从模拟向数字挺进

由机电计算向电子计算迈进时，有一道不高不矮的门槛，那就是电子管。1907年美国穷困潦倒的发明家福莱斯特发明了三极管，在管内的栅极控制电流的速度是继电器的10000倍，这就是我们常说的电子管。这样，通往现代数字计算机的大门已经打开。朱斯的伙伴希莱耶在二战中就想到过用电子管做元件，但由于财力有限和战争因素只得作罢。其实，在希莱耶之前，就有人提出了用电子管代替继电器的设想，并真正用于设计和安装；而且在1939年，研制出第一台数字计算机的模型。但第一个踏上这道数字的门槛的，是阿特纳索夫。

1937年的一天，一位年轻的美国人在一家小酒店里自斟自饮，看上去心事重重。他是爱荷华州立学院数学系教授文森特·阿特纳索夫。原来他要研制一台计算机，但遇到数不清的拦路虎，因此从实验室出来解闷。阿特纳索夫平常对复杂计算甚感烦恼，刚好学校里有一台IBM做的小型制表／计算机器，但用起来并不顺手。这台老爷机速度很慢，太不听人使唤，阿特纳索夫决定作些改进。当他把机器拆开后不久，就收到IBM推销员的一封措辞强硬的信，说此机不属爱荷华州立学院，而是IBM的财产，不得随意捣鼓，并要他立即按原样装好。阿特纳索夫心里冒气，你这碰不得的老爷机有什么稀罕，老子就做一台给你看。阿特纳索夫一无资金，二无设备，连电路的设计都得白手起家。真是困难重重。这就是他来喝酒的原因，算是散散心。

几杯酒下肚，阿特纳索夫放松了许多。他忽然想起小时候他妈妈给他看过一本书，里头用不同的基点来讨论数字系统，对！可以用二进制计数法计数一样来设计电路。他灵感突发，当场画出设计草图。按他的设计，记忆系统会有许多个电容器，每个电容器能存储一个二进位数字和能控制机器的逻辑、算术功能的一些基本电路。在一家路边酒店的欢快的气氛中，这些草图在酒店粗糙的餐巾纸上写成了。就这样，人类轻松地踏上数字时代的门槛。

路已经找到，迈开步子却不容易。首先是研制经费少得可怜，只有650美元，其中200美元买器材，另450美元付给阿特纳索夫的研究生克里伏特·贝利，让他做助手。这已是1939年底的事情了。1941年，他们又得到5000美元的基金。1942年，机器的模型已可以演示。它有300个电子管，能做加法和减法运算，以鼓状电容器来存储300个数字。这是有史以来第一台用电子管为元件的有再生记忆功能的数字计算机。

正当阿特纳索夫师徒俩再接再厉，想把模型深入扩展变为真正的机器时，美国对日宣战。阿特纳索夫应征入伍，到华盛顿美国海军机械实验室工作，整个研制工作中断。但是，阿特纳索夫的工作还是有深远的影响。进入军界后，成了海军军械部弹道实验室的研究人员，他与替陆军军械部弹道实验室开发“爱尼亚克”的莫齐利，自然成了同行和知交，莫齐利还借阅过阿特纳索夫有关资料。后者暂停的工作实际上由莫齐利他们接下去做了。阿特纳索夫他们给了莫齐利许多宝贵的启示，他的设计思想已全部在“爱尼亚克”中实现，他只是没料到，莫齐利他们的机器会做得那么大，花的钱会是那么多。

阿特纳索夫的模型机正好处于模拟计算与数字计算的门槛上。自从巴比奇设计差分机和分析机以后，在19世纪下半叶，一些物理学家开始研制模拟计算装置，1876年，开尔文兄弟二人一起研制了能计算傅立叶系数的“潮汐调和分析仪”。1887年，迈克尔逊又研制了更精确的分析仪。1930年美国科学家、教育家万·布什（V．Bush）等人研制出微分分析仪，用它来计算火力表时，速度要比手工计算快几十倍。就这样，人类的计算一步步从模拟向数字挺进，终于在“爱尼亚克”那里进入数字的时代。阿特纳索夫和他的学生贝利当然有许多遗憾，但也无憾，后来他们设计的模型就以他们俩的名字命名，叫“阿特纳索夫－贝利计算机”（Atanasoff－Berry Computer），简称ABC。

由瑞士语言学家索绪尔创立的结构主义语言学派有一句名言：观点（idea）创造事物。电脑就是idea的产物。这一idea不是特指某一个，而像一粒火星星火燃薪、薪火相传；或犹如滴水成雨，积雨成流，汇流成江。从先民的接绳记事到后来的拨珠弄筹，从帕斯卡的手动机器到冯·诺依曼的数字机器，就“计算”本身而言，那些个idea都是平等的，都是人类心机之流露。从手工到机械自动到机械电动再到机电全自动最后到电子数字，所有这些idea紧紧相连，如钩锁如连环，终于造就了电脑。

观点创造事物，创意创造电脑。进一步说，究竟是谁创造了第一台电脑呢？

是需要，迫切的需要，刺激的需要。开普勒为什么会热衷于谢克哈特机？因为他要更精确地算出行星的轨道，要为天空立法。巴比起为什么要设计差分机和分析机？还不是因为当时工业的计算需要精密的对数表。霍勒雷斯就是专为美国人口统计急需的数据处理而设计电动机算机吗？正因为现代战争的需要，冯·诺依曼才对“爱尼亚克”有着异乎寻常的兴趣，美国军方才会一掷万金。因此，哪里的需求刺激越强烈，哪里的人力物力就投得越多，研制的进步也就越快，好比哪里越干旱，哪里的井就挖得越深。1962年美国《数据自动化》杂志采访莫齐利和埃克特，问起一个很有意思的问题，说逻辑电路和电子管在19世纪末和20世纪初就出现了，而第一台电脑为什么要等到40年代才问世？莫齐利回答说：“一部分原因是在此之前没有这种迫切的需要。”

需求刺激创造了电脑。