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第一台电子计算机“爱尼亚克”

1999-01-20 来源:光明日报 赵奂辉 我有话说

1944年夏天,美国马里兰州阿伯丁火车站站台上,一位青年军官正在等去费城的火车。他就是美军军械部弹道实验室的赫尔曼·哥尔斯廷上尉。哥尔斯廷上尉本是位青年数学家,“珍珠港事件”后应征入伍。这时,迎面走来一位中年男子。哥尔斯廷定睛一看,大吃一惊,这不是大名鼎鼎的数学家冯·诺依曼教授吗?

冯·诺依曼是个传奇人物。他自小就表现出罕见的数学天才。在中学期间,他的老师就对他的数学禀赋惊叹不已,向他父亲建议让小诺依曼退学回家,请大学教授来当家庭教师。他19岁时就发表了有影响的数学论文。1933年,他被聘为美国普林斯顿大学高等研究院的终身教授,成为爱因斯坦最年轻的同事。他在数学、物理学、博弈论等领域都有不凡的建树。二战爆发后,他参与了美国一些重大的科研项目,如著名的制造原子弹的“曼哈顿计划”。

哥尔斯廷以前听过冯·诺依曼的演讲,但还无缘接触交谈。而此时,这位大数学家突然出现在自己面前!哥尔斯廷很激动,鼓起勇气,向冯·诺依曼做了自我介绍。冯·诺依曼平易近人,所以两人在阿伯丁站台上的谈话很快融洽起来。当哥尔斯廷告诉对方自己目前正从事一项科研,研制一台每秒钟能进行333次乘法运算的电子计算机时,冯·诺依曼的神情顿时严肃,连连追问。哥尔斯廷被问得汗流浃背,感觉就像在作“一场数学博士论文的答辩”。不久,冯·诺依曼就前往宾夕法尼亚大学的摩尔电机学院,去看哥尔斯廷所讲的那台机器。

当冯·诺依曼来到摩尔电机学院时,“爱尼亚克”刚好建到一半。他看到了一间大房子,房子里外堆着无数的运算单元器材、电线、真空管和一大排机器。这哪里像是一台机器,倒像一个大生产车间。那个能进行333次乘法运算的超级精灵在哪儿呢?

这要从头说起。自第一次世界大战以来,枪炮的弹道计算和火力表的测试日趋重要,但各种参数的计算非常复杂,量也很大。美国陆军军械部雇佣了200多名计算快手,但还是人手不够用,速度也太慢了。他们迫切需要一种新的计算机器,把计算弹道参数的时间从原来的以小时、分钟计算提高到以秒计算。1943年4月,军械部弹道实验室和摩尔学院达成协议,军方提供经费,由摩尔学院开发研制新的电子计算设备。这个设备的名字本来叫“电子数字积分机”,后来军方的一位负责人建议再加上“计算机”一词,于是就成了“电子数字积分机和计算机”(Electronic Numerical Integrator and Computer),简称“爱尼亚克”(ENIAC)。5月31日,摩尔学院的莫齐利提出总体设计方案,埃克特负责电路的研制。哥尔斯廷作为军方的代表,担任弹道实验室和摩尔学院之间的联络协调,往返于试验场和费城之间。所以才出现上述在阿伯丁火车站巧遇冯·诺依曼的戏剧性一幕。

1945年春天,“爱尼亚克”开始试运行。它不负众望,每秒能进行5000次加法运算。用它来计算弹道参数时,对60秒钟射程的弹道计算,所花时间由原来的20分钟一下子提高到30秒,于是“爱尼亚克”的名声不胫而走。冯·诺依曼更是兴奋不已,原来他参与的原子弹研制,遇到了更为复杂的原子核裂变过程的模拟运算。阿拉莫斯实验室雇佣了100多名女计算员,从早到晚忙得天昏地黑,还是跟不上进度,现在总算遇到救星了。在冯·诺依曼的介绍下,梅特波利斯和佛兰克尔来到摩尔学院,在“爱尼亚克”上进行有关原子核裂变的能量计算。“爱尼亚克”为世界上第一颗原子弹的早日问世出了一把大力。

1946年2月10日,美国陆军军械部和摩尔学院共同举行新闻发布会,宣布了第一台电子计算机“爱尼亚克”研制成功的消息。2月15日,摩尔学院举行盛大庆典,美国国家科学院院长朱维特博士正式宣布“爱尼亚克”的研制成功,军械部巴那斯少将遥控启动了“爱尼亚克”,然后大家一同去参观那台神奇的“电子脑袋”。

出现在人面前的不是一台机器,而是一屋子机器,密密麻麻的开关按钮,东缠西绕的各类导线,忽明忽暗的指示灯。它就是“爱尼亚克”。这一庞然大物有8英尺2高,3英尺宽,100英尺长,装有16种型号的18000个真空管,1500个电子继电器,70000个电阻器,总重量有30吨之巨,耗资高达48.6万美元。

1946年年底,“爱尼亚克”被运往阿伯丁军械试验场的弹道实验室,开始了它的计算生涯。除了常规的弹道计算外,它后来还涉及诸多的科研领域,如天气预报、原子核能、宇宙线、热能点火、风洞试验设计等。1955年10月2日,“爱尼亚克”功德圆满,正式退休。1945年正式建成以来,这一人类的第一台“电子脑袋”实际运行了80223个小时。这十年间,它的算术运算量比有史以来人类大脑所有运算量的总和还要来得多,来得大。

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