约翰·阿坦那索夫 —ABC电子计算机之父.docx

尽管电脑史书上有各种不同的说法，但是，首先采用电子管研制数字计算机的荣誉，却无可争议地归功于约翰文森特阿坦那索夫（John V. Atanasoff ，1903-1995）。阿坦那索夫的发明过程颇具传奇色彩。在回忆那次难忘的“顿悟”经历时，他写到：“我还记得，1937年冬天我有点垂头丧气。当时自己的设想虽然有些眉目，但疑难问题一直没有解决，研究工作停滞不前。随着严冬来临，我的失望情绪与日俱增。在这种精神状态下能想出什么解决办法来呢？那天我决定什么事情也不干，独自开着汽车到高速公路上去兜风。我在公路上驱车好几个小时，一直跑到邻近的伊利诺斯州边境。由于这段时间全神贯注于开车，我的神经逐渐松弛了。我把汽车从高速公路开到一条小路上，进了路旁一个年久失修的小店。在店员为我上饮料时，我觉得已不像以前那样心灰意懒。我的精神振作起来，注意力不知不觉地又被吸引到计算机上去。现在连我自己也不知道，为什么那时思想一下子开了窍，而以前却是那么迟钝。或许是喝了两杯饮料后，思维变得活跃的原因，长期困惑不解的问题迎刃而解”阿坦那索夫没有写出他驱车200多里出来散心的真正原因。那一年，他34岁，在美国衣阿华州立大学物理系担任副教授。在给研究生讲量子力学课时，因为缺乏有效的计算工具，刚好学校里有一台IBM的小型制表机，但使用起来很不顺手。他决定作些改进，就把机器拆开仔细研究。不久，他收到IBM推销员的一封措辞强硬的信，说此机不属于衣阿华大学，而是IBM的财产，不得随意乱动。阿坦纳索夫十分生气，决心自己做一台计算机来实现自己的构想，但一系列难题的困扰又使他举步维艰。那一天，他再次受到IBM的警告，这事甚至引来同事的讥笑，一气之下，他驱车跑上公路，却阴错阳差地迎来了好运气。“梦里寻他千百度，蓦然回首”，灵感从天而至，阿坦那索夫一把抓过一叠餐巾纸，头也不抬地奋笔疾书。他首先想到的就是采用电子管取代机械装置或者继电器等元件。其次，他头脑中闪现出“逻辑电路”的思想火花，决定用二进制而不是十进制作为机器的运算基础，因为他已经隐约感到，逻辑运算规则完全由电子器件直接实现。关键的问题是如何解决二进制数的存储，他以前曾经考虑过用电容器，但电容器里保存的电荷很快就会因泄漏而消失殆尽阿坦那索夫皱着眉，把杯中剩下的饮料一饮而尽。店员走过来，往他的杯中添上一些水。阿坦那索夫看着杯中再次充满了水，心中豁然开朗：水喝完了可以补充，电容器里的电荷只要不断地刷新，存储的数据就不会消失“再生存储”的概念终于被阿坦那索夫给悟了出来。他弓着身开始描画设计草图：由自行车链条带动的滚筒旋转，滚筒上安装着许多电容器，这些电容器在旋转中扫过已经充电的刷子。只要这个过程不中断，电容器便周而复始存储某一种状态充电（1）或未充电（0）。电子管、二进制、逻辑电路、再生存储，阿坦那索夫继续奋笔疾书，餐巾纸一张张堆满了破旧的餐桌。就是在这个小店，就是用这些餐巾纸，阿坦那索夫创造了计算机史上的奇迹，他为计算机设计提出的一系列基本概念，对现代电脑产生了极其深远的影响。阿坦那索夫的灵感出自于驱车200公里后的“瞬间”，背后却有一个长达数十年之久的积累过程。1903年10月4日，阿坦那索夫生于美国马里兰州的哈密尔敦，在南部佛罗里达州渡过了童年。父亲是保加利亚侨民，在保加利亚得过最高级别的科学奖，到美国后担任矿山电气工程师。由于他母亲是数学教师，所以阿坦那索夫从小与电气和数学结下不解之缘。阿坦那索夫儿时兴趣爱好特别广泛，但是打棒球却用去了他大部分的精力，直到有一天父亲买回一把计算尺，他对棒球的狂热便消失得无影无踪。他恳求父亲教他使用方法，当看到父亲把尺子拉来拉去，很快算出一道有乘有除的数学题，阿坦那索夫惊异得瞪大了双眼。从此，他对计算尺的酷爱简直到了痴迷的程度，结果促使自己更努力去钻研数学。在母亲帮助下，阿坦那索夫中学时期就自学了大学数学课程，如数学原理和微积分等。1921年，阿坦那索夫进入佛罗里达大学，选择的专业与父亲相同，也是电气工程。在同学中间，他的数学成绩最好，而且是唯一学习过二进制数运算的人。1925年大学本科毕业，他进入衣阿华大学学习数学，拿到硕士学位再考进威斯康星大学，攻读物理学博士学位。1930年，当阿坦那索夫如愿以偿地戴上博士帽时，他所学的专业已经横跨了电气、数学和物理，广阔的知识面，不仅为他今后的发明创造打下坚实的基础，而且也为他点燃思想火花提供源源不断的“燃油”。返回衣阿华大学，阿坦那索夫又用了一年多时间，把那些餐巾纸上记录的构想，变成详细的设计和说明，然后给学校研究理事会书写了一份申请报告，希望得到一笔研究资金。衣阿华大学也真“慷慨”，经过反复研讨之后，终于批给他“一大笔”经费650美元。阿坦那索夫算了算，这些钱只够制造出一个部件。所幸的是，他找到了一个合作者，一个可以帮助他建造机器的工程师。阿坦那索夫学的大都是理科，偏重于理论设计，对制造机器的工艺并不在行。于是，他四处寻找合适的人选，终于在自己的学生里，发现了一位训练有素的小伙子克利夫贝瑞（Clifford E. Berry ，1818-1963）。贝瑞是一位文静腼腆的青年，个头不高，与阿坦那索夫一样，戴一副宽边眼镜。贝瑞出生在纽约，读小学就被同学称为“天才”，以各科全优的成绩高中毕业。他爱好无线电，是当地小有名气的业余发报员。他最大的特点是极强的动手能力，任何东西都做得细致而精巧。在衣阿华大学，他学的专业也是电气工程，听过阿坦那索夫副教授讲的几堂物理课。他一边读书，一边到当地一家电气公司兼任技术员。1939年，他以全班第一的成绩毕业，准备继续攻读硕士学位。当阿坦那索夫找来时，贝瑞高兴地同意担当副教授的研究助手。两个人在物理楼地下室里建立了一个简陋的制造车间。事实证明，贝瑞确实给阿坦那索夫餐巾纸上构思的蓝图注入了生命。他用最简陋的设备和元件，如自行车齿轮和链条制造了传动装置，由一台小电机驱动存储鼓旋转，储存鼓上则精细地装配了许许多多的电容器。为了解决数据输入，贝利找到了一台旧的IBM穿孔机，但他发现这种机器不好使，灵机一动想出了一个“电弧烧孔”的办法：用高压电产生电弧，给穿孔纸带烧出一个个小孔。1939年10月，第一台小型试验样机终于开始运转，帮助衣阿华的教授和研究生们解算了若干复杂的方程，尽管它只能对8位数进行运算，速度甚至比人工手算更慢。阿坦那索夫把这台机器命名为ABC（Atanasoff- Berry-Computer） ，其中，A、B分别取俩人名字的第一字母，C即“计算机”的首字母。这台机器一旦工作起来，整个物理大楼的人都可以听到自行车链条叮当作响和电弧丝丝声，也会闻到空中飘来烧纸的焦糊味。阿坦那索夫和贝瑞并不认为这台样机已研制成功。1940年秋，他们写了一份更详细的建议书，用300多个电子管组装一台正式的ABC电子计算机，将可以解出有30个未知数的联立方程。当时电子管是十分昂贵的物品，仅购买一只就需50美元。他们初步预算的结果，研制这台机器需要5000美元。保守的衣阿华大学认为这是浪费金钱，断然拒绝了他们的请求。阿坦那索夫和贝瑞只得自己想办法，因陋就简，继续改进他们的ABC计算机。阿坦那索夫的工作得不到学校的重视，却引起宾夕法尼亚大学一位叫莫契利的讲师极大的兴趣，他甚至亲自驱车来到衣阿华，实地参观并向阿坦那索夫详细请教ABC计算机的原理和结构。耳闻目睹，莫契利迷恋上了这台破破烂烂的机器。阿坦那索夫天才的思想，最终导致这位“世界第一台电子计算机发明人”于1946年成功研制出ENIAC电脑。可是，阿坦那索夫和贝瑞却没有获得成功的花环。1942年，日本袭击珍珠港，每一个爱国的科学家都准备上前线报效祖国。阿坦那索夫和贝瑞主动放下手中的研制计划，转向更紧迫的国防科研项目。1942年底，贝瑞前往洛杉矶参加一项国防承包工程，而阿坦那索夫则去华盛顿一个海军军械实验室工作，研究炸弹引信。从此，两人失去了联系。在阿坦那索夫和贝瑞离开之前，已有两台改进后的ABC计算机能够运行，它的主要部件基本定型，但毕竟未能最终完成。这两台ABC计算机被存放在衣阿华大学物理楼的储存室里，逐渐被人