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范内瓦·布什 美国工程师、发明家、教育家、政府官员,计算机技术的先驱和二战中美国科技力量的领导。布什于1916年从哈佛和麻省理工学院得到工学博士学位。1945年,布什为指导战后美国科学家的研究工作,在《大西洋月刊》(1945年7月号)上发表了“如我们所想”(As We May Think)一文,第一次提出超文本的概念,将数字计算机引入了信息处理系统 , 标志自动化信息处理时代的开始。 董洁林导读 在历史关键时刻，一些特别有远见的人对未来科技发展指明方向。1945年，第二次世界大战结束后百废待兴的美国就处在这么一个关键时刻，和平来到之后科学家们未来需要解决什么问题呢？当时担任卡内基科学研究所所长的著名科学家和发明家Vannevar Bush发表了这篇信息科技时代宣言，后来信息科技行业的发展就沿着他的目光狂奔了。让我们穿越到70年前，看看当时的科技领袖如何思想、如何奠定科技的未来。 ◆ ◆ ◆ ◆ ◆ （一） 人们通过利用科学和研究产生的工具得到了哪些持久的好处呢?人们增强了对物质环境的控制能力,改善了衣食住等各方面的条件,增强了自身的安全性并将自己部分地从纯粹存在的束缚中解脱出来;人们对自身生理过程的认识不断加深,生病少了而寿命则延长了;人们促进了生理与心理的相互作用,同时也促进了精神上的健康;科学使得个人之间的交流非常快捷,并且提供了记录思想的手段,使人们能操作并利用这些思想,因此知识就不再限于个人的一生,而属于人类的整个生命了。我们面前有一座正在增高的科学之山,但是随着专业越来越细化,更多的证据表明我们正深陷泥潭。对他人的发现与结论而言,研究人员们从没有时间去了解,更不用说记住了,他们就在这种情况下蹒跚前进。情况就是如此。既然专门化对于进步已经越来越重要,那么保持各个组织之间的联络也就显得更加重要了。 准确地说,我们传送与回顾研究成果的方法已经用了好多代,到现在它们已经完全不适用了。如果用于写作学术论文和阅读的时间可以计算出来的话,它们与时间总量之间的比率绝对可以让人跳起来。既然那些认真的力图与当前的发展保持同步的人只是在很窄的领域内不断地读书,他们一定不愿参加这样一个测试———计算一下他们前几个月的努力有多少可以通过电话来进行。孟德尔的生物进化法则有几代之久不为他人所知,只是因为他的书没能让少数几个能掌握并发展它的人看到;这种灾难无疑在我们身边重复着,大量真正有意义的成果由于没有后续积累而丧失了。 问题似乎在于,我们并不是因为人们巨大和多样的兴趣而过度地印书,而是出版物已经大大超出了人们使用它们的能力。人类的经验正以惊人的速度增长,而我们从由此而来的知识迷宫中取得重要信息的方法却还和诺亚方舟时代一样。 但是我们已经看到了变化的信号———新的更有力的设备已经开始使用了。光电管可以以物理的感觉来保存可见的信息;高级的照片可以保存可见的甚至不可见的信号;热电子管可以用极小的能量来控制很大的力,比蚊子振动翅膀用的能量还小;阴极射线管显示可见图像是如此快速,相比之下,微秒已经是一个很大的量了。继电器组可以执行规定好的动作序列,比人工操作更可靠,而且要快上数千倍;还有许多机械装置可以影响到科学记录中的传输问题。 两个世纪以前,莱布尼兹发明了一个计算器。它包含了现在键盘的一些基本特征,但没被投入使用。这是当时的经济情况使然:在大生产之前的日子里,制造它所用的劳动超过了使用它可能节约的劳动量,它所能做的都可以用铅笔和纸更有效地做出来。而且,这台计算器还经常出毛病,因此人们也不敢依靠它。从那时起以及很久以后,复杂性和不可靠性总是并存的。 尽管巴贝奇在他那个时代拥有十分可观的经济支持,但也没能把他的算术机造出来。他的想法十分完美,但制造与维护费用同样也很高。这就像我们给一个法老一份详细而明确的汽车设计图,他也完全理解了它,并且征用了王国里的所有资源来为这一辆汽车制造成千上万的零件,这辆车还是可能在第一次开往吉萨时就半路抛锚。 人们现在已经可以高效率地制造出可互换的零件。不管有多复杂,它们总是能工作得很好———看一下打字机或是电影摄影机或是汽车就可以明白这一点。如果你对电子开关了如指掌的话,就会知道它们并不那么可靠。但注意一下自动电话交换机,它里面有成千上万个这样的开关,而工作依然很可靠。一个金属网被封在一层薄薄的玻璃壳中,给一根电线通电,使它达到炽热状态,简单地说,这就是无线电装置上的热电子管。人们已经制造了上亿只这种管子,把它拧入管座,插上插头———它亮了!它里面细丝的位置极其精确,如果让过去行会中最出色的工匠来调整,起码也得干上几个月,而现在它只值30美分。这个世界已经进入了一个可靠性高而又便宜的复杂设备的时代,而某种事物就要从中诞生了。 （二） 一份记录,如果它对科学有用,就必须不断地扩充和存储,但最重要的是必须被采用。今天我们还是用传统方法写作、照相而后印刷;但我们也可以把它记录在胶片、蜡盘和磁性线等设备上。即使没有新的记录工具出现,这些现有的工具显然也在不断地改善和发展之中。 照相技术一直在稳定地前进,完全没有停止的迹象。更快的光敏材料和镜头、自动化程度更高的相机、颗粒更精细的胶片,很快就能使迷你相机的构思得以实现。让我们来注视着这个不可避免的合理的结果吧。这种先进的相机将在前面装备一个比胡桃略大一点的照明灯,可以照出3毫米见方的照片,而后可以进行投影或者放大,与目前的实际情况相比也就多了一个10的倍数。镜头是通用焦距的,定焦孔可以自动定焦到任意距离;由于焦距很短,所以操作非常简单。灯头上内置一个现在许多相机都有的光电管,可以自动地大范围调整闪光灯参数。相机内的胶片可以拍摄100张,操纵快门和换胶片的弹簧在胶片放入时就一次卷好。它拍出的照片是全彩色的,还可能是由分离镜头拍摄的立体图像,因为在立体摄影技术上激动人心的进展马上就会出现。 快门线可以顺着袖子伸到操作者的手上,操作也很简单。轻轻一按,就可以拍下一张照片。在一副普通的眼镜片上接近边缘的地方划上一个细线的方框,它外面就是拍摄范围之外,而出现在方框中的图像也就是可以拍下来的。未来的科学家可以在实验室里或是工作现场走来走去,一旦看到什么值得记录的东西,只要按下快门就可以了,连咔嚓声都没有。这些是不是很神奇?而这个构思最神奇的地方是需要多少图片就可以制作多少。 会出现干式照相吗?现在已经有两种形式:湿法照相和电化学照相。在布雷迪拍内战照片时,曝光的平板必须是湿的。而现在却只需在显影时才需要保持湿润。将来很可能完全不需要是湿的了。很长时间以来,人们知道将胶片浸在重氮染料中就能够不经过显影定影程序而得到照片,所以一拍完就可以得到照片。比如将胶片置于氨气中就可以去掉未曝光的材料,然后就可以拿到亮光下面进行检查了。这个过程现在还很慢,但会有人加快它的速度,并且现在困扰研究人员的颗粒问题也会一并得到解决。这种方法比较先进,可以跟得上照相机的速度并马上看到照片。 目前使用的另外一种工艺也同样很慢,并且还多少有点笨拙。这就是50年来一直在使用的浸碘纸,它可以在有电触及的地方变黑,这是纸中的碘发生电化学反应的结果。它可以用于记录:只要有一个探针在上面移动,就可以记下一条轨迹。探针在移动时,如果它上面的电势有所变化,线的颜色就会根据电势的大小而深浅不同。 这种技术目前已经用在传真机中。探针可以在线上一条挨一条地画线,其间距很小,并且它上面的电势会根据电线上传来的信号而有所变化,而这个信号是由远端扫描图片的光电管产生的。每一时刻,纸上画出的线的深浅都同光电管所扫描的图片上的那一点一致。这样,当整幅图片都扫描完成时,接收端也就有了一个副本。 用这种方法,图像可以一行行地由光电管进行扫描,就像照相一样。这一整套设备也就是一台照相机。如果辅以附加特性,还可以在远处照相。这种机器很慢,并且图像质量很差。但它仍然是一种干式照相的方法,并且一旦照下,图像也就出来了。 如果谁敢预言说这种工艺永远都是这样笨拙、缓慢,并且质量很差的话,那他可真算是勇敢了。今天的电视设备在一秒钟的时间内可以传输16幅相当不错的图像,而它实际上与上面提到的工艺仅有两点根本区别。一个是电视用移动的电子束进行绘图而不是用移动的探针,因为电子束扫描图片可以十分快捷。另一点就是使用了屏幕,电子束照上去时会发光,而不是用经化学处理的纸或是胶片,因此用不着更换。由于电视是用于处理活动图像而非静止图像的,所以这个速度是必要的。 用经化学处理的胶片代替荧光屏,这种设备就能传送一幅图片,而不是一系列图片,这样一台快速的干式照相机就要出现了。经过处理的胶片将在比今天远得多的地方工作,这应该能够做到。更困难的是这个方案可能需要将胶片放在一个真空腔中,因为电子束只有在这种比较纯净的环境中才能正常工作。这个问题可以用以下方法加以解决,找一块可以让电子束通过而又不会扩散到四周去的隔板,然后让电子束照在它的一个边上,在另一个边压制胶片。隔板的原型是可以制作出来的,并且也可以进行适用化开发。 正如干式照相一样,缩微照相也有很长的路要走。其基本的设想是将记录的尺寸缩小并通过投影进行观察,这种可能性完全不能忽视。结合使用光学投影和缩微照相两种技术,人们已经制作了许多用于学习目的的缩微平片,其发展潜力还很大。今天20倍线性缩微的平片已经在使用,并且在投影放大之后其清晰度也完全不会损失。这项技术的限制在于胶片颗粒的大小、光学系统的质量以及光源的效能,所有这些都正在飞速发展。 假设将来能使用100倍的缩微比例,而胶片的厚度就和纸张一样,甚至更薄。在这样的条件下,普通资料的体积和缩微胶片相比将会大上1万倍。大不列颠百科全书可以装到一个火柴盒中,一个拥有上百万册图书的图书馆可以压缩到桌面上来。如果把从人们发明移动介质的时候起所有的记录都压缩起来,包括杂志、报纸、书籍、文书、广告、海报、信件等共计约10亿册书,也可以装到一辆货车上去。只是压缩当然是不够的,人们不只要存储,还必须能进行检索,这方面的发展比较迟缓。即使在最现代化的图书馆中也得用普通方法进行检索,新的方法很少有人用过。 然而说到成本,压缩就显得非常重要了。缩微的大不列颠百科全书值一个硬币,并且用几分钱就可以把它寄到任何地方,那么用它制作出100万份拷贝该值多少钱呢?印一张大版面的报纸,其费用不到一分钱,而整个缩微不列颠百科也只是一张8.5×11英寸的纸大小。一旦得到它,再利用将来的照相复制方法就能大量复制,可以1分钱一张出售。准备最初的材料要多少钱?这就是下节要讲的问题。
（三） 进行记录时,我们要用铅笔或打字机,然后写摘要并进行修改,最后是复杂的排版、印刷和发行。来看一下这个过程的第一步,将来的作家是否可以既不写又不打字,而是直接对着机器讲述呢?他现在也可以这样做,他可以对速记员或是唱片灌制机讲述;但如果他想将自己讲述的东西直接变成打印件,则材料都是现成的。他只需利用当前的技术便利并转换他的语言即可。 最近一次的世界博览会上展出了一台叫做“Voder”的机器。一位姑娘敲一下键,机器就能发出可以辨认的声音,其间不需要人的声音输入。那些键只是将一些由电子设备产生的振动组合起来送到扩音器罢了。在贝尔实验室有一台反向操作的机器,叫做“Vocoder”,其中的扩音器换成了麦克风,用来拾取声音。对它说话,相应的键就会动作。这就是我所设想的系统的一些元件。 还有一个元件就是速记机,就是那些在某些公开会议上可以见到的令人厌烦的机器。一个姑娘没精打采地按着它的键,同时不安地注意着屋里的发言人。机器上会伸出一条纸带,上面记录有发言人刚说过的话的简化语言,然后这条带子可以被重新打印成普通的语言。对它的早期形式而言,它只是略微有点智能。将这两种元件合并起来,让Vocoder驱动速记机,作为结果,机器就可以将刚才说的话打印出来。 我们目前的语言并不是专门适用于这种机器的,这是事实。通用语言的发明者们没有注意到发明一种更适于传送和记录的语言的重要性,这倒很奇怪。但机器将强迫这种过程的实现,特别是在科学领域内,因为科学术语对门外汉来说还是很难懂。 人们可以设想一下未来实验室里的研究人员:他的手是自由的,人也可以自由走动。当他到处走动并进行观察时,可以拍下照片并且加以评论。时间会被自动记录下来,并将两种记录联系到一起。如果他到外边去,则还可以将无线电和记录器连接起来。晚上,当他重新思考自己的评论时,还可以再次将它们记录下来。他的打印记录和照片同样都是缩微的,因此他可以将其投影出来以便阅读。 在收集数据以及观察时,需要从现有记录中同时提取材料,或向记录中插入新材料,在这些过程中有很多事情要做。对成熟的想法而言,并没有什么机器代理人。但创新的思维与原有的固执想法是很不相同的,对后者而言,将出现强有力的辅助手段。 添加一列数字总是一个重复的思维过程,很早以前就交给机器去做了。这种机器通常由键盘控制,排好序的数据由机器读入并按下相应的键,甚至这一步也可以省略。机器通过光电管读出打印的数字,然后按下相应的键,其原理是光电管扫描打印字符,电流对一系列变量进行排序,后续电流将结果解释为线圈的动作并将键按下。 由于我们记录符号的方法过于笨拙,所以要采用这些复杂的手段。如果按不同的位置来记录符号,比如简单地将其打点分布在卡片上,自动阅读机就可以相对简单一点。实际上,如果将点变成孔,就成了很早以前由霍乐瑞斯发明出来的制表机了。当时,这种机器只用于人口普查,而现在几乎所有的商业活动都在使用了。某些复杂任务没有它的参与简直就不能执行。 加法只是一种操作,算术运算还包括减法、乘法和除法;还必须有暂时存储结果的方法,以便在将来的运算中使用;还得将结果打印出来。用于这种目的的机器有两种:键盘操作的和手工控制插入数据的。但通常不管操作步骤有多少,都是自动完成的。先是打孔机,然后又将工作移交给一系列机器,卡片就会从一台机器整体地转交给另一台机器。这两种形式都很有用,但是对于复杂的计算来说,二者还都处于萌芽阶段。 物理学家们刚刚发现快速的电计数器有望用于宇宙射线的计数,它就很快出现了。物理学家们为了达到自己的目的,设计了热离子管来记录电脉冲,速率可达每秒10万次。未来的算术机将是用电的,它们会比今天的机器快100倍,或者更多。 更进一步,它们还将比今天的商业机器更为多才多艺,因此它们就可以广泛地用到各种工作中去。它们会由卡片或胶片来控制,会根据输入的指令自动选择数据进行处理,可以用极高的速度进行复杂的算术运算。结果将以同样的方式记录下来,以便分发或用于以后的操作。这种机器胃口很大,一台机器就能处理一屋子打孔员的工作成果,并且几分钟就能送出结果来。在上百万人进行复杂工作的大企业中,会有它的用武之地。 （四） 但重复的思维过程不仅限于算数与统计。实际上,在人们每次根据已有的逻辑程序来组织和记录事实的过程中,有创造性的方面也仅限于所用数据和过程的选择上,操作实际上是重复性的,因此很适于让机器来干。但机器在算术计算之外并没有干如此多本应干的事,这主要是由于当时用它不经济。商业事务以及不断扩张的市场都在等待大批量制造的算术机的问世。一旦有效的制造方法被开发出来,这种需求就能得到满足。 用于高级分析的机器就没有这种情况存在,因为过去和现在这种机器的市场都不大;使用高级方法进行数据操作的人总是少数。这种机器主要用于解决差分、积分方程和公式问题。还有许多特殊的机器,比如用于预测趋势的谐波合成器,会首先出现在科学家等少数人手中。 如果科学分析仅限于算术和逻辑过程,那么我们对世界的理解就会很有限。但我们还有使用概率方法来赢得扑克牌的需求。算盘,就是把珠子穿在并排的档上面形成的机器,它使阿拉伯人发明了数字以及0的概念,并且比世界其他地方都要早上几个世纪;这是一种有用的工具,今天也仍然有用。 在算盘和今天的键盘计算器之间有一个巨大的飞跃,而未来的算术机也有同样的步骤。但即使这种机器也不能让科学家们实现自己的目的。如果人们希望能根据已知规则将大脑从重复的细节变换中解放出来去干别的事,那么机器提供的帮助就必须和高等数学与繁重运算区别开来。数学家并不是摆弄数字的,通常他也不会。他也不是用多种算法来做方程变换的人,而主要是一个在较高层次上熟练地使用符号逻辑的人,特别是一种聪明地选择所用操作方法的人。 所有其他的工作都应该交给机器去做,并应该像把汽车的运转交给钢板下的复杂机械一样有信心。只有这样,数学才能有效地给人们带来原子学的新知识,并提供解决化学、金属学和生物学等复杂问题的有效方法。出于这个原因,就应该多制造能帮助科学家处理复杂数学问题的机器。它们中有一些将能满足现代文明的最挑剔的要求。 |
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