
第二个创建电子计算机的项目是在战争中出现的,例如Colossus,它需要大量的思想和手才能实现卓有成效的体现。 但是,就像巨像一样,如果没有一个人沉迷于电子产品,他将永远不会出现。 在这种情况下,他的名字叫
John Mouchley 。
Mouchley的故事与John Atanasov的故事是神秘而可疑的交织在一起。 您还记得,我们于1942年离开了阿塔纳索夫和他的助手克劳德·贝里。 他们退出了电子计算机的工作,并开始了其他军事项目。 莫奇里(Mowchli)与阿塔纳索夫(Atanasov)有很多共同点:他们都是鲜为人知的研究所的物理学教授,在广泛的学术圈中没有威望和权威。 莫利(Mowley)在费城郊区一个很小的Ursinus学院当老师时感到沮丧,他甚至没有在阿塔纳索夫(Atanasov)工作过的爱荷华州的威望。 他们都没有采取任何措施来吸引芝加哥大学等精英人士的注意。 但是,这两者都被一个古怪的想法所俘获:用电子零件建造一台计算机,这是无线电和电话放大器的组成部分。
约翰·莫奇利预测天气
一段时间以来,这两个人建立了一定的联系。 他们于1940年代末在费城举行的美国先进科学协会(AAAS)会议上见面。 在那里,Mouchley使用他开发的电子谐波分析仪介绍了他对天气数据中循环模式的研究。 这是一台模拟计算机(也就是说,不是以数字形式而是以物理量的形式表示值,在这种情况下,电流表示-电流越大,值就越高),类似于使用William Thomson开发的机械潮汐预报器(后来变成开尔文勋爵(Lord Kelvin)在1870年代。
坐在大厅里的阿塔纳索夫知道自己在一次孤独的电子计算国家之旅中找到了一个同伴,毫不犹豫地在报告后告诉莫什利,向他讲述了他在埃姆斯制造的汽车。 但是,为了了解Mowgli是如何以电子气象计算机的演示形式登上舞台的,您需要回到它的起源。
莫格里(Mowgli)于1907年出生在物理学家塞巴斯蒂安·莫格里(Sebastian Mowgli)的家庭中。 像他的许多同时代人一样,他从小就对无线电和电子灯产生了兴趣,在决定专注于约翰·霍普金斯大学的气象学之前,在电子工程师和物理学家的职业之间犹豫了一下。 不幸的是,毕业后,他跌入了大萧条之手,并为1934年在Ursinus成为物理学系的唯一成员而感到感激。
1930年的Ursinus学院在Ursinus,他承担了一个梦想项目–解开全球自然机器的隐藏周期,并学会了提前几天甚至几年预测天气预报。 他坚信太阳控制着与太阳活动和斑点相关的持续数年的天气模式。 他想借助学生和一组从破产银行以美分购买的台式计算器,从美国气象局积累的大量数据中提取这些模式。
很快就发现数据太多了。 机器无法足够快地执行计算,此外,当将机器的中间结果不断复制到纸张上时,人为错误开始出现。 Maughli开始以不同的方式思考。 他了解电子管计数器,最早是由查尔斯·永利·威廉姆斯(Charles Wynn-Williams)创造的,他的物理学家曾用它来计数亚原子粒子。 鉴于电子设备显然可以记录和存储号码,Mowgli对此产生了兴趣,为什么不进行更复杂的计算呢? 在业余时间的几年中,他玩电子元件:开关,计数器,混合使用电子和机械元件的密码机,以及他用于天气预报项目的谐波分析仪,其提取的数据类似于多周的降水波动模式。 正是这一发现使Mauchly于1940年进入了AAAS,然后由Atanasov提出了Mauchly。
来访
Mouchley和Atanasov之间关系中的关键事件发生在六个月后,即1941初夏。在费城,Atanasov向Mowley讲述了他在爱荷华州制造的电子计算机,并提到了这台计算机的价格多么便宜。 在他们随后的通信中,他继续提出关于如何以每次放电不超过2美元的成本建造计算机的有趣提示。 Maughli对此产生了兴趣,并对这一成就感到非常惊讶。 到那时,他已经有了建造电子计算器的认真计划,但是如果没有大学的支持,他将不得不从口袋里掏出所有设备。 对于一盏灯,他们通常要价4美元,而要存储一个二进制数字,则至少需要两盏灯。 他认为,阿塔纳索夫如何做好储蓄呢?
六个月后,他终于有时间去西部旅行,以满足他的好奇心。 1941年6月,在驾车1.5千公里之后,莫格利(Maughli)和她的儿子来到埃姆斯(Ames)的阿塔纳索夫(Atanasov)。 莫格利后来叙述说他失望了。 阿塔纳索夫的廉价数据仓库根本不是电子的,而是使用机械鼓上的静电荷来保持的。 正因为如此,由于我们已经看到其他机械零件,他无法以甚至接近Mouchley梦想的速度进行计算。 后来他称其为“使用了几个电子管的机械饰品”。 但是,在访问之后不久,他写了一封赞扬阿塔纳索夫的机器的信,他在信中写道,“这实质上是电子的,并且在短短几分钟之内就解决了包含不超过三十个变量的任何线性方程组”。 他争辩说,它可能比布什的机械
差分分析仪更快,更便宜。
30年后,Mouchley与Atanasov之间的关系将成为霍尼韦尔针对Sperry Rand提起的诉讼的关键,因此,Mouchley创建的电子计算机专利申请被取消。 尽管Atanasov是一位经验更丰富的工程师,并且对Mauchly追溯地对Atanasov的计算机持怀疑态度,但对专利本身的优点一无所知,没有理由怀疑Mauchly从Atanasov的工作中学习或复制了重要的东西。 但更重要的是,ENIAC电路与Atanasov-Berry计算机无关。 可以说的最大程度是,阿塔纳索夫激发了莫利的信心,证明了电子计算机可以工作的可能性。
摩尔学校和阿伯丁
那时,莫什利(Mouchley)就在他开始的那个地方。 廉价的电子存储没有魔术,在他留在乌尔西努斯期间,他没有办法实现他的电子梦想。 然后他很幸运。 在1941年同一个夏天,他参加了宾夕法尼亚大学摩尔工程学院的电子学夏季课程。 到那时,法国已经被占领,英国被围困,潜艇在大西洋上耕作,美国与侵略性扩张主义日本的关系迅速恶化[而纳粹德国袭击了苏联。 翻译]。 尽管人口中存在孤立主义情绪,但来自宾夕法尼亚大学等地方的精英团体似乎有可能并且可能不可避免地进行了美国干预。 摩尔的学校为工程师和科学家提供了继续教育课程,以加快为可能的军事工作做准备,尤其是在雷达技术方面(雷达具有类似于电子计算的功能:它使用电子灯来创建和计数高频脉冲的数量以及它们之间的时间间隔;然而,Mowchli随后否认雷达对ENIAC的发展有严重影响。
摩尔工程学院该课程给Mouchley带来了两个主要后果:首先,他与来自当地房地产大亨家族的约翰·普雷斯珀·埃克特(John Presper Eckert),绰号普雷斯(Pres)的关系以及一位年轻的电子巫师在电视先驱
Philo Farnsworth的实验室里度过了整整一天。 Eckert随后与Mowley将专利(随后被无效)分成ENIAC。 其次,它使莫奇里(Mowchli)在摩尔学校(Moore School)获得一席之地,结束了他长期在乌尔西努斯学院(Ursinus College)沼泽中的学术孤立。 显然,这并不是由于Mouchley的某些特殊优点而发生的,而仅仅是因为这所学校迫切希望人们代替那些留任军事命令的科学家。
但是到1942年,摩尔大学的大部分学校都开始从事军事项目:使用机械和手工方法计算弹道。 该项目是由学校与位于马里兰州沿海130公里处的阿伯丁试验场之间的现有连接有机地发展而成的。
该训练场是在第一次世界大战期间创建的,用于测试火炮,以取代先前在新泽西州桑迪胡克(Sandy Hook)的训练场。 除了直接射击之外,他的任务是计算火炮在战斗中使用的射击台。 空气阻力无法计算弹丸的着陆点,仅需求解二次方程即可。 然而,高精确度对于炮兵射击极为重要,因为这是第一枪,其结果是敌军遭到最大的挫败-在敌军迅速躲藏到地下之后。
为了达到这样的精度,现代军队编制了详细的表格,告诉射击者在以一定角度射击后,其弹丸将落到多远。 编译器使用弹丸的初始速度和位置来计算弹丸在短时间间隔内的位置和速度,然后对下一个间隔重复相同的计算,以此类推。 对于枪支和弹丸的每种组合,必须考虑到不同的大气条件,针对所有可能的射击角度进行此类计算。 估算的工作量如此之大,以至于在阿伯丁,所有表的计算始于第一次世界大战结束,直到1936年才完成。
显然,阿伯丁需要一个更好的解决方案。 1933年,他与摩尔学院达成一项协议:军队将为建造两台差分分析仪(模拟计算机)付费,这是根据麻省理工学院计划在
委内瑞拉·布什的领导下
制造的 。 一个将被发送到阿伯丁,另一个将留给摩尔学校处理,并由教授酌情使用。 分析仪可以在15分钟内建立一条轨迹,但计算的时间可能要花几天,尽管计算机的计算精度会稍低一些。
阿伯丁榴弹炮示范,约。 1942年但是,在1940年,现在称为弹道研究实验室(BRL)的研究部门要求他在摩尔学校里的汽车,并开始计算即将到来的战争的火炮台。 学校的计数小组也被带到了人机的帮助下支持机器。 到1942年,学校里有100位女计算器,每周工作六天,为战争做详尽的计算-其中包括莫赫利(Mauchly)的妻子玛丽(Mary),他曾在阿伯丁壁炉旁工作。 莫奇(Mauchly)成为另一组负责雷达天线计算的计算器的负责人。
自从到达摩尔的学校以来,穆奇利一直在整个系中推广他对电子计算机的想法。 他已经在Presper Eckert和该学院的高级成员
John Brainerd的人中获得了大力支持。 Mowley提出了这个想法,Eckert提出了工程方法,Brainerd提出了信誉和合法性。 1943年春,这三个人决定是时候向军队官员宣传长期坚持的莫什利想法了。 但是,他一直试图解决的气候之谜不得不等待。 新计算机应该可以满足新主人的需求:不是跟踪全球温度周期的永恒正弦曲线,而是跟踪炮弹的弹道。
ENIAC
1943年4月,Mouchley,Eckert和Brainerd撰写了电子差分分析仪报告的草稿。 这吸引了另一个盟友,数学家兼军官
赫尔曼·戈德斯坦 (
Herman Goldstein) ,他曾担任阿伯丁和摩尔学校之间的调解人。 在Goldstein的帮助下,该小组向BRL委员会提出了这个想法,并获得了军事资助,Brainerd担任该项目的主管。 他们需要在1944年9月之前完成预算为15万美元的机器的创建,该团队将项目命名为ENIAC:电子数值积分器,分析仪和计算机(电子数值积分器和计算机)。
从左至右:朱利安·比格洛(Julian Bigelow),赫尔曼·戈德斯坦(Herman Goldstein),罗伯特·奥本海默(Robert Oppenheimer),约翰·冯·纽曼(John von Newman)。 战后在普林斯顿高等研究院拍摄的照片,带有后来的计算机模型与英国的巨像一样,美国的权威工程主管部门,例如国防研究委员会(NDRC),也对此表示怀疑。 摩尔的学校虽然没有作为精英学校的声誉,但是她提议创造一些闻所未闻的东西。 即使对于RCA这样的工业巨头,也很难创建相对简单的电子计数电路,更不用说定制电子计算机了。 贝拉实验室的中继计算机架构师乔治·斯蒂布兹(George Stibitz)当时正在国家发改委(NDRC)项目中工作,他认为ENIAC在战争中的使用将花费很长时间。
在这方面他是正确的。 ENIAC的创建将花费最初计划两倍的时间和三倍的资金。 他吸走了摩尔学校相当一部分的人力资源。 仅就发展而言,除了最初的Mouchley,Eckert和Brainerd之外,还必须吸引另外七个人。 像Colossus一样,ENIAC引入了许多计算机人员来帮助设置他们的电子替代品。 其中包括赫尔曼·戈德斯坦(Herman Goldstein)的妻子阿黛尔(Adele)和吉恩·詹宁斯(Gene Jennings,后来的巴蒂克)(后来成为巴蒂克),后者随后在计算机开发方面做了重要工作。 NIIAEN标题中的NI字母表明,摩尔的学校为军队提供了差分分析仪的数字电子版本,与模拟机械的前身相比,它可以更快,更准确地解决路径积分问题。 但是结果,他们得到了更多。
该项目的一些想法可以借鉴欧文·特拉维斯(Irven Travis)在1940年提出的建议。 是特拉维斯(Travis)参加了1933年摩尔学校使用该分析仪的协议的签署,并且在1940年,他提出了一种改进的分析仪版本,虽然不是电子的,但可以在数字基础上工作。 他不得不使用机械仪表代替模拟轮。 到1943年,他离开摩尔的学校,担任华盛顿舰队的领导职务。
像Colossus一样,ENIAC功能的基础也是各种功能模块。 大多数情况下,电池用于加法和计数。 他们的电路取材于物理学家使用的Wynn-Williams电子表,他们实际上是在借助计数来进行加法运算,就像学龄前儿童在手指上进行计数一样。 其他功能模块包括乘法器,在表中查找数据的函数生成器,它们取代了更复杂的函数(如正弦和余弦)的计算。 每个模块都有自己的软件设置,借助这些设置,可以设置少量操作序列。 与Colossus一样,编程是通过将带有开关的面板和带有类似于电话开关的插座的面板组合在一起进行的。
ENIAC具有多个机电部件,特别是继电器寄存器,该继电器寄存器用作电子电池与IBM用于输入和输出的打孔机之间的缓冲区。 这种架构非常让人联想到巨像。 贝尔的山姆·威廉姆斯(Sam Williams)与乔治·斯蒂布茨(George Stibitz)合作创建了贝尔的中继计算机,还为ENIAC建立了一个寄存器。
与Colossus的主要不同之处在于ENIAC变得更加灵活:可以对主要设置进行编程。 主可编程设备向功能模块发送脉冲,导致启动预定序列,并在工作完成时接收响应脉冲。 然后,它继续执行主控制序列中的下一个操作,并根据许多较小的序列进行了必要的计算。
主可编程设备可以使用步进电机做出决策:环形计数器,用于确定将脉冲重定向到的六条输出线中的哪一条。这样,根据步进电机的当前状态,该设备最多可执行六个不同的功能序列。这种灵活性将使ENIAC能够解决远远超出其在弹道学领域最初能力的任务。
使用交换机和交换机配置ENIAC埃克特负责确保这个怪物中的所有电子设备嗡嗡作响并嗡嗡作响,他独立地提出了与《布莱奇利之花》相同的基本技巧:灯的工作电流应远低于标准灯,并且不应关闭汽车。但是由于使用了大量的灯,还需要另一个技巧:每个插件都安装了几十个灯的插件,如果出现故障,可以很容易地卸下和更换。然后,维护人员迅速找到并更换了故障的灯泡,ENIAC立即准备就绪。即使采取了所有这些预防措施,考虑到ENIAC中有大量的灯,他无法像中继计算机那样整个周末或整夜都进行任务计算。在某些时候,灯一定会烧坏。
ENIAC中许多灯的示例ENIAC评论经常提到其巨大的尺寸。一排排带灯的架子-总共有18,000个-带有开关的开关将占据一栋典型的乡间别墅以及它前面的草坪。它的大小不仅取决于其组件(灯相对较大),还取决于其奇怪的结构。而且,尽管从现代概念来看,中世纪的所有计算机似乎都很大,但是下一代电子计算机比ENIAC小得多,并且在使用十分之一的电子组件时具有巨大的潜力。
摩尔学校的ENIAC全景图ENIAC的怪异大小源自两个基本设计决策。由于成本和复杂性,第一个试图提高潜在速度。之后,几乎所有计算机都将数字存储在寄存器中,并在单独的算术模块中对其进行处理,然后将结果再次存储在寄存器中。 ENIAC没有分离存储和处理模块。每个数字存储模块也是一个处理模块,能够加减,这需要更多的灯。可以将他视为摩尔大学的人计算器部门的一个大大加速的版本,因为“他的计算体系结构类似于二十个人计算器,与十位台式计算器一起工作,来回传递计算结果。”从理论上讲,这使ENIAC可以对多个电池进行并行计算,但是此功能使用不多,1948年完全取消了此功能。第二个设计决策更难以证明。与ABC或Bell中继机不同,ENIAC不会以二进制形式存储数字。他将十进制机械计算直接转换为电子形式,每个数字十个触发器-如果第一个数字被烧毁,则为零,第二个数字为1,第三个数字为2,依此类推。这是昂贵电子零件的巨额支出(例如,以二进制数表示1000,需要10个触发器,每个二进制数字(1111101000);在ENIAC方案中,这需要40个触发器,每个十进制数字10),显然,它的组织只是因为担心二进制和十进制系统之间转换的复杂性。但是,阿塔纳索夫-贝里计算机,巨像以及贝尔和祖斯中继机器都使用了二进制系统,他们的开发人员在各个基准之间进行转换没有任何困难。没有人会重复这样的设计决定。从这个意义上说,ENIAC就像ABC一样-独特的好奇心,而不是所有现代计算机的模板。但是,他的优势在于,毫无疑问,他证明了电子计算机的效率,完成有用的工作以及以令人惊讶的速度解决实际问题的能力。复健
到1945年11月,ENIAC全面投入运营。他无法拥有与机电亲戚一样的可靠性,但是他足够可靠,可以利用数百倍的速度优势。弹道的计算花费了差分分析仪15分钟的时间,ENIAC可以花费20秒的时间-比弹丸的飞行更快。而且与分析仪不同,他可以用与使用机械计算器的人类计算器相同的精度来完成此任务。但是,正如Stibitz所预言的那样,ENIAC似乎为时已晚,无法在战争中提供帮助,因此不再迫切需要进行表格计算。但是在新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯,有一个开发秘密武器的项目,该项目在战后仍在继续。那里也需要许多计算。曼哈顿项目的物理学家之一爱德华·泰勒(Edward Teller)早在1942年就提出了“超级武器”的构想:其破坏力远大于后来倾销于日本的武器,其爆炸能量来自原子核聚变而不是核裂变。 Teller相信他将能够在氘(普通氢和两个中子)和tri(普通氢和两个中子)的混合物中启动链式合成反应。但是为此,必须使用低含量的tri,因为它极少见。因此,来自洛斯·阿拉莫斯(Los Alamos)的一位科学家将计算结果带到了摩尔学派以测试超级武器,其中有必要计算微分方程,该方程可模拟各种various浓度下氘和simulated混合物的点火。摩尔的学校没有一个人允许找出为什么要进行这些计算,但是他们忠实地输入了科学家带来的所有数据和方程式。尽管我们知道泰勒认为1946年2月获得的计算结果证实了他的想法的可行性,但有关计算的细节至今仍是秘密的(例如,建造超级武器的整个程序,今天更称为氢弹)。同月,摩尔学校向公众介绍了ENIAC。在开幕式上,在组装好的重要锥体和压力机前,操作员假装打开机器(尽管总是打开机器),对其进行了几次仪式计算,并计算出弹道,以证明电子零件的空前速度。之后,员工将这些计算中的打孔卡分发给在场的每个人。ENIAC在1946年全年继续解决了更多实际问题:为英国物理学家道格拉斯·哈特里(Douglas Hartree)进行了一组液体流量的计算(例如,围绕飞机机翼的流动),为核武器内爆建模的另一组计算,以及在阿伯丁城使用的新型90毫米火炮的轨迹计算。然后他沉默了一年半。 1946年底,根据摩尔学校与陆军的协议,BRL将汽车打包并运到垃圾填埋场。在那里她一直遭受可靠性问题的困扰,直到1948年3月结束的大规模现代化之前,BRL团队都无法使她做好足够的工作来完成任何有用的工作。我们将讨论彻底更新ENIAC的现代化在下一部分中有更多内容。但这不再重要。没有人关心ENIAC。创建他的继任者已经有了一场竞赛。还有什么要读的:
保罗·塞鲁奇(Paul Ceruzzi),《算算者》(Reckoners)(1983);托马斯·海格(Thomas Haigh)等。等,《行动中的艾尼亚克(2016)》•大卫·里奇(David Ritchie),《计算机先驱者》(The Computer Pioneers)(1986年)