电脑史话(49)——硬盘与软盘


    各种类型的软、硬磁盘，不仅是个人电脑，而且也是工作站、服务器等高档电脑里使用最广、也是最重要的存储设备。磁盘的历史并不太长，从世界上第一台硬盘发明至今，也不过40余年时间。

　　本世纪50年代， 正当晶体管取代电子管成为第二代电脑的核心元件之际， 美国IBM公司董事长小托马斯·沃森迅速把事业扩展到美国西海岸，下令在加利福里亚圣何塞市附近新建实验室和工厂，委派自己最信任的工程师雷诺·约翰逊（R.Johnson）前往负责。

　　雷诺·约翰逊并非计算机科班出身，是个自学成才的发明家，曾在老沃森的实验室工作过多年。 他最初在明尼苏达州一所高中担任教师，独自闯进IBM大门，向老沃森“推销”自己的“发明”——用机器自动阅读考试的试卷。这个“发明”其实只是他脑袋里想到的一个主意。老沃森不顾董事会阻拦，高薪聘用他主持研制这个新产品。约翰逊不但很快研制出能判阅多项选择题的机器， 而且为IBM净赚了数百万美元，阅卷机的正式名称叫光学标记阅读器（OMR），在学校里一直沿用至今。

　　约翰逊带领着30多名青年工程师， 不到三年时间，就为IBM创造了引人注目的技术成果——磁盘存储器。小沃森回忆说：“当时的情景我现在仍历历在目。他站在一张旋转着的铝制碟片前，手里拿着一只盛有磁粉的纸杯，小心翼翼地把磁粉倒在碟片中央，一直到磁粉扩散到碟片的边缘，约翰逊才罢手。”

　　1957年，约翰逊在IBM开发的新型电脑RAMAC（会计和控制随机存取计算机）上，首次配置了这种磁盘装置。大约50张24英寸的磁盘被装配在一起，构成一台前所未有的超级存储装置——硬盘，容量大约500万字节，造价超过100万美元。

　　约翰逊在硬盘机里安装了类似于电唱机那种小型机械臂，可以沿磁盘表面来回移动，随机搜索和存储信息，而不象老式磁带机那样，只能从头到尾以顺序方式存储。因此，这是第一台可以随机存取和多片读写的硬磁盘，其处理数据的速度，比过去常用磁带机快200倍，实现了电脑实用性的一次革命。约翰逊因此被誉为“硬盘之父”。他后来一直担任IBM加州实验室和其他部门的主管， 帮助硅谷成为世界磁盘工业的中心。他在教育技术、通讯技术、磁性材料等领域，共获得过90余项专利，直到1998年才离开人世。

　　在约翰逊领导IBM圣何塞实验室研制硬盘过程中， 一位名叫艾伦·舒加特　（A.Shugart）青年工程师发挥了关键作用。

　　舒加特的童年生活并不幸福， 由于父母离异，他从3岁起就由母亲抚养成人。不过，他认为这一点没有影响他的成长。通过奋斗，舒加特得到了他想得到的一切，包括最好的学业成绩和评价等级。 1951年大学刚毕业，他加盟IBM，在研究部门工作了十多年。 1969年，他离开“蓝色巨人”，建立舒加特合伙人公司。1969年，在IBM公司率先推出直径32英寸软磁盘的两年之后，舒加特研制出世界上第一片以塑料材质为基础的5英寸软磁盘，即我们今天仍在使用的标准软盘。

　　1973年， IBM公司首次提出“温彻斯特技术”：在硬盘高速旋转的过程中，磁头与磁盘表面形成一层极薄的气泡间隙， 能在100微秒内高速读写数据。用这种技术制造的硬盘，IBM公司当时称“IBM3340硬盘”，即我们今天各种电脑仍在使用的温式硬盘机。

　　1974年，舒加特首次创办的公司倒闭。在朋友资助下，他开了一家酒吧，又购买一艘小渔船，靠捕捉鲑鱼艰难度日。五年之后，舒加特重返电脑行业，在著名的硅谷腹地， 与过去的几个同事共同创建了希捷（Seagate）技术公司，专门为个人电脑研制高性能的小型硬盘。 或许，希捷（Seagate直译为“海之门”）的名字就寓意着舒加特这段难忘的经历。

　　1980年， 希捷技术公司宣布研制出第一台5.25英寸温式硬盘，容量达5～10MB，后来成为IBM PC/XT个人电脑最具特点的标准配置。 舒加特领导的这家公司，目前已是资产数十亿、员工10余万人的世界著名硬盘生产厂商。但是，这位磁盘发明家却不满足于株守一域，他个人经营的产业甚至包括乡村风格餐馆、飞机包租、出版和妇女服饰业。

电脑史话(50)——高级的语言


　　电脑语言也叫程序设计语言，是人与电脑交流和沟通的工具。

　　早期电脑都直接采用机器语言，即用“0”和“1”为指令代码来编写程序，难写难读，编程效率极低。为了方便编程，随即出现了汇编语言，虽然提高了效率，但仍然不够直观简便。从1954年起，电脑界逐步开发了一批“高级语言”，采用英文词汇、符号和数字，遵照一定的规则来编写程序。高级语言诞生后，软件业得到突飞猛进的发展。

　　1953年12月， IBM公司程序师约翰·巴科斯（J. Backus） 写了一份备忘录，建议为IBM704设计一种全新的程序设计语言。

　　巴科斯出身于一位化学家家庭，少年时就学于一所有名望的学校。但是，他几乎年年考试不及格，在弗吉利亚大学也只读了一年书就参了军。一次能力测验的成绩居然使他脱颖而出， 被陆军保送到匹茨堡大学学习医学。他的医学生涯也只有9个月，凭着兴趣转到了哥仑比亚大学数学系。一次偶然的机会，他参观了老沃森主持研制的“选择顺序控制计算机”（SSEC）——用继电器和电子管混合组装的老式大型机，又是一次能力测试让他加入到IBM公司，为SSEC计算机工作了3年之久。

　　巴科斯接受的第一项任务是计算月历，他深深体会到用机器指令编写程序的困难性。他后来回忆说：“每个人都看到程序设计有多昂贵，租借机器要花去好几百万，而程序设计的费用却只会多不会少。”

　　巴科斯的目标是设计一种用于科学计算的“公式翻译语言”（FORmula TRANslator），当时仅仅只想让程序编制得更快一点，并没有打算提供给别的机器使用。巴斯科带领一个13人小组，包括几位有经验的程序员和刚从学校毕业的青年人，在IBM704电脑上设计出编译器软件。 1956年，他们完成了第一个电脑高级语言——FORTRAN。1957年，西屋电气公司幸运地成为FORTRAN的第一个商业用户， 巴科斯给了他们一套存储着语言编译器的穿孔卡片。以后，不同版本的FORTRAN纷纷面世，1966年，美国统一了它的标准，称为FORTRAN66语言。 40多年过去，FORTRAN仍然是科学计算选用的语言之一，巴科斯因此摘取了1977年度“图林奖”。

　　1958年夏天，麻省理工学院青年助教麦卡锡（J.McCarthy）在发起达特默斯人工智能（AI）奠基会议之后，试图为AI创建一种新的电脑语言。与巴斯科的青年时代截然相反，麦卡锡在上初中时就自学了大学微积分课程，这使得他在加州理工大学获得了免修两年数学的荣誉。 作为普林斯顿大学的数学博士，1958年他也被聘在IBM工作过一段时间。他非常想把FORTRAN改造成支持递归运算， 然而，改造显然太复杂，复杂得还不如另起炉灶，重新设计一种新的语言。

　　于是，麦卡锡不再去修补FORTRAN，而是自行发明了一个表处理语言　 （ListProcedding），简称LISP。1959年，他又在LISP里加进了求值和条件表达式的特性。麦卡锡希望他的LISP成为“制造一台像人一样有智慧的机器”的工具，LISP以后变成了人工智能的标准语言之一。

　　FORTRAN广泛运用的时候， 还没有一种可以用于商业计算的语言。美国国防部注意到这种情况，1959年5月，五角大楼委托格雷斯·霍波（G. Hopper）博士领导一个委员会，开始设计面向商业的通用语言（Common Business Oriented Langauge），即COBOL语言。　COBOL最重要的特征是语法与英文很接近， 可以让不懂电脑的人也能看懂程序；编译器只需做少许修改，就能运行于任何类型的电脑。委员会一个成员害怕这种语言的命运不会太长久，特地为它制作了一个小小的墓碑，霍波等人还在这个墓碑前合影留念。然而，COBOL语言却“幸存”下来。1963年，美国国家标准局将它进行了标准化；用COBOL写作的软件，要比其他语言多得多。但它对今天电脑界最大的影响，却是那条暗藏杀机的“千年虫”（Y2K），这当然是霍波博士始料不及的。

　　1958年，一个国际商业和学术界计算机科学家组成的委员会在瑞士苏黎世开会，探讨如何改进FORTRAN， 并且设计一种标准化的电脑语言，巴科斯、麦卡锡都参加了这个委员会。1960年，该委员会在1958年设计基础上，定义了一种新的语言版本——国际代数语言ALGOL 60， 首次引进了麦卡锡提出的递归和条件表达式的思想。ALGOL语言虽然没有被广泛运用，但它演变为其他程序语言的概念基础。

电脑史话(51)——语言的革命


　  60年代中期， 美国达特默斯学院约翰·凯梅尼 （J. Kemeny） 和托马斯·卡茨（T.Kurtz）认为，象FORTRAN那样的语言都是为专业人员设计，而他们希望能为无经验的人提供一种简单的语言，特别希望那些非计算机专业的学生也能通过这种语言学会使用电脑。他们在简化FORTRAN语言的基础上，研制出一种“初学者通用符号指令代码”（Beginners All purpose Symbolic Intruction Code），简称BASIC。由于BASIC语言易学易用，它很快就成为最流行的电脑语言之一，几乎所有小型电脑和个人电脑都在使用它。经过不断改进后， 它一直沿用至今，出现了象QBASIC、VB等新一代BASIC版本，甚至在视窗时代仍在发挥着巨大的威力。

　　1967年，麻省理工学院人工智能实验室西摩尔·帕伯特（S.Papert），为孩子设计出一种叫LOGO的电脑语言。

　　帕伯特曾是著名瑞士心理学家皮亚杰的学生，他发明的LOGO最初是个绘图程序，能控制一个“海龟”图标，在屏幕上描绘爬行路径的轨迹。用这种语言，儿童也能够用简单指令，以近乎游戏方式指挥海龟画笔画出各种对称的递归图形，而且可以随意组词造句。帕伯特希望孩子不要机械地记忆事实，强调创造性的探索。他说：“人们总喜欢讲学习，但是，你可以看到，学校的多数课程是记忆一些数据和科学事实，却很少着眼于真正意义上的学习与思考。”他用LOGO语言启发孩子们学会学习，在马萨诸塞州列克星敦，一些孩子用LOGO语言设计出了真正的程序，使它成为一种热门的电脑教学语言。

　　虽然LOGO并没有象帕伯特设想的那样，引起学习上的一场革命，但它已经成为许多学校孩子们学习电脑语言的有用工具。教育研究者指出，帕伯特打开了一个“学习者驱动的学习”方式，儿童更喜欢通过发现和参与来进行学习，而不愿意沉浸于枯燥的记忆和练习之中。

　　1971年，瑞士联邦技术学院尼克劳斯·沃尔斯（N. Wirth）教授发明了另一种简单明晰的电脑语言，这就是以电脑先驱帕斯卡的名字命名的PASCAL语言。

　　PASCAL语言语法严谨，层次分明，程序易写，具有很强的可读性，是第一个结构化的编程语言。它一出世就受到广泛欢迎，迅速地从欧洲传到美国。沃尔斯一生还写作了大量有关程序设计、算法和数据结构的著作，因此，他获得了1984年度“图林奖”。

1983年度的 “图林奖” 则授予了AT&T贝尔实验室的两位科学家邓尼斯·里奇　（D.Ritchie）和肯·汤姆森（K. Thompson），以表彰他们共同发明著名的电脑语言C。

里奇和汤姆森最初的贡献是开发UNIX操作系统软件。里奇对人们说，这里有一个小故事： 他们答应为贝尔实验室开发一个文字处理软件，要求购买一台小型电脑PDP-11/20，从而争取到10万美元经费。可是1970年机器购回来后，他俩却把它用来编写UNIX系统软件。UNIX很快有了大量追随者，首先是贝尔实验室的专利部门，其后在工程师和科学家中间引起巨大反响，推动了工作站电脑和网络的成长。

　　1970年， 作为UNIX的一项“副产品”，里奇和汤姆森合作完成了C语言的开发。由于第一版UNIX用汇编语言写作，汤姆森打算为它实现一个FORTRAN编译器，以加快改版速度。与麦卡锡相似， 汤姆逊越写越不满意，进而干脆写出了一个被称为B的新语言。里奇接着把解释型的B语言加以改进，提出了编译的C语言。

　　新的C语言结合了汇编语言和高级语言的优点， 里奇用它把UNIX重新写了一遍，使得UNIX成为第一个用高级语言写作的操作系统。 正因为如此，UNIX才大为流行，因为用C语言写作的“文章” 要比用机器码易读易懂，更方便地移植到任何机器上去。C语言从此大受程序设计师的亲睐。 1983年，贝尔实验室另一位研究人员比加尼·斯楚士舒普　（B.Stroustrup），把C语言扩展成一种面向对象的程序设计语言C++。如今，数以百万计的程序员用它来编写各种数据处理、实时控制、系统仿真和网络通讯等软件。斯楚士舒普说：“过去所有的编程语言对网络编程实在太慢，所以我开发C++，以便快速实现自己的想法，也容易写出更好的软件，我和我的朋友都感到十分愉快。”1995年，《BYTE》杂志将他列入“计算机工业20个最有影响力的人”的行列。

电脑史话(52)——键盘与鼠标


　　今天，个人电脑最常用的输入设备是键盘和鼠标器。

　　通用101键或102键键盘根据英文字母的排列方式而命名，称为QWERTY键盘。无庸置疑，它“脱胎” 于英文打字机。 比尔·盖茨曾用这种键盘来说明什么叫“事实上”的标准：“英语打字机和计算机键盘使用了一种键盘字母排列形式，这种键盘的上排字母的顺序是QWERTY，没有一条法律说它们必须这样排列。但它们却行之有效，大多数用户会执着于这种标准。”有趣的是，QWERTY键盘的排列方式并非一种合理的布局。

　　QWERTY键盘的发明者叫克里斯托夫·肖尔斯（C.Sholes），生活在19世纪美国南北战争时期，是《密尔沃基新闻》编辑。肖尔斯在好友索尔协助下，曾研制出页码编号机，并获得发明专利。报社同事格利登建议他在此基础上进一步研制打字机，并给他找来英国人的试验资料。

　　在倾注了肖尔斯与两位合伙人数年心血后，1860年，他们制成了打字机原型。然而，肖尔斯懊丧地发现，只要打字速度稍快，他的机器就不能正常工作。按照常规，肖尔斯把26个英文字母按ABCDEF的顺序排列在键盘上，为了使打出的字迹一个挨一个，按键不能相距太远。在这种情况下，只要手指的动作稍快，连接按键的金属杆就会相互产生干涉。为了克服干涉现象，肖尔斯重新安排了字母键的位置，把常用字母的间距尽可能排列远一些，延长手指移动的过程。

　　反常思维方法竟然取得了成功。肖尔斯激动地打出了一行字母：“第一个祝福，献给所有的男士，特别地，献给所有的女士。”肖尔斯“特别地”把他的发明奉献给妇女，他想为她们开创一种亘古未有的新职业——“打字员” 。1868年6月23日，美国专利局正式接受肖尔斯、格利登和索尔共同注册的打字机发明专利。

　　以现在的目光看，肖尔斯发明的键盘字母排列方式缺点太多。例如，英文中10个最常用的字母就有8个离规定的手指位置太远， 不利于提高打字速度；此外，键盘上需要用左手打入的字母排放过多，因一般人都是“右撇子”，英语里也只有三千来个单词能用左手打， 所以用起来十分别扭。有人曾作过统计，使用QWERTY键盘，一个熟练的打字员8小时内手指移动的距离长达25.7公里。然而，千万人的习惯成自然，QWERTY键盘今天仍是电脑键盘“事实上”的标准。虽然1932年华盛顿大学教授奥古斯特·多芙拉克（A.Dvorak）设计出键位排列更科学的DVORAK键盘，但始终成不了气候。

　　鼠标器是美国科学家道格拉斯·恩格巴特（D. Engelbart）在1964年发明。尼葛洛庞帝教授在《数字化生存》里写道：“当初他设计鼠标是为了指点文件，而不是作画。但是这个发明却流传下来，而且今天随处可见。”

　　恩格巴特是位卓越的思想家、发明家和电脑先驱人物，一生著有25部著作，拥有20多项发明专利和无数的荣誉。他在超文本和超媒体系统、人机交互和网络技术等诸多领域都作出了天才的预见并提出理论框架；他穷其一生的精力，想为人类研制出增加智慧的计算机。鼠标器只是他一个附带的小发明。

　　恩格巴特二战期间曾担任过舰艇雷达技术员，战后获加州大学伯克利分校博士学位。他常常幻想着电脑也能像雷达一样显示图形，并可以通过操纵杆来控制操作。1964年，在国防部高级规划研究署（ARPA）资助下，恩格巴特建立了一个“扩增研究中心”来实现他的梦想。1968年，在美国秋季计算机会议上，恩格巴特向与会者展示了他的新发明：用一个键盘、一台显示器和一个粗糙的鼠标器，远程操作25公里以外的一台简陋的大型计算机，在当时仍然采用穿孔卡输出的人群中间，引起了极大的轰动。

恩格巴特鼠标原型的外壳用木头精致地雕刻而成，仅有一个按键，而不象现代鼠标有三个按键。它的底部安装着金属滚轮，用来控制光标的移动。1970年获得专利时，这个小装置的名称是“显示系统X-Y位置指示器” 。美国有人开玩笑说，只有男人才会想到把它叫做“鼠标”，因为在美国俚语里，“老鼠”（Mouse）亦有“女朋友”的寓义。　

1972年，施乐公司帕洛阿托研究中心（PARC）研制出图形界面的“阿托”（Alto）微电脑，研制者中间就有从恩格巴特实验室“跳槽”的人，他们把鼠标器配置在这台电脑上，作为一种方便的图形控制装置。 1983年， 苹果公司也跟着把他们的第一个鼠标器装备在“丽萨”（Lisa）微电脑上。从此，鼠标器逐渐成为个人电脑必备的输入设备。

电脑史话(53)——桌面出版者


　　在我们“奔腾”级的PC机上，谁没有安装过图像处理软件Photoshop呢？然而，开发Photoshop的阿杜比（Adobe）公司，不仅是闻名于世的图形软件供应商，而且用他们的PostScript语言发动过一场桌面出版印刷革命，开创了一个崭新的计算机工业领域。

　　1982年，41岁的约翰·沃洛克（J.Warnock）和查尔斯·吉斯克（C.Geschke），在硅谷圣何塞创立了阿杜比系统公司。他们和3com公司梅特卡尔夫、为微软开发出大量应用软件的西蒙尼、首创视窗和图形用户界面的阿伦·凯等技术大师一样，都出自于施乐公司帕洛阿托研究中心（PARC）。

　　沃洛克是美国犹它大学毕业的电子工程博士，到PARC工作前，曾担任过数学教师，后来在阿莫斯研究中心任职，从事用超级电脑进行天气预报等工作。有趣的是，根据沃洛克自己的回忆，他直到读中学9年级时，代数考试仍不及格。有一次，学校组织智商测试，测试主持人询问他今后打算干什么工作？他想了想回答道：“或许，我想成为一名工程师。”主持者毫不客气地打断他的话：“测试结果表明，在工程学领域，你成功的概率几乎是零。”

　　“成功概率为零”的沃洛克，恰恰在工程学领域获得伟大的成功。来到学术氛围极其浓厚的PARC，他首先承担了交互图形和打印系统设计，并编写出一个飞行模拟软件。他还与同伴吉斯克一起，发明了一种名叫Interpress的“页面描述语言”（PDL），他们感到，这种语言有可能帮助解决PC电脑打印中存在的老大难问题。

　　PC电脑连接打印机需要加载打印驱动程序。问题在于，不同的打印机需要不同的驱动程序。此外，PC与打印机之间的“语言障碍”不允许打印整个页面；能够一次打印的只有文本字符，不能同时打印图形，即无法打印出你在屏幕上看见的全部东西。沃洛克和吉斯克提出的解决方案是设计专用PDL语言，以便任何型号的打印机都能实现“所见即所得”。

　　令人费解的是，施乐公司并不支持他们的创意，拒绝引入Interpress。沃洛克和吉斯克只好下决心离开PARC自行创业，从而建立了阿杜比公司。

　　作为一个初创的小型软件公司，他们选择了苹果公司为合作伙伴，首先为该公司制造的麦金塔（Mac）电脑，而不是为IBMPC兼容机发展打印处理软件。这是因为当时麦金塔电脑采用摩托罗拉68000微处理器，内存达1M，比诞生不久的IBMPC性能高出一个数量级。1985年，苹果公司率先推出售价为7000美元的激光打印机LaserWrite，沃洛克他们则为这种高质量打印机配置了一种新的页面描述语言PostScript。这种语言用编码来描述页面，以数学方式描述字形轮廓，而不需要海量储存全部字形字库，并且具有强大的图形功能，可方便地实现阴影、镜像、拉伸和压缩等多种变形。同时，它只需要采用一种驱动程序就适用于多种打印机，PostScript拥有与平台无关的优越性能。

　　由于正确选择麦金塔电脑为平台，1984年，刚成立两年的阿杜比公司年收入即达到200万美元，其中68％来自苹果公司。Mac电脑配上PostScript支持下的激光打印如虎添翼，很快就风靡商业领域和办公领域。人们突然发现，他们再也不必去印刷厂胶印产品说明书、广告和公文，在办公桌上就能自己印刷出美仑美奂的高质量出版物。当1986年PostScript语言在激光照排机上实现时，新闻媒体开始惊呼：阿杜比公司和苹果公司创建了一个全新的产业——桌面出版业。直到1987年，阿杜比公司才同意把PostScript授权给IBM、DEC、HP等PC兼容机厂商，这也是为什么到了PC机已经发展到奔腾Ⅲ的今天，苹果电脑依然在印刷排版行业占据优势地位的缘由。难怪乔布斯在“回归”苹果公司时自豪地说，如果苹果公司不存在，《时代》周刊将不能印刷，70％的报纸将无法出版发行……

　　阿杜比公司目前已是仅次于微软和奥拉克（Oralce）的第三大软件公司。PostScript被用于270多种产品，不仅早已是事实上的标准，而且被国际标准化组织（ISO）确定为标准页面描述语言。阿杜比公司还拥有一系列软件产品，　包括人们熟悉的Illustrator、PageMaker、FrameMaker、Premier、Photoshop和Acrobat等等。

　　沃洛克依然担任着阿杜比公司董事长兼首席执行官（CEO），这位中学代数考试不及格的博士用PostScript证明了他的数学天才。他曾恢谐地讲：“我想对孩子们说，除了我之外，爱因斯坦9年级数学考试也不及格，牛顿也是几何考试不及格。所以，考试不能说明发明者或成功者今后的前途，学生们完全可以怀疑别人告诉他们的事情。”

电脑史话(54)——下棋的机器


　　电脑下棋，或者称为计算机博奕，历来是人工智能的一个重要的研究领域。说来你也许不信，早期人工智能的研究实践，正是从电脑下棋发端；人工智能的第一大应用成就，就是发展了能够求解难题的下棋程序。先驱者们曾认真地表明过他们的信念：如果能够掌握下棋的本质，也许就掌握了人类智能行为的核心。

　　我们曾介绍过英国科学家阿兰·图林，不仅是计算机科学和人工智能理论的奠基人，在电脑下棋方面，他也进行过开创性的尝试。

　　与爱因斯坦的业余爱好相同，图林对下象棋情有独钟，他认为国际象棋是少数几种他未能精通的智力活动之一，因此他毕生热爱这项活动。1950年，图林来到曼彻斯特大学任教，被指定为该大学自动计算机项目负责人。在这里，他继续对电脑下棋进行理论探究，在一篇论文《数字计算机用于竞赛：象棋》中，图林初步论述如何编制计算机下棋程序，详细讲解了机器同一名中等水平棋手实际对局的走法。然而，那时的电脑还不足以用来支持图林的理论，于是，“愚笨”的图林竟然想到去发明“一台”纸上下棋机，以验证自己的设想。

　　“纸机器”实际是一种程序算法，即每一步棋都用人工手算后决定实际着法。比如，你把“兵”向前移动一步后，图林就按事先拟定的算法费力地在纸上计算大约半小时，然后才决定是走他的“马”还是走“车”来对付你的“兵”。用他的“纸机器”，图林津津有味地向曼彻斯特大学的同事们挑战。

　　就在这一年的10月，他的另一篇划时代论文发表。论文题名为《计算机与智能》，被重新汇编入书时更名为《机器能思维吗？》（CanaMachineThink?）。论文首次从行为主义角度给出了人工智能的定义，他写道：“我的论点是，与人脑活动方式极为相似的机器是可以制出来的。这些机器有时会出现错误，但有时它们也会提出非常新颖的语句，而且总的来说，它们输出的东西将与人脑输出的东西同样值得注意。”这篇论文被称为“人工智能的宣言书”，它引来的惊雷，今天还在震撼着电脑的世纪。从此，人们更愿意把阿兰·图林称作“人工智能之父”。

　　更有趣的是，图林设计了一个著名的“图林试验”，试图让机器模仿人来回答某些问题，通过实验和观察来判断机器是否具备智能。他设想了一种“问”与“答”的模式：观察者通过控制打字机向两个试验对象通话，其中一个是人，另一个是机器。观察者和试验者之间相互隔离，不能看见对方。试验要求观察者不断提出各种问题，根据回答来辨别哪一个是人，哪一个是机器。图林还为这项试验亲自拟定了几个示范性问题，其中就有人机对话下象棋的段落：

　　问：请给我写出有关“第四号桥”主题的十四行诗。

　　答：不要问我这道题，我从来不会写诗。

　　问：34957加70764等于多少？

　　答：（停30秒后）105721.

　　问：你会下国际象棋吗？

　　答：是的。

　　问：我在我的K1处有棋子K；你仅在K6处有棋子K，在R1处有棋子R。现在轮到你走，

　　　　你应该下那步棋？

　　答：（停15秒钟后）棋子R走到R8处，将军！

　　图林指出：“如果机器在某些现实的条件下，能够非常好地模仿人回答问题，以至提问者在相当长时间里误认它不是机器，那么机器就可以被认为是能够思维的。”他预言说，随着机器智能的发展，本世纪末将会出现这样的机器。

　　然而，半个世纪过去后，仍然没有一台电脑真正通过了“图林试验”。1993年11月，美国波士顿电脑博物馆聘请了10位没有受过电脑训练的市民充当裁判，再次冲击“图林试验”。历经3小时对话，居然有4个软件骗过了至少1位裁判，它们侃谈的话题分别是人际关系和大学生活等。程序编制者解释说：参赛软件都是围绕特定的话题先存入了许多问题和答案，机器根据裁判提问中的关键词对号入座，摹仿人作答时的语气来“欺骗”裁判。科学家一致认为，若完全不规定话题，智能电脑还要走很长的路程。

　　图林开创了计算机科学的重要分支——人工智能，虽然他当时并没有明确使用这个术语。把以他名字命名的“图林奖”获奖者作一统计后就会发现，许多电脑科学家恰好是在这一领域做出了杰出贡献。例如，明斯基、麦卡锡、纽厄尔和西蒙都获得过“图林奖”，正是这些人，在达特默斯会议上正式催生了人工智能（AI）这门新兴学科。

电脑史话(55)——AI的旗帜


　　1956年夏天，美国达特默斯（Dartmouth）大学召开了一次人工智能奠基式的历史性会议。会议本来属于朋友间沙龙式的学术研讨，与会者也只有10个人，但他们被科学界誉为“10大金刚”，率先举起了人工智能（AI）的大旗。

　　达特默斯会议发起者是该大学29岁的年轻助教约翰·麦卡锡（J.McCarthy）。麦卡锡1927年出生在波士顿一个共产党活动家的家庭。父亲是木匠，母亲是来自前苏联立陶宛的犹太人，就职于一家左派报纸。因此，孩提时的麦卡锡经常阅读当时流行于苏联的著名科普读物《十万个为什么》，初中时代便自学完大学低年级微积分课程，最终被加州理工学院允许免修两年大学数学。

　　1949年，普林斯顿大学的数学博士生麦卡锡，幸运地与“电脑之父”冯·诺依曼在一起工作，研究用机器模拟人类智能。他回忆说：“我把有智慧的东西看成是‘有限自动机’我对冯·诺依曼说了这一想法，他高兴地讲：‘快把它整理出来。’”但是，麦卡锡没有立即着手整理，因为他认为自己的想法还不成熟。1952年后，麦卡锡又接触了贝尔实验室的申龙（C.Shannon，《信息论》创始人），他们从通讯数学的角度探讨了有关智能的理论，逐渐形成召开一次研讨会的想法。

于是，麦卡锡和申龙找到马文·明斯基（M.Minsky，哈佛大学青年数学家、现麻省理工学院教授）和IBM公司工程师罗彻斯特（N.Locherter），共同向洛克菲勒基金会申请到一笔微薄的赞助——包括火车票在内总共7500美元。　　

达特默斯会议历时两个多月，与会者除了上述四人外，还邀请了卡内基—梅隆大学阿伦·纽厄尔（A.Newell）和赫伯特·西蒙（H.Simon）、麻省理工学院塞夫里奇（O.Selfridge）和索罗门夫（R.Solomamff），以及IBM公司塞缪尔（A.Samuel）和莫尔（T.More）。这些青年学者所精通的专业包括数学、心理学、神经生理学、信息论和电脑科学，他们想从不同学科的角度来探讨机器智能的可能性。

　　在会议建议中麦卡锡写道，他将致力于研究语言和智能的关系，希望设计出一种能够完成博弈和其他任务的电脑。　正是麦卡锡首先提出了　“人工智能”　　（ArtificialIntelligence）这一术语，获得与会科学家的认同。

　　然而，越是深入讨论，越是发现AI目标的困难性：他们绝不可能通过一个夏季的讨论，就可以解决发明一台智能机器的问题。

　　智能是人类独具的特征，AI研究想用机器模拟人类的智能，实际上，对于什么是人类的“智能”，科学界至今都还没有获得令人满意的定义。有人从生物学角度定义为“中枢神经系统的功能”，有人从心理学角度定义为“进行抽象思维的能力”，甚至有人同义反复地把它定义为“获得能力的能力”，或者说它“就是智力测验所测量的那种东西”。正如《大不列颠百科全书》指出的那样，这些定义并未被人们所普遍接受。通常认为，人类的智能包括感知、学习、推理、决策、直觉和联想等等，但这些都只是智能的行为而非对智能的定义。

　　既然连人类智能都无法给出精确的定义，对人工智能（AI）的描述也只好任其众说纷纭。赫伯特·西蒙指出，AI研究是学会怎样编制计算机程序完成人类机智的行为；明斯基则认为，人工智能一方面帮助人的思考，另一方面使计算机更有用。鉴于阿兰·图林是用“图林试验”来判断机器是否具有人工的智能，后来，美国麻省理工学院温斯顿（P.Winston）在AI教科书里下定义说：“人工智能就是研究如何使电脑做过去只有人才能做的智能的工作。”

　　达特默斯会议虽然没能实现麦卡锡预想的目标，但他们至少确立了一些可行的目标和方法，使人工智能作为电脑科学一个独立的重要分支获得了科学界的承认，为AI未来的研究创造了基础。因此，达特默斯大学通常被看作是AI诞生的地方，“10大金刚”后来大多成为人工智能的泰山北斗。在斯坦福大学担任教授的麦卡锡本人，在美国也常常被认为是“人工智能之父”。

电脑史话(56)——机器数学家


　　达特默斯会议后，美国开始形成几个人工智能研究群体。会议参加者艾伦·纽厄尔（A.Newell）和赫伯特·西蒙（H.Simon）等人首先取得突破性进展。

　　毕业于普林斯顿大学的纽厄尔博士，1961年从兰德公司转到卡内基—梅隆大学，创办了并领导了计算机科学系，使该大学跻身于世界级大学行列；他出版过10部著作，发表过250篇学术论文。赫伯特·西蒙则是芝加哥大学博士出身，在经济学、哲学、心理学、认知科学、决策科学和电脑科学等领域都作出了卓越的贡献，并以其“有限理性说”获得1978年诺贝尔经济学奖；他素有“世界著名博学家”之称，驰骋在自然科学和社会科学两大领域的前沿。

　　1956年，纽厄尔、西蒙率先编制出《逻辑理论机》（TheLogicTheoryMachine），即LT数学定理证明程序，被人们公认是第一个AI程序。在卡内基—梅隆大学计算机实验室，纽厄尔和赫伯特·西蒙从分析人类解答数学题的技巧入手，让一些人对各种数学题作周密的思考，要求他们不仅写出求解的答案，而且说出自己推理的方法和步骤。通过大量的观察实例，纽厄尔和西蒙广泛收集了人类求解一般性数学问题的各种方案。例如，他们给出一个用字母表达的算术式，式中相同的字母代表相同的数字：

　　　　　　　　　　　　A　A　　　　　　　　　2　2

　　　　　　　　　　＋B　B　　　　　　　　＋9　9

　　　　　　　　　　--------　　　→　　　-------

　　　　　　　　　　C　A　C　　　　　　　　1　2　1

　　然后，请受试者判断哪些数字能够使这种算术式成立。纽厄尔和西蒙发现，人们解答这类问题通常是用试凑方法进行，试凑时不一定列出了所有的可能性，常常从某些极端的数（如0或9）或者平均数（如5）开始，经过逻辑推理，迅速缩小搜索的范围。经过反复实验，他们进一步认识到，人类证明数学定理也有类似的思维规律，经过“分解”和“代入”等方法，用已知的定理、公理或解题规则进行试探性推理，直到所有的子问题最终都变成已知的定理或公理，从而解决整个问题。

　　在实验结果启发下，纽厄尔和西蒙用LT程序向数学定理发起了激动人心的第一次冲击。电脑果然不负众望，一举证明了数学大师罗素的名著《数学原理》第二章中的38个定理。1963年，经过改进的LT程序在一部更大的电脑上，最终完成了全部52条数学定理的证明。在成功的基础上，纽厄尔和西蒙把LT程序扩充到人类求解一般问题的过程，设想用机器模拟具有普遍意义的人类思维活动。他们编制了能解答10种不同问题的“通用问题求解程序”（GeneralProblemSolving），简称GPS，被IBM公司引进作为研究AI的工具。因为开拓了人工智能“问题求解”的重大领域，纽厄尔与西蒙共享了1975年“图林奖”。

　　在纽厄尔和西蒙之后，美籍华人学者、洛克菲勒大学教授王浩在“自动定理证明”上获得更大的成功。1959年，王浩用他首创的“王氏算法”，用一台速度不高的IBM704电脑再次向《数学原理》发起挑战。不到9分钟，机器把这本数学史上视为里程碑的著作中全部（350条以上）定理，统统证明了一遍。该书作者、数学大师罗素得知此事后感慨万端，他在一封信里写到：“我真希望，在怀海特和我浪费了10年的时间用手算来证明这些定理之前，就知道有这种可能。”

　　人工智能定理证明最有说服力的例子，是机器证明了困扰数学界长达100余年之久的难题——“四色定理”。据说，“四色问题”最早是1852年一位21岁的大学生提出的数学难题：任何地图都可以用最多四种颜色着色，就能区分任何两相邻的国家或区域。这个看似简单的问题，就象“哥德巴赫猜想”一样，不知难倒了多少著名数学家和献身数学的业余爱好者，属于世界上最著名的数学难题之一。

　　1976年6月，美国伊利诺斯大学的两位数学家沃尔夫冈·哈肯（W.Haken）和肯尼斯·阿佩尔（K.Apple）自豪地宣布，他们用电脑证明了这一定理。当“四色定理”被证明的消息传出后，许多大学的教师都纷纷中断讲课，打开香槟酒以示庆贺。在该定理被证明的所在地——伊利诺斯州乌班纳，连邮政局员工都欣喜若狂，他们在寄出的所有信件上都加盖了“四色是足够的”字样邮戳。

　　哈肯和阿佩尔攻克这一难题使用的方法仍然是前人提出的“穷举归纳法”，只是别人用的是手工计算，无论如何也不能“穷举”所有的可能性。哈肯和阿佩尔编制出一种很复杂的程序，让3台IBM360大型电脑去自动高速寻找各种可能的情况，并逐一判断它们是否可以被“归纳”。十几天后，共耗费了1200个机时，做完了200亿个逻辑判断，电脑终于证明了“四色定理”。虽然至今有些从事纯数学研究的学者仍对此半信半疑，那冗长乏味的证明是否就是“四色难题”的最后结论？但他们毫无办法来验证电脑是否真正给出了答案，200亿个逻辑判断是人不可能逐一检验的天文数字。如果你有兴趣深入探讨，可以自己去研究《伊利诺斯数学杂志》第21卷刊载的检验表，那张表足有460页厚，可能会消磨掉你10年的光阴。

电脑史话(57)——电脑大灾难


　　1988年11月2日，大洋彼岸发生的一个震惊世界的事件，不仅让许多中国人第一次听说Internet，而且第一次知道了什么叫做电脑病毒。

　　就在这天晚上，与Internet互联网络相连的美国军用和民用电脑系统　──东起麻省理工学院、哈佛大学、马里兰海军研究实验室，西到加州伯克利大学、斯坦福大学、NASA的Ames研究中心，乃至兰德公司研究中心的电脑网络同时出现了故障，至少有6200台电脑受到波及，全球互联网络的这一部分，就象一条被击中头部的大蟒蛇那样顿时瘫痪，约占当时因特网上电脑总数的10％以上，用户直接经济损失接近1亿美元，这一数字可能还估计不足。

　　记录在美国高技术史上的这场最严重、规模最大的灾难事件，究其根源，竟出自于一位23岁研究生罗伯特·莫里斯（R.T.Morris）的恶作剧。具有讽刺意味的是，他的父亲老莫里斯就是美国国家安全局的数据安全专家，主要负责互联网络的安全防御。儿子在键盘上轻轻一点，不仅攻破了父亲精心构筑的防线，使互联网络停止运行达一天半，而且把自己送上法庭，断送了美好的前程。

　　莫里斯属于伴随电脑和网络长大的一代人。由于家庭的关系，他比别人更有条件接触电脑网络，继而爱到痴迷程度。从哈佛大学到康奈尔大学计算机科学系，只有整日泡在电脑前，这个孤僻的青年才能找到真实的自我。不知从何时起，他迷上了当时还鲜为人知的电脑病毒。写一个能传染尽可能多的病毒程序，使任何想要阻止它前进的人（也包括他的父亲）都无计可施。他也发现了网络操作系统Unix里的若干漏洞，自信有能力攻破网络安全防御系统。莫里斯的确拥有非凡的技术才能，他甚至应邀给安全局的人作过一场有关Unix安全问题的学术报告。

　　莫里斯后来在法庭上承认，他只是想进行一项实验，计划让一个不断自我复制程序，从一部电脑慢慢“蠕动”到另一部电脑里，并没有恶意去破坏任何电脑网络。据莫里斯的好友保罗·格兰姆说：为了更加隐蔽，莫里斯是在康奈尔大学宿舍的电脑前，远程遥控麻省理工学院人工智能实验室的电脑开始发难的。那天傍晚，莫里斯最后完成了病毒程序的写作，按下回车键使其激活，便去吃晚饭。吃完饭后，按捺不住好奇又打开电脑，想观察一下自己的“杰作”。莫里斯突然发现大事不好：由于程序中的一个疏忽，病毒并非如他所想象的那样慢慢“蠕动”，而是以疯狂的速度“繁殖”并失去了控制，不断攻击联网的Sun工作站和DEC的VAX小型机。

　　莫里斯这时才感到慌乱。他立即打电话给哈佛大学的另一位朋友安迪，请他立即向电子公告栏发一封E-mail，详细告知控制病毒的方法。安迪随即发出了函件，并在结尾写到：“希望这些对你们有帮助，这只是一场玩笑而已。”很不幸，当时的网络在病毒的侵袭下已基本瘫痪，几乎没有人能收到这封函件。

　　这一夜，对加州伯克利大学、麻省理工学院等地的网络中心来说，真是一个不眠之夜，各地愤怒的电脑用户纷纷打来电话，要求他们帮助对付可怕的病毒。第二天，美国国内群情沸腾，电脑网络界则紧急动员，由国防部长亲自下令成立应急中心，100多位高级专家协同全国数以千计的电脑工程师日以继夜地清除故障。由于这起电脑病毒恶性事件，连美国总统大选结果的正确性也遭到怀疑，因为大选的日子已迫在眉睫。对此，一家为此次大选提供电脑的公司赶紧发表声明说，他们的电脑没有与任何网络相连。

　　终于，11月4日美国国防部对外宣布：经过昼夜奋战，受病毒侵袭的网络现已恢复正常，所幸侵害尚未殃及核武器管理系统和储存重要军事机密的电脑系统。第二天，《纽约时报》头版头条刊登专栏，大字标题《电脑病毒作者是国家安全局数据安全专家的儿子》，至此，人们才知道灾难的制造者名叫莫里斯。

　　在电脑科学界，莫里斯事件引发了一场大讨论，专家们就法律、道德和反病毒技术发表了大量论文。也有人为这个程序究竟是“蠕虫”还是“病毒”争论不休。讨论也不仅仅局限在电脑界，许多人开始对电脑病毒忧心忡忡，谈虎色变。1990年5月5日，纽约地方法院正式开庭，判处莫里斯3年缓刑，罚款1万美元和400小时公益劳动。

　　然而，以“蠕虫”病毒为代表的“黑色幽灵”已被人放出，它再也不肯自动回到“铜胆瓶”，至今仍在电脑和网络世界上空徘徊。

电脑史话(5——黑色的幽灵


　　1984年，第一例电脑病毒被首次确认。十几年来，它象幽灵一般，始终徘徊在电脑世界的上空。

　　在科技发展史上，由科幻作家杜撰的“天方夜谭”，被后人接受演变成现实的案例比比皆是，电脑病毒就是其中的一个典型。1977年夏天，一个名叫雷恩（T.J.Ryan）的作家出版了他的科幻小说《P-1的青春期》，生造出一种游荡在硅片里的病毒程序原型，最后竟控制了7000台电脑的操作系统。这部小说，虽然没有引起计算机安全人员的重视，却启发了诸多电脑玩家的“创作”灵感。

　　1984年，美国电脑安全专家柯亨（F.Cohen）证明了病毒程序实现的可能性，他在美国国家安全会议上进行的演示实验，使他成为了世界上第一例病毒的制造者。但是，电脑病毒仍然没有引起应有的警惕，直到1988年11月3日，莫里斯的“蠕虫”闯下弥天大祸前后，形形色色的病毒已经象瘟疫般大规模地泛滥成灾。一些具有广泛影响的病毒事件，人们至今还记忆犹新。

　　1987年5月，美国《普罗威斯顿》日报一位女记者辛苦采访6个月的记录神秘地消失，取而带之的是一串字符：“欢迎来到土牢，若需解毒请与我们联系。”还明目张胆地标明公司地址和一对巴基斯坦兄弟的姓氏。报社在追寻病毒过程中发现，所有磁盘都感染了病毒，档案标记被改为“（C）BRAIN”（智囊）。这就是大名鼎鼎的“巴基斯坦智囊病毒”。

　　1988年3月2日，苹果公司在庆祝Mac周岁诞辰时，凡开机的电脑都停止工作，屏幕显示出：“《MacMag》杂志出版商布朗德为所有Mac用户祈求和平。”事后，这位布朗德还厚颜无耻地宣称：“两个月内，我的病毒已经蔓延到德国、法国和澳大利亚成千上万台个人电脑中。”

　　1989年10月13日，星期五，全世界电脑用户都在惊恐不安中等待厄运来临。就在这一天，据说是出自耶路撒冷一位精神病患者之手的“黑色星期五”病毒，在全球数十万台PC机上同时发作，每运行一个文件，就会被删除一个，造成的损失难以估计。在香港的一家公司里，病毒甚至留下一封恐吓信：“今年我们将你遗漏，但不要高兴得太早，明年我们还会再来的！”

　　1992年3月5日至8日，伟大艺术家米开朗基罗的名字居然也与电脑病毒联系在一起。尽管媒体早就敲响警钟，但“米开朗基罗病毒”造成的危害还是令人触目心惊。例如，美国有数万PC用户丢失数据，南非、德国和荷兰受到了最沉重的打击，而意大利一天内就有1万台数据处理机被病毒入侵，大量银行数据资料毁于一旦……。这种病毒最早发现于荷兰，但警方认为它来自中国的台湾。

　　1995年8月，一种名叫“Macro”的病毒伴随着Win95上市而现身，很快就演变成5种新形式，它巧妙地隐身于文件而不是程序中，使防毒软件无法查找……

　　发展到1996年底，据不完全统计，全世界已经出现上万种病毒，平均每天有近十种新病毒产生，花样不断翻新，编程手段越来越高，让人防不胜防。

　　九十年代后出现了更危险的情况。从对新病毒的剖析中发现，有部分病毒似乎出自于同一家族，“遗传”基因相同，可以证明一种所谓“病毒生产机”软件已被人研制出来。利用“生产机”软件，不法之徒既使不懂编程，也可以制造出成千上万种病毒。这些病毒代码长度不一，自我加密的密钥各异，病毒发作的条件和现象也不一样。有的是普通病毒，有的是变形病毒，使查毒者疲于奔命。

　　世界上已发现多种变形病毒，如“颠倒屏幕”、“卡死脖”、“拿它死”，其中，最有影响的是“幽灵”。这些变形病毒能够将自身的代码变幻成亿万种，附着在文件上，使一些普通的杀毒软件无法识别。

　　据说，制造“幽灵”病毒的人，既不是什么恶作剧，也并非心怀恶意。这种可怕病毒最初的来源，却始于电脑专家的“睹气”之中。1989年，美国著名电脑反病毒专家玛卡菲首创了一种“特征值扫描反毒技术”，宣称它可以防治任何病毒，因而是一种万能的技术。看到玛卡菲得意洋洋的模样，另一位反病毒专家玛尔卡很不以为难。他想：根据“特征值”发现病毒，无非是因为病毒“特征值”的唯一性，若有一种病毒能不断改变自己的特征值，看你如何去“扫描”？

　　根据这一设想，1990年1月，玛尔卡研制出世界上第一个“多形性病毒”。他采用了特殊加密方法，使病毒每次出现都自动改换一个新的形态，“特征值”千变万化，果然令玛卡菲束手无策。然而，“特征值扫描技术”的失灵也带来了巨大的恶果：一时间，连世界最著名的反毒软件对这种病毒的识别率也仅有27％。人们谈虎色变地称它为“幽灵”，从1993年起，“幽灵”在全球电脑中泛滥，成为一个棘手的反病毒难题。

　　到了1998年，另一种新型病毒再次惊醒了人们的睡梦。这种被称为CIH的病毒一反常态，居然“学到”了破坏电脑硬件的“功夫”。与以往的病毒相比，CIH仅把侵犯的目标对准视窗操作系统，但其最大的杀伤力却在于破坏PC电脑主板中的BIOS快闪存储器，它毫不留情地抹掉引导机器启动的全部信息，中毒后的机器只好送给专业维修店处理。虽然这是迄今为止第一个能破坏BIOS病毒，但谁能担保病毒今后还会玩出……