喬治·斯蒂比茲 ----數(shù)字計算機之父

1995年元月31日，美國加利福尼亞計算機歷史協(xié)會發(fā)布訃告沉痛宣布：達特默斯大學醫(yī)學院退休教授喬治·斯蒂比茲（George Stibitz ，1904-1995）博士，因病醫(yī)治無效，逝世于漢諾威市他的寓所，終年90歲。訃告不僅稱他是實現(xiàn)計算機遠程遙控的第一人，而且也是舉世公認的“數(shù)字計算機之父”。

幾乎在相同時期，美國科學家斯蒂比茲與德國工程師楚澤獨立研制出二進制數(shù)字計算機。有趣的是，斯蒂比茲的Model-K計算機與楚澤的Z-3計算機采用的元件相同，都是使用電話繼電器，研制的地點都在自己家里。唯一的區(qū)別是楚澤選擇了起居室，而斯蒂比茲的發(fā)明卻誕生于廚房的餐桌。

斯蒂比茲的計算機名叫Model-K（K型機），“K”寫全了就是“Kitchen table”，即“廚房餐桌”型，是他夫人多蘿西亞給起的名字。1937年11月，斯蒂比茲在著名的貝爾實驗室從事研究工作。貝爾實驗室為紀念電話發(fā)明人貝爾而創(chuàng)立，當時的主攻目標是改進電話通訊的性能，而斯蒂比茲承擔的課題恰好是電話繼電器的磁路問題。

那天傍晚，緊張忙碌了一天的斯蒂比茲下班回家，坐在廚房里喝茶，耳邊仍然響著繼電器“咔噠咔噠”的開關聲響。他端起茶杯，突然停在了嘴邊，靈感涌上心頭。“繼電器—開關，開關—繼電器，這不就是我早就想尋找的計算機元件嗎？”

繼電器確實就是某種形式的開關：鐵芯上纏繞著線圈和架在小支架上的銜鐵組成了可通可斷的電磁鐵。它只有兩種狀態(tài)：線圈通電后吸引銜鐵，然后接通電路；線圈斷電后釋放銜鐵，然后斷開電路。如果把“接通”當成“1”，把“斷開”當成“0”，這種開關表示的不就是二進制數(shù)？

想到這里，斯蒂比茲再也坐不住了，他興沖沖返回實驗室，找到幾只繼電器和其他元件，一路小跑回到廚房，把這些東西攤在餐桌上，隨手畫起了電路草圖。以繼電器為核心的主要結構很快裝配完畢，還缺少一些“設備”。于是，他從桌下翻出一只空鐵皮罐頭盒，剪下兩片鐵皮作為“輸入設備”；又找到幾只手電筒電燈泡充當“輸出設備”。當他把所有的元件都固定在一塊三夾板上，這臺計算機的裝配過程就大功告成。無論從哪個角度看，斯蒂比茲的“偉大發(fā)明”都像某個中學生完成的一項科技小制作。

就是這樣一件模型，斯蒂比茲卻用它完成了兩位二進制加法運算。當時他并沒有意識到，他已經(jīng)跨過了一個時代——不僅實現(xiàn)了從機械式計算機向電磁式計算機的飛躍，而且制造出了一臺真正的數(shù)字計算機！他回憶說：“當時既沒有放焰火，也沒有開香檳。”只有夫人多蘿西亞走過來，不無揶揄地把丈夫發(fā)明的機器命名為“廚房餐桌型計算機”。

第二天清早，斯蒂比茲捧著他的“寶貝”向實驗室的同事們介紹，就連他的好友也暗自好笑。貝爾實驗室的數(shù)學家居然搞出這么個破玩意，豈不讓人笑掉大牙？實驗室里有的是手搖計算器，誰也不會需要你的這種機器。

斯蒂比茲卻毫不氣餒，他已經(jīng)迷上了自己的發(fā)明，又花了幾個星期來改進他的“K型機”，機器的性能越來越完善，只是在很長時間內，仍然沒有人理睬他的機器，直到有一天，數(shù)學研究室主任向他詢問:“你的K型計算機能不能幫我們解決復數(shù)計算的難題？”

斯蒂比茲所學專業(yè)正是數(shù)學。他1904年出生于賓夕法尼亞州約克市，在迪尼遜大學獲學士，在協(xié)和學院獲碩士，在康奈爾大學獲博士學位，專業(yè)方向都是數(shù)學物理。復數(shù)計算對數(shù)學博士當然是小菜一碟，但貝爾實驗室面對的問題，卻是交流電路實驗中需要給出答案的大量復數(shù)計算題。實驗室雇用了滿屋子的女計算員，用手搖計算機從早算到晚，仍然跟不上實驗的進度。

面對主任的詢問，斯蒂比茲肯定地點點頭，正式研制數(shù)字計算機的項目因此獲得了新的轉機。貝爾實驗室為他配備了助手，包括一位電氣設計師威廉姆斯（S.Williams）。1938年9月，命名為M-1的數(shù)字計算機研制工程啟動；一年之后，即1939年9月，斯蒂比茲交出了滿意的機器。1940年1月8日，M-1開始運行，標志著美國的第一臺數(shù)字計算機誕生。

M-1電磁式數(shù)字計算機只使用了440個繼電器和10個閘刀開關，就完全解決了復數(shù)的加、減、乘、除四則運算，一次復數(shù)乘法約需30～45秒鐘；計算同樣的題目，人工手搖計算機需要15分鐘時間。這時，斯蒂比茲想到了要用這臺計算機做一次史無前例的“演習”。

斯蒂比茲在攻讀博士學位前，曾在一家電氣公司打工，被派到郊區(qū)農場去進行無線電測試。每天早晨趕去上班，農場木屋里奇冷無比。他和同事們便制作了一臺小型遙控器，能自動控制壁爐風門的開關。這樣一來，當他們清晨趕到農場上班前，就能在路上遙控壁爐加溫了。既然壁爐能夠遙控，他當然也想試一試遙控M-1計算機。

他首先在曼哈頓的辦公室里，在不同的房間分別安裝三臺電傳打字機，用電話線與M-1相連，遙控試驗很成功。9 個月后，電話線已經(jīng)連上了遠在新罕布什爾州的第四臺電傳機，距離達到250英里。

1940年9月，美國數(shù)學會在達特默斯大學召開學術會議。會議期間，斯蒂比斯派人前往，向包括馮·諾依曼等數(shù)學大師在內的著名學術帶頭人，公開演示如何遙控操作M-1計算機。與會者驚奇地看到，貝爾實驗室的研究人員在達特默斯大學所在地漢諾威，瀟灑自如地操作遠在紐約的M-1做復數(shù)運算，結果即刻通過電話線由會場里一臺打字機輸出。這一次成功的演示，在計算機發(fā)展史上具有特別重要的地位，它標志著人類社會已經(jīng)實現(xiàn)了計算機遠程控制。

從1940年到1949年，斯蒂比茲接著主持了M-2、M-3、M-4、M-5型電磁式計算機的研制，以滿足美國在二次世界大戰(zhàn)和戰(zhàn)后恢復建設對計算機的需求。M-5是占地200平方米的龐然大物，斯蒂比茲為它安裝了近萬只繼電器，共生產了兩臺。1949年，貝爾實驗室的最后一臺M型計算機M-6投入使用，用繼電器來組裝計算機從此成為了歷史。

二戰(zhàn)期間，斯蒂比茲曾被借調到美國科學研究和發(fā)展署擔任顧問。從50年代開始，他在伯靈頓擔任咨詢顧問，參與研制小型電腦。1964年，他擔任了達特默斯大學生理系教授和名譽教授，為生物醫(yī)學開發(fā)各種電腦系統(tǒng)，直到1983年退休。他一生在計算機領域共獲得38項技術專利，還不包括在貝爾實驗室與他人合作取得的發(fā)明專利。

為了表彰斯蒂比斯的功績，1997年，美國計算機博物館以他的名字設立了一個著名獎項——“斯蒂比茲計算機先驅獎”，頒發(fā)給那些仍活在世上的計算機時代先驅。1997年的獲獎者有“集成電路之父”基爾比和“微處理器之父”霍夫；1998年獲獎者有“鼠標器之父”道格拉斯；1999年的獲獎者是“因特網(wǎng)之父”塞爾夫和卡恩；2000年的獲獎名單里有“萬維網(wǎng)之父”伯納斯-李和“電子郵件之父”湯姆林森……