电子管计算机在人工智能与计算机教学中初现成果

2023-11-15 理论教育版权反馈

【摘要】：1946年5月，英国剑桥大学的莫里斯·威尔克斯带来一份冯·诺依曼一年前发表的长篇报告《关于离散变量自动电子计算机的草案》，威尔克斯如获至宝。第一代电子计算机以EDSAC为代表，其主要特点是使用电子管作为逻辑元件。1952年底，IBM公司推出了第一台自己的大型计算机IBM701，成为第一代批量生产的电子管计算机。尤其是在科学技术方面，电子计算机充分显示了它的潜在威力。

1946年5月，英国剑桥大学的莫里斯·威尔克斯带来一份冯·诺依曼一年前发表的长篇报告《关于离散变量自动电子计算机的草案》，威尔克斯如获至宝。由于那时还没有复印机，而来人次日又要走，他连夜挑灯夜读，并做了详尽的笔记。对威尔克斯来说，此文是大旱中盼来的甘霖，原来他一直在为剑桥大学的计算机研制操心，作为世界顶尖的高等学府，剑桥大学当然不会置身于新兴的计算机热潮之外。1937年10月，剑桥大学成立了一个小型的“剑桥数学实验室”，开发新型差分分析机，但是成员们已经意识到新的发展方向，威尔克斯当时就是唯一的全职研究人员。第二次世界大战爆发后他离开学校去做别的科研项目，1945年9月，威尔克斯重新回到剑桥，担任“剑桥数学实验室”的主任，重操旧业，负责计算机的研制。

威尔克斯早就风闻美国同行在计算机的研制方面大有进展，这回读到冯·诺依曼的大作，真是大开眼界。这年夏天，他去美国参加宾夕法尼亚大学莫尔学院举办的有关电脑的系列讲座，了解了“爱尼亚克”（即“埃尼阿克”）和新一代计算机的详情。在会上，威尔克斯就雄心勃勃，要建造一台剑桥大学自己的计算机。

威尔克斯知道经过两次大战，英国已经元气大伤，百废待兴，科研经费非常紧张，不可能像美国那样有几十万美元的投资，最切实可行的办法就是利用现有的条件，不能四面出击，而是集中解决存储程序的问题，只要攻克这一难题后面的事情就好做多了。

威尔克斯另辟蹊径，想到用水银传声延迟线来存储。他设计出一个存储器，由16根钢管组成，每根管子能够存储32个17位字长的字。他给自己将要诞生的计算机起名为电子延迟存储自动电子计算器（Electronic Delay Strange Automatic Calculetor），简称“爱达赛克”（EDSAC），表明他的基本思想来自冯·诺依曼。“巧妇难为无米之炊”，虽然有了基本的设计思想，但是要制造一台计算机还需要资金和人手。正在威尔克斯犯愁的时候，一家叫作里昂的大公司找上门来。里昂公司在20世纪30年代末就有员工3.3万人，每天向全国几百家零售店和咖啡馆供货，账务处理不胜其烦，250多台老式计算器根本忙不过来，一直希望找一台能够快速算账的自动计算机。当听说剑桥大学正在研制这种机器时，就乐颠颠地跑来给了“剑桥数学实验室”一笔3000英镑的资助，并把公司里出色的技师借调过来。另外一位专家也加入进来，并在设计上提出一些新的建议。这个研制工作顺利展开了，最后的设计方案也很快出台了。让威尔克斯大吃一惊的是，他的“爱达赛克”竟然比当初设想的要大5倍。更让威尔克斯做梦也没有想到的是，投资要100万美元。比“爱尼亚克”还要多1倍多。显然，里昂公司的3000英镑是杯水车薪，好在英国政府的研究机构和全国重点大学基金委员会答应投资，“爱达赛克”终于在1949年5月建成。它是世界上第一台实际运行的存储程序计算机，这台计算机承“爱尼阿克”而来，又凝聚着冯·诺依曼等人设想的机器，就是后来所有电脑的真正原型和范本，它是第一代计算机的代表。

第一代电子计算机以EDSAC为代表，其主要特点是使用电子管作为逻辑元件。整台机器有5个基本组成部分，即运算器、控制器、存储器、输入器和输出器。运算器和控制器采用电子管，存储器采用电子管和延迟线。这一代计算机在控制上的特点是高度的中央集权制。一切操作，包括输入、输出在内都由中央处理机（运算器和控制器的总称）集中控制。由于制造和使用费用极高，当时计算机只有用于军事目的和科学技术方面的计算。(www.chuimin.cn)

1951年，冯·诺依曼担任IBM（国际商用机器公司）顾问，并开始电子计算机的研制。1952年底，IBM公司推出了第一台自己的大型计算机IBM701，成为第一代批量生产的电子管计算机。从此，计算机走上了工业生产的阶段。

当所有公司都在大型计算机领域进行竞争时，IBM公司最先发现，大型机受到价格的局限，大量的用户既希望订货又因其价格昂贵而举足不前。IBM公司果断决定要大批量生产，大范围推广应用IBM650小型机。IBM650价格比较便宜，使用方便，几年间其销售量达到几千台，成为第一代计算机中行销最广的计算机。

20世纪50年代中后期，电子计算机已经得到了较为广泛的应用，苏联、法国、荷兰等国家相继研制出自己的第一代计算机。尤其是在科学技术方面，电子计算机充分显示了它的潜在威力。在天气预报方面，由于天气预报需要处理大量的数据，原有的依靠人的计算方式已经远远跟不上数据处理量的增长。电子计算机的诞生使数值气象预报成为现实。24小时天气预报付诸实施，这是天气预报的一场革命。以后随着电子计算机性能的提高和数学模型的改进，预报范围不断扩大，精确度不断提高。在航空航天技术方面，设计超音速的飞行器也需要大量的数据，从而使电子计算机在飞机的设计和制造方面得到了极大的应用。电子计算机主要用来进行飞行器结构设计、空气动力学的计算以及进行人造地球卫星与运载火箭轨迹的计算等。1958年，我国成功研制出一种能够自动监视内燃机车的计算机控制系统。同年，中国科学院制成我国第一台大型、快速电子计算机，运算速度为每秒两千次。第一代电子计算机的主要元件电子管，耗电量大、易损坏、体积大、寿命短，往往会使计算机由于故障频繁而无法使用，电子计算机获得的成功却被电子管自身的弊病抵消了。

电子管计算机在人工智能与计算机教学中初现成果

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