????????????????????????????????????????????????從計(jì)算機(jī)領(lǐng)域重大發(fā)明看創(chuàng)新人才成長(zhǎng) ?
——紀(jì)念電子計(jì)算機(jī)誕生六十周年?
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?????????全國(guó)政協(xié)副主席中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)工程院院士 王選???????
今年是電子計(jì)算機(jī)誕生六十周年。1945年秋,ENIAC(第一臺(tái)全數(shù)字電子計(jì)算機(jī))開(kāi)始運(yùn)行,試算美國(guó)軍方提供的題目取得成功,然后于1946年2月正式向公眾展示。ENIAC的主要構(gòu)思者是賓夕法尼亞大學(xué)的J.W.Mauchly,ENIAC的實(shí)現(xiàn) 則是由研究生J.P.Eckert主持的。他們兩人申請(qǐng)并獲得了專利,但1973年美國(guó)明尼蘇達(dá)州一家地方法院判決“Mauchly和Eckert沒(méi)有發(fā)明第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī),只是利用衣阿華大學(xué)J.V.Atanasoft的構(gòu)思;Mauchly和Eckert的專利無(wú)效”。原因是1941年Atanasoft曾把體現(xiàn)在他主持設(shè)計(jì)的ABC計(jì)算機(jī)中的一些構(gòu)想告訴了Mauchly。后來(lái),英國(guó)公開(kāi)了二戰(zhàn)期間的秘密檔案,英國(guó)于1944年6月就研制成專門(mén)用于破譯德軍密碼的電子計(jì)算機(jī)Colossus(巨人)。
??? 但是ABC只是模擬電子計(jì)算機(jī)到數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的過(guò)渡品,算不上“全數(shù)字”電子計(jì)算機(jī),而且性能很差,只用了300個(gè)電子管;Colossus則是一臺(tái)專用電子計(jì)算機(jī),含2500個(gè)電子管;ENIAC用了近20000個(gè)電子管,通用性和運(yùn)算速度要高得多,而且實(shí)際解決了許多復(fù)雜的計(jì)算問(wèn)題,所以ENIAC標(biāo)志計(jì)算機(jī)時(shí)代的開(kāi)始,它的歷史地位是不容置疑的。
六十年來(lái)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域產(chǎn)生了一系列重大發(fā)明,最終把人類帶入了信息社會(huì),這些重大發(fā)明起碼有:存儲(chǔ)程序概念計(jì)算機(jī)和通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)的基本框架(1945年)、晶體管(1947年)、集成電路(1959年)、微處理器(1971年)、第一臺(tái)存儲(chǔ)程序概念的計(jì)算機(jī)EDSACI(1949年)、磁芯存儲(chǔ)器(1950年)、第一臺(tái)商用計(jì)算機(jī)UNIVACI(1951年)、微程序(1953年)、虛擬存儲(chǔ)器(1961年)、系列化架構(gòu)和相應(yīng)的系統(tǒng)軟件(1946年IBM360)、磁盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)IBMRAMAC(1966年)、軟磁盤(pán)技術(shù)(1967年)、高級(jí)編程語(yǔ)言Fortran(1959年)、面向?qū)ο笳Z(yǔ)言Simula(1967年)、Pascal語(yǔ)言(1969年)、C語(yǔ)言(1972年)、C++語(yǔ)言(1985年)、Java語(yǔ)言(1995年)、第一個(gè)分時(shí)系統(tǒng)CTSS(1961年)、U-NIX操作系統(tǒng)(1969年)、數(shù)據(jù)庫(kù)(1969年)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)模型(1970年)、精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)RISC(1974年)、Winchester硬盤(pán)(1973年)、第一臺(tái)個(gè)人電腦Alto(1973年)、鼠標(biāo)(1964年)、圖形用戶界面(1973年)、所見(jiàn)即所得的文字處理(1974年)、頁(yè)面描述語(yǔ)言PostScript(1983年)、Internet的前身ARPANET(1969年)、以太網(wǎng)(1973年)、萬(wàn)維網(wǎng)WWW(1990年)、互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議TCP/IP(1975年)、路由器(1986年)、互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器(1990年)、互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎(1993年)、開(kāi)放源代碼的LINUX操作系統(tǒng)(1991年)、電子商務(wù)(1995年)等。
上面列出的所有這些重大發(fā)明均來(lái)源于一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)杰出科學(xué)家的奇妙構(gòu)想,當(dāng)然這些發(fā)明實(shí)現(xiàn)過(guò)程中需要一個(gè)往往規(guī)模不大的團(tuán)隊(duì),但在商品化、尤其是產(chǎn)業(yè)化過(guò)程中需要大的資金投入和龐大的團(tuán)隊(duì),大多數(shù)情況下是由企業(yè)承擔(dān)的。這些重大發(fā)明的提出者大多為30多歲的年輕人,有的僅20多歲,只有馮·諾依曼年齡最大,他1945年提出存儲(chǔ)程序概念時(shí)已經(jīng)42歲了,但是馮·諾依曼作為數(shù)學(xué)家,17歲開(kāi)始發(fā)表論文,20多歲時(shí)已在多個(gè)領(lǐng)域成果顯著,30歲成為普林斯頓高級(jí)研究院最年輕的教授。
分析和研究上述重大發(fā)明的產(chǎn)生過(guò)程對(duì)我國(guó)科技發(fā)展將帶來(lái)有益的啟迪。
??? 接觸兩個(gè)“最前沿”,創(chuàng)新的機(jī)會(huì)大大增加
兩個(gè)最前沿指的是技術(shù)發(fā)展的最前沿和需求(包括當(dāng)前和未來(lái)市場(chǎng)的需求)的最前沿。
1941年夏,Mauchly34歲時(shí)去賓夕法尼亞大學(xué)莫爾電機(jī)工程學(xué)院任講師,遇到了22歲的研究生Eckert。此前Mauchly已有多年用手搖計(jì)算機(jī)作天氣預(yù)報(bào)計(jì)算的經(jīng)驗(yàn),深知快速計(jì)算的重要性,他數(shù)學(xué)功底很好,又從Atanasoft那里聽(tīng)到了電子計(jì)算機(jī)的初步構(gòu)思。Eckert才華橫溢,精通電子學(xué),有能力領(lǐng)導(dǎo)實(shí)現(xiàn)近20000個(gè)電子管組成的龐大系統(tǒng),這在當(dāng)時(shí)屬電子系統(tǒng)的最前沿。這兩人合起來(lái)已站在技術(shù)和需求的最前沿,1942年Mauchly提出了ENIAC的構(gòu)思,并和Eckert逐步完善這一設(shè)計(jì),最終取得成功。
馮·諾依曼參加過(guò)研制原子彈的曼哈頓工程,介入了計(jì)算物理學(xué)。第一顆原子彈研制中的大量計(jì)算是靠手搖計(jì)算機(jī)的人海戰(zhàn)術(shù)和一臺(tái)以繼電器為主要元件的MarkI計(jì)算機(jī),苦不堪言。1944年夏的某一天，馮·諾依曼在美國(guó)東部一個(gè)火車站站臺(tái)上遇到了并不認(rèn)識(shí)的H.H.Goldstine上尉,Goldstine向馮·諾依曼談到了他作為軍方代表正在參與研制的ENIAC,馮·諾依曼很快就去了莫爾學(xué)院,看到了ENIAC這一龐然大物,他問(wèn)Eckert的第一個(gè)問(wèn)題就是關(guān)于ENIAC的邏輯結(jié)構(gòu),真是一針見(jiàn)血,令Eckert大為欽佩。很快在莫爾學(xué)院組織了電子計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)程序概念的討論班,探討了超聲延遲線作為內(nèi)存儲(chǔ)器的可能性。馮·諾依曼早就感到快速計(jì)算機(jī)的極端重要性,但在看到E-NIAC實(shí)體和參加討論班之前,他還不了解當(dāng)時(shí)電子技術(shù)的最前沿。馮·諾依曼在數(shù)理邏輯方面的巨大成就,加上接觸到了兩個(gè)最前沿,使他于1945年6月寫(xiě)出了長(zhǎng)達(dá)101頁(yè)的《關(guān)于離散變量自動(dòng)電子計(jì)算機(jī)的草案》,提出了程序和數(shù)據(jù)一樣存放在計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器中,并給出了通用電子計(jì)算機(jī)的基本架構(gòu),后來(lái)這些思想被稱為“馮·諾依曼結(jié)構(gòu)”。按照馮·諾依曼的構(gòu)思,只用ENIAC十分之一的元件就可以得到更高的性能,這是很吸引人的。六十年來(lái)計(jì)算機(jī)經(jīng)歷了巨大發(fā)展,但仍然沒(méi)有脫離馮·諾依曼結(jié)構(gòu)。
上述例子給我們的啟發(fā)是:中國(guó)的年輕優(yōu)秀人才在打好深厚的基礎(chǔ)后,要努力進(jìn)入兩個(gè)最前沿。
??? 明智和有遠(yuǎn)見(jiàn)的管理者(領(lǐng)導(dǎo))促進(jìn)重大發(fā)明的產(chǎn)生和實(shí)現(xiàn)
第一個(gè)大量推廣的高級(jí)編程語(yǔ)言是Fortran,問(wèn)世40多年后的今天仍有人在使用。Fortran語(yǔ)言及其編譯系統(tǒng)的發(fā)明人是J.W.Backus,曾獲1977年度計(jì)算機(jī)界最高獎(jiǎng)圖靈獎(jiǎng)。1953年29歲的Backus已在IBM積累了4年編程經(jīng)驗(yàn),主持過(guò)浮點(diǎn)運(yùn)算解釋程序的研制,深感用機(jī)器指令編寫(xiě)程序效率之低,因而寫(xiě)了一份設(shè)計(jì)一種接近自然語(yǔ)言的編程語(yǔ)言的建議,提交給他的上司C.Hurd,這就是后來(lái)的Fortran。今天編程語(yǔ)言中的一些要素,例如標(biāo)識(shí)符、數(shù)組、表達(dá)式、賦值語(yǔ)句、條件語(yǔ)句、循環(huán)語(yǔ)句等當(dāng)時(shí)已經(jīng)提出來(lái)了。但是這一建議遭到了時(shí)任IBM顧問(wèn)、50歲的馮·諾依曼的強(qiáng)烈反對(duì),認(rèn)為沒(méi)有必要和不切實(shí)際。馮·諾依曼大概太沉迷于存儲(chǔ)程序概念的革命性變革帶來(lái)的好處了,因?yàn)榕cENIAC相比,編程已大大簡(jiǎn)化了,ENIAC上的所謂“編程”,需要在40多塊幾英尺長(zhǎng)的插接板上,插上幾千個(gè)帶導(dǎo)線的插頭,才能解一個(gè)小題目。幸運(yùn)的是開(kāi)明和有遠(yuǎn)見(jiàn)的Hurd并沒(méi)有聽(tīng)從大權(quán)威的反對(duì)意見(jiàn),支持Backus。1957年Fortran取得初步成功,1959年最終完成。Fortran對(duì)后繼語(yǔ)言產(chǎn)生了重大影響,1958年開(kāi)始一直沿用至今的嚴(yán)格描述編程語(yǔ)言語(yǔ)法的BNF(Backus Normal Form)就是Backus提出,并以他冠名的。
1957年馮·諾依曼英年早逝,他沒(méi)有看到Fortran的成功,但他在去世前已承認(rèn)他反對(duì)Backus的建議是錯(cuò)誤的。很多例子說(shuō)明大權(quán)威也會(huì)犯錯(cuò)誤,馮·諾依曼在編程第一線的實(shí)踐顯然不如Backus,而大權(quán)威能承認(rèn)錯(cuò)誤也是可貴的。其實(shí)馮·諾依曼是很謙虛的,他經(jīng)常說(shuō),電子計(jì)算機(jī)的基本原理是英國(guó)數(shù)學(xué)家圖靈(AlanTuring)奠定的,他不過(guò)是繼承和發(fā)展了圖靈的思想。
我曾閱讀過(guò)Backus寫(xiě)的敘述Fortran編譯系統(tǒng)的文章,他花費(fèi)極大精力使編譯系統(tǒng)產(chǎn)生的目標(biāo)代碼在運(yùn)行速度上接近手編程序,因?yàn)榧偃缡褂肍ortran后,解題速度明顯降慢,就會(huì)使本來(lái)就有爭(zhēng)議的項(xiàng)目受到嚴(yán)厲批評(píng),可見(jiàn)當(dāng)時(shí)Backus承受了很大的壓力。
Java是當(dāng)今計(jì)算機(jī)最流行的語(yǔ)言之一,其發(fā)明人是Sun公司的JamesGosling。在他研制最困難的時(shí)候,找到了Sun董事長(zhǎng)兼CEOScottMcNealy,McNealy是企業(yè)家,并非技術(shù)專家,當(dāng)他聽(tīng)完J.Gosling的詳細(xì)敘述后,敏銳地感到這是一個(gè)很有價(jià)值的方向,于是滿足了Gosling的全部要求。1995年Java問(wèn)世后受到了狂熱的擁護(hù),Sun公司也因此而再度興旺。
上世紀(jì)七十年代Xerox(施樂(lè))公司PARC研究中心產(chǎn)生了一系列重大發(fā)明:第一臺(tái)個(gè)人電腦Alto、第一個(gè)商用鼠標(biāo)、圖形用戶界面、以太網(wǎng)、客戶機(jī)/服務(wù)器架構(gòu)、所見(jiàn)即所得的文字處理、頁(yè)面描述語(yǔ)言等。PARC為PC革命準(zhǔn)備了所有關(guān)鍵的技術(shù)條件,七十年代是計(jì)算機(jī)研究者的天堂,這與PARC的領(lǐng)導(dǎo)人鮑勃·泰勒(BobTaylor)有很大關(guān)系。泰勒1970年組建PARC的計(jì)算機(jī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)室,他在大學(xué)時(shí)主修心理學(xué),副修數(shù)學(xué)。泰勒并不是計(jì)算機(jī)專家,而且也不參加研究工作。他為PARC招聘了大量杰出人才,當(dāng)時(shí)在PARC工作、后來(lái)獲2003年度圖靈獎(jiǎng)的AlanKay在七十年代初曾說(shuō)過(guò),“全世界100名頂尖計(jì)算機(jī)研究人才中有58名在PARC工作”。
泰勒知道自己不能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域作出大的創(chuàng)造,從而把全部精力放在使手下的杰出人才充分施展才華上面。他提供了寬松、自由、和諧的研究環(huán)境,每周由他主持一批科學(xué)家進(jìn)行討論,一旦發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新的火花,泰勒立即決定總的研究方向,并幫助處理所有的雜事,例如確定預(yù)算、申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)以及協(xié)調(diào)各方面的配合等。我于1985年和1991年兩次參觀PARC,曾坐在PARC七十年代時(shí)就鋪在地上的一個(gè)大的很厚的軟墊上,有趣的是一坐下去,軟墊就完全按照人體形狀而變化,陪同者說(shuō)這象征PARC的自由研究氛圍。
上述事例給我們帶來(lái)不少啟迪：
1.要讓優(yōu)秀人才做自己喜歡的事情,要解脫他們的雜事和各種干擾(例如頻繁的評(píng)估),使他們心無(wú)旁騖地埋頭創(chuàng)新,只有長(zhǎng)期積累和專注才能出大成果。
2.優(yōu)秀的科研領(lǐng)導(dǎo)人和管理者在創(chuàng)新過(guò)程中至關(guān)重要。他們應(yīng)有戰(zhàn)略眼光,并且愛(ài)“才”如命,把創(chuàng)造條件、充分發(fā)揮手下成員的才華作為自己的重要職責(zé)。美國(guó)一位名牌大學(xué)校長(zhǎng)訪問(wèn)北京大學(xué)時(shí)曾說(shuō)過(guò),他手下一位副校長(zhǎng)是管理奇才,對(duì)創(chuàng)造良好的教學(xué)和科研環(huán)境以及吸引人才起了很好作用。他說(shuō),若干位教授辭職離校他不會(huì)著急,但這位副校長(zhǎng)絕對(duì)要留住。一個(gè)人才輩出、成果累累的單位的領(lǐng)導(dǎo)人理應(yīng)受到社會(huì)的高度尊重,其中成績(jī)突出者可以當(dāng)選為工程院管理學(xué)部院士。
3.有些科研領(lǐng)導(dǎo)人對(duì)項(xiàng)目并無(wú)實(shí)質(zhì)性貢獻(xiàn),既未提出創(chuàng)新思想,也未參加具體研究,只是在申請(qǐng)經(jīng)費(fèi)和組織、張羅方面做了工作,但項(xiàng)目報(bào)獎(jiǎng)時(shí)總要排名第一。曾經(jīng)有一位在讀的博士研究生在畢業(yè)前私下對(duì)人說(shuō),他只把已取得成果的少部分寫(xiě)成文章發(fā)表,因?yàn)閷?dǎo)師一定要署第一名,盡管并無(wú)貢獻(xiàn);他不敢不從,否則影響取得學(xué)位,畢業(yè)離開(kāi)導(dǎo)師后再把其余大部分成果寫(xiě)成文章,署自己的名發(fā)表。這種學(xué)術(shù)作風(fēng)不好的領(lǐng)導(dǎo)人或研究生導(dǎo)師當(dāng)然只是極少數(shù),但影響很壞,在這種領(lǐng)導(dǎo)人手下優(yōu)秀人才是絕對(duì)留不住的。
??? 努力實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新成果的商品化和產(chǎn)業(yè)化
PARC的很多創(chuàng)新在上世紀(jì)七十年代就已經(jīng)商品化了。鼠標(biāo)是1997年度圖靈獎(jiǎng)得主Douglas Engelbart于1964年發(fā)明的,1988年圖靈獎(jiǎng)得主Ivan E.Sutherland則于六十年代初奠定了圖形用戶界面的理論基礎(chǔ)。PARC在他們兩人思想的基礎(chǔ)上,把鼠標(biāo)和圖形用戶界面往前推進(jìn)了一大步,并首創(chuàng)下拉式菜單和多窗口技術(shù)以及所見(jiàn)即所得的文字處理,并把這些技術(shù)集成在個(gè)人電腦上。第一臺(tái)個(gè)人電腦Alto已經(jīng)是商品,后來(lái)又推出了第二代商品Star,但都因價(jià)格昂貴無(wú)法大量推廣。
嚴(yán)重的問(wèn)題在于施樂(lè)總部對(duì)PARC革命性成果漠不關(guān)心,加上泰勒的辭職,上世紀(jì)八十年代開(kāi)始PARC急速衰落,發(fā)明者感到自己的成果無(wú)法實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化而十分傷心。以太網(wǎng)的發(fā)明人Robert M.Metcalfe 1979年從PARC出來(lái),創(chuàng)建了3COM公司,使以太網(wǎng)成為大量推廣的商品;John Warnock和Charles Geschke 1982年底從PARC出來(lái),組建Adobe公司,把PARC研發(fā)的頁(yè)面描述語(yǔ)言發(fā)展成PostScript,九十年代后成為事實(shí)上的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
1979年12月蘋(píng)果電腦的創(chuàng)始人SteveJobs訪問(wèn)PARC,對(duì)視窗系統(tǒng)Smalltalk的視覺(jué)效果十分激動(dòng),認(rèn)為PARC的寶藏沒(méi)有被充分利用。他回去后立即挖走了為他演示Smalltalk系統(tǒng)的PARC研究人員和其他主力,親自坐陣,讓研發(fā)人員開(kāi)足馬力,于1984年初推出了風(fēng)靡世界的Macintosh,標(biāo)價(jià)2500美元,從而使圖形用戶界面成為大眾化產(chǎn)品。微軟也聘請(qǐng)了PARC的研究人員,于1985年推出MSWindows1.0,1990年推出MSWindows3.0,1995年推出MSWindows95。微軟又把PARC發(fā)明的所見(jiàn)即所得的文字處理技術(shù)體現(xiàn)在WORD中,并作了重大發(fā)展,從而成為壟斷產(chǎn)品。
1996年我在美國(guó)參加一個(gè)展覽會(huì),蘋(píng)果公司掛出大幅標(biāo)語(yǔ)“MS Windows95=Macintosh86”,意思是MS Windows95在技術(shù)上只相當(dāng)于Macintosh 1986年的水平,這在當(dāng)時(shí)基本上是符合事實(shí)的。但是MS Windows是建立在PC上的,其銷量比Macintosh大得多。在市場(chǎng)對(duì)技術(shù)的正反饋?zhàn)饔孟?MS Windows不斷作出重大改進(jìn),今天其功能已遙遙領(lǐng)先。
有報(bào)道說(shuō),蘋(píng)果公司曾想控告微軟對(duì)視窗技術(shù)的侵權(quán),后來(lái)施樂(lè)公司出來(lái)說(shuō)話了,你們兩家不必爭(zhēng),視窗的老祖宗是PARC。本文開(kāi)始時(shí)列出的一系列重大發(fā)明中沒(méi)有包含Macintosh和家喻戶曉的MS Windows,因?yàn)樗鼈儾皇窃瓌?chuàng)性發(fā)明。
美國(guó)的權(quán)威人士評(píng)論說(shuō),假如上世紀(jì)七十年代,施樂(lè)的領(lǐng)導(dǎo)人十分重視PARC成果的商品化和產(chǎn)業(yè)化,計(jì)算機(jī)歷史將改寫(xiě):IBM PC模式的個(gè)人電腦不會(huì)占市場(chǎng)90%以上;蘋(píng)果公司和微軟不會(huì)存在;施樂(lè)在上世紀(jì)九十年代會(huì)成為計(jì)算機(jī)界的超級(jí)巨頭,其霸主地位不會(huì)亞于上世紀(jì)六七十年代的“藍(lán)色巨人”IBM。
PARC的興衰和微軟的長(zhǎng)期繁榮值得我們深思：
1.優(yōu)秀人才渴望自己創(chuàng)新成果的商品化和產(chǎn)業(yè)化,假如不提供優(yōu)越的條件,這些人才就會(huì)離去。
2.一方面要重視原始性創(chuàng)新,因?yàn)闀?huì)帶來(lái)一本萬(wàn)利的效果;另一方面決不能輕視在別人原創(chuàng)成果基礎(chǔ)上不斷作出重大改進(jìn),微軟就是靠這一策略取得了市場(chǎng)的壟斷地位,財(cái)力雄厚后又大力推動(dòng)原始性創(chuàng)新。微軟有一句名言“把創(chuàng)新聚焦到客戶最愿意掏腰包的那些功能上”,有時(shí)一些表面看來(lái)是非根本性的、代價(jià)較小的改進(jìn),由于很適合用戶的胃口,結(jié)果使產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力和銷量明顯上升。
我國(guó)并不缺乏優(yōu)秀人才,關(guān)鍵是要把有限的資源集中投向那些最有創(chuàng)造力和活力、團(tuán)結(jié)拼搏的優(yōu)秀團(tuán)隊(duì)。制定國(guó)家中長(zhǎng)期科技規(guī)劃,確定主攻方向是絕對(duì)必要的,但有些成果是無(wú)法事先規(guī)劃的,相對(duì)論和量子力學(xué)都不是規(guī)劃出來(lái)的。有時(shí)選擇人比選擇項(xiàng)目更為重要,因?yàn)橛辛巳藭?huì)創(chuàng)造出事先想不到的重大方向。我國(guó)中長(zhǎng)期規(guī)劃中把人才建設(shè)和建立良好的科研環(huán)境放在重要位置,這是很正確的。
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