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有诗意的科学家:数字时代的创新者
2017-12-04
作者:陈晓萍
艾萨克森(Walter Isaacson)写的《乔布斯传》《爱因斯坦传》《基辛格传》早已脍炙人口,被大家奉为经典,而这一本《创新者》是他耗时八年的作品,更是没有让读者们失望。
关键字:创新

在即将读完这部将近五百页的巨著时,我突然有些舍不得将它放下。如此精彩的人物、故事,如此细腻幽默的笔触和叙述,把主宰我们这个时代生活方式的发明创造(计算机和互联网)的诞生、发展、演变过程,栩栩如生地展现在我的面前。《创新者》是艾萨克森(Walter Isaacson)耗时八年的作品。而他写的《乔布斯传》《爱因斯坦传》《基辛格传》早已脍炙人口,被大家奉为经典。

整个计算机发展的历史起始于一位女性在1843 年发表的科学笔记。这位女性的名字是阿达·洛芙莱斯(Ada Lovelace),著名英国诗人拜伦的女儿。与拜伦激情狂热叛逆的性格相反,阿达的母亲理性冷静并精通数学。拜伦婚后的不轨行为导致婚姻的结束。从此母亲带着女儿远离拜伦。为了防止女儿被其父的诗人疯狂基因遗传,母亲认为数学是最好的解药,亲自教阿达研修数学,并带她参加科学家的沙龙聚会。
正是在这样一次聚会上,18 岁的阿达遇到了当时的数学奇才巴贝吉(Charles Babbage)。巴贝奇不仅是数学奇才,而且动手能力极强。他发明了许多机器,在那次聚会上,展示自己制作的可以解多项式微分方程的“ 微分发动机”(difference engine)。阿达立刻就窥见其内在的精美,下决心拜师进一步钻研数学。之后,他们在一起合作发明“分析发动机”(analytical engine),其中许多灵感来自当时新出现的自动织布机。正是在此合作期间,阿达翻译了巴贝奇在意大利国会的演讲,介绍“分析发动机”的原理。为了把演讲的内容解释清楚,阿达写了将近两万字的译者笔记,几乎是原演讲稿两倍的长度,最后发表在《科学历史》期刊上。正是这篇译者笔记,成为奠定整个计算机、互联网、以及人工智能发展的基石。阿达也因此留名青史。
遗憾的是后来由于意见不合,阿达与巴贝奇的合作未能继续。可是,他们播下的种子在大约100 年之后开始发芽。1931 年麻省理工学院的教授布什(Vannevar Bush) 造出了第一台Analog 电子机械计算机,取名为“微分分析机”(Differential Analyzer)。这台机器更加明确了计算机的原理和目的,包含四个重要方面:(a)数字化;(b) 二进制;(c)电子化;(d) 通用性。通用性指的是计算机并不只用于数学运算,也可用于对各种符号的操作,包括词语、音符、图像、数字等等。
1937 年, 图灵(Alan Turing)在剑桥大学发表了一篇关于可计算数字的论文,更坚定了他对自己想象中的“逻辑计算机”(logical computing machine)的信念。该机后来被称为“图灵机”。同年,在麻省理工攻读硕士的仙农(Claude Shannon)在布什手下工作,对“微分分析机”极其着迷。暑期他去贝尔实验室实习,观察到电话接线的原理其实与微分分析机有相似之处(都是通过逻辑运作),于是在布什的鼓励下,写了一篇论文。图灵阅读该论文后,深受启发,觉得这与自己关于人类通过逻辑运算的理念十分相似,因此产生了一个想法:如果机器可以运用逻辑的话,就有可能像人类一样思考。
同一个夏天,在哈佛大学攻读物理学博士的艾肯(Howard Aiken)被繁琐的数字计算搞得头疼,提议校方造一台更加有效的计算机来解决问题,校方建议他去找一找当年巴贝奇的“微分发动机”,当时被储藏在哈佛科学中心的阁楼上。当他找到“微分发动机”时,大为兴奋。之后他请求学校和IBM 拨款建造一台现代微分发动机,学校没有答应,但IBM倒是挺支持的。之后,艾肯离开哈佛去海军服役,两年后回校,IBM 已经造出了计算机Mark I。艾肯说服海军购买了此机,并命他为主管。这台计算机重达五吨,长近30 米,宽约18 米,是个巨无霸。它虽然是数字化的,但不是二进制,做一道乘法题耗时六秒。
1937 年还有一位对数字化计算机着迷的科学家,名叫阿特纳索夫(Vincent Atanosoff), 当时在爱荷华州立大学做教授。他觉得自己可以造出这台计算机,但是对几个细节想不清楚,十分焦虑。为了稳定自己的情绪,他开着自己的新车在高速公路上飞驰,不知不觉就穿过密西西比河开到了伊利诺伊州。他停车走进一家小酒馆坐下来后,感觉平静了许多。随后他灵感突现,在餐巾纸上写下了自己的想法:用真空管回路来做加减并且把结果储存起来。这台计算机在1942 年完全建成,大小如同一个写字台,里面大约有300 个真空管,一秒钟可以做30 个加减运算。但之后他应征去海军服役,被分配到华盛顿的军械实验室研究与原子弹相关的项目,从此就再也没有时间去理会这台计算机。这台具有里程碑意义的计算机从此就存放在爱荷华州立大学的地下室里,无人问津。
偶然发现这台计算机的是一位名叫摩奇立(John Mauchly)的物理学家。1940 年冬天在费城召开的学术会议上,他偶遇阿特纳索夫。两人一拍即合,阿特纳索夫邀请他有空去观看他的实验室。次年夏天,摩奇立成行,待了四天,观看了正在建造过程中的真空管计算机。之后他去宾州大学学习电子课程,更坚定了要建造这台计算机的决心。后来巧遇一位心灵手巧的实验室老师埃克特(J. P.Eckert),二人联手,呼吁正卷入二战的美国陆军来赞助计算机的建造。战争的需要催生了很多发明,计算机就是其中之一。他们的提案得到了美国战争部的支持,并给了这个项目一个令人难忘的名字:ENIAC(电子数字整合计算机的英文缩写)。这台计算机于1945 年11 月正式建成,可以在一秒钟内完成5000 个加减运算。这台机器重约30 吨,内有17468 个晶体管,体积大约有一个三居室那么大。
可在1943 年其实已经有一个秘密建造的真空管计算机完成了,那就是后来著名的“巨人”计算机,是由英国政府组织赞助,在图灵带领的团队下建成的。这台计算机虽然是电子化、数字化、二进制的,但其使命主要是破译二战时期德军的密码,而不是一般意义上的通用性计算机。
那么到底是“谁”发明了计算机呢?从历史的脉络中,这个“谁”不是一个单数,而是一个复数。就如创新这件事本身一样,它常常是一群人共同努力的结果。这群人中需要有理论家、有眼光长远者,也需要有动手能力强的实干家、有工程师。而且他们需要站在彼此的肩膀上,不断地向上攀升,才能够达到今天的高度。
这还不限于计算机的发明本身,其后的发展、演变,包括硬件材料的不断创新,以及软件行业的诞生、发展,又何尝不是如此呢?这段历史中的人物离我们要近一些,大家可能更熟悉一些,比如冯? 诺依曼(John Von Neumann), 肖科力(William Shockley),诺伊斯(Robert Noyce),盖茨(Bill Gates),乔布斯(Steve Jobs),安德森(Marc Anderseen), 凯斯(Steve Case),佩奇和布林(Larry Page &Sergey Brin)等。
作者对每一个历史阶段的重要事件都非常熟悉,对每个人物背景信息的搜集都极为细致。这本书具有重要的史料价值,而其中所反复抽取出来的关于创新的思考更对读者具有现实的指导意义:
一、创新是一个合作的过程。孤军奋战不可能产生伟大的创新。
二、数字化时代看起来具有革命性,但它无非是不断拓展前人想法的结果。
三、把具有不同专长和想法但是具有共同目标和兴趣的思想家、学者、匠人、工程师、技术员等聚集在一起,可能是最能出创新成果的良方。
四、数字化时代存在三种创新模式:一种是通过政府主导为某个创新项目提供赞助和服务;一种是通过私营企业;还有一种是通过志愿者的免费贡献。这三种模式没有优劣之分,彼此互补,营造整个社会的创新生态。
五、对创新最有效的领导,是那种鼓励合作同时又有清晰愿景的人。
六、最成功的创新者和创业者,是那些注重产品的人。
七、最有未来前景的产品是那些具有社交功能的:创造社区、增进沟通、项目合作、连接素不相识的个体。
然而,创新需要想象力。想象力是什么?阿达如此说:“想象力是把不同的东西、事实、想法、理念用新的、原创的、变化的、无休止地整合起来的能力。”
这本书中所记录的那些创新者和创业家,都是极具想象力的人。他们的想象力来自何处?来自他们的训练和素养,最显著的一条就是他们文理皆通,既有缜密的逻辑思维,心中又时刻装着诗和远方。
充满诗意的科学家才能成为数字时代的创新者。

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