????????????????????????????????????????????????從計算機(jī)領(lǐng)域重大發(fā)明看創(chuàng)新人才成長 ?
——紀(jì)念電子計算機(jī)誕生六十周年?
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?????????全國政協(xié)副主席中國科學(xué)院院士、中國工程院院士 王選???????
今年是電子計算機(jī)誕生六十周年。1945年秋,ENIAC(第一臺全數(shù)字電子計算機(jī))開始運(yùn)行,試算美國軍方提供的題目取得成功,然后于1946年2月正式向公眾展示。ENIAC的主要構(gòu)思者是賓夕法尼亞大學(xué)的J.W.Mauchly,ENIAC的實現(xiàn) 則是由研究生J.P.Eckert主持的。他們兩人申請并獲得了專利,但1973年美國明尼蘇達(dá)州一家地方法院判決“Mauchly和Eckert沒有發(fā)明第一臺電子計算機(jī),只是利用衣阿華大學(xué)J.V.Atanasoft的構(gòu)思;Mauchly和Eckert的專利無效”。原因是1941年Atanasoft曾把體現(xiàn)在他主持設(shè)計的ABC計算機(jī)中的一些構(gòu)想告訴了Mauchly。后來,英國公開了二戰(zhàn)期間的秘密檔案,英國于1944年6月就研制成專門用于破譯德軍密碼的電子計算機(jī)Colossus(巨人)。
??? 但是ABC只是模擬電子計算機(jī)到數(shù)字電子計算機(jī)的過渡品,算不上“全數(shù)字”電子計算機(jī),而且性能很差,只用了300個電子管;Colossus則是一臺專用電子計算機(jī),含2500個電子管;ENIAC用了近20000個電子管,通用性和運(yùn)算速度要高得多,而且實際解決了許多復(fù)雜的計算問題,所以ENIAC標(biāo)志計算機(jī)時代的開始,它的歷史地位是不容置疑的。
六十年來計算機(jī)領(lǐng)域產(chǎn)生了一系列重大發(fā)明,最終把人類帶入了信息社會,這些重大發(fā)明起碼有:存儲程序概念計算機(jī)和通用電子數(shù)字計算機(jī)的基本框架(1945年)、晶體管(1947年)、集成電路(1959年)、微處理器(1971年)、第一臺存儲程序概念的計算機(jī)EDSACI(1949年)、磁芯存儲器(1950年)、第一臺商用計算機(jī)UNIVACI(1951年)、微程序(1953年)、虛擬存儲器(1961年)、系列化架構(gòu)和相應(yīng)的系統(tǒng)軟件(1946年IBM360)、磁盤存儲系統(tǒng)IBMRAMAC(1966年)、軟磁盤技術(shù)(1967年)、高級編程語言Fortran(1959年)、面向?qū)ο笳Z言Simula(1967年)、Pascal語言(1969年)、C語言(1972年)、C++語言(1985年)、Java語言(1995年)、第一個分時系統(tǒng)CTSS(1961年)、U-NIX操作系統(tǒng)(1969年)、數(shù)據(jù)庫(1969年)、關(guān)系數(shù)據(jù)庫模型(1970年)、精簡指令集計算機(jī)RISC(1974年)、Winchester硬盤(1973年)、第一臺個人電腦Alto(1973年)、鼠標(biāo)(1964年)、圖形用戶界面(1973年)、所見即所得的文字處理(1974年)、頁面描述語言PostScript(1983年)、Internet的前身ARPANET(1969年)、以太網(wǎng)(1973年)、萬維網(wǎng)WWW(1990年)、互聯(lián)網(wǎng)通信協(xié)議TCP/IP(1975年)、路由器(1986年)、互聯(lián)網(wǎng)瀏覽器(1990年)、互聯(lián)網(wǎng)搜索引擎(1993年)、開放源代碼的LINUX操作系統(tǒng)(1991年)、電子商務(wù)(1995年)等。
上面列出的所有這些重大發(fā)明均來源于一個、兩個或三個杰出科學(xué)家的奇妙構(gòu)想,當(dāng)然這些發(fā)明實現(xiàn)過程中需要一個往往規(guī)模不大的團(tuán)隊,但在商品化、尤其是產(chǎn)業(yè)化過程中需要大的資金投入和龐大的團(tuán)隊,大多數(shù)情況下是由企業(yè)承擔(dān)的。這些重大發(fā)明的提出者大多為30多歲的年輕人,有的僅20多歲,只有馮·諾依曼年齡最大,他1945年提出存儲程序概念時已經(jīng)42歲了,但是馮·諾依曼作為數(shù)學(xué)家,17歲開始發(fā)表論文,20多歲時已在多個領(lǐng)域成果顯著,30歲成為普林斯頓高級研究院最年輕的教授。
分析和研究上述重大發(fā)明的產(chǎn)生過程對我國科技發(fā)展將帶來有益的啟迪。
??? 接觸兩個“最前沿”,創(chuàng)新的機(jī)會大大增加
兩個最前沿指的是技術(shù)發(fā)展的最前沿和需求(包括當(dāng)前和未來市場的需求)的最前沿。
1941年夏,Mauchly34歲時去賓夕法尼亞大學(xué)莫爾電機(jī)工程學(xué)院任講師,遇到了22歲的研究生Eckert。此前Mauchly已有多年用手搖計算機(jī)作天氣預(yù)報計算的經(jīng)驗,深知快速計算的重要性,他數(shù)學(xué)功底很好,又從Atanasoft那里聽到了電子計算機(jī)的初步構(gòu)思。Eckert才華橫溢,精通電子學(xué),有能力領(lǐng)導(dǎo)實現(xiàn)近20000個電子管組成的龐大系統(tǒng),這在當(dāng)時屬電子系統(tǒng)的最前沿。這兩人合起來已站在技術(shù)和需求的最前沿,1942年Mauchly提出了ENIAC的構(gòu)思,并和Eckert逐步完善這一設(shè)計,最終取得成功。
馮·諾依曼參加過研制原子彈的曼哈頓工程,介入了計算物理學(xué)。第一顆原子彈研制中的大量計算是靠手搖計算機(jī)的人海戰(zhàn)術(shù)和一臺以繼電器為主要元件的MarkI計算機(jī),苦不堪言。1944年夏的某一天，馮·諾依曼在美國東部一個火車站站臺上遇到了并不認(rèn)識的H.H.Goldstine上尉,Goldstine向馮·諾依曼談到了他作為軍方代表正在參與研制的ENIAC,馮·諾依曼很快就去了莫爾學(xué)院,看到了ENIAC這一龐然大物,他問Eckert的第一個問題就是關(guān)于ENIAC的邏輯結(jié)構(gòu),真是一針見血,令Eckert大為欽佩。很快在莫爾學(xué)院組織了電子計算機(jī)和存儲程序概念的討論班,探討了超聲延遲線作為內(nèi)存儲器的可能性。馮·諾依曼早就感到快速計算機(jī)的極端重要性,但在看到E-NIAC實體和參加討論班之前,他還不了解當(dāng)時電子技術(shù)的最前沿。馮·諾依曼在數(shù)理邏輯方面的巨大成就,加上接觸到了兩個最前沿,使他于1945年6月寫出了長達(dá)101頁的《關(guān)于離散變量自動電子計算機(jī)的草案》,提出了程序和數(shù)據(jù)一樣存放在計算機(jī)內(nèi)存儲器中,并給出了通用電子計算機(jī)的基本架構(gòu),后來這些思想被稱為“馮·諾依曼結(jié)構(gòu)”。按照馮·諾依曼的構(gòu)思,只用ENIAC十分之一的元件就可以得到更高的性能,這是很吸引人的。六十年來計算機(jī)經(jīng)歷了巨大發(fā)展,但仍然沒有脫離馮·諾依曼結(jié)構(gòu)。
上述例子給我們的啟發(fā)是:中國的年輕優(yōu)秀人才在打好深厚的基礎(chǔ)后,要努力進(jìn)入兩個最前沿。
??? 明智和有遠(yuǎn)見的管理者(領(lǐng)導(dǎo))促進(jìn)重大發(fā)明的產(chǎn)生和實現(xiàn)
第一個大量推廣的高級編程語言是Fortran,問世40多年后的今天仍有人在使用。Fortran語言及其編譯系統(tǒng)的發(fā)明人是J.W.Backus,曾獲1977年度計算機(jī)界最高獎圖靈獎。1953年29歲的Backus已在IBM積累了4年編程經(jīng)驗,主持過浮點(diǎn)運(yùn)算解釋程序的研制,深感用機(jī)器指令編寫程序效率之低,因而寫了一份設(shè)計一種接近自然語言的編程語言的建議,提交給他的上司C.Hurd,這就是后來的Fortran。今天編程語言中的一些要素,例如標(biāo)識符、數(shù)組、表達(dá)式、賦值語句、條件語句、循環(huán)語句等當(dāng)時已經(jīng)提出來了。但是這一建議遭到了時任IBM顧問、50歲的馮·諾依曼的強(qiáng)烈反對,認(rèn)為沒有必要和不切實際。馮·諾依曼大概太沉迷于存儲程序概念的革命性變革帶來的好處了,因為與ENIAC相比,編程已大大簡化了,ENIAC上的所謂“編程”,需要在40多塊幾英尺長的插接板上,插上幾千個帶導(dǎo)線的插頭,才能解一個小題目。幸運(yùn)的是開明和有遠(yuǎn)見的Hurd并沒有聽從大權(quán)威的反對意見,支持Backus。1957年Fortran取得初步成功,1959年最終完成。Fortran對后繼語言產(chǎn)生了重大影響,1958年開始一直沿用至今的嚴(yán)格描述編程語言語法的BNF(Backus Normal Form)就是Backus提出,并以他冠名的。
1957年馮·諾依曼英年早逝,他沒有看到Fortran的成功,但他在去世前已承認(rèn)他反對Backus的建議是錯誤的。很多例子說明大權(quán)威也會犯錯誤,馮·諾依曼在編程第一線的實踐顯然不如Backus,而大權(quán)威能承認(rèn)錯誤也是可貴的。其實馮·諾依曼是很謙虛的,他經(jīng)常說,電子計算機(jī)的基本原理是英國數(shù)學(xué)家圖靈(AlanTuring)奠定的,他不過是繼承和發(fā)展了圖靈的思想。
我曾閱讀過Backus寫的敘述Fortran編譯系統(tǒng)的文章,他花費(fèi)極大精力使編譯系統(tǒng)產(chǎn)生的目標(biāo)代碼在運(yùn)行速度上接近手編程序,因為假如使用Fortran后,解題速度明顯降慢,就會使本來就有爭議的項目受到嚴(yán)厲批評,可見當(dāng)時Backus承受了很大的壓力。
Java是當(dāng)今計算機(jī)最流行的語言之一,其發(fā)明人是Sun公司的JamesGosling。在他研制最困難的時候,找到了Sun董事長兼CEOScottMcNealy,McNealy是企業(yè)家,并非技術(shù)專家,當(dāng)他聽完J.Gosling的詳細(xì)敘述后,敏銳地感到這是一個很有價值的方向,于是滿足了Gosling的全部要求。1995年Java問世后受到了狂熱的擁護(hù),Sun公司也因此而再度興旺。
上世紀(jì)七十年代Xerox(施樂)公司PARC研究中心產(chǎn)生了一系列重大發(fā)明:第一臺個人電腦Alto、第一個商用鼠標(biāo)、圖形用戶界面、以太網(wǎng)、客戶機(jī)/服務(wù)器架構(gòu)、所見即所得的文字處理、頁面描述語言等。PARC為PC革命準(zhǔn)備了所有關(guān)鍵的技術(shù)條件,七十年代是計算機(jī)研究者的天堂,這與PARC的領(lǐng)導(dǎo)人鮑勃·泰勒(BobTaylor)有很大關(guān)系。泰勒1970年組建PARC的計算機(jī)科學(xué)實驗室,他在大學(xué)時主修心理學(xué),副修數(shù)學(xué)。泰勒并不是計算機(jī)專家,而且也不參加研究工作。他為PARC招聘了大量杰出人才,當(dāng)時在PARC工作、后來獲2003年度圖靈獎的AlanKay在七十年代初曾說過,“全世界100名頂尖計算機(jī)研究人才中有58名在PARC工作”。
泰勒知道自己不能在計算機(jī)領(lǐng)域作出大的創(chuàng)造,從而把全部精力放在使手下的杰出人才充分施展才華上面。他提供了寬松、自由、和諧的研究環(huán)境,每周由他主持一批科學(xué)家進(jìn)行討論,一旦發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新的火花,泰勒立即決定總的研究方向,并幫助處理所有的雜事,例如確定預(yù)算、申請經(jīng)費(fèi)以及協(xié)調(diào)各方面的配合等。我于1985年和1991年兩次參觀PARC,曾坐在PARC七十年代時就鋪在地上的一個大的很厚的軟墊上,有趣的是一坐下去,軟墊就完全按照人體形狀而變化,陪同者說這象征PARC的自由研究氛圍。
上述事例給我們帶來不少啟迪：
1.要讓優(yōu)秀人才做自己喜歡的事情,要解脫他們的雜事和各種干擾(例如頻繁的評估),使他們心無旁騖地埋頭創(chuàng)新,只有長期積累和專注才能出大成果。
2.優(yōu)秀的科研領(lǐng)導(dǎo)人和管理者在創(chuàng)新過程中至關(guān)重要。他們應(yīng)有戰(zhàn)略眼光,并且愛“才”如命,把創(chuàng)造條件、充分發(fā)揮手下成員的才華作為自己的重要職責(zé)。美國一位名牌大學(xué)校長訪問北京大學(xué)時曾說過,他手下一位副校長是管理奇才,對創(chuàng)造良好的教學(xué)和科研環(huán)境以及吸引人才起了很好作用。他說,若干位教授辭職離校他不會著急,但這位副校長絕對要留住。一個人才輩出、成果累累的單位的領(lǐng)導(dǎo)人理應(yīng)受到社會的高度尊重,其中成績突出者可以當(dāng)選為工程院管理學(xué)部院士。
3.有些科研領(lǐng)導(dǎo)人對項目并無實質(zhì)性貢獻(xiàn),既未提出創(chuàng)新思想,也未參加具體研究,只是在申請經(jīng)費(fèi)和組織、張羅方面做了工作,但項目報獎時總要排名第一。曾經(jīng)有一位在讀的博士研究生在畢業(yè)前私下對人說,他只把已取得成果的少部分寫成文章發(fā)表,因為導(dǎo)師一定要署第一名,盡管并無貢獻(xiàn);他不敢不從,否則影響取得學(xué)位,畢業(yè)離開導(dǎo)師后再把其余大部分成果寫成文章,署自己的名發(fā)表。這種學(xué)術(shù)作風(fēng)不好的領(lǐng)導(dǎo)人或研究生導(dǎo)師當(dāng)然只是極少數(shù),但影響很壞,在這種領(lǐng)導(dǎo)人手下優(yōu)秀人才是絕對留不住的。
??? 努力實現(xiàn)創(chuàng)新成果的商品化和產(chǎn)業(yè)化
PARC的很多創(chuàng)新在上世紀(jì)七十年代就已經(jīng)商品化了。鼠標(biāo)是1997年度圖靈獎得主Douglas Engelbart于1964年發(fā)明的,1988年圖靈獎得主Ivan E.Sutherland則于六十年代初奠定了圖形用戶界面的理論基礎(chǔ)。PARC在他們兩人思想的基礎(chǔ)上,把鼠標(biāo)和圖形用戶界面往前推進(jìn)了一大步,并首創(chuàng)下拉式菜單和多窗口技術(shù)以及所見即所得的文字處理,并把這些技術(shù)集成在個人電腦上。第一臺個人電腦Alto已經(jīng)是商品,后來又推出了第二代商品Star,但都因價格昂貴無法大量推廣。
嚴(yán)重的問題在于施樂總部對PARC革命性成果漠不關(guān)心,加上泰勒的辭職,上世紀(jì)八十年代開始PARC急速衰落,發(fā)明者感到自己的成果無法實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化而十分傷心。以太網(wǎng)的發(fā)明人Robert M.Metcalfe 1979年從PARC出來,創(chuàng)建了3COM公司,使以太網(wǎng)成為大量推廣的商品;John Warnock和Charles Geschke 1982年底從PARC出來,組建Adobe公司,把PARC研發(fā)的頁面描述語言發(fā)展成PostScript,九十年代后成為事實上的國際標(biāo)準(zhǔn)。
1979年12月蘋果電腦的創(chuàng)始人SteveJobs訪問PARC,對視窗系統(tǒng)Smalltalk的視覺效果十分激動,認(rèn)為PARC的寶藏沒有被充分利用。他回去后立即挖走了為他演示Smalltalk系統(tǒng)的PARC研究人員和其他主力,親自坐陣,讓研發(fā)人員開足馬力,于1984年初推出了風(fēng)靡世界的Macintosh,標(biāo)價2500美元,從而使圖形用戶界面成為大眾化產(chǎn)品。微軟也聘請了PARC的研究人員,于1985年推出MSWindows1.0,1990年推出MSWindows3.0,1995年推出MSWindows95。微軟又把PARC發(fā)明的所見即所得的文字處理技術(shù)體現(xiàn)在WORD中,并作了重大發(fā)展,從而成為壟斷產(chǎn)品。
1996年我在美國參加一個展覽會,蘋果公司掛出大幅標(biāo)語“MS Windows95=Macintosh86”,意思是MS Windows95在技術(shù)上只相當(dāng)于Macintosh 1986年的水平,這在當(dāng)時基本上是符合事實的。但是MS Windows是建立在PC上的,其銷量比Macintosh大得多。在市場對技術(shù)的正反饋?zhàn)饔孟?MS Windows不斷作出重大改進(jìn),今天其功能已遙遙領(lǐng)先。
有報道說,蘋果公司曾想控告微軟對視窗技術(shù)的侵權(quán),后來施樂公司出來說話了,你們兩家不必爭,視窗的老祖宗是PARC。本文開始時列出的一系列重大發(fā)明中沒有包含Macintosh和家喻戶曉的MS Windows,因為它們不是原創(chuàng)性發(fā)明。
美國的權(quán)威人士評論說,假如上世紀(jì)七十年代,施樂的領(lǐng)導(dǎo)人十分重視PARC成果的商品化和產(chǎn)業(yè)化,計算機(jī)歷史將改寫:IBM PC模式的個人電腦不會占市場90%以上;蘋果公司和微軟不會存在;施樂在上世紀(jì)九十年代會成為計算機(jī)界的超級巨頭,其霸主地位不會亞于上世紀(jì)六七十年代的“藍(lán)色巨人”IBM。
PARC的興衰和微軟的長期繁榮值得我們深思：
1.優(yōu)秀人才渴望自己創(chuàng)新成果的商品化和產(chǎn)業(yè)化,假如不提供優(yōu)越的條件,這些人才就會離去。
2.一方面要重視原始性創(chuàng)新,因為會帶來一本萬利的效果;另一方面決不能輕視在別人原創(chuàng)成果基礎(chǔ)上不斷作出重大改進(jìn),微軟就是靠這一策略取得了市場的壟斷地位,財力雄厚后又大力推動原始性創(chuàng)新。微軟有一句名言“把創(chuàng)新聚焦到客戶最愿意掏腰包的那些功能上”,有時一些表面看來是非根本性的、代價較小的改進(jìn),由于很適合用戶的胃口,結(jié)果使產(chǎn)品的競爭力和銷量明顯上升。
我國并不缺乏優(yōu)秀人才,關(guān)鍵是要把有限的資源集中投向那些最有創(chuàng)造力和活力、團(tuán)結(jié)拼搏的優(yōu)秀團(tuán)隊。制定國家中長期科技規(guī)劃,確定主攻方向是絕對必要的,但有些成果是無法事先規(guī)劃的,相對論和量子力學(xué)都不是規(guī)劃出來的。有時選擇人比選擇項目更為重要,因為有了人會創(chuàng)造出事先想不到的重大方向。我國中長期規(guī)劃中把人才建設(shè)和建立良好的科研環(huán)境放在重要位置,這是很正確的。
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