾于1931年在麻省理工学院发明科学脑,可以简短时间推算专家需用数小时或数人推广之微积分问题。

本文内容目次

一、人类文明复杂。记录方法需要革命性的改良。

二、额珍摄影机和乾摄影术使记录便捷。

三、以著作机代替纸、笔、打字机,甚至速记员。

四、层出不尽的算机为数学家代劳。

五,以机械选择项目,应用者仅需选择逻辑。

六、辅助脑“忆索机”代人记忆,并索引。

七、学习脑神经的索引法,触类旁通索引法。

八、进一步以体外电流与体内电流直接沟通。


 人物简介

孙明经,山东掖县(今莱州)人,1911年10月31日生于江苏南京,1927年中华公学高中毕业,考入金陵大学,先后就学化工系、电机系,物理系,1934年学满三系学分毕业,留校任教,1935年5月,孙明经翻译了斯可基和肖特•布隆来的《电视》,这是世界第一本电视专著,自然也是中国的第一。1940年,孙明经到美国进行万里行程的科考摄影。

1941年任金陵大学理学院副教授、教授、影音部主任。主编《电影与播音》月刊7年,孙明经向国人和自己的学生介绍了许多美国的最新动态,特别是翻译、编发了布什的这篇文章,并作为教材。但他并没有止于文字,而是读懂了布什,受到布什的数字化探索的启发和影响,理解了布什的“信息观”,身体力行的带动着一批学生一起制作缩微设备,探索模拟时代的信息应用。

1949年之后,任北京电影学院教授。一生有4次在中国和美国进行万里科考拍摄,摄制了大批电影,今仅存底片等5000余幅。

 

万尼瓦尔·布什(Vannevar·Bush),1890年生于美国马萨诸塞州,1916年获得麻省理工学院和哈佛大学的博士学位,19746月他在马萨诸塞州的贝尔蒙特逝世。

作为罗斯福总统的科学顾问,二战时美国政府科学研究发展局OSRD主任,万尼瓦尔·布什指挥6000位一流科学家,联合从事科学在战争上之应用,组织和领导了制造第一颗原子弹的“曼哈顿计划”。战后他参与了氢弹、登月飞行直到“星球大战计划”等众多重大的科学技术工程。


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