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谁是“计算机之父”

时间:2022-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:艾伦·图灵,生于1912年6月23日,英国数学家、逻辑学家,他是计算机理论和技术的奠基人,被誉为“计算机之父”。但是,谁是“计算机之父”?谁是“第一台计算机”的专利拥有者,在一段时期还是争论不休,并发生了很多故事。不过,在1973年以前,美国计算机界人士普遍认为,真正的“计算机之父”既不是冯·诺依曼,也不是艾伦·图灵,而是宾夕法尼亚大学莫尔电气工程学院的莫奇利和埃科特。

有点计算机常识的人都知道,在计算机领域没有诺贝尔奖,它的最高奖项就是以艾伦·图灵名字命名的“图灵奖”。

艾伦·图灵,生于1912年6月23日,英国数学家、逻辑学家,他是计算机理论和技术的奠基人,被誉为“计算机之父”。

据说,16岁的时候图灵就能读懂爱因斯坦的相对论,当时全世界能够明白相对论的也只有不到300人。

19岁时,图灵考入英国剑桥大学国王学院,专攻数学,4年后,他的论文《论高斯误差函数》引起了学术界的轰动,从而,他由一名普通大学生直接当选为国王学院的研究员,不仅如此,第二年又荣获英国著名的史密斯数学奖,这些殊荣对于一名普通大学生来说,在国王学院历史上也是罕见的。

24岁时,他考入美国普林斯顿大学攻读数学博士学位,没有多久,艾伦·图灵向伦敦权威的数学杂志投了一篇论文,题为“论数字计算在决断难题中的应用”。在这篇开创性的论文中,图灵给“可计算性”下了一个严格的数学定义,并提出著名的“图灵机”(Turing Machine)的设想。“图灵机”不是一种具体的机器,而是一种思想模型,可制造一种十分简单但运算能力极强的计算装置,用来计算所有能想象得到的可计算函数,后来被他的导师丘奇称为“图灵机”。美国科学家冯·诺伊曼则说“图灵机”奠定了现代计算机的基础。

1954年,42岁的艾伦·图灵被管家发现陈尸家中床上,他睡前有吃苹果的习惯,去世时,床头上还摆放一个被咬了一口的苹果。

图灵去世的20多年后,美国的两名19岁的大学生,在父母的车库里潜心研究,组装了世界上第一台完整的家用电脑,这台机器和他们随后成立的公司都被命名为“苹果”。这个被咬了一口的苹果告诉人们,苹果的标志更配得上像苹果这样的公司,只有他们才能延续图灵的故事。如今的苹果公司,已经远远超过了经典意义上的计算机领域,苹果公司团队也不断地给我们带来惊喜。现在它已成为智慧和财富的象征。

不仅如此,图灵还是一个著名的密码破译天才。

在近代历史中,人类开始利用数据来指挥作战,这就是通过编制密码与破译密码进行双方的较量,而数据的计算则是关键。

在第一次世界大战中,密码是采用手工编码进行加密的。这种方法不仅耗时费力,其可靠性和保密性也受到一定的局限。为了保持战场上的优势,1923年,德国发明了一种既安全可靠又便于携带的加密通信装置,这就是“恩尼格玛”密码机。“恩尼格玛”的名字来源于英国作曲家爱德华·艾尔加的《谜之变奏曲》。只要把编好的密码放到机械加密的“恩尼格玛”密码机中,它就会自动加上多少次密。相对于手工加密,这是有史以来最可靠的一种加密系统。因此,“恩尼格玛”密码机被配发到德国陆海空三军和情报结构,由此使德军掌握了战场的主动权。

“恩尼格玛”密码机是人类历史上第一台以机械方式进行加密的装置。它通过机器上的转子,在键盘上敲入任意一个字符信息,再经过加密的扰频器,就能呈现出上亿种变化,如果破译其中的信息则需要3的1018次方的海量计算,这在依靠人工计算的年代,简直就是天方夜谭。

1939年,艾伦·图灵作为英国剑桥大学最年轻的研究员带领一大批工程技术人员住进了英国伦敦郊区的布莱奇雷庄园,他们要完成一项绝密的任务,就是破译“恩尼格玛”,破译小组的代号“8号小屋”。

布莱奇雷庄园里集中了上百名各方面的科学家和有特殊专长的能人高手,他们当中,既有数学家、电气工程师,也有德语专家、军事专家和哲学家,甚至还有国际象棋冠军和方格字谜填写高手,到了1943年,破译人员已经超过6000人。要想破译“恩尼格玛”,这些人员每天要进行3054次海量的计算,才能得到用字母代替的半原文,等于要试验每个字母所要对应的1590亿种可能,这样的计算量十分惊人。有的密码破译只有在德军空袭等行动之后才能参透和验证其中真正的含义,导致破译工作费时费力,进展缓慢。

这时,艾伦·图灵提出了一个设想,即针对“恩尼格玛”密码机的弱点研制出一台机械解码机器来破解机械密码机的想法。但是,英国军情六处没有同意这个方案。艾伦·图灵无奈给英国首相丘吉尔写了一封信,丘吉尔同意了他的建议。就这样,在不长的时间里,一台专门被用于破解“恩尼格玛”密码的机械被制造出来,这就是世界上根据图灵理论制造出来的“第一台计算机”,代号就叫“炸弹”。这台计算机有2米高,2米长,1米宽,它由光学在长条纸带上读取电报原文,经过1500个真空管的电路计算,将解密结果输出到电传打字机上,真正实现了电子化、数字化、程序化。随着图灵对机器的不断改进,“炸弹”的效率越来越高,一般一小时就能找到破译的密钥,到1942年,布莱奇利庄园的“炸弹”已经达到49台。

他和同事破译的情报,在盟军诺曼底登陆等重大军事行动中发挥了重要作用。1944年6月,盟军诺曼底成功登陆,开辟了第二战场。当时丘吉尔就曾对手下人说:“还记得考文垂吧,从那以后,我们就是一直捏着德国人的脉搏打这场世界大战!”

“二战”后,丘吉尔曾表示“二战”取得胜利最应该感谢的人就是图灵。历史学家认为,由于图灵在布莱奇雷庄园破译了德军密码,他让“二战”提早了2年结束,至少拯救了1400万人的生命。他也因此在1946年获得“不列颠帝国勋章”。

但是,谁是“计算机之父”?谁是“第一台计算机”的专利拥有者,在一段时期还是争论不休,并发生了很多故事。

美国科学家冯·诺依曼历来被誉为“电子计算机之父”。但是,他本人却不接受这样的殊荣。

曾担任过冯·诺依曼助手的美国物理学家弗兰克尔在一封信中这样写道:“许多人都推举冯·诺依曼为‘计算机之父’,然而我确信他本人从来不会促成这个错误。或许,他可以被恰当地称为助产士。但是他曾向我,并且我肯定他也曾向别人坚决强调:如果不考虑巴贝奇、阿达和其他人早先提出的有关概念,计算机的基本概念属于图灵。按照我的看法,冯·诺依曼的基本作用是使世界认识了由图灵引入的基本概念。”

由此可见,是冯·诺依曼,亲手把“计算机之父”的桂冠转戴在英国科学家艾伦·图灵头上。

不过,在1973年以前,美国计算机界人士普遍认为,真正的“计算机之父”既不是冯·诺依曼,也不是艾伦·图灵,而是宾夕法尼亚大学莫尔电气工程学院的莫奇利和埃科特。

1946年2月14日,在美国宾夕法尼亚大学的莫尔电机学院,人类历史上第一台现代电子计算机呈现在人们面前,它就是“埃尼阿克”(ENIAC)。这个庞然大物占地面积达170平方米,重达30吨,它使用了18000多只电子管,1500个继电器,功率140千瓦。“埃尼阿克”可以在1秒钟之内分别进行5000次加法运算和500次乘法运算,这比当时最快的继电器计算机的运算速度要快1000多倍。这是莫奇利和埃科特研制的成果。

但是,1973年10月19日,美国一个地方法院推翻了这个专利的归属,判定美国的约翰·文森特·阿塔那索夫为计算机的真正发明人。

电子计算机的真正发明人究竟是谁?阿塔那索夫与莫奇利和埃科特的相关代理人曾经打了一场长达六年的诉讼,法院开庭审讯135次。最后由美国的一个地方法院作出判决。1973年10月19日,法院当众宣布判决书:“莫奇利和埃科特没有发明第一台计算机,只是利用了阿塔那索夫发明中的构思。”这其中的理由是阿塔那索夫早在1941年,就把他对电子计算机的思想告诉过ENIAC的发明人莫奇利。经历了30年的争议已经随着1973年的判决而结束。

阿塔那索夫是爱荷华州立大学物理学教授。他是在他的研究生克利福特·贝瑞的帮助下发明第一台电子计算机的,这台试验样机于1939年10月开始运转。阿塔那索夫把这台机器命名为ABC,其中,A、B分别取俩人姓氏的第一个字母,C即“计算机”的首个字母。

2007年10月15日,阿塔那索夫的儿子来到中国,据他介绍,1937年,时任爱荷华州立大学物理学教授的阿塔那索夫,用了两年的时间设计出了真正现代意义上的电子计算机的基本原理和结构,并在1939年,与他的研究生一起,凭借650美元的大学科研经费研制出一台被人称为ABC的完整样机。但阿塔那索夫当时并未申请专利,1941年,莫奇利在阿塔那索夫家借住五天,从而“窃取”了阿塔那索夫的研究成果和想法,随后与埃科特一起制造了ENIAC并申请了专利。

不管谁是“计算机之父”,冯·诺依曼、艾伦·图灵、阿塔那索夫、莫奇利、埃科特都是计算机发明的先驱,1946年人类第一台电子计算机的问世是他们不断传承的结果,他们为人类的发展和进步做出了里程碑式的贡献。尽管这台计算机的计算速度只有一秒钟五千次,仅仅相当于现在智能手机计算速度的十万分之一,但这使得“大数据”时代的到来成为可能,并开启了数据自由王国的未来。

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