George Dyson: 電腦的誕生

去年我花了7分鐘和你們講了“獵戶座計劃”的故事， 那是種令人難以置信的科學技術 理論上是可行的 但由於只有一年的政治窗口期 所以它成了一個從未實現的夢。 今年我將和你們談一談數位計算的誕生 這是一個完美的介紹， 並且這是真實發生的故事， 類似的機器在我們身邊無處不在。 這一技術是歷史的必然產物。 今天我在演講裡提到的這群人 就算他們沒有研發這一技術，一定會有別的人來研發。 所以數位計算算是種順應當時的時代的理念。 這是Barricelli世界。這也是今天我們所生活的世界。 正是在這樣的世界裡， 這些機器現在正做著各種各樣的工作，比如改變我們的生物學研究。 首先我想談一談在Trinity進行的第一次原子彈試驗 也就是曼哈頓計劃，這有點像我們TED 都是把很多絕頂聰明的人匯集在一起。 其中3個最聰明的人是 斯塔尼斯拉夫·烏拉姆，理查德·費曼和約翰·馮·紐曼 在研究完原子彈以後，馮紐曼說 他正研究一件比原子彈更重要的事 那就是電腦。 他不僅僅是空想而已，他還造了一台。這就是他造的機器。 （笑聲） 他造了這台機器 並且他漂亮的演示了這台機器如何以位元為單位運轉 位元這一概念其實很早就有了 第一個真正解釋這一概念的人 叫湯馬斯·霍布斯 1651年，他解釋了算數和邏輯從某種意義上說其實是一回事 如果你想實現人工思考和人工邏輯， 你都可以用算數的方法來實現。 他說你只需要做加法和減法就行了。 在他之後的萊布尼茨 在1679年證明你甚至都不需要做減法 只需要做加法就行了。 我們有了所有的二進制運算和邏輯 這些帶來了電腦革命 萊布尼茨是第一個真正討論建造這一機器的人 他想利用大理石讓機器實現這樣的運算和邏輯 這樣的機器有一種“門”，我們今天稱之為移位寄存器 當你打開“門”時，大理石就會從門裡穿過掉在軌道上 其實這就是今天我們所有類似機器的運作原理 但是用的不是大理石 而是電子。 接著我們跳到1945年 馮諾曼發明了一個幾乎一樣的東西。 1945年，二戰之後 當時的電子工業真正的開始嘗試建造這麼一種機器 所以在1945年的六月，實際上那時候原子彈還沒投下 馮諾曼已經把實際生產這種機器所需的一切理論準備好了 再來看看Turing (圖靈) 他在之前已經有了一個想法，那就是 你可以用一種非常簡單，有限狀態的機器完成所有的工作 就好比讀取一盤磁帶 另一個馮諾曼的天才之處 就是克服預測天氣的困難 Lewis Richardson發現可以利用單元陣列的人 給他們每人一小塊，然後拼在一起 這兒我們有一個電子模型，演示了一個有思維的“頭腦” 但只有兩個想法 （笑聲） 這真的要算是最簡單的電腦 這基本上解釋了我們為什麼需要量子位元 一個位元只有兩種狀態 一旦你把很多這樣的量子位元組織起來 就成了我們今天電腦的核心部分 運算單元、中央控制器、記憶體 儲存媒介，輸入和輸出 但是有個很致命的一點 我們在開始這個程序時會發現 指導這一操作的指令 必須做到非常非常的詳細 所以程式必須設計得非常完美，否則它就無法執行 如果你回過頭看， 這一切的起因都可以追溯到ENIAC計算機。 但是實際上，今天我將要介紹的機器 高等研究所的機器，正是擺在那邊的那台 真的位置應該在這裡。所以，我正在試圖修改歷史。 給這些傢伙更多褒獎。 這樣一台電腦開創了一個新的領域 這是到目前為止其它任何一台工具所不能比的 它開啟了一個嶄新的世界，這樣一群人預見到了。 被認為是製造這台機器的人 就站在中間，他名叫弗拉迪米爾 佐利金，來自美國廣播公司 美國廣播公司，當時可能做了有史以來最糟糕的決定 那就是放棄研發電腦。 在1945年11月，在美國廣播公司的辦公室召開了第一次會議 經過了一番研究，說 電視才是未來發展的趨勢，不是電腦。 所有的必要元件都在這裡 所有可以使這些機器運行的元件。 馮諾曼，和一位邏輯學家以及一位軍人數學家 把這些元件組裝在一起。接下來他們需要一個地方來建造 美國廣告公司拒絕了以後，他們才決定把機器建在 弗里曼工作的普林斯頓研究所。 我從小在那長大 這是我和我姐姐Esther，她之前在這裡演講過 所以我們都追溯了這一機器的誕生 這是弗里曼很久以前的樣子 這是我 這是馮諾曼和Morgenstern 他們是博弈理論的創始人 各方的力量都匯集在普林斯頓 奧本哈默，製造原子彈的人 這台機器主要用來進行原子彈相關的運算 比戈洛（John Bigelow） 他是工程師，他用電子元件， 找出了製造這一機器的真正方法。這一幫人， 包括那個站在前面的女士們，他們編寫了大部分的代碼。所有的這一幫人是歷史上第一批程式設計師。 他們也是那些網路怪人，技術狂人的老祖宗 研究所不適合他們 這是一封來自主任的信，主題為 “關於實驗室裏砂糖分配不平均的問題” （笑聲） 你們可以自己讀讀原文 （笑聲） 這是黑客們第一次遇到麻煩 （笑聲） 這些不是理論物理學家 他們是真正的實踐者，是他們親手製造了這一機器。 現在我們想當然而地認為 這些含有幾十億個電晶體，每秒進行幾十億次計算的機器不會出現差錯。 他們當時用真空管，非常不成熟的技術 運用無線電真空管實現了二進制運算 他們用的是6J6，也就是通用電子管 因為他們發現這比那些價錢更貴的電子管更可靠。 他們把研究結果的每一步都巨細糜遺地發表 隨著研究報告的發布， 使得世界其他15個地方也可以製造出相同的機器 這台機器真的是微處理器的鼻祖 現在所有的電腦都是仿照這台機器。 存儲器用的是陰極射線管 陰極射線管表面的一簇點 對電磁干擾十分敏感 所以就有了40個這樣的陰極射線管 就好像一個用V-40發動機來跑的存儲器 （笑聲） 起初的輸入和輸出是靠電傳打字帶 使用腳踏車輪，有線驅動 這就是我們今天電腦裡硬碟的原型。 後來他們改用磁鼓 這是一種改良的IBM的設備 也是後來IBM整個數據處理行業的起源。 這也是電腦圖學的開端 下一張幻燈片 這是我所知道的最早的數字位圖，誕生於1954年 所以馮諾曼那時已經不再是純理論研究 而是進行一種抽象性的研究 希望利用不穩定的部件製造出可靠的機器。 這些喝著摻了糖的茶的人 正在他們的記錄本上記錄，試圖讓這一想法實現 他們試驗的2600個真空管，有一半時間都是閒置的 我過去6個月就一直在看這些記錄 “執行時間：2分鐘。輸入，輸出：90分鐘。” 這包含了大量的人為錯誤 所以他們一直試著辨別到底哪些是機器故障，哪些是人為錯誤 是程式碼問題 還是硬體的問題 這是一位工程師正盯著36號電子管 試圖找出內存位置不對的原因 他不得不親自對位 —— 看上去還行 所以他必須對位每一個電子管，僅僅為了使內存能恢復執行 更不用說遇到軟體問題時他會有多麼手忙腳亂了 “沒用，回家。”（笑聲） “完全不可能搞定這該死的東西，電話薄在那？“ 他們那時已經在抱怨（沒人看得懂的）使用說明書了 ”這（説明書）實在是讀不下去" “通用算法 —— 運行日誌” 開了很多夜車 MANIAC，成了這台機器的縮寫 數學和數值整合器與計算器，“內存記憶遺失。” “MANIAC在斷電後重新找回內存記憶” “機器故障還是人為錯誤？” “啊哈！” 結果是程式碼的問題 “程式碼有問題，但願是如此。” “程式碼錯誤，機器是無辜的。” “該死，我竟變得和這機器一樣難纏” （笑聲） “黎明來了。” 看來他們熬了一整夜。 這台機器一天24小時不停的運轉，主要是進行核彈相關的運算 “到目前為止所有的工作都是在浪費時間。” “這有什麼用？晚安。” “主控關閉。搞什麼鬼。太離譜了。” “空調出問題了—— 聞到空氣中皮帶燒焦的味道” “不要開機” “IBM機器的卡片上有了像焦油一樣的油漬，從屋頂掉下來的。” 看來他們的工作環境真的很艱苦 （笑聲） 看這個，“一隻老鼠爬進了鼓風機 使得鼓風機震動。結果：老鼠不見了。” （笑聲） “老鼠躺在這裡。出生年月：未知。死於：4:50am, 1953年5月。” （笑聲） 有人在這寫了個內部人才能理解的玩笑： “Marston老鼠在此安息。” 如果你是個數學家，你就會明白 因為Marston是一位 反對電腦的數學家 “把一只螢火蟲從磁鼓上拿開。” “以兩千赫茲的頻率運行。” 那是一秒鐘兩千次的循環 “是的，我很膽小" -- 所以兩千次是很慢的速度 1萬6千次每秒才是高速 我不知道你們是否還記得過去Mac的主頻是16兆赫茲 那是很慢的速度 ”我現在有了兩種結果。 假設其中一個結果是正確的，我怎麼才能知道哪一個是正確的呢？ 現在有了第三種不同的結果 我知道我失敗了“ （笑聲） ”我們之前犯過錯誤“ ”機器運行正常，程式碼有誤。“ ”只在機器運行時發生。“ 有時一切正常。 “機器是件美好的事物，是永恆的快樂。” “完美運行。” “臨別思考：當出現更大的錯誤時，我們會解決的。” 所以沒有人知道他們在設計核彈。 他們在設計氫彈。但是有人在日誌本上， 有一天晚上最終畫了一個炸彈。 那就是成果。氫彈Mike 1952年，第一顆熱核彈 正是在那台電腦上被設計出來的。 在研究所後面的樹林中 所以馮諾曼邀請了這麼一幫來自世界各地的怪人 來研究所有這些問題。 Barricelli，他當時被邀請過來從事我們現在稱為人造生命的研究 要試著去弄清楚，在這個人造的宇宙裏能否實現人造生命 他是病毒遺傳學家 —— 他的理論在那個時代大大的超前 有些方面甚至比今天的研究還要超前。 他試圖在電腦上開始執行一個人造基因系統 他的計劃開始於1953年3月3日 如果算到下週二的話，基本上就是剛剛好50年前了。 他看事物的方式很特別 他可以直接看懂機器上用的二進制語言 他同機器有著良好的關係 其他人無法讓機器運轉時，他總是能夠搞定 甚至錯誤都可以一模一樣地複製出來 （笑聲） “Barricelli博士稱機器是錯的，程式碼是正確的。” 所以他設計了這個宇宙，並且使其自行運行 當研究原子彈的人回家時，他就可以進來用 他可以整晚使用這些系統 有誰記得Stephen Wolfram 他重新發明了這個東西 他發表了出來，結果後來被鎖在櫃子裡找不到了 這些都發布在文獻中 “如果創造活的有機體很容易的話，為什麼不造幾個自己？” 所以他決定試一試 他開始在機器上進行人造生物試驗。 他發現了所有這些 就好像一個自然學家 跑進來觀察這個微小的，5000位元組的世界 觀察所有的變化 就好比我們從生物的角度看世界一樣 這是他創造的世界的幾個版本。 但是他們僅僅停留在數字上 數字不會變成有機體 他們必須具備某些東西 你有一個基因型，你就比喻有個表型 他們必須走出去做些事，所以他就開始做這些 他開始賦予這些數字有機體一些可以工作的事情 比如和其他機器下棋等等。 接著，這些有機體確實開始進化了 他之後跑遍了全國 每次出來一種新型快速的機器時，他都要試用一下 他都會觀察同樣的結果： 程式在你退出的時候並不會停止執行 而是繼續執行 基本上，所有這些，比如說Windows所做的事情 這種多機的多任務處理 他全都預見到了。 他並且認為進化本身是一個智能過程 並不是那種創造者（上帝）才有的智能 而是，進化本是就是一個龐大的平行運算 有著一定的智能。 他特別指出 他不認為這是生命 或者是一種新的生命 這僅僅是同一樣正在發生的事情的另一個版本 他正在電腦上做的 和自然界過去幾十億年以來發生的沒有區別。 現在可以再重作一遍嗎？ 當我看所有這些檔案資料的時候 檔案員有一天走過來說 “我們發現了另一個之前被廢棄的盒子。” 盒子裡裝著他打在卡片上的小宇宙（程式碼） 所以50年以後，有點像暫停的動畫 這是執行的指令 這實際上是原始碼 是給其中一個系統使用的 還附帶一張工程師的便條 上面寫著這些碼有些問題 “一定是一些關於程式碼你還沒有解釋的問題” 我想這是真的。我們仍然無法理解 這些十分簡單的指令是如何實現如此的複雜的系統的？ 類生命和真實的生命之間 到底怎麼區分？ 這些卡片，現在因為我的發現，得以保存下來。 問題是，我們是否應該去再一次跑這些程式？ 還跑得起來嗎？ 是否要將他們放在網上？ 這些機器會想 如果他們現在復活 無論他們是不是死去後去了天堂，那總有一個世界 我的筆記本比起Barricelli退出這一計劃時留下來的系統 大了一萬倍。 他當時大膽的設想 這些系統怎樣真正發展成一種新的生命體。 這也是現在正在發生的 當Juan Enriquez告訴我們 有12萬億位元正在被來回傳輸 以染色體數據的形式聚集到蛋白質組學實驗室 這正是Barricelli所設想的 那就是這些機器裡的數位碼 已經開始編碼 它已經從核酸開始編碼 我們從聚合酶鏈式反應(PCR)開始就一直在做了 並且合成小段的DNA 不久我們將會合成蛋白質 正如Steve所展示的，這開啟了一個嶄新的世界。 這是馮諾曼所設想的世界 這在他死後得以發表，是一些他未完成的手稿 內容是關於自我繁殖的機器 以及是什麼能夠讓機器一下開始 進行自我繁殖。 有這麼三個人： Barricelli提出了程式碼是活的這一概念 馮諾曼發現了怎樣建構這種機器 現在，每24小時 就有四百萬的馮諾曼式機器生產出來。 Julian Bigelow，他10天前去世 這是John Markoff寫的追思文： 他是被忽視但卻十分重要的一環 身為一個工程師 他知道怎樣把這些真空管組裝在一起使他們運行。 我們今天所有的電腦內部 都有著當初他所設計的結構 這些結構都是他親手用紙筆畫出草稿的。 我們欠他很多 他以一種慷慨的方式 詮釋了一種精神，使得他可以號召所有的人 在40年代來到高等研究院做這個項目的精神 並且完全公開結果，不設專利，沒有任何限制 沒有任何智慧產權爭議。 這是這本日誌的最後幾行 寫於1958年7月，機器停止運行的那天。 正是Julian Bigelow 在機器正式關閉時，一直守著機器運行到午夜 我的演講完了。 謝謝大家 （掌聲）