世界现代后期科技史-第13章

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部件于1942年完成。但由于政府拒绝支持，整个计划也未能实现。　

　　　　　阿塔纳索夫和朱斯等人对电子计算机的探索说明了，科学上的重大发明　

都是时代进步的结果。而他们研制计划的夭折和后来第一台电子计算机　

ENIAC的成功又说明了现代科学技术发展的鲜明的社会化特征。制造电子计　

算机不可能再象帕斯卡加法机、莱布尼兹计算机和巴贝吉差分机那样，可以　

靠某个杰出的科学家个人的努力，它需要雄厚的技术基础，需要大量的资金　

投入，需要多学科的科学家、工程技术人员和科技管理人员的密切配合，需　

要国家政府的全面支持，才有可能成功。　

　　　　　　（2）第一台电子计算机——ENIAC的诞生　

　　　　　第二次世界大战中，后方的一些研究机构象前方战场一样的紧张繁忙。　

美国宾夕法尼亚大学莫尔学院电工系与阿伯丁弹道研究实验室共同负责制　

造火力表。他们每天要为陆军提供6张火力表，每张火力表都要计算几百条　

弹道。一个熟练的计算员用台式计算机计算一条飞行时间为60秒的弹道，　

要花20个小时的时间，用大型的微分分析机也需要很长的时间。实验室聘　

用了200名计算员，但计算速度还是跟不上需要。计算任务紧迫、繁重，战　

事信息处理量的需要与计算工具的运算速度之间产生了尖锐的矛盾。　

　　　　　当时负责阿伯丁弹道研究实验室与莫尔学院电工系联系的军方代表是　

年轻的格德斯坦中尉。他的朋友莫希莱正好这时也在莫尔学院电工系任职，　

这位物理学家在30年代曾制成了一种模拟计算装置　（谐波分析机）和一台　

不大的专用计算机。1942年8月，莫希莱写了一份《高速电子管计算装置的　

使用》的备忘录。这份备忘录实际上成为第一台电子计算机ENIAC的初始方　

案。23岁的研究生艾克特看过这份备忘录后，产生了极大的兴趣，并相信一　

定能研制成电子计算机。后来，艾克特成为第一台电子计算机研制计划的重　

要工程师。当莫希莱向格德斯坦介绍了他关于研制电子计算机的设想后，思　

维敏捷、颇有数学头脑的格德斯坦马上意识到这台设想中的机器的巨大价　

值，而最直接的、重要的意义是，机器研制成功将克服火力表制作的困难。　

格德斯坦马上向上级作了汇报，很快得到了支持，但要求莫尔学院草拟一份　

为阿伯丁弹道实验室制造一台电子数字计算机的发展计划。1943年初，艾克　

特和莫希莱重新起草了建造新式计算机的报告，艾克特还对机器的制造提出　

了更加具体的建议。1943年4月2日，莫尔学院正式呈报了制造第一台电子　

数字计算机的发展计划。　

　　　　　这一项重大计划提出后才一周，即1943年4月9日这一天，阿伯丁实　

验室负责人西蒙上校和他的科学顾问、数学家维伯伦博士听取了格德斯但及　

莫尔学院的莫希莱和艾克特等的简单汇报。维伯伦听后，沉思片刻，便果断　

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地表示了他希望西蒙支持这个计划的意见。这次会议就这样促成了第一台电　

子计算机E…NIAC的降生。　

　　　　　1943年6月5日，莫尔学院与军械部正式签定合同，拨款40万美元，　

开始实施ENIAC方案。1945年底，第一台电子计算机的研制工作全部完成。　

这台机器使用了18000多支电子管，7万多个电阻，1万多个电容，1500个　

继电器，重达30吨，占地面积170平方米，功率150千瓦，耗资48万美元。　

　　　　　这一项历时两年多的浩大工程，集中了一批不同学科的青年科技精英。　

30刚出头的年轻物理学家莫希莱承担总体设计。年仅24岁的艾克特担任总　

工程师，负责解决制造过程中出现的各种复杂的工程技术问题。格德斯坦中　

尉具有很强的科研组织能力，而且在数学方面还能提出独到的建议。在朝气　

勃勃的青年学者中，还有年轻的逻辑学家勃克斯。他们群策群力，共同培育　

出了人类历史上一朵最灿烂的智慧之花。　

　　　　　新式计算机在开始建造前就被命名为“电子数值积分机和计算机”　

　（Electronic　Numerical　Integrator　and　putor），用首字母的组合简　

称为ENIAC（埃尼阿克）。　

　　　　　ENIAC的揭幕典礼于1946年2月15日举行，1947年，被运往阿伯丁的　

弹道研究所。最初，这台机器专门被用于弹道计算，后来，经多次改进成为　

能进行各种科学计算的通用计算机。1950年4月，冯·诺依曼等人曾利用　

ENIAC成功地进行了第一次数值天气预报。　

　　　　　以电子管为元件的ENIAC的最大特点是采用电子线路来执行算术、逻辑　

运算和存储信息。它的电子线路有三种：用作电子开关的符合线路；用于汇　

集各个来源的脉冲的集合线路；用于计算和存储的触发器线路。为了执行加　

减运算和存储数据，E…NIAC采用了20个加法器，每个加法器由十个组环型　

计数器组成，可以保存一个字长10位的十进制数据。为了执行其他运算，　

它还采用了乘法器、除法器和开方装置。ENIAC最突出的优点是运算速度的　

提高，完成一次加法运算约0。2毫秒，比已有的计算机约快3个数量级。因　

此，ENIAC能胜任相当广泛的现代科学计算。它诞生后计算的第一个问题是　

有关核物理的，用了两个小时。一个不用机器的优秀计算员，计算同样的问　

题，则要100年。　

　　　　　ENIAC的成功，为提高计算速度开辟了极为广阔的前景，但它的基本逻　

辑结构与它之前的计算机并无本质的差别。ENI…AC没有真正的存储器，只有　

20个寄存器来存储数字，数据和指令用穿孔卡来输入，解决一道问题，准备　

工作常常要花去几个小时或几天，而计算只需花几分钟就行了。存储器容量　

小和程序“外插型”的缺点，使采用了电子技术的ENIAC实际上没能最大限　

度地实现这种技术所蕴藏的极大潜力。　

　　　　　尽管ENIAC有不少缺点，但它毕竟是世界上第一台能够实用的数字式电　

子计算机，是人类计算工具历史性变革的标志，它的诞生奏响了20世纪新　

技术革命的序曲。　

…　Page　49…

　　　　　1944年8月，艾克特提出的用延迟线回路作电子计算机存储器的设计方　

案，解决了计算机大量存储信息的问题。而冯·诺依曼　（1903—1957）针对　

ENIAC程序“外插”的缺点提出了“存储程序工作原理”的思想。采用了这　

种工作原理的EDVAC计算机和ENIAC相比是全新高效的，并对后来几代计算　

机的健康发展都产生了重大的影响。　

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　4．冯·诺依曼和EDVAC机　

　　　　　1944年，ENIAC计算机还没有问世，美国陆军就指示它的建造者们着手　

设计建造更为高级的计算机。而这一任务，历史地落在了冯·诺伊曼等人的　

身上。冯·诺依曼是20世纪最杰出的科学家之一。他的数学才能和各方面　

的综合才能使他在量子力学、原子弹研制、计算机设计和数理经济等重要的　

科技领域中都取得了巨大成就。　

　　　　　1903年12月3日，冯·诺依曼出生于匈牙利的布达佩斯。他少年时代　

就表现出非凡的数学天赋，中学阶段又受到了严格的数学训练。1921年至　

1925年，他在布达佩斯大学注册当学生，但并不听课，只是每年按时参加考　

试。此间，他还在苏黎士联邦工业大学学习化学。1925年，冯·诺依曼取得　

化学工程师资格；1926年，在布达佩斯大学获得数学博士学位。在学习数学　

期间，他受到著名数学家希尔伯特（1862—1943）等的影响，开始研究数理　

逻辑。1927年到1929年，冯·诺依曼发表了集合论、代数和量子力学方面　

的文章，在数学界成为知名人物。1930年，他应聘到普林斯顿大学任客座讲　

师，同年转为客座教授，1931年，成为该大学的终身教授。1933年，他又　

被聘为普林斯顿高级研究所的终身教授。这种职位是爱因斯坦这样的大科学　

家才能荣任的。　

　　　　　冯·诺依曼首先是一位杰出的数学家，他在纯粹数学和应用数学方面都　

有突出的贡献。　　1940年以前，其研究工作主要涉及纯粹数学的许多领域，　

在连续群、测度论和泛函分析方面作出了里程碑式的工作。1932年，他在紧　

致群的情况下，解决了希尔伯特第五问题；1934年，证明了群上不变测度的　

唯一性；他在寻求量子力学严格的数学形式中发展了泛函分析，形成了量子　

力学的完备性定理和测量定理。他在数理逻辑方面提出了简单而明确的序数　

理论，对集合论进行了新的公理化等。这些深入的工作为他后来进行计算机　

的逻辑设计奠定了基础。　

　　　　　第二次世界大战开始以后，因为形势的需要，冯·诺依曼更多的精力投　

入应用科学方面的研究。在运筹学的对策论研究中，他的《对策论和经济行　

为》成为这一分支科学的经典著作，并为数理经济学奠定了基础。　

　　　　　第二次世界大战期间，冯·诺依曼是美国政府的原子能委员会委员还担　

任了洲际弹道导弹委员会主席。　

　　　　　一次偶然的机会，把冯·诺依曼吸引到了研制电子计算机的宏伟事业　

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中，并在这个领域建立了一生中最大的功绩。　　1944年，组织ENIAC研制计　

划的格德斯坦在阿伯丁火车站遇见了冯·诺依曼。格德斯坦十分敬仰这位闻　

名世界的数学家。交谈之中，格德斯坦介绍了正在研究中的ENIAC。在科学　

实践中积累起来的对新事物的敏锐洞察力，使冯·诺依曼立刻对ENIAC表示　

出极大的兴趣，而且，他这时正参加第一颗原子弹的研制计划，在研究原子　

核裂变反应过程中遇到了大量繁杂的计算问题，这使他对每秒将运行数百次　

的ENIAC也充满了希望。数日后，他专程到莫尔学院参观尚未建成的ENIAC，　

询问了许多问题。令艾克特等人十分敬佩的是，冯·诺依曼一下子就提出了　

计算机制造中最核心的问题——机器的逻辑结构问题。　

　　　　应用数学方法于科学问题的强烈愿望，对自己能力的自信以及对新型计　

算机意义的深刻认识，使冯·诺依曼迅速作出决定，踏上了研制计算机的新　

征程。冯·诺依曼加入计算机研制小组后的1944年8月到1945年6月，是　

计算机发展史上智力活动最紧张又是最有收获的时期。才思敏捷的青年学者　

们提出了一个又一个的设计方案，冯·诺依曼则凭借雄厚的数理基础和杰出　

的综合能力，在集中众人的智慧的基础上提出了一个新型的存储程序通用电　

子计算机方案——EDVAC方案。EDVAC是“离散变量自动计算机”（Electronic　

Discrete　　Variable　　Auto…matic）的英文首字母组合。　　puter　

　　　　和ENIAC计算机相比，EDVAC方案作了以下的重大改进：一是选择了二　

进制；二是�

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第13章

世界现代后期科技史-第13章

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