战争中的控制与通信

第一章　战争中的控制与通信

伦敦的傍晚，天空辽阔而又深邃，零散地飘着几朵云。时值1940年的秋天，暂时的平静只是自欺欺人。突然，空袭警报的呼啸声撕裂了宁静的暮色。对伦敦市民来说，这样的警报声以及充斥其中的紧张不安同样令人熟悉。夜袭已经成为常态。从1940年8月23日开始到新年前夕，只有8个夜晚是安宁的，没有德军（对伦敦）的空袭。德军已开始在夜间飞行作战，这就使得英国皇家空军司令部（RAF’s Fighter Command）更加难以追击入侵的轰炸机群，同样也增加了伦敦守卫军将其击落的难度。但是，黑暗中的袭击通常很不准确。飞行员仍根据肉眼判断进行投弹，他们会使用照明弹标记目标以便随后展开猛烈轰炸。德军的进攻主要针对军事要塞、工业活动中心和交通枢纽。［1］没有一点光亮能从伦敦已被涂黑的窗户中泄露出来。在没有月亮的晚上，德国空军甚至会放宽作战规则。

一天晚上，月亮正在升起，以一种柔软的银色光泽照亮了伦敦红色和棕色相间的屋顶。在85舰队街大楼，两名记者抓起自己的钢盔，爬上了位于5层的《芝加哥论坛报》（ChicagTbune）办公室的楼顶，它紧挨着克里斯托弗·雷恩爵士（Sir Christopher Wren）于1672年设计的圣布里奇大教堂（St.Bride’s Church）。这两位美国记者，约瑟夫·赛鲁迪（Joseph Cerutti）和拉里·鲁（Larry Rue），正在等待着即将到来的空袭。

抬头望去，“强烈的探照灯光束刺向了天空”。［2］然后，在伦敦的东南部，他们看到了“一排接一排的曳光弹向天空射去”。接下来是防空高射炮的爆破声，它们在高空爆炸产生的弹壳碎片像是反向划过的流星。就在那时，赛鲁迪和鲁听到了几十架满载高能炸药和燃烧弹的德国轰炸机发出的“无情的轰隆隆、轰隆隆、轰隆隆声”。在城市的上空，飞行员打开了舱门。这些致命的货物呼啸而来，起初消失得无影无踪，随后是炸弹轰然坠地，燃烧弹向着四面八方进射出刺目的白色火焰。红色的火光开始时在团团烟雾的笼罩下有些暗淡，而后变成了熟悉的样子。城里成群的鸟儿——八哥，麻雀和鸽子——慌乱地冲进燃烧的空中。大火迅速蔓延，带着一种“恐怖的解脱”照亮了圣保罗这座雄伟的伦敦大教堂巨大的穹顶。

只有即将到来的黎明才能减轻这一切，慢慢升起的阳光似乎击退了无情的轰炸机浪潮。“现在我们安全了。”鲁说道。这位《芝加哥论坛报》伦敦分社的社长之前已经历过多次空袭，“当时，周围死一般的寂静。”［3］他后来形容道。然后赛鲁迪听到了一架飞机在低空盘旋的声音，一颗巨大的炸弹接着飞驰而下：

“它落在了相邻街道一幢坚固的办公大楼上。我一动不动地站在低矮的石栏杆后面。随着一声震耳欲聋的巨响，炸弹爆炸了。在爆炸的火光中，我看到建筑的整个墙面缓缓地升到空中，看似完整无损；而窗户和屋檐还停留在它们被安装的位置上，大概到了50英尺^[1]高的地方，突然解体，残骸像下雨一般散落在很大的一片区域内。”

1940年6月开始，著名的英国空中追击战拉开了序幕。8月1日，阿道夫·希特勒（Adolf Hitler）发布了第17号元首令，下令纳粹空军“在可能的最短时间内听令并集中一切力量战胜英国空军”。［4］因此，8月份的空袭变得更加密集了。在9月初德军的攻击战略发生改变后，希特勒选择了伦敦作为首要攻击目标。9月15日，200架德国轰炸机在重型战斗机的护航下向英国首都伦敦发起了进攻。这轮打击持续了数月之久。白天，德军轰炸机和战斗机席卷英格兰东南部；到了晚上，他们就对伦敦发起空袭。10月15日和16日晚，纳粹空军增强了打击力度，向伦敦派出了235架轰炸机。英国的防御系统不堪一击：用了8326枚炮弹，伦敦的地面守军仅仅摧毁了两架德军轰炸机，损坏了两架轰炸机。［5］这一年的战争以一场大火席卷伦敦宣告结束，在12月29日和30日晚上，这场大火吞没了圣保罗大教堂，并因此闻名于世。整个12月，英军仅仅击落了14架德军飞机。

不列颠空战（The Battle of Britain）是“真正革命性的”，军事历史学家约翰·基冈（John Keegan）说道。［6］这在历史上是首次，一个国家仅仅采取空中作战的军事行动去摧毁另外一个顽强抵抗的国家。德国并未动用陆军或是海军部队进攻英国，只派遣了其强大的空军力量。英国急需采取行动并改进其空中防御。远在大西洋另一侧的美国敏锐地觉察到了这一点。在这一系列奇妙的事件中，在夜色中投向伦敦的德军炸弹帮助触发了一次名副其实的科学及工业研究的爆发性进展。仅仅4年之后，在欧洲战役结束前，新型的思考机器就将被部署到英吉利海峡——这些机器能够互相战斗，并对生和死做出自主性决策。

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范内瓦·布什（VannevarBush）是那个时代最为天才的预言家和最为多产的发明家之一。自1932年以来，布什一直担任MIT的副校长和工程学院院长。1936年，美国陆军总参谋部（US Army General Staff）将其研究和研发预算削减了一半。他们认为美国的武器装备已经非常充足了，这些资金可以用于更好地维护、检修以及提供更多的军需品。［7］同军方进行多次交流之后，布什惊愕地发现，一位军事领导人竟然不知道科学将如何在战争中发挥作用——因为科学家们并不清楚军队在战争中的需求。

布什服务于美国国家航空咨询委员会（National Advisory Committee for Aeronautics，NACA），该组织是美国航空航天局（NASA）的前身，这使他对于尖端的航空学发展形成了自己独到的见解。1938年，布什听取了委员会成员查尔斯·林德伯格（Charles Lindbergh）对德国弹药和飞机制造厂的特权之旅所进行的报告。林德伯格对强大的德国战争机器记忆非常深刻，尤其是那些看似不可战胜的德国纳粹空军的演示。极少有人能够像林德伯格那样深刻地理解飞行机器的威力。11年前，这位飞行先驱成为当时世界上第一名从纽约成功直飞巴黎的飞行员。后来，他将自己的飞机“圣路易斯精神”（Spirit of St .Louis）比作一个“活的生物”。高空中的林德伯格与机器合为一体，“每一次飞行都能强烈地感受到美好、生命和死亡，都依赖于对方的忠诚。我们，而不是我或者它，一起成功地飞越了海洋。”［8］林德伯格担心，当战争来临时，人类与这个比以往更快、更大、更强的机器之间的合体将不再关乎美妙和生命，而只是召唤从天而降的死神。美国应该在这场战争中保持中立，这名飞行员对此深信不疑。

而布什得出了与之不同的结论。这个固执的新英格兰人有着强硬的观点、坚强的毅力和强大的驱动力。［9］他认为美国应做好参战的准备，这意味着科学应该尽其本分。在1939年1月，已经50岁的布什从波士顿搬到华盛顿，成为卡内基学院（Carnegie Institute）的院长。那个冬天，在他到达哥伦比亚特区时就已经联系好：他将在美国国家研究委员会（National Research Council）主持一个部门，并任职于NACA。布什热衷于参与科研经费相关的政治事务。卡内基研究所的办公室位于白宫北部10个街区之外的第16大街和P街道的拐角处。1939年的春天，欧洲还能维持和平，在德军开始对不列颠战场进行疯狂侵袭的一年之前，布什就已经开始关注“空中防御问题”了。

通过在NACA的工作，布什意识到，飞行器将变得更加强大、快速，并且能够在更高的高度飞行。布什明白，这样的演化下去，要使用质量平平的高射炮把飞行器击落，即便可能，也会非常困难。而使用由撞击引发爆炸的炮弹直接击中飞机几乎是不可能的。炮弹需要被定时，这样它们才能在距离目标足够近时引爆并击中目标。然而准确设置定时引信却随着速度和距离的增加而变得更加艰难。1939年10月，布什当选为NACA的主席，该机构随即调整了其对航空学的研究。但是NACA的对抗机构——一个协调研究空中防御的机构，却并不存在。布什因此向总统提出“其他重要的领域还没有类似的机构存在，特别是防空设备的研究”。［10］1940年6月27日，时任美国总统的罗斯福成立了国防研究委员会（National Defense Research Committee），该机构以其缩写NDRC而更广为人知。NDRC成立的目的是为实战军事问题的学术研究提供资助，它的诞生可以说是极为成功的。

工程师经常使用“鸭子射击”来解释目标预期位置的变化所带来的挑战［11］。有经验的猎人看到飞行的鸭子，其眼睛通过神经将视觉信息传送到大脑，大脑计算出步枪射击的合适位置，手臂调整步枪的方位，预测鸭子的飞行轨迹并提前锁定目标。随着步枪扳机的扣下，两个分离的过程结束了。猎人的射击运动模仿了一个工程系统：猎人是网络、计算机和执行器三者的一体化。用远处快速移动的敌机代替鸭子，用高射炮炮台代替猎人，要完成眼睛、大脑和手臂的工作则成为一项重大的工程挑战。

这项工程挑战将奠定控制论的基础。当诺伯特·维纳读到“鸭子射击”的类比内容时，便立即沉迷其中。［12］他一遍一遍地但却不实地声称，是他克服了飞行器轨迹预测的相关问题。事实上，美国最有天赋的企业家之一早已攻破了这个预测问题，并在这个过程中创建了一整套的问题解决思路和方案。维纳成功的理论——虽然这位教授从未承认过——是站在了工程学巨人的肩膀上。

埃尔默·安布罗斯·斯佩里（Elmer Ambrose Sperry）有一颗非凡的商业头脑，在1910年，他创立了斯佩里陀螺仪公司（Sperry Cyroscope），位于布鲁克林市中心的弗莱布许大道延伸路段40号。斯佩里的愿望是建立一个掌握单独提供控制技术的公司：可以稳航船舶、制导飞机以及指挥枪支。斯佩里产品能够使机器在无人类操作员协助的情况下，比有人时以更高的可靠性表现出更高水平的性能。

斯佩里明白，防空问题并不仅限于地面。相对于那些移动迅速、机身小巧、蜂拥而至的战斗机群，美国强大的B-17飞行堡垒（the Flying Fortresses）轰炸机虽庞大但却易受攻击。大型飞行器需要新型防御。20世纪40年代初斯佩里公司的总裁托马斯·摩根（Thomas Morgan）解释说，该公司生产的军事产品的首要价值是“产品将增加作战人员的身体和精神力量，使作战人员能够在敌人攻击到他们之前，更快更密集地攻击到对方”。［13］

斯佩里炮塔是一个典型的例子。炮塔与炮手相互独立地工作。火炮可以在近距离范围内进行瞄准。这种类似于射击指挥的机载火控机制无须炮手再对液压炮塔进行操作。炮塔的运动平滑又稳定，使得炮手能够快速地左右转动炮塔追击敌机。虽然该机器具有避免炮手在战斗压力下打到自身所乘飞行器的保护机制，但是抵御进攻敌机的过程却不是自动化的。尽管如此，炮塔仍使人-机互动达到了一个新的水平。

当时，斯佩里正在寻找一种新的方式，以描绘士兵和工人如何与机器进行协同互动。该公司的工程制图部决定聘用一名经验丰富的透视图艺术家。他们最终选择了艾尔弗雷德·克里米（Alfred Crimi，），一位著名的、出生于西西里岛、现居住在纽约的壁画画家。经过深入的安全审查，并习惯了克里米意大利体育式的东方丝绸领结和他的山羊胡须之后，斯佩里为克里米提供了一间私人工作室。斯佩里起初并不知道如何恰当地利用这名艺术家，因此克里米有足够的自由和时间进行试验。

克里米发明了一种透明重叠的绘图手法。他最著名的画作展现了这样一幅场景：炮手在炮塔中，透过炮手的身体能够看到枪炮。“仿佛借助x射线进行透视。”克里米解释说。［14］他同时展现了在战斗前线和后方的人-机交互，详细地绘制出了公司的海军枪炮瞄准器的组装线、女性员工在显微镜的协助下认真工作、海上用的巨大回转罗盘，以及一个模拟72 000英尺海拔高度的高空实验室。

克里米最著名的一幅铅笔画描绘了一名炮手躺在斯佩里球形炮塔中的情景。这个小小的球形射击舱从B-17“飞行堡垒”的腹部伸出，舱中内置两挺突出的机枪。为了减少飞机的阻力，炮塔被设计得极小，它安装了两挺光筒勃朗宁机枪，每挺配有250发子弹。一套精密的补给系统从球形舱的顶部沿其外壳将弹药输送给机枪，枪支则借助整个装置在炮手的两侧得到了扩展。该炮塔有几个三角形的窗户，同时在炮手的两腿之间有一个直径13英寸^[2]的“牛眼”舱口。这种炮塔没有为降落伞预留空间。

炮手借助压力旋转炮塔，像控制手柄一样双手控制枪支。球形炮舱可以垂直转动近360度、水平转动90度。这种大幅度的转动意味着炮手在使用双枪时，只能背靠炮舱蜷缩或深蹲射击。每个控制杆都有一个开火按钮。炮手的右脚操作飞行器内部的一个一键对讲系统；左脚操作一个安装了照明指针的反射瞄准镜，照明指针用于瞄准射击目标。炮手通常是个头最小的机组成员，在飞机到达预定航线后进入炮塔，此时起落架会被收起。机组人员调整炮舱位置，将两杆枪指向地面；炮手拉开炮塔舱门，进入，两脚置于脚蹬上，以婴儿般的姿势蜷缩在两杆勃朗宁机枪之间。收紧安全带后，炮手便控制了这种旋转式武器。

当炮手追击从下方进行袭击的敌机时，用著名的美国诗人兰德尔·贾雷尔（Randall Jarrell）的话来描述就是“在狭小的球形舱内倒置蜷缩着，炮手看上去就像是子宫内的胎儿”。［15］贾雷尔在战争时期担任空军军官。在1945年，他发表了一首颇具影响力的五行诗《旋转炮塔炮手之死》（The Death of the Ball Turret Gunner）。贾雷尔的诗深刻地思考了工业战争中人机结合带来的后果。人类操作员成为蜷缩在机器腹部的一个微不足道的、可任意处理的齿轮，最终被敌人的炮火撕成碎片，“他们用水龙把我从炮塔里冲出”。

若非被描述得如此残忍，同样的主题定义了克里米为斯佩里公司绘制的素描和图纸。以真正的现代主义时尚眼光来看，克里米的剖面图在视觉上将人和机器融为了一体。素描中的机器外壳一部分是消失不见的，以展示出人类操作员被捆绑在炮塔里，就像机器中活的一部分。相应地，为了显示出机器的刻度盘和操作柄，操作员的身体变成了透明的，或者干脆从腰部以下就消失了。操作员的面部没有五官。这些图纸让人联想到以前用于教授解剖学的素描。克里米以及他所绘制的炮塔图纸说明了人类为增加肌肉的力量是如何与机器进行交互的。但球形炮塔的炮手仍旧用自己的双眼去观察靠近的敌机，并用自己的大脑来决定击落目标的瞄准位置。

克里米的素描被认为是“士气营造者”，它“打破了装配流水线工人所经受的单调乏味”。［16］他的绘图被突出地展示在《时代周刊》《伦敦新闻画报》（Illustrated London News）、《科技新时代》（Popular Science）、《柴油机进展》（Diesel Progress）和其他工业出版物中［17］。这些标志性的图纸触碰到了人们的神经。这些艺术作品捕捉到了这种新型的人机交互形式受欢迎的兴奋点——“机械化的人类”，而维纳开创性的书籍正是挖掘到了这样的兴奋点。在斯佩里公司，克里米在自己的行业用图像描绘了控制论将要传达的内容：人类与其使用的机器工具之间的关系已开始转变。

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与此同时，许多最为聪明的工程师已开始在战争中从事控制与通信方面的工作，这甚至早在控制论将其机理阐明为闭环“反馈”之前。空中对战问题已足够困难。但从地面角度来看，防空问题更加令人苦恼——简单地观察到目标已经是一个挑战。当容克Ju88轰炸机（Junkers Ju 88，一种用于大规模空袭的新型德国轰炸机）靠近并进入到炮手的视线时，再向其开火可能为时已晚，因为敌机已经太过接近了。在地面上抵御飞机进攻，需要在人类肉眼看见之前就能观察到它们。防御需要扩展感官，并提高其感知能力，通过雷达即可解决这些问题，当时的雷达系统能够在黑夜中引导探照灯。但在1940年，即便是最好的雷达系统，其对抗敌机的自动火控功能也不够好。因此，NDRC决定克服这一难题。

“雷达”（radar）这个术语是“无线电探测和测距”（radio detection and ranging）的简写形式。雷达的主要功能是在其有效测距范围内确定一个物体与雷达站之间的空间距离。在1940年，轴心国与同盟国都开始使用短波雷达，但是双方在更为强大的微波雷达技术方面均未取得大的突破。然而，情况即将发生改变。在原子弹被投放之前，同盟国一直将微波雷达技术视为其在战争中最为强大的秘密武器，一种关乎胜负存亡的至关重要的新型技术。［18］

“雷达能够穿透最浓的雾和最黑的夜”，《纽约时报》如此评论道。它的工作原理很简单，有点类似于将一块石头掷入黑洞中，看多久石头才能着地——雷达站发射无线电波，目标会反射电波的一些能量，雷达的天线能够接收到反射的回波。回波返回的时间表明了目标的距离范围。雷达的电磁脉冲信号以光速传播，速度约186000英里^[3]每秒。如果一个物体距雷达15英里，它的回波将在0.00016秒之后返回。测距和方向显示在操作员所谓的“示波器”上。这是一个球形的屏幕，类似于一个微弱发光的表盘。示波器上有许多圆环标记，有时也会叠加一张地图在上面。目标物在雷达示波器上显示为一个光点，是一个“光斑”。这个“光斑”与示波器中心的距离取决于回波返回的时间。

雷达也能测量精确的方向，不只显示目标距离多远，还显示目标在哪儿。天线的位置指明了目标的方向：天线可以转动并发出窄幅定向脉冲，就像是微波探照灯。当转动的天线直接指向目标时，目标便呈现为操作员面前球形显示屏上的一个微小的闪烁光点。通过天线指向的角度，即可计算目标的方位与高度。当然，雷达也会接收到噪声。在20世纪40年代，雷达手册通常会包含大篇幅的“尖头信号学”内容，或者“关于雷达显示器上出现的所有类型信号的研究和阐释”。［19］。这是一门艺术：操作员需要一双训练有素的眼睛来判断光斑的尺寸、形状、起伏和闪烁的频率，以及目标飞行高度的波动，移动的范围和方位。他们的任务十分艰巨：若将噪声误认为目标信号，就可能意味着向一群飞鸟射击，或朝着友军而不是敌人开火。

美国陆军的第一型雷达系统是SCR-268，它设计于1937年。这个系统非常粗糙笨拙。它装配着大型天线，天线大约40英尺宽、10英尺高，测量也不精准。SCR-268的问题在于它的波长较长：5英尺^[4]。使用这种雷达有点像使用一张鸟瞰地图，没有放大显示和详细查看的功能。这个问题的解决方案在理论上很简单，但实际操作起来却很难：使用更短的波长，或称为微波。高频短波有一个非常关键的优势：波长越短，电波波束越精准，因而操作员看到的图像分辨率就越高。使用新的雷达，在理论上，能使操作员以高分辨率放大地图。这将是一个令人难以置信的强大工具。但它仍存在一个问题：物理学家们虽然知道微波的存在，但没人能想出一种以大功率产生并发射微波的方法使之用于雷达设备。[20]德国工程师甚至从未考虑过微波雷达在技术上的可能性。[21]

战争把这一问题的答案带给了麻省理工学院。这不无讽刺：通过攻击英国，德国“帮助制造”了第二次世界大战中最为强大的武器之一，而正是这一武器将最终击垮德国。德军对伦敦和英格兰南部的猛烈空袭使得英国不得不集中全部力量专注于即时战争生产。这就使得英国的基础研究难以继续。因此，亨利·蒂泽德爵士（Sir HenryT izard，时任英国航空研究委员会主席）开始了一项任务，使得美国的应用研究能够充分利用英国在微波技术上一些最为珍贵的绝密实验之研究成果。当时，英国伯明翰大学（University of Birmingham）的研究人员已在1939年下半年做出了一项轰动性的发现，并将其命名为“多腔磁控管”（cavitym agnetron）。[22]

这个微小且奇妙的装置卓越非凡，它可以产生令人梦寐以求的波长低于10厘米、最短可达3厘米的短波。更妙的是，飞机和船只都可以携带磁控管所用的更加微小的天线。它的潜在功能对于美国的设计者们来说是十分吸引人的：他们将不仅始终能够在敌人看到自己之前以高分辨率观察到敌人，而且这项技术还承载着更多的希望——雷达将变成可移动式的，使飞机能够在最黑的夜晚飞行，船只能在最浓的雾中穿梭。这仍不是全部：接收10厘米和3厘米波长的雷达装置将比长波雷达更难被干扰。这就意味着盟军可以干扰敌军、迷惑他们，同时还能提高自己的侦查感知能力。

美国的雷达项目于1940年8月28日发生了根本性的改变。那个周三，一场强烈的热带风暴侵袭了大西洋沿岸中部的美国各州。范内瓦·布什与蒂泽德在华盛顿特区的宇宙俱乐部（the Cosmos Club）共进晚餐。两人相谈甚欢，并发现彼此在雷达的应用研究上有着共同的激情。以这顿晚餐为起点的后续一系列活动，最终使得布什领导的NDRC获得了对英国微波研究的控制权。陆军和海军早在1937年就终止了他们对微波的研究，因而没有提出任何异议。有了磁控管，布什回忆道“我们开始极速奔跑。”[23]

1940年10月，MIT辐射实验室（MITS Radiation Club）成立了，初期只有十几名科研人员和仅仅几个房间。在接下来的几个月里，该实验室取得了突破性的进展。MIT的工程师们做出了另外一个绝妙的发现：他们意识到，如果反射回的雷达脉冲能够被放大，并通过反馈来控制与雷达天线连通的伺服系统，那么这个原本微弱的信号——得益于小型微波，现在精准了许多——也可以控制榴弹炮。如果雷达能自动追踪目标，那么所有的炮弹同样也都可以自动跟踪目标。

1941年5月底，辐射实验室在MIT演示了他们试验性的自动角度跟踪雷达系统。工程师们将一台原本为B-29轰炸机设计的机枪炮塔安置在MIT一幢建筑物的屋顶，然后将它连接到其中一台试验用雷达站上。他们设置了系统，使机枪能够自动指向一架被追踪的正在飞行的飞机，即使飞机被云层覆盖。“这非常令人印象深刻”，主持了该试验演示的伊万·盖亭（Ivan Getting）回忆道：

通过安装在雷达底座上的望远镜你能够看到，当飞机飞到云朵中时，除了云朵你看不到其他任何东西。但当飞机从云朵中现身时，机枪的交叉瞄准线已经对准了这架飞机。这就像魔法一样[24]。

工程师们知道自己该做什么：取下安装在屋顶上的装置，重新设计它，将这个自动运作的防空高射炮安装到一辆卡车上。1941年12月初，该辐射实验室带着他们的实验用卡车，一辆XT-1，向驻扎在新泽西州汉考克堡的美国陆军通信兵做了展示。12月5日，周五晚上，这群工程师以享用汉考克堡慷慨的啤酒来庆祝他们新机器的成功。两天之后，周日上午，日本袭击了珍珠港。

在接下来4年的战争中，辐射实验室迅速成长为一名研究巨人，它接管了大部分与美军雷达相关的工作，每月有400万美元的预算，其研究人员达到了4000名，囊括了全美国五分之一最为优秀的物理学家[25]。辐射实验室开办了自己的制造工厂，在马萨诸塞州贝德福德运行着自己的机场，在美国和世界各地都拥有自己的雷达基站。该实验室成了NDRC最为庞大的项目，同时成为战争中最为著名的科研机构之一。1945年5月，在蒂泽德任务签发后不到5年的时间里，陆军和海军已在雷达设备方面与MIT签订了27亿美元的合约。这一令人瞩目的投资奠定了美国战后强大的电子工业基础。

该实验室最为显著的成果是车载微波雷达，即XT-1。陆军随后将其更名为SCR-584，表示“通信兵电台584”（Signal Corps Radio5 84）。这是一台强大的设备，它使得几乎所有的早期长波雷达都惨遭淘汰。这台机器的精度足以在其扫描范围内展示一颗155毫米长度的炮弹在接近打击目标时的轨迹。当小光点与大光点在屏幕上汇聚时，两者同时消失。

通过炮瞄液压装置来增强肌肉力量令人印象深刻，而通过雷达提高感知侦测能力更是令人赞叹不已，尽管两者都还有待提高。要从远处击落德军轰炸机，不仅需要提前观察到飞机并用强健的体魄将威力巨大的高炮瞄准目标，还需要在开火之前知道高炮的瞄准位置。炮弹不会像MIT屋顶的雷达脉冲一样以光速飞行：一颗长155毫米的炮弹在击中飞往伦敦的德国容克轰炸机前，要在空中飞行20秒，在炮弹击中敌机之前的这段时间里，目标敌机可飞行2.5英里。就像猎人射击飞行的鸭子一样，炮手必需预测并瞄准未来的一点。地面亟须一个独立的机械化大脑来做出这一预测。

射击控制，即精确地操控那些复杂的枪炮进行瞄准，是难以把握的。在军队中负责射击重型武器的是“炮台”。在早期，一台高射炮的不同组成部件可能会相距几百英尺，这主要取决于地形和战术。高射炮的独立组件通过电话线相连。若要射击一个目标，观察者必须通过电话将数据传递给相关人员。该人员随后将数据输入到一个原始计算机中并获得输出变量。然后，该人员向枪炮设施打电话并将目标数据读给炮手听。炮手利用数据设置炮弹引信，瞄准，最后发射。在整个过程中，通信线路参与了一半的任务。因此，射击控制历史上非常重要的一个角色落在了一家电话公司——贝尔电话实验室（Bell Telephone Laboratories）——身上，也就不是那么令人惊讶了。贝尔电话实验室由美国电话电报公司（AT&T）和西电公司（Western Electric）资助，它是坐落于曼哈顿的一个强大的研究机构。

精确地朝着移动目标射击需要两种独立的运算：弹道计算和预测计算。弹道计算的解决方案较为直截了当：如何发射炮弹，让它在特定的空间和时间点爆炸。为完成该任务，炮手需要为枪炮提供三个数据：决定射击方向的发射角度、高度，以及决定炮弹何时爆炸的引信装置的定时。炮兵人员所用的传统非自动化的方法是在一个发射表中查找这些数据。发射表中包含成列的关于高度、方位角、引信装置、飞行时间和偏移方位的数据。

随着射击学的演变，射程修正因素变得更加详细复杂，包括枪口速度、逆风、顺风、气温和气压等。在战火中查阅发射表变得不切实际了。作为对这一问题的响应，机械化的枪炮指挥仪通过将发射表转化为一个形状奇特的布满了针脚的金属圆筒，将表的查询自动化了。它有点像一个播放特定旋律的老式音乐盒的旋转圆筒。这些旋转圆筒就是所谓的斯佩里凸轮，看起来像扭曲且弯曲的树干。然而，这些圆筒是经过精密加工制造而成的。这种由发射表转变而成的圆筒就是只读存储器，即后来所称的ROM。实际上，它就是一台原始的机械计算机，能够查找并组合预先计算好的数值。

第二个计算任务：预测计算，则更具挑战性。计算如何发射炮弹，使其击中空间和时间上的特定点是其中一个问题。但一个更为棘手的问题是，将这个空间和时间上的特定点与一架快速移动的飞机关联起来。为了简化这一场景，工程师们做了这样一个假设：目标敌机在水平直线上飞行，不会上下起伏或旋转以躲避射击。炮火射击指挥仪则假定了敌机在水平面上有一条恒定的轨迹。虽然这个假设不太现实，但它还不至于因太不现实而使其预测毫无用处。

为了重现该轨迹，斯佩里公司最为先进的炮火射击指挥仪在第二次世界大战初期从物理上表现了正在从横向和纵向两个维度进行逼近的轰炸机行为：“目标的实际运动被机械化地重现在计算机上一个很小的范围内，”一家国防杂志在1931年如此报道，“所需要的角度和速度能够直接从这些元素的运动中测得[26]。”到1940年，斯佩里公司已在控制系统工程的前沿走了近30年，它可能比任何其他一家公司都更具备优良的设备以迎接机械化地预测航行路线的复杂性挑战。斯佩里公司研制的机械化计算机，即M-7，由1.1万个部件组成，重达850磅^[5]。

这是贝尔电话实验室加入战场时所面临的情况。贝尔电话实验室选定做炮火控制的研究是因为一个梦。在1940年5月和6月期间，实验室的一位物理学家，大卫·帕金森（David Parkinson），参与了一个有关自动“电平记录仪”的小项目。帕金森尝试在条形图纸上绘制迅速变化的电压。为此，他简单地将一个测量电压的装置——电位计，连接到一对握有钢笔的磁掌上。电压由此牵引着钢笔，在图纸上绘制曲线。当电压下降时，电位计使握有钢笔的磁掌下降，因此，图纸上的曲线也随之下降。

当帕金森在电平记录仪上进行研究时，欧洲发生了令人震惊的敦刻尔克战役（The Battle of Dunkirk）。在1940年5月26日到6月4日之间，纳粹德国击溃了法国、英国和比利时的守军，并迫使他们撤退。斯图卡式俯冲轰炸机（Stuka dive-bombers）的袭击被美国的各家报纸和电台大肆报道。29岁的帕金森受这些事情困扰，在一个晚上做了一个“最为生动而又奇特的梦”。他后来在日记中记录了当晚的梦：

我发现自己和一名防空高射炮炮手一起在炮坑或是掩体旁边……那儿有一门炮……它偶尔发射一下。但令人印象深刻的是，它每一炮都能击落一架敌机。三四炮之后，一名炮手朝我笑了笑，并招手示意我靠近它。当我靠近时，他指向了大炮左耳轴暴露在外的末端。那儿安装的是我的电平记录仪的控制电位计！

第二天早上帕金森醒来时，他觉得这个奇怪的梦并不难理解：钢笔就是枪炮！如果电位计能够快速且精确地控制钢笔的运动，那么它同样可以快速且精确地控制炮火的移动——只需要将信号放大即可。

当天，他一到工作室，就把这个想法告诉了他在贝尔电话实验室的领导克拉伦斯·洛弗尔（Clarence Lovell）。洛弗尔一眼就看到了这个想法的潜力：贝尔机器的核心将是一台计算机。但并不是一台笨拙的、吱吱作响的、实际上并没有计算功能的机械化搜索装置。贝尔的电子计算机会进行真正的实时计算，而并不仅仅是搜索并组合事先计算好的数据。洛弗尔和帕金森将这一发明称为“瞄准计算机”（range computer），并淘汰了位于斯佩里公司M-7计算机中心位置的树干形状的机械化圆筒。计算引信时间需要借助雷达来判断从观测点到目标的距离。这台梦之机器以“电子电位差”的形式表示距离[29]。

提出电子计算这一想法并在实践中实现它，所需要的一系列技术远远超过了一家制造公司的能力范围，即便是斯佩里这样一家大公司也是如此。而一家电子通信公司能提供其所需要的一切：通信工程领域的丰富经验，例如滤波器的设计、波的平滑和均衡技术，电位计、电阻器、电容器和反馈放大器等部件的制造。1940年，贝尔电话实验室成为美国领先的通信实验室。

贝尔电话实验室的创始人，同时也是曾经的主任，是弗兰克·朱厄特（Frank Jewett）。他是MIT电气工程系的前教员，对于通信技术有着全面的了解。1935年，他曾在一次美国国家科学院的演讲中质疑有关电子信号的传统观点：“我们在围绕电报学、电话学、无线电广播、传真电报或是电视产业进行思考——更糟糕的是——行动时，倾向于认为它们是分开的领域。”[30]

对朱厄特而言，电子信号是一种普遍的、通用的元素。布什派他负责新成立的国防研究委员会的C部门，即通信与交通（Communications and Transportation）部门。沃伦·韦弗（Warren Weaver），洛克菲勒基金会（Rockefeller Foundation）的前任科学行政官，主管NDRC的D-2部门名下大部分的自动控制项目，包括炮火射击指挥仪和雷达设备。朱厄特敏锐地意识到了射击控制工程的紧迫性，并倾向于把它看作是一个通信问题。韦弗表示同意：“射击控制预测和通信工程中的某些基本问题之间，存在着惊人的紧密联系和有效的可比性。”他后来写道。贝尔电话实验室得到了韦弗的第二份合同。1940年11月6日，在陆军通信部队的支持下，韦弗新设立的D-2办事处与贝尔电话实验室签署了“2号项目”合同[31]。

韦弗很欣赏贝尔团队在电子学领域的丰富经验，图纸上还处在规划中的设备，看起来比现有的机械式炮火射击指挥仪优良得令人难以置信：电子炮火射击指挥仪的生产需要更少的技巧、时间和费用，但在操作中却能提供更高的精确度、更快的速度和更强大的灵活性。第一次，计算机（M-9）可以将数学置入机器的闭环反馈之中。贝尔的计算机使炮火射击指挥仪能够计算简单的数学函数，例如借助电阻器、电位器、伺服电动机和弧刷等计算正弦和余弦。就这样，数学，经放大之后，可以驱动一台90毫米的重型高射炮了。

但是这一最先进的炮火射击指挥仪仍有其局限性，即便是在耦合了自动雷达追踪技术以后。设定了限时引信的炮弹一旦飞离炮口之后，便只能是击中或者未击中敌机。由于炮弹与轰炸机飞得越来越快、越来越高，使得设置足够精确的引信（燃烧）时间变得越来越困难，即便是由炮火射击指挥仪自动完成设置，而非炮手人工操作。目标瞄准是个开环控制：炮弹发射之后便不会再反馈。如果有一种方法可以根据炮弹在海拔10000英尺高空的实际飞行情况，告诉它要比原来设定的时间晚一点点或早一点点爆炸就好了。

约翰·霍普金斯大学（Johns Hopkins University，同样由NDRC资助）提出了一种接近反馈回路的巧妙控制方法：近发引信，也被称为“可变时间引信”（variable-time fuse）或简称“VT引信”。炮弹将变得聪明，具有感知能力，当且仅当接近德军轰炸机时才会爆炸。这种差异是微妙但却至关重要的。定时引信是在发射前设置的；近发引信的引爆则取决于炮弹飞行过程中收集到的信息。引信机制必须灵敏且坚固，足以承受一门强大的5.8吨M-114榴弹炮发射时产生的冲击。当一种力是重力的20000倍时，就会影响枪炮中的炮弹。更糟糕的是，炮弹会在飞行中高速旋转。当炮弹离开炮口时，必须首先保证其安全，而不是能够爆炸。

新型的美式引信是一个微型无线电台，包括一个发射器、一架天线和一个接收器，这些都安装在炮弹的弹头处。当一枚155毫米的炮弹以几乎两倍音速的初速度离开榴弹炮时，炮弹的微型无线电台将自行打开并开始发射电波。当炮弹在高空中靠近德国轰炸机或巡航导弹时，无线电波将被目标反射回来，就像光的镜面反射。炮弹会感知到反射电波，将其放大，并将放大后的电波传递到一个微型的充气闸流管上，而这个闸流管将作为引爆炸弹的开关。这一过程的工程挑战令人眼花缭乱。在此之前，德国最为优秀的精英们已经碌碌无为地在可用于空中防御的近发引信方面研究了十年[32]。

要关闭最后的防空反馈环还需要几个发明。首要问题是构建微型的玻璃真空管，类似于应用在助听器中的那种类型。这种易碎的玻璃管要能够承受M-114榴炮弹射击时的加速度冲击。测试的过程充满艰辛：约翰·霍普金斯大学的学者们首先利用他们从桥梁和摩天大楼设计中汲取的方法来强化这种助听器式真空管。然后他们将这些真空管放置在钢制容器中，用铅块猛击，高速晃动，并使用自制的滑膛枪对其进行射击。他们发现，这些玻璃真空管需要借助橡胶杯和蜡制化合物进行冲击缓冲。经过艰苦的测试，他们取得了成功：微型玻璃管能够在榴弹炮的射击中幸存下来了。

这种微型无线电台还需要一个微型的发电装置。当然，这种电池也必须经过同样的冲击测试——但发射时产生的冲击和飞行过程中的高速旋转本身就是产生电的机会。约翰·霍普金斯大学的工程师们研发了一种液体电池，使用玻璃安瓿瓶分开盛放两种电解质。当枪炮射击时，玻璃碎裂，有效地启动电池。然而，要保证安全还需要有一个短暂的延迟，这样炮弹的无线引信在离开炮口时才不会将自己的炮台误认为是射击目标。一个巧妙的想法是利用炮弹中水银开关的旋转：当炮弹离开炮口时，它会短暂地绕其轴线旋转，这将迫使水银穿过接触室的多孔隔膜打开电池开关。当水银翻滚涌出时，炮弹已在向着预定的目标飞行了。现在，无线“导弹”正呼啸着穿过空气，等待从毫无戒备的敌机上反馈回来的感知信息。

无线炮弹的发明是一个重大突破。“作为一种秘密武器，其重要性仅次于原子弹。”《巴尔的摩太阳报》（Baltimore Sun）在战争结束后不遗余力地报道。[33]纳粹自己无法设计出无线炮弹，他们对这种价值连城的近发引信垂涎不已。1942年6月，美国联邦调查局（FBI）逮捕了8名执行搜集近发引信详细信息任务的德国特务。默尔·图夫（Merle Tuve）领导的NDRC特殊部门T资助了这一革命性设备的研发。炮弹的大规模生产甚至对上万名工厂工人进行了保密，即使他们在过去4年内已生产了1.3亿个微型真空管。1942年9月，得到正式批准的流水线投入生产。到1944年年底，由87家公司负责的118个工厂每天可生产4万多个无线引信。

其中，只有半数公司的高层管理人员知道他们到底在生产什么。生产真空管的工人们被告知他们在制造助听器。一个工厂将该设备命名为“X夫人”，其月生产量甚至最高可达200万。这种引信的使用如此保密，以致它只被允许用于开放水域的战斗，至少在1944年年底之前是这样的。海面上空更加安全的原因有两个：敌机近距离地观察高射炮的发射更为困难，他们也不可能从陆地上捡到哑弹来研究它是如何工作的。因为海洋吞噬了这个秘密。

采用这种新技术的指挥官们欣喜若狂。传闻，美国第三陆军（Third United States Army）总司令乔治·巴顿（George Patton）对该设备印象十分深刻。他预料，该设备将使战争的本质发生改变：“我认为，当所有军队都得到这种炮弹时，我们将不得不制定一些新的作战方针。”[34]

3

从1940年到1945年，沃伦·韦弗领导下的NDRC发射控制部门在5年内资助了80个项目研究。他签g订的合同实际上反映了当时的控制系统世界，正如MIT的历史学家大卫·敏德尔（David Mindell）所指出的那样[35]。D-2部门同民营的公司和实验室签署了51份合同，同学术研究机构签署了29份合同。其中60多个项目是关于解决地面防空发射问题的。每份合同的平均资助金额是145000美元。韦弗签署的最大也有可能是最为成功的一份合同，金额为150万美元，是贝尔电话实验室的炮火射击指挥仪合同，其结果是研发出了M-9。D-2部门额度最小也可能是最微不足道的一份合同，金额刚过2000美元，签给了诺伯特·维纳（Nobert Wiener），研究如何预测目标飞行模式[36]。

早在1940年2月，纳粹德国入侵波兰5个月后，维纳便加入了由普林斯顿大学数学家马斯顿·莫尔斯（Marston Morse）指导的一个小组委员会。科学家们讨论了美国数学学会将如何在一种“我们希望永远都不会发生”[37]的全国紧急情况下提供帮助。7月，不列颠之战正在进行。7月下旬之前，在希特勒下令入侵英国后不久，维纳了解到军队采纳了他关于使用燃烧弹的建议，然后他重申了想在战争中贡献一份力量的渴望。[38]

随后，在9月11日，维纳出席了美国数学学会在达特茅斯学院举办的一次会议，该会议已被载入史册。几个月前，贝尔电话实验室已在其位于纽约463西大街的旧总部大楼开始研制“复杂计算机”。该机器有450个继电器和10个纵横开关，以及一些远程终端装置，每个终端都有一个输入键盘和输出电传打字机。其中一台机器在达特茅斯学院。贝尔电话实验室的乔治·斯蒂比兹（George Stibitz）对于维纳的工作十分了解，他邀请了与会者一同围绕着复数的加、减、乘、除等问题来挑战这台计算机。当时，维纳走向键盘，试图难住该机器，但是这台来自纽约的计算机战胜了他。电传打字机奇迹般地打出了正确的数字。正是在1940年9月，维纳第一次遇到了一台思考机器。[39]

与此同时，德军捣碎了伦敦。不列颠之战愈演愈烈，英国人担心英国皇家空军的轰炸机起飞地点将面临迫在眉睫的德国入侵。1940年9月20日，维纳写信给范内瓦·布什：“我……希望您能帮我找到一个合适的角色，使我能够在紧急情况下发挥自己的作用。”[40]

也是在9月，NDRC新成立的D-2部门举行了第一次部门会议。沃伦·韦弗认为，当前最紧迫的问题是要改善陆军的防空火力控制。两个月之后的11月22日，维纳向布什的研究委员会提交了一份4页的防空预测器备忘录：“使用一种装置来探索预测在纯数学上的可能性”并“构造这种装置”[41]。1940年圣诞节前夕，该项目被批准通过了：NDRC向这位MIT教授拨款2325美元。

维纳雇用了一位27岁的MIT电气工程和数学专业的研究生朱利安·毕格罗（Julian Bigelow）作为该项目的总工程师。毕格罗是个胸怀大志、做事严谨的年轻人，总是身着干净整洁的西装；他同样是名活跃的业余飞行员，这给他带来了一项能够在其新项目中提供帮助的技能。两位学者都知道，他们正在攻克射击控制中最为困难的问题之一。就在维纳的项目步入正轨的几天后，12月29日晚上，德国纳粹空军以前所未有的猛烈火力空袭了伦敦。在3小时内，德军向伦敦投放了120吨炸药和2.2万枚燃烧弹。那天晚上，赫伯特·梅森（Herbert Mason）拍摄下了他代表性的照片，圣保罗大教堂的穹顶耸立在肆虐伦敦的战火和烟雾中。

防空问题从未如此迫切。维纳认为，在战火中，飞行员“可能会使用z字形、飞行特技或其他方式采取规避行动”。[42]在MIT的一间教室里，为了重新阐明这个问题，这位教授还在黑板上画出了一条尖锐的Z字形线。毕格罗则指出，飞行员的行为会受到飞行器本身的限制[43]。飞行员并没有完全的自主性来控制一架移动快速但反应相对迟钝的飞机。z字飞行并不容易。维纳开始意识到，飞行员的心理压力以及飞行器的物理限制使得人-机系统作为一个整体更易预测了。这使得根据飞行器的历史航行记录计算飞行器的未来飞行路线变得容易了。他擦去z形线，画了一条光滑的曲线取而代之。

维纳和毕格罗占用了MIT2号楼一间原来的数学教室，244室，并将其改造成了一间他们口中的“小型实验室”。在那里，他们用一台临时制作的简易设备做实验。从一开始他们就面临这样一个问题：在没有任何实际的飞行员行为数据的前提下需要模拟战火中的飞行，这是一项挑战。为了重现德国飞行员飞越伦敦以及飞越战时欧洲其他地区的随机曲线，毕格罗安装了一个由马达驱动的白色聚光灯，能够在他们临时实验室的墙上投射出光滑的、循环的、但不等速的飞行路径。灯光飞越整个墙面需要大约15秒的时间[44]。

这是理想状态下的飞行路径。为了模拟战火中备受压力的飞行员的实际飞行路径，两位研究人员安装了第二个红色聚光灯。一名模拟驾驶员必须在红光指到白色光形成的曲线上时，沿白光飞行，追击红光照在白光上形成的光斑。这是一项艰难的任务，当然这是故意为之。若要追踪灯光就需要控制一台“迟滞装置”，维纳如此称呼它，其设计极为复杂，并且给人“完全错误”的感觉。

维纳认为，这样产生的不稳定行为将模拟在战火压力下敌机飞行员受约束的飞行路径。维纳和毕罗格开始着手建立人-机行为在数学上的模型，但实际数据的缺乏阻碍了他们的理论工作。与此同时，其他NDRC资助的项目都正在取得惊人的进展。5月底，辐射实验室已成功地在MIT的屋顶测试了被自动化的B-17炮塔。而维纳当时并不知道辐射实验室的研究情况。几天后，在1941年的6月4日，韦弗安排维纳和毕格罗参观了一家位于新泽西州惠帕尼的贝尔工厂。在观察贝尔的实验设计时，毕格罗回忆了他对于贝尔工程师的那些过分简单的假设的惊讶之感：“他们根本没有随机变量，也没有考虑飞机飞行路线的闪避动作或自然曲线问题[45]。”但贝尔的人对维纳提出的抽象数学问题并不感兴趣。

在1942年2月1日，维纳向韦弗领导的NDRC之D-2部门提交了一份长篇报告，它有一个冗长的标题《稳态时间序列的外插、内插和平滑》（InterPolation，Extrapolaiton，and Smoothing of Stationary Time Series）。虽然维纳对抽象数学中一系列晦涩难懂的理论争议做出了学术性的贡献，但这项工作于战争并无任何用处；珍珠港事件已在两个月之前发生了，美国的汽车制造厂则刚从商业生产转向战时军工生产。

维纳长达124页的报告没有表现出丝毫的紧迫感，其中没有提到他们在小小的MIT实验室里失败的实验，或是其理论的机械化实施。报告仅提到过两次防空问题，但也被淹没在了第76页浩如烟海的数学公式中。无论是标题还是绪论或是索引部分都没有任何一条参考文献提到了引发项目资助的研究动机问题。相反，维纳提供了由深奥的数学组成的令人头脑麻木的字母表大杂烩：布朗运动（Brownian motion）、切萨罗部分求和（Cesàro partial sum）、傅里叶积分（Fourier integral）、埃尔米特形式（Hermitian form）、勒贝格测度（Lebesgue measure）、帕塞瓦尔定理（Parseval’s theorem）、泊松分布（Poisson distribution）、施瓦尔兹不等式（Schwarz inequality）、斯蒂尔吉斯积分（Stieltjes integral）、外尔引理（Weyl’s lemma）等。当韦弗收到维纳报告时，他用橘色的封面将文章封了起来并束之高阁。工程师们对报告中令人费解的理论和缺乏现实针对性也感到十分头疼，并将其戏称为“黄色危害”。

1942年6月10日，维纳和毕格罗提交了一份中期报告，阐明了他们对曾许诺建造的设备的尝试。在暗黑的244房间摆弄了几个月灯光之后，一些随后塑造了维纳控制论世界观的核心想法已在他们内心萌发。他们推断人和机器正在形成一个整体、一个系统和一个联合的机制。他们认为，该组合机制实际上将表现得类似于一个伺服装置，一个根据误差自动校正其性能的设备：

我们意识到，一架飞行器航行路线的“随机性”或无规律性是由飞行员引入的；当飞行员试图推动动态飞行器执行一个有效动作，例如直线飞行或180度转弯时，飞行员的表现就像一个伺服系统，他要试图克服其作为物理系统的飞行器动力学所带来的固有延迟，作为对一种激励的响应，这种激励会根据他未完成任务的程度引发相应的压力提高[46]。

然而这些观察只是基于他们自己的模拟，维纳和毕罗格同时指出：“不管是飞行器在实际空间中的轨迹，还是追踪装置的观测数据，我们所能获得的信息都非常之少。”[47]

两个多星期后，1942年7月1日，斯蒂比兹和韦弗参观了维纳的临时实验室，这次访问发生于这个为期两年的项目的第18个月。此时，德军刚刚征服了克里米亚半岛的塞瓦斯托波尔，隆美尔的非洲军团已经侵入埃及。美国正打算发动对纳粹德国的空中进击战。战争甚至蔓延到了新英格兰（美国东北部）：仅在这次访问的3天前，在从长岛离开的一艘船上逮捕了8名搜集无线引信相关信息的德国间谍。

这位教授大胆地告诉其政府资助者，他在MIT研制的设备是“有史以来最为接近飞行员生理行为的机械化方法之一”[48]。他的理论预测器是基于其资助者所赞成的“良好行为主义思想”。维纳解释了这个项目更为一般化的意图：他将试图通过研究一个“有机体”的过去行为，而不是通过研究这个有机体的结构，来预测有机体的未来行为。

斯蒂比兹对维纳和毕格罗所展示的预测器的印象十分深刻。“不得不承认，当考虑输入数据的特征时，他们的统计预测器会创造奇迹。”他观察到。“他们的机械装备相当不可思议。”斯蒂比兹在报告中写道。但韦弗却持怀疑态度。他甚至不确信维纳的机器到底是“有用的还是无用的奇迹”。韦弗开玩笑地告诉维纳，他们将“在下次访问时带一把锯子过来，以便把桌腿锯掉来查看他们是否在某处隐藏了什么电线”[49]。

玩笑归玩笑，最多1秒的短暂预测时间是一个非常严苛的限制。此外，NDRC的资助者们质疑支撑着维纳模型的一个最基本假设：处在战火压力之下的敌军飞行员的行为始终保持一致。飞行员很有可能并未注意到爆破的炮弹。每个人面对同样的情况可能有不同的反应。毕格罗也开始怀疑这点，他告诉韦弗，维纳的统计方法“目前在发射控制方面并没有实际的应用”[50]。

然而这位骄傲的教授无法让自己“亲口说出这种话”。对维纳这个曾经的神童而言，承认失败是十分困难的。维纳的雄心和自尊使其确信统计预测的可行性。1942年8月20日，维纳仍旧坚信他的工作具有至高的意义。数理统计研究所（The Institute of Mathematical Statistics）计划在这个秋天举办一场公开研讨会。当维纳听到会议议程时，他忧心忡忡地向会议组织者发出了一个紧急提示：当前情况下，甚至是演讲的题目都有可能向敌人“泄密”。他在统计预测方面的工作“从很多很重要的方面来说，都比我所能告诉你的要更为意义重大且机密”，维纳如此告诉一位会议组织者。[51]

10天之后，韦弗失去了耐心。1942年9月1日，韦弗在一份备忘录中发泄似的写到“非常怀疑”维纳的工作。为了搜集可用于他们在临时实验室墙上所做的白色与红色灯光的实验的相关数据，维纳和毕格罗已经主动拜访了一些军事基地，包括位于马里兰州阿伯丁试验场的陆军军械部（The Army Ordnance Department）弹道研究实验室（The Ballistic Research Laboratory），费城的法兰克福兵工厂（The Frank ford Arsenal），以及北卡罗来纳州戴维斯营的防空局。他们还去了在弗吉尼亚州的门罗堡。但他们的旅程并不顺利，用韦弗的话说：

（维纳和毕罗格）兴高采烈地开始了一系列的军事基地拜访之旅，没有行程安排，没有任何授权，甚至一点都不知道他们要见的人（假设他们知道他们要去见的人是谁）是否可以见到。[52]

军队的军械官要操心优先级更高的其他事情。德国正以势不可挡之态向斯大林格勒进军。美国的战争机器已经开足马力。NDRC也同样忙碌不已：革命性的VT无线近炸引信已在装配线上开始了数以万计的生产。然而，维纳和毕格罗的项目却几乎没有任何进展，反而显得是在浪费别人的宝贵时间：“24小时内，我的办公室开始接到想要知道这两个愚蠢的人在哪儿的电报。”韦弗大怒道，“这个项目应该归到‘傻瓜旅行记’文件夹中。”[53]1942年年底，维纳那份价值2325美元的项目在不到两年的时间内被迫终止了。

这位MIT的教授非常失望：“我仍然希望我能够造出可以杀敌的东西，而不是仅仅展示怎样不去试图杀死他们。”他在1943年2月28日写给韦弗的信中隐晦地写道[54]。作为一个工程师，维纳是失败的。他的防空预测器从未如预期那样工作过，它甚至没能提高防空火力。7年之后，维纳在其里程碑式的著作《控制论》的序言中隐晦地提到了这段不愉快的插曲：“结果是，当时的防空炮火情况未能证明[一台]飞行曲线预测的特殊设备的设计（是否可行）。”[55]

然而，《控制论》的内容集中在防空问题以及人机交互、控制与反馈的讨论。这位倒霉的教授之后一次又一次地暗示，他在战争期间已经发明了这些概念，而且仅凭一己之力改善了防空火力。维纳的工作本身即代表了处于压力之下的人机交互的一个有趣案例：这个机械化的防空问题给予了维纳紧迫感、激情、灵感、语言，以及最重要的是，以一个强有力的隐喻来清晰地表达控制论。

4

同时，斯佩里公司反馈回路装备的销售已获得了巨大的成功。1942年，公司已经通过销售控制系统开拓出了一条获取巨额利润的途径。斯佩里公司创造了“用科学辅助配件来拓展远超过操作人员的力量、耐力、能力等技巧和功能的一个全新领域”，公司历史这样描述到[56]。随着战争的加速，军方对于公司产品的需求开始爆发式增长。斯佩里及其子公司已经针对产品研发深耕了20年，现在却难以满足这一数量惊人的产品需求——仅在1942年，公司就签订了价值几十亿美元的控制系统生产合同。

如果说这有什么意义的话，这一数字可以很好地解释斯佩里公司对于战争的巨大贡献，其公司高管指出：“这些价值几十亿美元的科技设备能够弥补价值数千亿美元的武器及其数千操作人员之间的巨大鸿沟。”第二次世界大战发生于工业时代的鼎盛时期，人们与钢铁组成的机械怪物作战，冲突遍及陆地、海洋和天空。人类，若没有辅助，根本不适合机器时代的战争。斯佩里公司写道：

人们驾驶的飞机已变得如此之大、航程如此之远，以至于人类必须使用自动驾驶仪来替代手动操作飞行。机枪炮塔必须要由液压设备控制转动。高射炮要射击的目标在三个维度上移动得如此快速，以至于炮手已经无法计算目标的移动并瞄准。这必须要完全自动地完成，否则炮手将永远无法完成一次射击。[57]

第一次世界大战开始的时候，飞机只能在2000英尺以下的高度飞行，速度也只有每小时70英里^[6]。高射炮武器都十分简单：“那些被训练以高射角进行射击的高射炮只能以猎人射击飞行中的鸭子那样的方式开火。”普雷斯顿·巴塞特（Preston Bassett）写道，他当时是斯佩里陀螺仪公司的总裁，并再次使用这个大家偏爱的野鸭射击的故事进行了比较说明。[58]但是斯佩里公司的工程师推断，击落速度更快的目标需要更加全面的自动化：

时间因素对于所有的操作员来说已变得非常微小，以至于包含人在内的这一环节成为整个问题中唯一不变且不稳定的一个因素，它正逐渐成为整个操作链条中最为薄弱的一个环节。现在的情形已十分明显，人类手动必须从整个操作序列中退出。[59]

第一次世界大战时，一个防空炮台大约需要20人协同操控以完成搜索目标并瞄准射击的整个过程；到了1935年，这一数字减少到了夜间需要18人、白天需要12人；在第二次世界大战开始时，所需人员数量减少到了10人；而在第二次世界大战结束时，只需要3到4人即可完成整个过程。“剩下的几个人也必须离开，”巴塞特在战后观察到，“由于人类操作员的缓慢反应，时间已被耗尽。”[60]若要击落自动化的机器，必须由自动化的机器来完成。

珍珠港事件之后，“美国工业真正退去了沉重的枷锁并开始高效地运转起来”。1943年，斯佩里公司的规模达到了顶峰，雇员人数高达32000人。战时有22家承包商生产斯佩里公司的产品。例如，福特汽车公司生产高射炮引导器，克莱斯勒公司生产航海用的陀螺仪罗盘。生产斯佩里公司装备的全部雇员数量膨胀到了10万人左右[61]。1942年到1945年，斯佩里公司产品的装货费用达到了惊人的13亿美元[62]。而在当时，美国首都航空公司（Capital Airlines）从纽约飞往的芝加哥的航班票价才18美元[63]。

若没有斯佩里公司的反馈装置，无论是机器还是人都无法在战火中发挥作用。斯佩里公司提供了这一联合两者的缔结组织：人机交互界面。这家公司知道，“若没有这些设备，无论是人还是武器都无法有效地发挥作用”[64]。

1944年6月13日凌晨，弗雷德里克·派尔（Frederick Pile）将军“被伦敦一阵不同寻常的防空警报惊醒了”[65]。“警报”声远去之后，几乎就在“警报解除”的信号响起几秒之后，再次响起了令人毛骨悚然的警报声[66]。将军的卧室一片漆黑。派尔是英国防空司令部总司令。过了一会儿，他的电话响起，值班的情报员汇报“俯冲者”（The Diver）终于来了。“Dv”是英军称呼V导弹的一个代号，这是一种可怕的新型德军武器，一架完全无人驾驶的飞行器，它会将自身撞向目标，而不仅是投掷一枚炸弹。

这种所谓的喷射推进式炸弹（buzz bomb）是世界上第一种巡航导弹，采用单一的自主推进器，能够在低空中以非弹道轨迹飞行。伦敦的第二场战役即将打响，7枚来袭的导弹拉开了这个夜晚的序幕，其中的一枚直奔伦敦东部，击中了贝斯纳尔格林的高架铁路桥，阻断了从利物浦街车站发出的所有火车，这是伦敦最大的火车站之一。这次袭击的性质和防御的性质，公众一无所知。即将投入使用的惊人的工程成果依然是盟军最不为人知的秘密。这个秘密要等多年以后才会被公众悉知。当第一批控制论专家在几年后清晰地表达出他们关于反馈回路和自适应机器的理论时，他们并未意识到，其关于控制论未来的宏伟愿景早已在英吉利海峡上空展开了。

当德军的V-1导弹从其轨道发射器起飞扑向伦敦的大地时，一个精细、复杂且高科技的系统正在英吉利海峡的另一边静静等候它们的到来，准备拦截这一遥控入侵者。当低空飞行的喷射推进式自主炸弹穿过大西洋汹涌的波涛飞向海岸边时，微波正以不可见的、更快的脉冲，以每秒钟高达1707次的频率温柔地触摸着自主炸弹的表面。这些微波调动了一个复杂的反馈闭环，正筹划将许多正在靠近的导弹在空中撕碎。

微量的能量波被V-1导弹的表面反射回到发射源——由MIT设计的移动雷达基站顶部的抛物形天线。天线会接收这些反馈的能量，将其转变成信号，并通过电缆、真空管以及一系列的过滤器传输信号。信号随后被放大，并被回送到控制天线转动的发动机中。而相反地，当一个信号变弱时，天线就会转向另一个更强的信号，以便更有效地追踪V-1导弹。这个系统被锁定到成为当前目标的导弹上。导弹表面反射的微波越多，该观察系统就能愈加精确的测量这一新型德军武器的飞行范围、方位和高度。[67]

1943年年中，盟军的情报服务组织通过截获通信、图像和告密者了解到，德军很快就要向英国南部发射导弹了[68]。派尔，一个名炮手，通过培训意识到，一套先进的枪炮预测系统将完全改变战争的形态。“我们迫切需要SCR584。”[69]他讲述道。防空司令部也计划使用“新型炮弹”来对付喷射推进式炸弹。近炸引信在战争后期才投入使用，在此之前，只有两种方法：定时引信或接触引信。定时引爆炸弹并不精确。而接触引信又效率太低，因为炸弹必须实际击中目标，才能触发爆炸并造成有效的伤害。新型的“可变时间”近炸引信能够自动地激活触发器来引爆炮弹中的TNT炸药。一个引信和一个一品脱^[7]牛奶瓶的大小相当。一旦它进入目标周遭70英尺范围内就会引爆，把爆炸区内的所有东西都炸上西天。

诺曼底登陆一周后，德国开始向英吉利海峡发射V-1导弹。第一批V-1的发射很失败，仅有少数飞过了英吉利海峡。德军操纵导弹发射的人员，仅接受过炮兵的训练，一开始并不知该如何操作这种奇特而又新颖的“复仇武器”（Vergeltungswaffe），或简称“V-武器”。但他们学得很快。不久之后，V-1导弹就能从大约50个发射点掷向大英帝国的首都了。他们共计向伦敦发射了超过7000枚导弹。V-1立即被新闻媒体称为“自主炸弹”。“尽管盟军部队已经清除了加莱海岸的纳粹军队和他们的炸弹发射台，但自主炸弹的威胁无论如何都不会解除。”《基督教科学箴言报》（Christian Science Monitor）如此报道，同时自豪地宣布，福特公司现在正为美国制造同类型自主炸弹（robombs）[70]。

到1944年夏天，大约有500门大炮，其中许多装备了带有新式近炸引信的炮弹，为对付即将到来的V型炸弹已准备就绪。“VT引信出现导致的结果是，“杀伤率”真正耸人听闻地提高了。”一份官方的军队报告称，这份声明在战争结束后被美国各地的报纸广泛报道。[71]1944年7月的第4周，79%的穿越了英吉利海峡的V-1导弹都被击落了。到了8月，在V-1导弹最后一次大批飞向英国时，这些防空设备表现得异常良好，派尔回忆到“8月的一个星期天，德国向英吉利海峡对岸发射了105枚V型导弹，但仅有3枚命中目标。”[72]新式防空火炮击落了68枚V-1炸弹，其余的则被战斗机击落或是发生了故障。

1944年夏末发生在英吉利海峡上空的对抗具有非凡的意义：在此之前，从未有任何一种自主性武器与另一种自主性武器在人为干扰如此之少的情况下发生冲突[73]。战争的未来已可预见。“现在我们看到了第一场机器人战争的开端”，派尔在此时观察到，“人为失误正逐渐从竞赛中消除：未来，机器将战斗到底[74]。”这场战争是自动机对抗自动机，VT机器人对抗V-1机器人。

击中V-1既困难又很简单。乍看之下，德国巡航导弹的优势在于它的大小、速度和高度。它小巧、快速并且能在低空飞行：它比战斗机更加短小纤薄；每小时400英里的速度使其明显快于喷火式战斗机；巡航高度是2000到3000英尺（600米到900米之间）。但糟糕的是，该导弹没有“一键停止”的功能，当进行打击时单点的故障即可引发炸弹的爆炸：它没有飞行员，而它的发动机又不是高度抗打击的。这种新式武器还有一个致命的弱点：它恰恰没有提供维纳曾试图解决的那个问题：一条难以预测的飞行路径。这一复仇武器呈水平直线飞行，其飞行路径是可预测的。而任何一个处于压力之下的飞行员都会做出相反的行为：尽量避开敌军炮火。

【注释】

[1]1英尺=0.3048米。——译者注

[2]I英寸=0.0254米。——译者注

[3]1英里（mi）=1.609344千米（km）。——译者注

[4]1英尺（ft）=0.3048米（m）。——译者注

[5]1磅=0.45359237千克。——译者注

[6]1英里=1609.344米。——译者注

[7]1品脱=0.4731765立方米。——译者注