微分分析器范內(nèi)瓦·布什

1913年:美國麻省理工學(xué)院教授范內(nèi)瓦·布什(V。Bush)領(lǐng)導(dǎo)制造了模擬計算機"微分分析儀"。機器采用一系列電機驅(qū)動，利用齒輪轉(zhuǎn)動的角度來模擬計算結(jié)果。

范內(nèi)瓦·布什(VannevarBush)，這位具有6個不同學(xué)位的科學(xué)家、教育家和政府官員與本世紀(jì)許多著名的事件都有著千絲萬縷的聯(lián)系，其中包括""曼哈頓計劃"、硅谷、國際互聯(lián)網(wǎng)等。倒轉(zhuǎn)信息時代的時鐘，無論你審視信息技術(shù)發(fā)展史的哪個領(lǐng)域，范內(nèi)瓦·布什都是在那里留下過足跡的具有遠見的先驅(qū)性人物。正如歷史學(xué)家邁克爾·雪利(Michael Sherry)所言，"要理解比爾·蓋茨和比爾·克林頓的世界，你必須首先認(rèn)識范內(nèi)瓦·布什。"正是因其在信息技術(shù)領(lǐng)域多方面的貢獻和超人遠見，范內(nèi)瓦·布什獲得了"信息時代的教父"的美譽。

布什的一生與麻省(兼指馬薩諸塞州和麻省理工學(xué)院)結(jié)下了不解之緣。1890年3月他出生于美國馬薩諸塞州的埃弗爾內(nèi)特(Everett)，在為科學(xué)和教育事業(yè)貢獻了一生之后，布什于1974年6月在馬薩諸塞州的貝爾蒙特(Belmont)逝世。從1919年起直到1971年，布什長期在著名的麻省理工學(xué)院(MIT)工作和教學(xué)。從1930年開始，在MIT擔(dān)任電子工程學(xué)教授的布什和一個研究小組開始著手設(shè)計能夠求解微分方程的"微分分析機"的工作，造出世界上首臺模擬電子計算機。這一開創(chuàng)性工作為二戰(zhàn)后數(shù)字計算機的誕生掃清了道路。40年代早期，作為羅斯福總統(tǒng)的科學(xué)顧問，范內(nèi)瓦·布什組織和領(lǐng)導(dǎo)了制造第一顆原子彈的著名的"曼哈頓計劃"。其后，他先后參與了從氫彈的發(fā)明、登月飛行直到"星球大戰(zhàn)計劃"的眾多重大的科學(xué)技術(shù)工程。美國政府依據(jù)布什的建議和構(gòu)想批準(zhǔn)成立的國家科學(xué)基金會(NSF)和高級研究規(guī)劃署(ARPA)等科研機構(gòu)保證了美國在尖端科技領(lǐng)域的長期領(lǐng)先地位。

在信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域里，范內(nèi)瓦·布什更是功勛卓著。美國國內(nèi)兩個著名的高科技工業(yè)園區(qū)--加州的"硅谷"和波士頓128號公路的"高科技走廊"的誕生都凝結(jié)了布什的心血。被人稱為"硅谷之父"的弗雷德里克·特曼在MIT獲得電子學(xué)博士學(xué)位的導(dǎo)師不是別人正是布什。1939年誕生的惠普公司是特曼的勝利，也是布什的勝利。從此范內(nèi)瓦·布什的名字與硅谷結(jié)下了不解之緣。

范內(nèi)瓦·布什VannevarBush:著名的曼哈頓計劃的組織者和領(lǐng)導(dǎo)者。1945 年，VannevarBush在"AtlanticMonthly"7月號發(fā)表了一篇名為"AsWe May Think"的文章。文章描述了一種被稱為MEMEX的機器，其中已經(jīng)具備今天的超文本和超連接概念。他因此而被稱為互聯(lián)網(wǎng)先知。

MEMEX:Vannevar Bush的著作"As We May Think"中所描述的機器，以下引用。

未來的計算機將是用電的。他們會比今天的機器快一百倍甚至更多。重復(fù)的思維過程不僅限于計算與統(tǒng)計，實際上，商業(yè)事務(wù)以及不斷擴張的市場都在等待大批量制造的計算機的問世，它們中的一些將能滿足現(xiàn)在文明最挑剔的要求。

考慮一下未來個人使用的設(shè)備，它將是一個機械化的個人圖書館，它需要一個名字引起人們的注意:"MEMEX"就可以。MEMEX是這樣一個機械化設(shè)備，人們可以在其中存儲書籍、記錄和信件，同時可以以很高的速度和極強的靈活性完成檢索。作為輔助設(shè)備，它是人腦的無限擴大。

MEMEX有一個傾斜的半透明的屏幕，資料可以投影到上面進行閱讀，還有一個鍵盤，一系列按鈕和把手。

它的一端是存儲的材料，體積問題由于采用了改進的微縮膠片而得到了很好的解決。

MEMEX的大部分內(nèi)容都是直接買來的，可以直接插入。

各種書籍、圖片、期刊、報紙都可以這樣得到并插入進行閱讀，商業(yè)信函也可以，而且還備有直接輸入的設(shè)備。

當(dāng)然還有用于咨詢的記錄，它們來自于日常的索引工作。如果用戶想從一本書中查找資料，他只需在鍵盤上輕輕敲出這本書的代碼，書的封面就馬上會投射到他面前的瀏覽器上。此外，他還有一個額外的"游標(biāo)"可以使用，把這個游標(biāo)拉到右邊，這本書就在他面前一頁頁地投射出來，速度正好可以讓人清晰地瀏覽每一頁。再向右拉一下，瀏覽的速度就可以變成每次10頁，再過去一點就是每次100頁。還有一個鍵可以讓用戶直接回到索引的第一頁。

如果在檢索時有一種更直接的方法，能進行聯(lián)系索引，就會方便許多，這就是MEMEX的基本概念:對兩個條件進行并行檢索是一個重要的要求。用戶創(chuàng)建一個軌跡時，他必須指定一個名字，插入到他的代碼本中，并且可以在鍵盤上將其調(diào)出。

這樣，不論何時，只要這些條目中有一個顯示出來，就能調(diào)出相關(guān)的條目。

完全新式的百科全書也將出現(xiàn)，互相聯(lián)系的"軌跡"貫穿其中。專利律師可以輕松查找成千上萬個已經(jīng)發(fā)布的專利，外科醫(yī)生可以參考解剖學(xué)書籍，歷史學(xué)家也可以擁有大量的個人年表。

將會有一種新的職業(yè)出現(xiàn)，那就是"軌跡制作者"，他們會從大量普通的材料中構(gòu)造有用的"軌跡"并從中感受快樂。大師們的遺產(chǎn)將不只是他個人貢獻給世界知識寶庫的東西，而將成為人類共享的整體的知識框架。這時候，人們將可以通過它們制作、存儲、檢索人類的所有記錄。

暢想未來更壯觀的工具很有吸引力，而研究現(xiàn)在已知的或正在快速發(fā)展的方法和部件會很枯燥。預(yù)測是很困難的，但根據(jù)當(dāng)前的情況進行預(yù)測，就更能說出其可能性，而不只是預(yù)言，還可以是一個建議，因為基于已經(jīng)存在的情況進行的預(yù)言更有效，不像是基于未知的預(yù)言那樣只是猜測。

1931年電子計算機的先驅(qū)--微分分析儀

●Differential Analyzer(微分分析儀)

1931年研制成功的"微分分析儀"(DifferentialAnalyzer)，是第一臺被用來解決微分方程的機械式計算機，被認(rèn)為是電子計算機的先驅(qū)。

20世紀(jì)出現(xiàn)的大多數(shù)模擬計算裝置，都可以看成是19世紀(jì)下半葉開爾文設(shè)想的具體化和直接發(fā)展。其中最著名的是布什研制的微分分析儀。

布什，1890年生于美國馬薩諸塞州，1916年獲得麻省理工學(xué)院和哈佛大學(xué)的博士學(xué)位。1930年，布什和一些工程師試制出第一臺微分分析儀的樣機，這臺裝置與現(xiàn)代的計算機很不一樣，它沒有鍵盤，占地幾十平方米，看起來有點像臺球桌，又有點像印刷機。分析儀有幾百根平行的鋼軸，安放在一個桌子一樣的金屬框架上，一個個電動機通過齒輪使這些軸轉(zhuǎn)動，軸的轉(zhuǎn)動模擬數(shù)的運算。

參觀過分析儀的人說，操作者要"一手拿一個扳手，另一只手拿一個齒輪"。即使用者必須手持改錐和錘子來為分析儀編制程序。在試制出第一臺樣機后，布什又采用電子元件來取代某些機械零件。但總的來說它仍然是一臺機械式的計算裝置，它就是"洛克菲勒微分分析儀2號"。在第二次世界大戰(zhàn)中，美軍曾廣泛用它來計算彈道射擊表。

電子模擬計算機和后來數(shù)字電子計算機的出現(xiàn)，使機械模擬計算裝置完全無用了。布什研制的分析儀后來被麻省理工學(xué)院及倫敦科學(xué)博物館收藏起來。

電腦在當(dāng)時仍屬稀有，人們對于問題的解決方案通常是寫死在表格紙上(像是曲線圖和列線圖解)，用來一并解決相似的問題，比如說暖氣機里的溫度和壓力分布。

卡方分布的列線圖解二次大戰(zhàn)之前，當(dāng)時的最高科技是機械式和電動式的模擬計算機，也被認(rèn)為是前途光明的計算機趨勢。模擬計算機使用連續(xù)變化的物理量，像是電勢、流體壓力、機械運動等，處理表示待解問題中相應(yīng)量的器件[7]。例如在1936年制作得相當(dāng)精巧的水流積算器(Water Integrator)。跟現(xiàn)代的數(shù)位電腦比起來，模擬計算機相當(dāng)不具彈性，必須手動裝配(像是重新改編程序)才能處理下一個待解問題，不過早期的數(shù)位電腦能力有限，無法解決太過復(fù)雜的問題，所以當(dāng)時的模擬計算機還是占有優(yōu)勢。直到數(shù)位電腦越來越快，擁有越來越強的記憶能力(像是RAM)之后，模擬計算機就迅速受到淘汰，程序設(shè)計從此成為人類另一項專業(yè)技能。

諾頓轟炸機瞄準(zhǔn)器部分類比電腦廣泛應(yīng)用在軍事瞄準(zhǔn)用途，像是海軍船艦上的諾頓轟炸機瞄準(zhǔn)器(Norden Bombsight)和火力控制系統(tǒng)(Fire-Control System)，有些器件甚至直到二戰(zhàn)結(jié)束數(shù)十年后仍未退役，其中一個例子就是由美國海軍開發(fā)的馬克一號火力控制電腦(Mark I Fire Control Computer)，從驅(qū)逐艦到戰(zhàn)列艦都看得到它的影子。

1930年，現(xiàn)代電腦之父萬尼瓦爾·布什發(fā)明微分分析器(Differential Analyzer)，模擬計算機科技至此達到頂峰，大部分的零件都已經(jīng)被制造出來，終于，賓夕法尼亞大學(xué)的摩爾電機工程研究所(Moore School of Electrical Engineering)打造出最具影響力的數(shù)位電子計算機──電子數(shù)值積分計算器(埃尼阿克)。埃尼阿克的誕生終結(jié)了大部分模擬計算機的生路，不過從1950年代到1960年代，由數(shù)位電子學(xué)控制的混合型模擬計算機依然活躍，之后模擬計算機就應(yīng)用在部分專業(yè)用途上。