誰發明了電子計算機

王堅

ENIAC的輝煌

目前，關于世界上第一臺電子計算機，幾乎所有的相關介紹（包括計算機專業教科書、科普著作以及各類報道等）都眾口一詞：1945年底至1946年2月由美國賓夕法尼亞大學莫爾學院設計和制造的“電子數字積分與計算機”（Electronic N u m e r i c a l Integrator and Computer，簡稱ENIAC）是世界上第一臺數字電子計算機。

正如許多偉大發明，計算機的誕生并非偶然，而是應時之需。在那個戰爭與激情并存的年代，數不清的數學家、物理學家和技術專家為高速計算機器的研制投入了前所未有的熱情。其中，有四位名字叫“約翰”的科學家憑借他們卓越的科研成就，將自己的名字寫進了人類科學文明史，他們分別是：美國艾奧瓦州立大學的副教授約翰·阿塔那索夫，賓夕法尼亞大學莫爾學院的物理學教授約翰·莫奇利、約翰·埃克特，以及普林斯頓大學著名數學家約翰·馮·諾依曼。阿塔那索夫是“阿塔那索夫—貝利計算機”（Atanasoff-Berry Computer，簡稱ABC）的設計和發明者，馮·諾依曼被后人稱為“現代計算機之父”，而莫奇利和埃克特是“ENIAC之父”。

1939年4月底，第20屆世界博覽會在美國紐約舉行，這是第二次世界大戰前的最后一屆世界博覽會，共有64個國家參加。盡管戰爭的濃霧在世博會的上空集聚，但仍有60萬人出席了由時任美國總統羅斯福致辭的規模空前的盛大開幕式。在世博會的穿孔卡片制表機的展臺前，一位年輕的教授停下了腳步，認真研究了當時最先進的可用于計算的卡片機，但對其功能倍感失望。他就是賓夕法尼亞大學的莫奇利教授，那時他正因科研中遇到的龐大的計算量而頭疼，希望找到一臺現成的機器以解燃眉之急。會上展出的機器顯然滿足不了他的需求，莫奇利不得不放棄了購買現成計算設備的念頭。與此同時，一種用電子電路開發計算機器的原始構思正在莫奇利的腦中閃現。為了研制電子計算機，莫奇利于1941年夏天到賓夕法尼亞大學莫爾學院參加工程科學管理及國防培訓班，學習了電子學課程。在那里，他認識了莫爾學院的研究生埃克特。此時的莫爾學院正承擔著美國軍方的火炮射表彈道軌跡計算任務，而這項任務的計算量也是現有計算設備所不能勝任的。歷史將這兩位熱衷于研制高速電子計算機的“天才科學家”和“天才工程師”結合在一起。

1942年8月，莫奇利起草了一份題為《高速真空管計算設備的使用》的報告，提出研制電子計算機的想法。這份報告獲得美國陸軍軍械部和莫爾學院之間的聯絡官戈德斯坦博士的支持和協助，于1943年提交軍械部。1943年4月9日，軍械部采納了這個方案，決定投資40萬美元建造電子計算機—ENIAC。該項目被稱為PX計劃（Project PX），于同年6月5日正式簽約。兩個月后，著名數學家馮·諾依曼正式加入研發團隊，對ENIAC項目組來說可謂如虎添翼。他為ENIAC研制過程中出現的諸多問題，給出了開創性的解決方案。

1945年春，經過兩年多的科研攻堅，ENIAC的設計制造基本完成，并投入試運行。ENIAC的研發總成本高達48.68萬美元，根據功能分為8個基本單元（累加器、觸發器、主存儲器、乘法器、除法/開方器、門電路、緩沖器、功能表）。累加器是ENIAC的基礎計算單元，每個累加器由20個寄存器組成，能實現加法、減法和暫存的功能。這種累加器的設計與現代計算機的中央處理器（CPU）類似。ENIAC的計算能力在當時是世界之最，使用微分機計算60秒射程彈道軌跡需要20分鐘，而利用ENIAC僅僅需要30秒。此外，由于馮·諾依曼參與“曼哈頓計劃”的緣故，ENIAC還為第一顆原子彈研發過程中的關鍵方程的求解計算做出了貢獻。更鮮為人知的是，ENIAC第一次投入使用是被“氫彈之父”愛德華·泰勒用于氫彈研制過程中的計算工作。

1946年2月10日，美國陸軍軍械部和莫爾學院共同舉行新聞發布會，宣布世界上第一臺電子計算機ENIAC已研制成功。它的高速運算能力以及精確度讓所有參觀人員驚嘆不已，莫奇利甚至驕傲地聲稱：“全世界只需擁有6臺ENIAC就足夠應付所有的計算任務了！”

ABC的誕生

宇宙中有一顆編號為3546的小行星，名為“阿塔那索夫星”。這顆行星的名字是為了紀念一位電子計算機先驅—約翰·阿塔那索夫，他設計和制造的ABC比ENIAC更早問世。