第九章:第一次工业革命和第二次工业革命
对于一定数量的工程师说来,该观念早已熟知了。
在第二次世界大战前夕,人们又发现了真空管的其他用途,这些用途都和机器直接有关,而与人力无关。其中应用最广泛的就在计算机方面。在计算机中,象V.布希(Bush)所发展的关于大型计算机的概念本来是纯机械性质的。积分是用滚动的圆盘来做,它们以磨擦的方式相接;圆盘之间的输出和输入的交换是用一系列老式的轴和齿轮来完成。
这些早期计算机的观念,就其来源而言,要比布希的工作早得多。在某些方面,它可以追溯到十九世纪初期伯贝奇(Babbage)的工作。伯贝奇已经有了惊人的现代计算机的观念了,但他所能使用的仅是机械方法,这就远不能满足他的野心了。他所遇到的而且无法克服的第一个困难就在于:长系列齿轮运动时要求有相当大的动力,因此,输出的力和转矩很快地就变得太小了,以致不能推动机器的其他部分。布希也看到这个困难,并且用了一个很巧妙的方法来克服它。除了真空管和类似装置所制成的电放大器外,还有若干机械的转矩放大器,例如大家在船上卸货时常常看到这类放大器。码头上的装卸工人把货物吊在起重机的吊梁或绞车的鼓轮上就能把货物举起来。使用这个方法,装卸工人所用的机械力量便按照一定的比例系数来放大,这个系数是随着吊索和鼓轮之间的接触角的增大而迅速增大的。所以,一个人就能够把许多吨的货物举起来。
这种装置基本上是力放大器或转矩放大器。布希借助一种巧妙的设计把这些机械放大器加进计算机的各个阶段,从而便能有成效地完成那种对于伯贝奇只能是梦想的工作。
在布希工作的初期,当工厂里还没有任何高速自动控制装置的时候,我就对偏微分方程的问题发生兴趣了。布希工作所涉及的是常微分方程,其中自变量是时间,机器是在时间过程中模拟着它所分析的那个现象的过程,虽然模拟的速度不尽相同。在偏微分方程中,代替时间变量的是一些在空间中变化的量。我曾经向布希作过建议,由于电视扫瞄技术当时正在迅速发展,我们自己就必须去考虑这一技术,用它来描绘多变量,譬如说,用来描绘和单变量时间不同的空间变量。这样设计出来的计算机必须工作得极快,因此,在我的思想里,机械过程就无法考虑了,这就迫使我们仍旧要去考虑电子过程。
此外,在这种机器中,全部数据都必须以一种可以同机器的其他动作相称的速度写出、读出或揩掉。除了包括一套算术机构外,这种机器还必须包括一套逻辑机构,要能够在纯逻辑和自动化的基础上解决程序设计问题。在工厂中,人们已经从泰洛(taylor)和吉尔布勒斯(Gilbreths)关于工时标定的工作熟悉了程序设计的观念了,而这种观念转用到机器上去的时机亦已成熟。这个问题解决起来在细节上有相当大的困难,但在原则上,困难不是很大的。因此,我早在1940年就相信自动化工厂的建立已经在望,并且把这点告诉了布希。在本书初版出版的前后,自动化发展起来了,这使我相信我的判断是对的,使我相信这一发展必将是决定未来社会生活和技术生活的巨大因素之一,是第二次工业革命的导火线。
在布希微分分析器的种种早期形式中,有过一种分析器,它执行着所有重要的放大功能。电的使用只是为了把能量输送给发动机以发动整个机器。这种状态的计算机是中介性质和过渡性质的计算机。人们很快就弄清楚了,用电线而不用枢轴联接起来的电放大器要比机械放大器和机械联接省钱得多,也灵活得多。因此,后来形式的布希机器都采用了真空管装置。这些装置随后又应用到一切计算机中,不论它们是今天所讲的模拟计算机(主要是借助物理量的测量来进行工作)还是数字计算机(主耍是借助计数和算术运算来进行工