书城科普读物科学伴你行——奇妙的科学仪器
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第15章 计算仪器设备(4)

阿塔纳索夫看到别人对他的研究感兴趣,心中十分高兴,热情地接待了这位文质彬彬的志同道合者,毫无保留地向这位不速之客作了情况介绍,详细叙述了如何把最新电子技术应用到计算机中,大幅度提高计算机运算速度的具体设想。莫克利是个内行,对此听得津津有味,神情专注,惟恐漏了一个字。阿塔纳索夫把一本有关电子计算机设计的珍贵笔记本,郑重地递给了这位年轻人。

笔记本上凝结着阿塔纳索夫几年的心血,这是多么无私的举动呵!莫克利“受宠若惊”地接过笔记本,就像接过阿塔纳索夫手中的接力棒一样。他感激万分,觉得这次来,收获很大,确实不虚此行。

从1933年到1941年,莫克利在厄西纳斯大学任教。在1941年炎热的夏天,他到宾夕法尼亚大学的莫尔电气工程学院电子国防训练班参加学习,结业后留在莫尔学院任教。回到莫尔学院,莫克利沉浸在对阿塔纳索夫方案的研究和思考之中,一而再,再而三地仔细推敲,夜以继日地不懈工作。他终于将阿塔纳索夫的方案琢磨透了,懂得这是一个可行的研制电子计算机的方案,自己原来有几个搞不清楚的关键问题,阿塔纳索夫实际上都解决了。他凭着特有的聪明才智,加上数学、物理学雄厚的基础,以及电子学和计算机丰富的实践经验,1942年8月,他写了一份题为《高速电子管装置的使用》的报告。

这个报告是在阿塔纳索夫方案基础上写成的,比那个方案更具体、更详细。该报告很快就在莫尔学院里传阅开了,教授、青年教师、研究生、高年级的大学生们都对它产生了浓厚的兴趣。

莫克利的报告在莫尔学院引起了一个年轻人的特别浓厚的兴趣。这个人就是23岁的研究生埃克特。

J·P·埃克特,1919年4月9日生于美国宾夕法尼亚州的费城。他从小学习就非常认真,1941年以优异的成绩毕业于莫尔学院,获电气工程学士学位。大学毕业以后,他又留在该校读研究生,继续深造。就是在这期间,他从一位老师手里看到莫克利的报告。

正如法国著名微生物学家巴斯德说过的那样,“机遇只偏爱那些有准备的头脑”。莫克利辛苦写就的报告,在许多人手里传来传去,并未传出什么名堂来,可是传到研究生埃克特手里的时候,情形就完全不一样了。

埃克特深知这份报告的价值,为此他将自己全部身心投入其中。一天,埃克特拜访了莫克利先生,埃克特看问题深刻而尖锐。莫克利认为,埃克特正是自己的知音和得力的帮手。他们共同又研究了一种更加完善的方案。

莫克利和埃克特的方案提出以后,前后也被搁置了近一年的时间。他们从阿塔纳索夫那里接过“接力棒”,问题在于,他们能否拿着接力棒第一个到达终点呢?关键取决于谁需要这种发明了。当年给阿塔纳索夫提供资金的是农业实验站,如果莫克利他们得到的也是那类部门的资助,那就很可能会落得和阿塔纳索夫同样的命运。

这次不同了,他们得到了军方的资助。1941年12月7日美国宣布参战,在战争中,战争的需要就是第一需要,莫克利、埃克特等人终于获得最后成功。

第二次世界大战的纷飞战火,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。

宾夕法尼亚大学莫尔学院的电工系,即莫克利所在的部门,正在同马里兰州阿伯丁试炮场联合进行着一个军事研究项目:为陆军计算炮击表。这是一项非常艰巨而紧迫的任务,按照对方要求,他们应该每天向陆军提供6张炮击表,每张表的计算量都非常大,要计算几百条弹道。实际上,每计算一条在空中飞行60秒的炮弹的弹道,用台式计算机就得花上20个小时,即使用上大型的模拟计算工具——微分分析仪,也要花上15分钟。

在这个项目的课题组中,有一位军方派来的代表,负责该课题组与陆军军械部的联系,他就是年轻英俊的戈德斯坦中尉。入伍前他是密歇根大学的副教授、数学家。真是无巧不成书,他与莫克利是多年的好朋友。当莫克利谈到自己的电子计算机设计方案时,戈德斯坦中尉激动万分,连声说“太好了,太有用了!这对炮击表的计算简直是雪中送炭。”

他立即向他的顶头上司吉伦上校作了详细的汇报。上校认为这是克服计算炮击表困难的希望所在,因此给予热情的支持。在上校的积极参与和大力支持下,负责与阿伯丁联系的莫尔学院的勃雷纳德教授,按照军械部的要求,在1943年4月2日,起草了一个为阿伯丁试炮场制造一台数字式电子计算机的计划方案。

战时的一切都为了战争,所以事情进行得异常神速,办事效率特别高,仅仅过了一个星期,关系到第一台电子计算机命运的讨论会,就正式开始了。穿戴整齐的勃雷纳德教授,在莫克利和埃克特俩人的陪同下,神情严肃地前往阿伯丁,出席这次不寻常的会议,他深知这次会议关系重大。阿伯丁军方出席会议的有阿伯丁试炮场弹道学研究所所长西蒙上校,普林斯顿高等研究院的著名数学家维伯伦教授等。维伯伦是西蒙的主要科技顾问,是他的智囊团里的第一号人物,说话具有很高的权威性。

会上认真讨论了这一方案的种种潜在可能性,由于申请经费的数额巨大,当然大家都得慎重行事。后来人们回忆说,会前维伯伦教授对方案审阅过多次,在他听取了有关方案的详细说明后,对戈德斯坦中尉端详了一会,又沉思片刻,果断地说:“西蒙,把试制经费拨给他们吧!”教授的这句话是历史性的,整个会议厅里静极了,只有教授的话音在大厅里回荡。当时是1943年4月9日,人类历史上第一台电子计算机试制工作的序幕,就这样被拉开了。

6月5日,军械部和莫尔学院正式签定了试制合同。在最后一次会议上,大家想到了为这台未来的机器起个名字,最后尊重吉伦上校的意见,命名为“电子数值积分和计算机”(ElectronicNumerialIntegratorandComputer),英文缩写为ENIAC,我们译为中文是“埃尼阿克”。

埃尼阿克试制计划开始实施了。总设计师一职,毫无疑问应该是这一方案的提出者莫克利教授,当时他才30多岁。担任总工程师的是24岁的埃克特。在制造过程中遇到的一系列复杂的工程技术问题,都由他负责解决。年轻的逻辑学家勃克斯参与逻辑软件的设计工作。风华正茂的戈德斯坦中尉作为杰出的组织者和数学家,在数学上提供十分有益的建议。整个工程吸收了大约200多人,经过两年多艰苦的创造性劳动,埃尼阿克的试制工作终于瓜熟蒂落。1945年底,这台标志着人类智力解放的巨大机器,庄严地宣告竣工。

1946年2月15日,在正式的揭幕仪式上,埃尼阿克作了第一次公开表演。

此时第二次世界大战的烽火,早已烟消云散,埃尼阿克的诞生虽然没能直接为反对法西斯的战争立下功勋,但它给世界带来的影响之大远远超过了在一次战争中所能起的作用。第一台电子计算机是个十足的庞然大物。它占地170平方米,总重量达30吨,里面约有18000个电子管,1500个继电器,以及无数的电阻、电容等。耗电达150千瓦,是个名副其实的“电老虎”。

这些功耗在机器运行过程中,最终当然都要转化成热量。热量之大,如果用于烧水,每小时能把近两吨的水烧开。为此,还必须附加冷却设备,以防过热。

埃尼阿克的计算速度,当时无与伦比,每秒钟可作5000次运算,比当时已有的最快的继电器式计算机要快上1000倍!它可以胜任相当广泛的科学计算,当时计算中的最复杂的问题,要数描写旋转体周围气流的五个双曲型偏微分方程组了。这个问题如果让机电式计算机来计算的话,需要花一个多月的时间;让人工手算,要化上几年时间,而埃尼阿克,仅用了一个小时,就把结果全部告诉人们了。

埃尼阿克实现了多年来人类将电子技术应用于计算机的梦想,为进一步提高运算速度开辟了极为广阔的前景。