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1.1 耀眼群星中的一顆小星星:被低估與誤解的現代電子計算機

在其誕生后的很長一段時間里,電子計算機并沒有給社會造成巨大的沖擊,僅僅是作為應對涉及巨量計算的高端科研工作的一種工具而被使用。而同時代的許多技術,在剛剛誕生或誕生不久便被賦予了劃時代的意義,戴上了各種耀眼的桂冠。如航空時代、電氣化時代、原子能時代、太空時代等稱謂均源于此。

電力技術幾乎自誕生伊始始便引起了全社會的矚目。因為它與人類熟悉的機械現象迥然不同,名副其實地自帶光環降臨人間,以至于列寧在1920年有過一個著名的論斷:“共產主義就是蘇維埃政權+全國電氣化。”這句話折射出“電氣化”在當時人們的心中至高無上的地位:一旦實現電氣化,人類一切物質需求的滿足就不在話下了。

圖1-2 蘇聯當年的宣傳畫,畫中文字為“列寧與電氣化”(上),“共產主義就是蘇維埃政權+全國電氣化”(下)

電力技術毫無爭議地成為了人類“第二次工業革命”的唯一旗幟,它確實無愧于這個榮譽:今天它幾乎如空氣一般成為了所有人須臾不可或缺的技術。

1957年10月4日,在總設計師謝爾蓋·巴甫洛維奇·科羅廖夫(Cepгe?й Пa?влoвич Кopoлёв,1907年1月12日—1966年1月14日)的領導下,蘇聯航天團隊將一個重83.6公斤、帶有四條“辮子”(無線電天線)的金屬球送入了太空。它里面裝有兩臺只能發出“滴滴”信號的無線電發射機,沒有任何實用價值。但這一天卻被視為人類太空時代的開端,因為這是人類第一次得以掙脫地球的束縛,將觸角伸向了原本只能遙望的太空,仿佛讓凡夫們終于看到了可以“飛升仙界”的希望一般,激發了人類奔向宇宙的豪情壯志。

衛星發射成功后,科羅廖夫在發射現場的集會上向沸騰的人群激動而驕傲地宣布:“向宇宙的進軍開始了。我們可以引以為自豪的是:我們祖國是向宇宙進軍的先鋒。”作為人類最偉大的科學家之一,他終于實現了自己為之奮斗了30年的夢想。(摘自《馴火人——宇宙飛船設計師科羅廖夫》,第76頁,[蘇]A.Л.羅曼諾夫著,富杰譯,解放軍出版社,1988年4月第1版)在“向宇宙進軍”的宏偉前景誘惑下,美蘇兩國展開了曠日持久的太空競賽,這場競賽驚心動魄、影響深遠,也碩果累累。

圖1-3 人類第一顆人造衛星及其發射瞬間

原子能利用的最初形態、其光芒讓天空中的太陽黯然失色的原子彈出現時,對人類的震撼就更不用多說了。它讓看到其爆炸的壯觀場面的人們切實感受到了一種翻天覆地的力量。當時人們極其興奮地認為很快就要拿到打開無限廉價能源供給之門的鑰匙了,而這幾乎意味著人們可以隨心所欲。只是這個夢一直做到今天還沒有成真。

無線電技術當年也是風光無限。意大利工程師伽利爾摩·馬可尼(Guglielmo Marconi,1874年4月25日—1937年7月20日)用一個原始而簡陋的無線電收發裝置首次實現了用無線電傳送信號,因此而獲得了1909年的諾貝爾物理學獎。在發表獲獎感言時,他坦言自己其實并不完全理解電磁場理論。這種背景與資歷在諾貝爾獎的歷史上可能也是絕無僅有的,由此可見無線電技術在當時人們心中的分量有多重。無線電技術也確實很快對社會產生了重大影響,在全球范圍內涌現了數量眾多的“無線電愛好者”。在人類如今屈指可數的幾項高技術競技中,就有自20世紀40年代興起并持續至今的無線電測向項目。

圖1-4 馬可尼賴以獲得諾貝爾物理學獎的無線電發射機(制造自1896至1897年)

與這些自帶光環降臨人間的造物相比,通用電子計算機這個當初占了一整間屋子的復雜龐大的設備,問世后顯得多少有些寂寞。它更像是科學家手中又一件不太可靠、不太好用且極難伺候的算數工具。

圖1-5 人類第一臺通用電子計算機ENIAC(1964年,重30噸,占地170平方米)

電子計算機發明的初衷是要解決繁重的數字計算問題。而數字計算是人類擁有了上千年的并不復雜的技能,可以說了無新意。所以在當時看來,雖然通用電子計算機具有可編程能力,但它似乎不過就是傳統的計算工具——如算盤、手搖計算機——的更加強大的現代翻版,無非能讓人們在做數字計算的時候更省些力氣。有它固然好,沒它也能過得去——只是需要多加點班而已。

事實上,我國當年在兩彈一星攻堅的時候,由于電子計算機數量有限,確實也曾使用手搖計算機甚至算盤解決了許多關鍵的計算問題。

1959年,蘇聯停止對華技術援助,撤回所有專家。離開前,有三位蘇聯核專家在課堂上留下了一個關于內爆過程中產生壓力的技術指標。

對接下來需要自力更生完成原子彈研發的中國科學家們來說,這個重要參數本應極有幫助。但在研究人員歷經二十天的計算核對之后,結果與蘇聯專家提供的參數仍有偏差,計算工作因此陷入了僵局。

一次計算解決不了怎么辦?那就再來一次!

為了獲得準確的結果,鄧稼先帶領研究人員用手搖計算機、計算尺乃至算盤反復計算。三個月內,科學家們三班倒地又進行了三次計算,卻仍未得出和蘇聯專家一致的結果。四次計算后仍然一籌莫展,中國科學家的回答是繼續做第五次、第六次,一直做到了第九次。

1961年中,物理學家周光召仔細分析了九次計算的結果,運用炸藥能量最大功原理,從理論上證明了蘇聯專家提供的數據是有問題的。”

(摘自“中國第一顆核彈是算盤算出來的嗎?丨老照片里的‘兩彈一星’故事”,微信公眾號“科技日報”,2021年08月26日)

圖1-6 鄧稼先領導研制中國第一顆原子彈時使用的手搖計算機

圖1-7 1970年中國發射第一顆衛星(“東方紅一號”)時用算盤完成的熱控方案的計算

可見,與曾經激發人類無限想象與熱情的原子能、無線電、航天等開創性技術突破相比,當時的電子計算機更像是人類計算工具的進一步發展。雖然這個進步跨度不小,但看起來遠不具有開疆拓土的意義,更難以產生令人們憧憬的遐想空間。電子計算機因此也被許多人稱之為“電子算盤”,無緣身居那些為人類開啟了神奇且充滿想象的新領域的“明星技術”之列。

電子計算機就是以這種形象與地位進入人類社會的心理認知中的。第一印象一旦形成,便愈發頑固,逐步成為集體潛意識,誤導著人類對以電子計算機為核心的信息技術的本質的理解。

比如,將其歸入計算類工具、起源于算盤的這種敘事邏輯,至今依然被計算機專業的教科書所采用:“今天的計算機有著龐大久遠的世系淵源,其中較早的一種計算設備是算盤。歷史告訴我們,它很可能源于中國古代且曾被用于早期希臘和羅馬文明。”[摘自《計算機科學概論》第11版,[美]J.格倫·布魯克希爾(J.Glenn Brookshear)著]。

這多少有點像在一個孩子誕生于世、長大成人并有相當作為后,依然念叨他與猿猴之間其實存在某種淵源。這種敘事邏輯固然不是沒有依據,但卻十分淺薄,而且掩蓋了現代電子計算機在人類整個科學與技術發展歷史上獨特的開創性意義。

電子計算機被輕視的根本緣由,是其誕生之初即被“誤解”;而這種誤解源于社會的認知慣性。它讓人們沒能意識到通用可編程電子計算機是人類科技之樹上“節外生枝”地結出的一顆全然不同于其他技術與工具的“異果”;它雖然從數字計算起步,但絕不僅僅是算盤或手搖計算機的升級換代,而是人類技術工具發展歷程中一個全新疆域的起點。

從遠古開始,人類作為凡夫面臨的最大問題便是對物質需要的滿足。所以自古以來,人類技術與工具的進步一直沿著一條默認的主線在發展。那就是強化自己在物質世界的行為能力,保證自身的生存,進而尋求征服與改造物質世界為自己服務。現代科學也發端于對物質世界的認識,其指導人們借助技術和工具作用于物質,通過改變物質世界來提升人類的生存能力,追求對物質需求的更大滿足。改變物質世界的技術與工具包括改變物質性質的技術與工具(如化工技術)和改變物質存在狀態的技術與工具(如機械加工、交通運輸技術)等。我們不妨將這類技術與工具稱為“物質性技術與工具”。

與這條主線相比,與人類意識活動直接相關的技術與工具則顯得非常寒酸,所以也沒有被社會主流意識所看重。我們能夠想起來的相關技術與工具寥寥無幾,像文字、造紙術、印刷術、算盤等的發明,一只手好像就可以數得過來了。

對事物而言,它的“特質”固然重要,比如文字出現時“天雨粟,鬼夜哭”(見《淮南子》),但是再重要的“特質”,如果數量稀少,在面對數量極其龐大的不同性質的存在時,也會淹沒在對方的汪洋中,被社會主流認知所忽視。在很多情況下,足夠龐大的數量就是力量,就能帶來話語權,就能形成關注的焦點。

所以上萬年來,在凡夫們的意識中,技術與工具事實上就等于物質性技術與工具。電子計算機本來就是在物質性技術與工具的發展洪流中,以一種輔助性工具的面目出現的,于是便“自然而然”地被默認為它們之中的一員,而且是沒有足夠新意的一員。但是,通用可編程電子計算機從誕生開始,事實上就不屬于物質性技術與工具,被劃入其中導致它自己獨有的本質被完全忽視了。被淹沒在物質性技術與工具中的通用電子計算機自然難以與實現了人類長久夢想或者展露出燦爛前景的原子能、航空航天等開創性的技術與工具比肩。

人類集體主流意識的誤解,遮蔽了通用電子計算機自出生起便具有的獨特本質的光芒。在很長一段時間內,以電子計算機為代表的信息技術,都沒有被授予“時代”這個閃光的桂冠。

不過,多年的媳婦終能熬成婆。當“原子能時代”“太空時代”等說法都已不再新鮮甚至幻滅之后,由電子計算機扮演核心角色的“信息時代”這一說法在20世紀70年代終于出現,但其“含金量”與之前的各種“時代”相比,似乎還是遜色了不少。

不論是“原子能時代”還是“太空時代”,都是從人類實現第一次相關技術突破開始計算的,而且是在人類文明的整體層面而言的,并未做國家地域的區分。

比如人類“原子能時代”的起點,通常被認定為1942年12月2日。這一天,恩里克·費米(Enrico Fermi,1901年9月29日—1954年11月28日,美籍意大利物理學家,諾貝爾物理學獎獲得者)帶領團隊在美國芝加哥大學的體育館里啟動了他們建造的人類第一座受控裂變原子反應堆。這個反應堆首次實現了核裂變的可控持續進行,盡管當時人們還并沒有利用反應堆釋放的原子能做什么事情。

人類的“太空時代”則如前文所述,是以1957年10月4日蘇聯宇航科學家科羅廖夫將人類第一顆人造衛星送入太空為開端。

再看“航空時代”也是如此。1903年12月17日,美國航空先驅奧威爾·萊特(Orville Wright,1871年8月19日—1948年1月30日)駕駛他與哥哥威爾伯·萊特(Wilbur Wright,1867年4月16日—1912年5月12日)共同設計制造的“飛行者一號”飛機在第一次嘗試中騰空了12秒,飛行了36.5米遠。盡管他們的成就在今天看來微不足道,但并不妨礙這一天被視為人類“航空時代”的開端。

這些時代的起點,都是以技術與工具的原理性突破與實現為標志,而沒有考慮它的實際使用與推廣。

“信息時代”的劃分方式則很不相同。首先,這種劃分并不在人類文明的整體層面進行。歐美國家普遍認為自己在1969年進入了信息時代,而中國則把1984年作為本國的信息時代開端。更為不同的是,不論是歐美還是中國,都沒有將通用可編程電子計算機的誕生作為時代的起始標志,而是更多地考慮了其應用在社會中的普及程度。

所以,在人類的集體意識中,“信息時代”的稱謂并不是站在人類文明整體進程的高度去贊譽相關技術原理突破的價值,而是“降維”到了各個國家的層面去衡量其實際效應與影響;而且在對信息時代起點的認定方式中,沒有給通用可編程電子計算機在原理上的開創性突破以應有的肯定。這似乎是在說,通用可編程電子計算機的基本原理有些不足為道。

與獨立擔綱“第二次工業革命”旗幟的電力技術相比,它就更相形見絀了。在近年來對“第三次工業革命”的比較流行的描述中,電子計算機作為推動這場革命的核心技術成就之一,經常被排在原子能之后。但事實上原子能技術直到今天,除了在軍事領域,對人類社會的影響力遠在電子計算機之下。

由此可見,對物質世界的直接改造與操控,在凡夫們心中依然占據著絕對重要的地位。電子計算機這個無法直接用于改造物質世界的工具獲得今天的認可,已經算是被“破格表彰”了。如果不是自20世紀70年代開始,物質性技術與工具一直無法獲得前幾十年取得的那種原理或應用層面的開創性突破,電子計算機還未見得能獲得這種“破格”待遇。

上述低估仍在延續,這種低估根植于對信息技術最底層基本概念的重大誤解。

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