沃尔特·艾萨克森:《创新者》
虽然计算机、芯片等这些高精尖的技术是被计算机科学家在实验室或企业中研发出来的,但是在计算机技术推广的过程当中,还有很多群体都扮演了非常重要都角色,例如上一篇文章提到的电子游戏就是由一群热爱无线电的极客为了找乐子而发明的。今天,我们将见证更多为信息产业发展推波助澜的力量。
战争威胁促使科技创新
战争对一个国家的影响是深远的。
二战结束后,由于担心美国军队在技术上落后于人,万尼瓦尔·布什动员哈佛大学校长和其他科学界领袖一同说服罗斯福总统先后设立了美国国防研究委员会和美军科技研究和发展局。布什是横跨军队、学校、企业三大阵营的明星,他在麻省理工学校担任工程学院院长,是电子公司雷神的创始人,还在二战期间担任过美国军事科学机构的首脑并参与曼哈顿计划等国防项目。1944年的《时代》杂志在封面上称他为“物理学将军”。
布什写了一份名为《科学:没有止境的前沿》的报告,并呼吁政府与大学、企业展开合作,出资支持基础科学研究项目。受此影响,美国国防部和国家科学基金会很快就成为美国大量基础研究的主要资助者,这其中包括大量的计算机技术,例如计算机图形学(用于军事指挥、监控),计算机网络(用于军事通信)等。
分时系统与人机共生
计算机在诞生后的相当长一段时间内,都只能进行批处理,即一次输入所有的处理任务,等待计算机一个一个的处理完成,通常需要计算几天甚至几周,这期间计算机无法与人交互,只能等待。由于计算机造价高昂,那个时代的计算机注定只能躺在军方或者大学的实验室里,为极少数人服务。
人们很快发现这种情况的弊端,并开始设想能否让更多的人共享一台计算机呢?麻省理工学院在这方面进行积极的探索。
这里不得不提到一个重要人物:约瑟夫·利克莱德,他首创了互联网背后两个重要概念:一个是能从任何地方接收和发送信息的分布式网络,二是能辅助人机实时互动的界面。在麻省理工学院期间,他与另一位人工智能奠基者约翰·麦卡锡(1956年达特茅斯会议上首次提出“人工智能”一词,人工智能之父,1971年图灵奖获得者)合作,共同开发了计算机分时系统,允许多个终端与同一主机相连接,支持各个终端准实时的收到计算机的回复。分时系统把计算机系统提升到一个新的阶段。
图形图像是人类最直观的信息获取方式,而最初的计算机却没有任何显示器,输入和输出都靠一大堆纸带,这简直是反人性的。当时的美国军方委托林肯实验室进行计算机视觉方面的研究,军方希望能够开发一套防空系统,可以在屏幕上看到飞机的飞行轨迹用于追踪。
在这两个概念的基础上,利克莱德进一步畅想,提出了“人机共生”的概念,他设想:未来的计算机应该能够辅助人类进行决策,而不是简单的进行数学计算。例如在一场战斗中,借助计算机,我们可以实时了解战争动态,决定何时把多少兵力派往何地。很显然,这些都需要计算机具有实时交互和人性化的图形显示能力。
互联网的前身——阿帕网
1957年10月4日,苏联发射了首枚人造卫星——斯普特尼克号。万尼瓦尔·布什在10多年前对发展科技提升国防实力的呼吁让人们有了更真切的感受。
时任总统艾森豪威尔设立了另一个军方的科研机构——美国国防部高等研究计划署(ARPA)提升科技研发实力。我们前面提到的利克莱德受命领导其中的信息处理技术局,该部门的其中一项任务是研究计算机网络,从而实现计算机之间稳定可靠的通信,提高战时的抗打击能力。
要想组成网络,就需要把各个地方的计算机连接起来,这些计算机大多位于各个大学里,为了动员各个大学把计算机连接到网络,1967年,ARPA举行了一次会议邀请各个大学的研究人员讨论。最开始的方案是需要每台计算机都需要负责路由,这样一来就会占用宝贵的计算资源,各个大学都不同意。直到有一个人在讨论中提出了一种新的方案:设计一种专门用于路由的小型计算机并分发给各个大学,这样他们就可以把计算机连接到这个小型计算机上实现路由,不再占用计算机资源,这个方案终于获得了通过。今天,我们都知道,这个负责路由的小型计算机就是路由器。
网络中除了路由之外,还有一个重要的课题:信息以何种方式通信?
通过网络传输数据的方法有很多种。最简单的是电路交换,它是电话系统传输数据的方式,即使用一组交换机建立起一个专用网络,使用专用连接来传输信息。还有一种方式是报文交换,这是一种存储转发网络,报文会在网络上从一个节点传到另一个节点,直到抵达终点。
还有一种效率更高的分组交换网络,信息会被拆分为一个个小的“包”,在网路上被路由到目的地,之后被重新组装为完整的信息,这就是我们今天上网时在使用的方式。第一个提出分组交换理论的是一位名叫保罗·巴兰的研究人员,他于1960年就提出了该理论,但直到1967年讨论网络建设的会议上才被引起重视。
路由和通信协议两大主要问题被解决以后,网络的建设很快就到了正式实施的阶段。首批接入网络的计算机只有4个节点,分别是:加州大学洛杉矶分校,斯坦福大学,犹他大学,加州大学圣巴巴拉分校。当时的路由器有冰箱那么大。
1969年10月29日,斯坦福大学,一位名叫查利·克兰的本科生在终端里尝试输入“LOGIN”,并通过网络把消息发送到354英里之外的斯坦福大学,当他键入完成‘L’、'O'并将这两个字母发送过去后,在输入第三个字母"G"时,系统崩溃了……,不过这依然是历史上第一条通过网络发送的报文。
1969年还发生了几件大事:NASA成功把宇航员送上月球,微处理器诞生……这一年注定是不平凡的一年。
阿帕网还不是互联网,它只是一个有少量节点的网络。在阿帕网之后,陆续又有很多其他网络,它们都可以说是局域网络,彼此不能互相通信,直到1973年,TCP/IP标准协议诞生,才宣告互联网真正诞生。
个人电脑源起
个人电脑这一思想是我们前面说到的万尼瓦尔·布什在1945年提出的。当年,他在《大西洋月刊》上撰写了一篇题为《诚如所思》的科技文章,畅想了一种供个人使用的设备,人们可以利用它存储书籍、唱片、通信记录,检索信息,这台设备会有键盘,他甚至还预言了超文本链接和文件共享。
但此后的几十年中,计算机并没有沿着布什的设想发展,而是始终分散在大学或企业的某个角落,占据一间房子的空间,造价高达数百万美元。
此后,随着微芯片和摩尔定律的发展,计算机的体积越来越小,造价也越来越低,这些为个人计算机的产生奠定了技术基础。但同时不可忽视的还有一股力量,文化的力量。
在20世纪60年代,美国的湾区开始掀起了几股新的思潮。比较典型的包括:以英特尔为代表的创业文化,鼓励创新,反对刻板的官僚主义;电子爱好者、黑客群体对可亲手操作、能触摸、能玩游戏的电脑的渴望;嬉皮士、崇尚自由的社会团体,崇尚自由和共享,反对循规蹈矩和集权。
1966年1月在旧金山港口工人音乐厅举办的幻游音乐节成为这一时期的一次影响深远的事件。在音乐节上,迷幻剂、灯光秀、幻灯片投影等带有科技感的元素将那些非主流文化推向高潮,其中融合了科技、音乐、艺术等诸多元素。正是这些元素塑造了硅谷的一大批创业者。
1968年,另一场科技盛宴同样在旧金山举行。在这场被称为“演示之母”的约90分钟的大会上,会场的几千名观众在惊呼中观看了使用计算机进行远程协作创建文档、图形图像处理、音视频播放等,场面丝毫不亚于今天的苹果新品发布会。
这里要提到另一个重要人物:道格拉斯·恩格尔巴特。他毕生都在想方设法让计算机增强人类的智能。他在海军服役时接触到万尼瓦尔·布什所写的《诚如所思》,被其中未来计算机的畅想所深深的吸引,他决心将自己投身于这个伟大的事业中,他把这个远大构想起名为“增强智能”。当时是1950年,距离比尔·盖茨和史蒂夫·乔布斯出生还有5年。经过几年的探索,他在1962年发表了《如何增强人类智能》的论文,系统阐述了他的思想的论文,系统阐述了他的思想。随后,他的项目获得了ARPA和NASA的经费,他在斯坦福研究所成立了自己的增智研究中心。在这里,恩格尔巴特发明了鼠标这一使用至今的输入设备,并研发了新一代人机交互系统,这个系统中包含了诸多创新,例如同屏多窗口、文档分享、类似博客的日志、电子邮件、即时通讯、类似Skype的视频会议等等。这些几乎就是我们当前在电脑上每天使用的功能。正是恩格尔巴特的研究成就了上面“演示之母”的轰动演示。
1970年,施乐公司成立了一家致力于纯科研的实验室,在这个实验室中,研发人员设计出了第一台面向个人用户的电脑——Xerox Alto(施乐阿尔托)。这台电脑拥有显示屏、图形界面、鼠标、键盘,已经是一台现代意义上的个人电脑了。不过可惜的人,当时施乐只生产了2000台这种电脑,供公司办公室使用,并没有作为消费品推向市场。
最终,真正涉足个人电脑市场的,是一群更具创业精神,身手更为灵敏的创新者。其中一位名叫埃德·罗伯茨的商人,他不懂计算机,也不懂图形界面等理论知识,也没有听说过万尼瓦尔·布什等信息业界的大佬,但他却是一个满怀信心,敢闯敢拼的商人。他以每月100美元的价格租下一个办公场地,当时英特尔最新的8080处理器的零售价是360美元,他以1000枚的订单条件把价格谈到了75美元一枚,并从银行获得贷款。这款电脑内存只有256个字节,没有键盘,只有一排用于输入数据的开关和用于显示信息的灯。但就是这样简陋的计算机,在当时已经足够吸引那些计算机爱好者了,这款电脑被命名为“牛郎星”,在登上杂志封面的第一天就接到了400份订单,并在接下来的几个月接到了5000份订单。《大众电子学》杂志在刊文中宣布:电脑走进千家万户的时代来临了!这是第一款价格适中,而且被推向大众市场的个人电脑。