計(jì)算機(jī)第一發(fā)明人——約翰·阿塔那索夫

約翰·阿塔那索夫

約翰·阿塔那索夫(John Vincent Atanasoff)是保加利亞移民的后裔，1903年10月4日生于美國(guó)紐約州哈密爾頓，是保加利亞科學(xué)院外籍院士。曾獲得計(jì)算機(jī)先驅(qū)獎(jiǎng)、1990年IEEE授予的“電氣工程里程碑獎(jiǎng)”(ElectricalEngineering Milestone)、布什授予的全國(guó)技術(shù)獎(jiǎng)?wù)隆?/span>1970年，保加利亞政府授予的Bulgarian Order of Cyril and Methodius，First Class。1978年，入選依阿華州發(fā)明家名人堂。1983年，依阿華州立大學(xué)校友會(huì)授予他杰出成就獎(jiǎng)。1995年6月15日，在馬里蘭州的家中去世，享年92歲。

家庭

他的父親是一個(gè)電氣工程師，母親是一位小學(xué)老師。阿塔那索夫年幼時(shí)全家即遷居佛羅里達(dá)州的波克縣，因?yàn)槠涓冈谀抢锏囊粋€(gè)磷酸礦找到了一份待遇不錯(cuò)的工作。他們家是當(dāng)?shù)氐谝慌采想姛舻?，?dāng)電燈光照亮房間的時(shí)候，阿塔那索夫立刻被神奇的電氣所吸引，纏住作電氣工程師的父親問(wèn)這問(wèn)那。阿塔那索夫9歲時(shí)，他父親礦上為他購(gòu)買了一把新的計(jì)算尺，其父因老的計(jì)算尺還能用，就把新的給了兒子。阿塔那索夫愛(ài)不釋手，他仔細(xì)地閱讀了使用說(shuō)明書(shū)，反復(fù)做練習(xí)，兩個(gè)星期后就能用它解各種各樣復(fù)雜的問(wèn)題了。另一方面，阿塔那索夫酷愛(ài)棒球，所以他的時(shí)間一半用在學(xué)習(xí)上，一半花在棒球場(chǎng)上。

1921年中學(xué)畢業(yè)以后,阿塔那索夫進(jìn)了佛羅里達(dá)大學(xué)，1925年畢業(yè)，取得電氣工程學(xué)士學(xué)位。之后他進(jìn)入依阿華州立大學(xué)，一邊工作，一邊念研究生，1926年獲得數(shù)學(xué)碩士學(xué)位。然后又進(jìn)入威斯康辛大學(xué)，1930年取得物理學(xué)博士學(xué)位。他的博士論文課題是“氦的介電常數(shù)”。完成學(xué)業(yè)以后，他回到母校依阿華州立大學(xué)，同時(shí)在數(shù)學(xué)系和物理系任教。

研制微機(jī)

初涉

感興趣始于20世紀(jì)30年代中期，起源于他指導(dǎo)研究生做課題時(shí)常常有大量的計(jì)算，而當(dāng)時(shí)的計(jì)算工具難以滿足需要。阿塔那索夫?yàn)榇嗽鴩L試把30臺(tái)蒙絡(luò)計(jì)算機(jī)(MonroeCalculator，這是20世紀(jì)初發(fā)明的一種機(jī)械計(jì)算機(jī))連起來(lái)，用一根公共軸驅(qū)動(dòng)來(lái)解題，但依然太慢：解有29個(gè)未知數(shù)的29個(gè)聯(lián)立方程式花了他381個(gè)小時(shí)，即47個(gè)工作日，而且誤差還很大!在解決一個(gè)理論物理方面的問(wèn)題時(shí)，他又嘗試過(guò)把幾臺(tái)不同的制表機(jī)連在一起以提高計(jì)算效率，取得了一定效果，1936年他就此還發(fā)表了一篇論文，但這離阿塔那索夫的理想仍太遠(yuǎn)。這段時(shí)間，他幾乎把當(dāng)時(shí)可用的各種計(jì)算工具——機(jī)械式和機(jī)電式計(jì)算器、穿孔卡片計(jì)算機(jī)、微分分析器都研究了一遍，并第一個(gè)把它們明確地分成“數(shù)字計(jì)算機(jī)”和“模擬計(jì)算機(jī)”兩大類。

明確目標(biāo)

在這些工作的基礎(chǔ)上，20世紀(jì)30年代末期，阿塔那索夫逐漸明確了他的目標(biāo)：建造電子數(shù)字計(jì)算機(jī)以根本上改善計(jì)算工具。

他為此定下了4個(gè)主要方向：

1、用電子管這種器件和電路代替機(jī)械部件。

2、用二進(jìn)制代替十進(jìn)制進(jìn)行運(yùn)算。

3、計(jì)算通過(guò)一連串順序的邏輯動(dòng)作實(shí)現(xiàn)，而不是通過(guò)“計(jì)數(shù)”實(shí)現(xiàn)。

4、機(jī)器中要有能保存數(shù)的“存儲(chǔ)器”。存儲(chǔ)元件采用能充電和放電的電容器。

ABC方案

阿塔那索夫在他的一名學(xué)生貝利(Clifford E．Berry)的幫助下開(kāi)始實(shí)施他的計(jì)劃。貝利對(duì)機(jī)械和電子學(xué)相當(dāng)熟悉，和作為理論物理學(xué)家的阿塔那索夫配合，1939年11月，樣機(jī)就完成了。又經(jīng)過(guò)幾年的努力，到1942年，阿塔那索夫所設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)終于完成。他把這臺(tái)機(jī)器命名為“ABC計(jì)算機(jī)”，即“Atanasoff-BerryComputer”，以紀(jì)念他和Berry之間的合作以及Berry在實(shí)現(xiàn)中所作出的貢獻(xiàn)。

ABC計(jì)算機(jī)

^[1]　有兩個(gè)長(zhǎng)11英寸、直徑8英寸的酚醛塑料做成的鼓，保存數(shù)據(jù)的電容就放在這兩個(gè)鼓上，鼓的容量是30個(gè)二進(jìn)制數(shù)(每個(gè)含15個(gè)十進(jìn)制數(shù)字)，當(dāng)鼓旋轉(zhuǎn)時(shí)，就可以把這些數(shù)讀出來(lái)。輸入采用穿孔卡片，每張卡片上放5個(gè)數(shù)。機(jī)器中包含30個(gè)加減器，共用了300多個(gè)電子管，這些加減器接收從鼓上讀出的數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)微分方程的求解。按照阿塔那索夫的設(shè)計(jì)目標(biāo)，ABC應(yīng)該能夠解29個(gè)聯(lián)立方程，但由于穿孔卡片機(jī)工作不可靠，這個(gè)指標(biāo)未能達(dá)到。阿塔那索夫和貝利曾用各種不同材料制作卡片進(jìn)行試驗(yàn)，以求提高卡片機(jī)的可靠性，但沒(méi)有成功。雖然如此，ABC機(jī)仍然證明了用電子電路構(gòu)成靈巧的計(jì)算機(jī)確實(shí)是可能的，它確實(shí)也是世界上第一臺(tái)這樣的電子計(jì)算機(jī)，盡管它不夠完善。

電子計(jì)算機(jī)之父

在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，阿塔那索夫及其ABC機(jī)默默無(wú)聞，不為世人所知。究其原因大約有以下幾點(diǎn)。一是艾奧瓦地處美國(guó)中西部，當(dāng)時(shí)還比較閉塞，艾奧瓦州立大學(xué)(當(dāng)時(shí)還叫學(xué)院)也沒(méi)有什么名氣，其研究工作不為世人所關(guān)注；二是阿塔那索夫的研究工作沒(méi)有得到美國(guó)政府和軍方的資助，完全屬于“自擬課題”；三是阿塔那索夫1942年9月應(yīng)征人伍，到海軍裝備實(shí)驗(yàn)室工作(Naval Ordnance Laboratory)，中止了在ABC上的工作，連機(jī)器后來(lái)也給學(xué)校拆掉了。此外，由于種種原因，ABC也未申請(qǐng)專利。因此，直到20世紀(jì)70年代Sperry Rand公司和Honeywell公司為ENIAC專利的事打起官司來(lái)，阿塔那索夫被卷入其中，才開(kāi)始揚(yáng)名于世。事情的原委是1940年12月，阿塔那索夫參加在費(fèi)城舉行的美國(guó)科學(xué)促進(jìn)協(xié)會(huì)AAAS(American Association for AdvancementOf Science)年會(huì)時(shí)遇到了莫奇利，兩人都對(duì)計(jì)算機(jī)感興趣，談得很投機(jī)；次年6月莫奇利去拜訪了阿塔那索夫，參觀了ABC機(jī)(當(dāng)時(shí)已接近完成)，看了設(shè)計(jì)圖紙和資料。因此訴訟中涉及莫奇利和埃克特的ENIAC專利是否有效的問(wèn)題，是否剽竊了阿塔那索夫的思想的問(wèn)題。經(jīng)過(guò)馬拉松式的聽(tīng)證和審判過(guò)程，1973年法院判決莫奇利和?？颂氐?/span>ENIAC不是他們自己發(fā)明的，而是由阿塔那索夫的研究中導(dǎo)出的，因此ENIAC專利無(wú)效。這樣，阿塔那索夫贏了這場(chǎng)官司，被人稱為“電子計(jì)算機(jī)之父”，聲名大振。事實(shí)上，對(duì)這個(gè)判決，學(xué)術(shù)界和輿論界分歧很大，支持和反對(duì)的兩種呼聲都很高。我們這里也不擬作出評(píng)判。應(yīng)該說(shuō)，IEEE—CS對(duì)這三人都授予了計(jì)算機(jī)先驅(qū)獎(jiǎng)是比較客觀和公正的，三人各有其功勞。有評(píng)論說(shuō)，ABC機(jī)是一顆“近失彈”(a near-miss)，即沒(méi)有正中目標(biāo)，但非常接近目標(biāo)，這是比較實(shí)事求是的。

海軍服役

到1952年，其間他參與或主持過(guò)有關(guān)水雷、原子彈爆炸時(shí)的聲效應(yīng)、引信等項(xiàng)目的研究，作出了重要貢獻(xiàn)，獲得海軍的最高獎(jiǎng)勵(lì)——杰出服務(wù)獎(jiǎng)(DistinguishedService Award)。1952年退役后，他創(chuàng)辦了兵器工程公司(Ondnance Engineering Co．)，開(kāi)發(fā)了一臺(tái)能跟蹤及記錄炮彈軌跡的計(jì)算機(jī)FIRETRAC(Firing Error Trajectory Recorder and Computer)。1959年公司被AGC(Aerojet General Co，)收購(gòu)，成為它的大西洋分部(Atlantic Division)，阿塔那索夫任分部副總裁，領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)發(fā)了一個(gè)處理與分類包裹的計(jì)算機(jī)應(yīng)用項(xiàng)目。

繼續(xù)創(chuàng)新

1961年,阿塔那索夫離開(kāi)這個(gè)公司，創(chuàng)辦了一個(gè)名為“控制論”的咨詢公司。1975年他得了一次中風(fēng)以后，把公司交給了他的兒子，自己住到馬里蘭州靠近蒙絡(luò)維亞的一個(gè)占地200公頃的農(nóng)場(chǎng)上去，但他的發(fā)明創(chuàng)造活動(dòng)并末停止，在那里，他自己設(shè)計(jì)了空調(diào)系統(tǒng)、雨量計(jì)、太陽(yáng)能熱水循環(huán)系統(tǒng)。他還有一個(gè)業(yè)余愛(ài)好：研究如何快捷地掌握英語(yǔ)發(fā)音。他設(shè)計(jì)了一種音標(biāo)，能幫助人們更快地讀寫英語(yǔ)。他認(rèn)為如果這種音標(biāo)能夠推廣的話，人們掌握英語(yǔ)的速度會(huì)快2—3倍，這將是他一生中最大的成就，比他發(fā)明計(jì)算機(jī)的成就還要偉大?？上覀冎两駴](méi)有見(jiàn)到他發(fā)明的這種音標(biāo)。