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维纳与计算机 维纳对计算机的兴趣主要在于电脑与人脑某些功能，如判断、推理、记忆，的相似上，也即电脑在于模拟或代替人脑的某些功能的可能性或可行性上。 维纳意识到，自动机机器与生物神经系统具有某种相似性。 维纳认为计算机是一个进行信息处理和信息转换的系统，只要这个系统能得到数据，机器本身就应该能做几乎任何事情。维纳进一步认为，计算机本身并不一定要用齿轮，导线，轴，电机等部件构成。麻省理工学院的一位教授为了证实维纳的这个观点，甚至用石块和卫生纸卷制造过一台简单的能运行的计算机。 维纳对于计算机的思索和研究始于二十世纪40年代。那时，维纳热衷于考虑计算机如何能像大脑一样工作。在维纳的控制论中，计算机本身是一种自动机器，也即一种控制和通讯的机器，或自动控制系统。维纳本着其一贯的思想，即将动物与机器进行类比的思想，对计算机与动物神经系统，特别是人脑，进行类比。 正如维纳在《控制论》导言中所说： “中枢神经系统不再是从感觉接受输入又把它发射给肌肉的一个独立自足的器官。相反地，它的某些最具有特征性的活动，只有把它当作一个从神经系统出发，进入肌肉，然后通过感官再进入神经系统的循环过程，才能理解。” “很久以来我就明白，现代超速计算机在原理上是自动控制装置的理想的中枢神经系统。” 模仿人脑设计计算机或许是维纳的想法。 第一次世界大战期间，维纳受美国军方之邀，在维纳在马里兰(Maryland)的阿伯丁实验场 (Aberdeen Proving Ground)研究高射炮打击飞机的弹道学，编制射击火力表，用于确定火炮瞄准飞机的方位。第二次世界大战爆发后，战斗机性能的提高要求防空火力对飞机进行更为精确的跟踪，美国军方又一次邀请维纳参与其研究工作。尽管维纳是一个激进的和平主义者，但他还是作为一个数学家，参与了军方的研究工作。那是1940年，维纳之于计算机的思想就是这时从防空火炮系统的研究中萌发的。 军方对维纳说，希特勒的战斗机速度很快，飞行员们又大耍曲线、翻筋斗的伎俩，英法美盟军的高射火炮根本打不着他们。地面指挥官和炮手们为此很苦恼。因此，需要制订新的火力表。 维纳说用手工和计算尺计算肯定不行了，只有研制高速的计算机。 维纳特意写信给时任美国总统罗斯福科学顾问的布什，提议制造电子计算机，并提出了制造电子计算机的五点要求，即计算机设计五原则。维纳关于计算机五原则的思想，部分来自于其对生物神经系统的剖析，部分来自于工程实现的需要。在《控制论》中，维纳对自己的计算机五原则有过详尽的论述： (1) 在计算机中心部分，加法和乘法装置应当是数字式的，如同通常的加法机一样，而不是基于量度的，如同布什微分分析机那样。 (2) 这些实质上是开关装置的机件应当由电子管来做，而不要由齿轮或机械开关来做，以便保证更快速的动作。 (3) 根据贝尔电话研究所的现有装置所采用的方针，加法和乘法采用二进位制比十进位制来，在装置上大概会更为经济些。 (4) 全部运算序列要在机器上自动进行，从把数据放进机器的时候起到最后把结果拿出来为止，中间应该没有人的干预。为此所需的一切逻辑判断都必需由机器自身作出。 (5) 机器中要包含一种用来储存数据的装置，这个装置要迅速地把数据记录下来，并且把数据牢固地保存住，直到清除掉为止；读出数据要迅速，清除数据也要迅速，而且又要能够立刻用来存储新的材料。 作为美国总统罗斯福科学顾问的布什是一位计算机科学家，是“布什微分机”的发明人，不过，“布什微分机”只是一种模拟计算机，而非数字计算机。布什非常赞成维纳的提议和设想，并将维纳的提议提交罗斯福总统。美国政府同意并批准了维纳的提议，并立即立项，成立了以冯·诺依曼(Von Neumann)为首的电子数字计算机研究设计课题组，于是，1946年，号称世界上第一台电子计算机的ENIAC就这样诞生了。 维纳以他一贯的方式从控制与通讯的角度论述计算机的作用和地位： “很久以来我就明白，现代超速计算机在原理上是自动控制装置的理想的中枢神经系统。” “并且，计算机的输入和输出不是必需采取数字和图形的形式，它可以利用象光电池和温度计这样的人造感觉器官的读数，以及马达和螺线管的运动情况。” “利用应力计或类似的仪器运动器官的运动情况，并把它当作人造的运动感觉去报告，去‘反馈’给中枢神经系统(这里当然是指计算机)。这样，我们就能够制造出具有几乎是任何精巧程度的人工机器了。” 人类对于自动计算技术的研究由来已久。早在中国的汉朝，大约2000年前，中国古代科学家就发明了算盘。十七世纪，法国数学家帕斯卡尔(Pascal)采用齿轮传动装置，构造了一种十进制加法器。十八世纪，德国数学家莱布尼兹(Leibniz)的运算装置实现了十进制加减乘除运算。十九世纪，英国数学家巴贝基(Babbage)试图把程序控制的思想引入自动计算机器，限于当时的技术水平未能实现。1936年，图灵(Turing)为了阐明“机器也能执行人脑能执行的指令序列”的思想，设计了一种计算模型，即著名的图灵机(Turing Machine)。 今天的电子数字计算机被称为冯·诺依曼型计算机，因为它是基于冯·诺依曼计算机设计三原则的，这些原则是： (1) 计算机应由五大功能部件组成：控制器、运算器、存储器、输入设备和输出设备； (2) 数在计算机内部以二进制数码表达； (3) 程序存储与控制原则：将指挥计算机工作的命令集合进行数字编码并存储在计算机的存储器中，并顺序地执行代码以控制计算机运行。 然而，鲜有人知，冯·诺依曼的计算机设计三原则源于维纳的计算机设计五原则，并且世界上第一台电子数字计算机ENIAC的诞生源于维纳的推动。从时间上，以及维纳和冯·诺依曼与图灵的关系上，可以看出，无论是维纳的计算机设计五原则，还是冯·诺依曼的计算机设计三原则，都吸收了图灵的程序控制思想。 冯·诺依曼(Von Neumann)是一个伟大的科学家，既是一个伟大的数学家又是一个伟大的研究自动机器的科学家，因其领导了ENIAC项目而被视为计算机之父。冯·诺依曼与维纳友谊深厚，其许多的思想是共有的。正如冯·诺依曼之于《控制论》的创立有重要贡献一样，维纳之于计算机的诞生不朽的功绩。 从某种意义上说，维纳与应有计算机之父的地位，只是由于其《控制论》之父的声誉太望，反而使人们淡忘了其对于计算机的功绩。
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