答案優(yōu)選艾肯1900年3月8日出生在美國新澤西州的霍伯。肯(Hoboken，N．J．)，但在印第安那州首府印第安納波里斯(Indianapolis， Indiana)長大。由于艾肯的家是一個單親家庭，家境清貧，他高中就讀于一所名為“阿森納”的職高(Arsenal Technical High School)，白天上學，晚上在當?shù)匾患夜╇姾凸岬墓旧?2個小時的夜班，負責操作開關(guān)板。后來，職高校長知道了他的情況，就專門安排了一些考試，讓艾肯通過后提前畢業(yè)。
畢業(yè)以后，艾肯來到威斯康辛州首府麥迪遜，在麥迪遜煤氣和電力公司(Madison Gas & Electric Co．)找到一份工作，這份工作允許他同時在威斯康辛大學上學。1923年，艾肯大學畢業(yè)，取得電氣工程學士學位，并立即被提升為公司的總工程師。 1928年，他離開原公司到西屋電氣和制造公司，3年以后又轉(zhuǎn)到密爾沃基的線材公司(Milwaukee Line Material Co．)。1933年，艾肯感到干電氣這一行是選錯了專業(yè)，于是下決心辭掉了工作，重返校園學習物理，這時他已33歲。艾肯先進了芝加哥大學，但很快轉(zhuǎn)至哈佛大學，1937年和1939年先后取得碩土和博土學位。
艾肯的博士論文課題是“空間電荷傳導的理論”(Theory of Space Charge Conduction)。這一課題的研究需要對非線性微分方程進行復雜的計算，而艾肯手頭只有手搖臺式計算機可用，常常為解一個方程而耗費大量時間，這導致他產(chǎn)生了研制自動計算機的想法。在深入研究了計算技術(shù)的先驅(qū)、英國數(shù)學家巴貝奇(Charles Babbage，1791—1871)工作的基礎(chǔ)上，1937年艾肯提出了自動計算機的第一份建議書，即著名的文獻“Proposed Automatic Calculating Machine”。在這份長達22頁、而且是雙面打印的文件中，艾肯提出了他的設(shè)計目標，也就是后來被稱為Mark I的計算機的四個特征：
Mark 3
1．既能處理正數(shù)，也能處理負數(shù)。
2．能解各類超越函數(shù)，如三角函數(shù)、對數(shù)函數(shù)、貝塞爾函數(shù)、概率函數(shù)等。
3．全自動。即處理過程一旦開始，運算就完全自動進行，不需人的參與。
4．在計算過程中，后續(xù)的計算取決于前一步計算所獲得的結(jié)果。
艾肯原指望從學校取得經(jīng)費支持來研制他的計算機，但沒有如愿，幸而得到商學院布朗教授(Ted Brown)和天文系夏伯利教授 (Harlow Shapley)的引薦，和IBM公司的老板沃森取得聯(lián)系。有遠見的沃森正致力于將IBM公司從單純制造辦公設(shè)備的公司轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃煊嬎銠C的公司，因此對艾肯的計劃給予了全力支持，于1939年3月簽訂了合作制造Mark I的協(xié)議。沃森把公司的主要技術(shù)骨干如萊克(Clair D．Lake，1888—1958)、哈密爾頓(Frank Hamilton，1898—1972)、杜菲(Benjamin Durfee，1897—1980)等都投入了這一項目，由萊克負責工作。
萊克是IBM公司的資深工程師，1915年就從汽車行業(yè)轉(zhuǎn)至IBM公司，是一個出名的發(fā)明家。但由于第二次世界大戰(zhàn)的爆發(fā)，艾肯被應征入伍，到位于 Yorktown的海軍水雷戰(zhàn)學校（Naval Mine Warfare School）任教官，只能斷斷續(xù)續(xù)地進行Mark I的開發(fā)工作。幸好有一天，一位有影響的、了解艾肯情況的海軍高級軍官遇見艾肯，驚詫地問他為什么在這里而不去研制Mark I？艾肯回答說，不是您下命令讓我在這里工作的嗎？這成了一個轉(zhuǎn)機：幾個小時以后，新的命令下達了，委任艾肯的海軍計算項目的負責人，并立刻離開海軍學?；毓鸫髮W工作。后來艾肯開玩笑地說，他是世界上唯一一位計算機的指揮官。
機器工作中
經(jīng)過艾肯和IBM公司長達5—6年的合作和努力(當然也包括難以避免的摩擦和碰撞)，Mark I終于在1944年5月完工并投入使用。它用了3 000多個電機驅(qū)動的繼電器，是一個重達5噸的龐然大物造價高達50萬美元(有的資料甚至說超過100萬美)，其中IBM公司的投資占2／3，其余1／3 由海軍資助。其核心是71個循環(huán)寄存器(rotating register，把運算中暫時保存操作數(shù)的設(shè)備叫做register就始于Mark工)，每個可存放一個正或負的23 bit的數(shù)字。數(shù)據(jù)和指令通過穿孔卡片機輸入，輸出則由電傳打字機實現(xiàn)。其加法速度是300ms乘法速度是6 s，除法速度是11.4 s。這與現(xiàn)代計算機當然無法相比，即使與晚它兩年誕生的世界上第一臺電子計算機ENIAC相比也顯得十分落后，但它卻實實在在是世界上第一臺實現(xiàn)順序控制的自動數(shù)字計算機，IBM公司方面把它命名為ASCC，即Automatic Sequence Controlled Calculator，是計算技術(shù)歷史上的一個重大突破。4個專家過去用3周時間才能完成的任務(wù)，在Mark I上只要19個小時就完成了。而且它非?？煽?，每周工作7天，每天工作24小時，這是初期的電子計算機無法比擬的。
Mark I主要供海軍艦船局(Bureau of Ships)用于計算彈道和編制射擊表，也曾在曼哈頓計劃中計算有關(guān)原子彈的問題。此外，它也為哈佛大學內(nèi)外的科學家服務(wù)。例如，哈佛大學經(jīng)濟系的著名教授列昂杰夫(Wassily Leontief)在研究輸入—輸出分析中就曾用Mark I解各種線性方程問題。1949年，哈佛大學的計算實驗室(這是1946年艾肯正式從海軍退役重回哈佛大學后創(chuàng)建的，艾肯任主任直至他退休)年報，即著名的Annals of the Computation Laboratory of Harvard University，公布了19個數(shù)學表，都是Mark I的成果。尤其是在貝塞爾函數(shù)(Bessel Function)的計算上，Mark I發(fā)揮了巨大的作用，因此哈佛大學的數(shù)學家給Mark I起了一個親切的稱呼，叫做“貝茜”(Bessie)。1944年10月14日American Weekly周刊在報導Mark I時，把Mark I稱做“超級大腦”(super brain)，說它能解物理、數(shù)學、原子結(jié)構(gòu)等方面的各種問題，并且夸張地說，也許它還能解決人類起源這一難題。
Mark I工作到1958年才退役，現(xiàn)在還在美國被仔細地保存著。
Mark I
繼Mark I之后，艾肯又先后研制成MarkⅡ(1946年)、MarkⅢ(1950年)和MarkⅣ(1952年)，但IBM公司沒有繼續(xù)支持這些項目的開發(fā)。事情緣于在慶祝Mark I落成的典禮上，沃森受到冷遇，而且艾肯在致詞中幾乎把Mark I工成功的一切功勞歸于自己，這使沃森萬分惱怒，從而中止了對艾肯和哈佛大學的一切支持。MarkⅡ是為海軍在弗吉尼亞州的Dahlgren試驗場生產(chǎn)的，其可靠性在試驗場經(jīng)歷了嚴格考驗。據(jù)記載，1947年6月26日，艦艇主炮組的幾門19型火炮齊發(fā)了19發(fā)，在震天動地的炮火聲中，附近的MarkⅡ 沒有一個繼電器誤動作，報告結(jié)論是炮轟對計算機的正常運行沒有造成任何干擾，因此不需要任何特殊的保護措施。從MarkⅢ開始，艾肯開始采用電子元器件，其寄存器是由電子管電路組成的，數(shù)據(jù)和指令則放在磁鼓上，磁鼓容量為4350個16 bit的字以及約4000條指令。用戶仍然是Dahlgren試驗場。艾肯的最后一臺計算機Mark Ⅳ則是為空軍研制的。它加入了磁心移位寄存器和半導體二極管電路。有關(guān)Mark I到Mark Ⅳ的基本數(shù)據(jù)如表所示。（表格加不上）
Howard Hathaway Aiken
在開發(fā)Mark計算機的同時，艾肯還致力于開展計算機的教育和培訓。1947—1948學年，艾肯率先在哈佛大學開設(shè)了“大型數(shù)字計算機的組織”這一課程，其后不久又開設(shè)面向計算機的“數(shù)值分析”。在艾肯的努力下，哈佛大學成為在世界上最早引入計算機研究生課程教學與授予計算機碩士和博士學位的大學之一，艾肯本人共帶出了15名博士生和更多的碩土生，這些人大多成為計算機領(lǐng)域早期的骨干力量，其中包括圖靈獎和計算機先驅(qū)獎獲得者“IBM／360之父”布魯克斯(Frederick Phillips Brooks，Jr．)和“APL之父”艾弗遜(Kenneth Eugene Iverson)，以及在1994年同樣獲得計算機先驅(qū)獎的荷蘭學者勃浴天(Gerrit A．Blaauw)。艾肯還主辦了無數(shù)有關(guān)計算機的培訓班、討論班、學術(shù)研討會，美國和世界各國的計算機學者都從中受益匪淺，對推動與促進計算技術(shù)的發(fā)展起了重要作用。有評論認為，艾肯在這些方面所作出貢獻的意義甚至比他開發(fā)Mark計算機的意義還要大。
艾肯的著作不多，1951年他和他的同事編寫出版了《電子計算和控制電路的綜合》(Synthesis of Electronic Computing and Control Circuits)一書，是這方面的第一本專著。但由艾肯主編、由哈佛大學出版社出版的30卷《計算實驗室年報》(Annals of Computation Laboratory)則是艾肯留下的極為珍貴的財富，其中包括詳細介紹和描述Mark I—MarkⅣ的3卷年報，有關(guān)大型數(shù)字計算機和開關(guān)理論的4卷會議錄，以及23卷的各種數(shù)學表。此外，艾肯還向海軍艦船局、原子能委員會、空軍、貝爾電話實驗室、美國自然科學基金會NSF、美國煤氣協(xié)會和愛迪生電氣學會等遞交過大量有關(guān)的技術(shù)報告，總數(shù)達到140卷，其數(shù)量之多、內(nèi)容之豐富和深刻令人嘆為觀止。
艾肯獲得的榮譽與獎勵很多。IEEE除了授予他計算機先驅(qū)獎外，還曾授予他John Prize獎和愛迪生獎。富蘭克林學會授予他John Prize獎。海軍授予他“杰出公眾服務(wù)獎”(Distinguished Public Service Award)，空軍則授予他“特等公民服務(wù)勛章”(Decoration for Exceptional Civilian Service)。他的母校威斯康辛大學授予他“杰出專業(yè)服務(wù)獎”(Testimonial of Eminent Professional Services)。法國和比利時政府也都授予艾肯以該國公民的最高榮譽稱號或獎勵(法國是Chevalier de Legion d’Honneur，比利時是Officer’s Cross of the Order of the Crown)。艾肯是美國藝術(shù)和科學院院士，也是美國研究院NSC在1946年建立的高速計算機委員會的首批成員之一。此外，他還是西班牙和瑞典的國家級學術(shù)機構(gòu)的名譽顧問或外籍院士。
艾肯于1961年從哈佛大學退休，移居佛羅里達州的Fort Lauderdale，受聘擔任邁阿密大學信息技術(shù)教授，幫助該校制定了計算機科學的教學大綱并設(shè)計了它的計算中心，同時還創(chuàng)建了他自己的公司，叫做 "Aiken Industries”，主要從事技術(shù)咨詢。1973年3月14日，也就是剛度過他的73歲誕辰一個星期，艾肯于密蘇里州的圣路易斯因突發(fā)心臟病去世。
大器晚成的霍華德·艾肯教授 編輯本段回目錄
我們回到1939年至1944年，也就是第二次世界大戰(zhàn)期間(1939年9月希特勒侵占了波蘭，英、法對德宣戰(zhàn))。這時在哈佛大學出現(xiàn)了機電式計算機，即Howard Aiken 的Harvard Mark系列計算機。這些計算機，與后來的ENIAC相比，從體系結(jié)構(gòu)的觀點看，還不算現(xiàn)代意義的大型計算機，但它們揭開了計算機時代的序幕。
??1900年3月9日霍華德·艾肯(Howard Hathaway Aiken)誕生在美國新澤西州Newark市的Hoboken鎮(zhèn)。中學畢業(yè)后，他進入威斯康星大學讀書。大學畢業(yè)后，艾肯1923年至1928年在麥迪森煤氣公司(Madison Gas)工作。1928年至1931年在西屋電氣制造公司(Westinghouse Electrical and Manufacturing Company)擔任總工程師。1931年至1932年在線材公司(Line Material Company)任職。然后，它在哈佛大學物理系于1937年獲得碩士學位，1939年獲得博士學位，可以說是大器晚成。
Howard Hathaway Aiken工作中
??留校工作后，1939年至1941年擔任講師，1941年至1946年為副教授，1946年晉升為教授。1947年至1961年他一直擔任哈佛計算實驗室的主任。1961年艾肯離開哈佛大學，去邁阿密大學擔任信息技術(shù)教授，在那里工作到1973年。1973年3月14日在密蘇里州的圣路易斯逝世。
??深受巴貝奇影響
??當他在哈佛物理系作研究生時，就開始計劃建一個大型計算機器。1936年艾肯就向物理系提過他的建議，系里并沒有理會對計算機器的需要。系主任桑德斯(Frederick Saunders)教授告訴艾肯，實驗室一位技術(shù)員Carmelo Lanza說過有一個類似的計算裝置，就存放在科學中心的閣樓上。這引起艾肯的極大興趣。Lanza帶他去看了機器，原來這是100多年前英國數(shù)學家和哲學家巴貝奇(Charles Babbage，1791-1871)未完成的分析機(analytical engine)的一些黃銅齒輪部件。艾肯立刻意識到他與巴貝奇腦海里有相同的構(gòu)想。巴貝奇由于沒有錢、沒有材料而使夢想未能實現(xiàn)，而艾肯相信他會幸運得多，他將有更多的成功機會。
??后來，巴貝奇的孫子把這些黃銅部件和一堆祖父的書籍送給了艾肯，這些寶貝在艾肯的辦公室里占據(jù)了相當一塊地方。對來訪者，艾肯總是指著巴貝奇的書說：“這就是我的全部計算機教育，我正是從這些書里獲益良多。”
??關(guān)于計算機的建議
Harvard Mark I
??艾肯當時研究的是真空管中空間電荷的傳導理論(theory of space-charge conduction in vacuum tubes)，他的研究工作需要對微分方程求解，這些方程沒有精確解，只能用數(shù)值方法求近似解。他需要的計算工作量是當時臺式計算器根本無法滿足的，大量數(shù)據(jù)用手工輸入幾乎是不可能的。在他的選擇失敗后，他決定使用穿孔卡裝置來輸入數(shù)據(jù)。1937年他又寫了一個關(guān)于龐大的計算機器的建議。他寫到：“為了節(jié)省在算術(shù)計算上的時間和精力，避免人們發(fā)生錯誤的傾向，這種期望就同算法科學本身那樣是完全可能的”，當時計算機還被認為是“懶漢的思想”而遭到嘲笑。
??他在建議報告中描述了對這個機器的看法，特別是用于科學研究的專門設(shè)計，使之與普通穿孔卡機器有明顯的不同。他列舉了四條要點：
??第一，一般機器只能處理正數(shù)，而科學機器必須能同樣處理負數(shù)；第二、科學機器必須能處理諸如對數(shù)、正弦、余弦、以及大量別的函數(shù)；第三、計算機應該對科學家非常有用，它一旦投入運行，就能頻繁地處理大量的數(shù)值數(shù)據(jù)，直到計算完成而無須人為的干涉；第四、這種機器能計算行而不是列，這能更好地保持數(shù)學事件的順序。
??IBM慷慨贊助
??物理系的領(lǐng)導終于同意給艾肯所需要的房間，但他必須首先建造這個機器。艾肯把他的第一份建議報告送給門羅計算機器公司(the Monroe Calculating Machine Co.)，結(jié)果很快被退了回來，不過門羅公司也告訴他可以試試IBM公司。
Mark 3 上時代封面
??這又促使霍華德·艾肯與IBM公司接觸。結(jié)果IBM的總裁沃森(Thomas J. Watson，Sr.，1874-1956)頗有遠見卓識，對此一拍即合，立即斥資20萬美元贊助，支持建造艾肯夢想的機器，在當時這真是一個令人吃驚的數(shù)字。
??由于老沃森的深謀遠慮，使IBM 公司在同類電氣電子公司中率先進入計算機領(lǐng)域，這個戰(zhàn)略性的決策為IBM公司的發(fā)展奠定了牢固的基礎(chǔ)。
??于是簽約允許艾肯與IBM三位工程師合作，在位于Endicott的IBM實驗室建造計算機。該機器從1937年開始建造，直到1943年底結(jié)束。工程師坎貝爾(Robert V. D. Campbell)監(jiān)督了最后的機器組裝工作。完成的機器有8 英尺高、51英尺長、2英尺寬。該機器重35噸，由76萬個零件組成，包括2200個計數(shù)齒輪、3300個繼電器和530英里長的導線。當時它稱為IBM ASCC 計算機(Automatic Sequence Controlled Calculator)，能完成五種運算：加、減、乘、除、以及引用先前的結(jié)果。
??Mark計算機在哈佛落戶
??如上所述，艾肯的思想深受巴貝奇著作的影響，他把建造ASCC的項目看作是完成巴貝奇曾經(jīng)設(shè)計但并未成功的事業(yè)。的確，ASCC與巴貝奇的分析機有許多共同之處。雖然它曾經(jīng)被尊稱為第一臺數(shù)字計算機，但它的體系結(jié)構(gòu)卻與現(xiàn)代計算機有明顯的區(qū)別。ASCC是用電力驅(qū)動的，但它的主要部件仍然是機電式的，即開關(guān)元件是通過電磁力而動作的繼電器。它是由許多計算器組成的，每個計算器都在自己的控制單元引導下處理著同樣的問題。即它有72個存儲寄存器和處理單元來完成乘法與除法運算。機器內(nèi)部既不能存儲指令，又不能存儲數(shù)據(jù)。ASCC由穿孔紙帶上的指令序列來控制。穿孔卡則用來輸入數(shù)據(jù)，而機器的輸出則用穿孔卡、或者用電傳打字機。該機器的字長是23位，它加、減這樣的兩個數(shù)用3/10秒，相乘用4秒，相除用10秒。
??ASCC計算機于1943年制造完成后，由IBM公司贈送給哈佛大學，并改名為Harvard Mark I計算機，隨后就把它搬到哈佛大學。1944年8月14日哈佛大學正式啟用這臺計算機，它一直運行了14年之久。該機器最早計算的是物理學和天文學問題，例如電磁場分布，長焦距鏡頭的積分計算。后來的計算則與雷達以及新墨西哥州Los Alamos實驗室關(guān)于原子彈爆炸的方程式有關(guān)。總之，這臺機器為軍方的計算項目做了許多工作，特別是為美國海軍的射擊與彈道進行了大量的計算。
當年機器
??編程與應用
??格瑞斯·霍普(Grace Hopper,1906-1992)從1944年開始與艾肯在Mark計算機上一道工作，她側(cè)重在軟件開發(fā)方面。
??要使機器工作，工作人員必須編寫程序把問題轉(zhuǎn)換成計算機能讀的代碼。然后這些代碼再轉(zhuǎn)換成穿孔紙帶上的孔，用來表示簡單的指令。紙帶插入讀孔機后，一系列的檢測器能覺察到孔的存在，于是就能關(guān)閉相應的繼電器。這些繼電器開關(guān)把信息傳給機器的其他部件，其中的寄存器就存儲著數(shù)據(jù)。基于這些數(shù)據(jù)進行有關(guān)的演算，最后的結(jié)果則由自動打字機打印出來。
??最常使用的指令集合可以存儲起來以備今后使用，反復調(diào)用它們就可以節(jié)省時間。格瑞斯•霍普后來發(fā)明了編程語言COBOL，率先使用了這些子程序，現(xiàn)在的程序員把它們稱為庫函數(shù)。她還在這個實驗室里發(fā)現(xiàn)了在繼電器里壓碎的飛蛾，并把它稱為計算機的“bug”，后來人們就把軟件中的錯誤也稱為“bug”，把排除軟件中的錯誤稱為“debug”。
??艾肯教授的研究生、1954年畢業(yè)的Anthony Oettinger博士曾描述過機器的工作情況。他說：“當機器運行時，整個物理大樓的地下室會發(fā)出轟鳴的噪聲。有人說它像咔嚓作響、韻律單調(diào)的樂隊，有人說它像滿屋子的女人在編織機上織毛衣”。這個龐然大物每天工作24小時，無論何時它一停機，就會響起鈴聲，警告值班人員按下按鈕或者轉(zhuǎn)動旋鈕使計算機進行下一步的操作。通常艾肯會從附近的辦公室跑出來，看看該如何處理出現(xiàn)的問題。
??繼續(xù)建造計算機
??艾肯機器的速度比今天最慢的計算器還要慢，但在1944年它卻是難以置信的快。當時紐約時報的文章說：“根據(jù)數(shù)學家的口述，過去用普通辦公室的大量計算器、眾多人員和漫長時間所無法解決的方程式，現(xiàn)在用幾個鐘頭就能解決。”
??1945年艾肯開始為海軍的軍火署建造Mark II，用于達爾格林試驗場(the Dahlgreen Proving Ground)的計算工作。1947年完成了Harvard Mark II，它是完全電子式的計算機。
??1950年他完成了Mark III計算機，并稱為艾肯達爾格林電子計算機(the Aiken Dahlgreen Electronic Computer，簡稱ADEC)。1952年艾肯又為美國空軍完成了Mark IV計算機。
Mark I
??他不僅為建造計算機而工作，還把磁芯、磁鼓運用到計算機上。在哈佛計算實驗室他還發(fā)表了關(guān)于數(shù)學語言學、語言自動翻譯、電子學和開關(guān)理論的著作，還作過該實驗室編年史的編撰工作。此外，艾肯在哈佛大學還締造了世界上第一個完整的學位項目，即今天我們稱謂的計算機科學學位。他還幫助邁阿密大學創(chuàng)建了類似的項目。在紐約他甚至還建立過一個Howard Aiken Industries Inc.的咨詢公司。
??遺憾與榮譽
??艾肯非常熱衷于計算機，但是他像當時的許多人那樣沒有預期到計算機將會引發(fā)的驚人變化。例如他在1947年曾經(jīng)預言，只要有六臺電子數(shù)字計算機就可以滿足全美國對計算的需要。今天你可能認為這太幼稚可笑了，但是這卻準確地反映了在那個時代人們對計算機的一般理解。在那時，計算機典型地用于政府、大公司、研究機構(gòu)、教育單位的科學計算與數(shù)據(jù)處理，人們普遍相信計算機只能由專家來編程和使用。
??1964年艾肯接受了Harry M.Goode Memorial Award，這是由美國計算機學會提供的一枚獎?wù)潞?,000美元的獎金。以表彰他為開發(fā)領(lǐng)先的第一臺大型通用自動數(shù)字計算機做出的獨創(chuàng)性的貢獻。這只是艾肯的許多榮譽之一，他的先驅(qū)性的工作得到許多國家的贊賞，除美國外，還有法國、荷蘭、比利時和德國授予他的各種榮譽。格瑞斯•霍普也獲得過許多榮譽稱號，國防部還授予她海軍少將軍銜。
??60年過去了?，F(xiàn)在Mark I的部分設(shè)備擺放在哈佛大學科學中心的大廳里，另一部分存放在美國歷史的史密森尼博物館(Smithsonian Museum of American History)，最后還有一部分則放在IBM公司的歷史展覽中。人們永遠懷念這位為迎接計算機時代的到來做出重大貢獻的計算機先驅(qū)艾肯教授。
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