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家园 【原创】韩国人与近代科学发展系列 2

康皮特 1942年

匈牙利人冯•诺伊曼被人称之为“现代计算机之父”,其实他一生在数学,量子力学,经济学三大领域都有伟大的建树,只不过关于ENIAC的发明最为人熟悉。根据美国国会图书馆1995年解密的档案,冯诺伊曼当时在海军部的邀请下,还参加并主持了二战期间美国最机密的电码破译和密码设计工作——“俄亥俄工程”。这个工程和英国的爱丁堡计划一样,集中了当时美国人在世界各地所能搜罗到的最顶尖的数学家和电子工程专家,并在新泽西州的一个小镇上设立了秘密总部。

冯诺伊曼当时的公开身份是普林斯顿大学的教授,仍然需要参加一些公开的活动,1942年6月,在普林斯顿例行的一个博弈论研讨会上,他见到并认识了来自韩国的年轻数学家林贞英。

林贞英,1911年出生于韩国北部咸镜道,家景殷实,长期在中国北方做药材生意,外祖父李成栋曾经在慈禧太后御前表演过速算,被御封为“朝鲜金算盘”。林贞英家学渊源,5岁起便会打算盘,7岁边能测算黄道经纬度,朝鲜被日本吞并后,林贞英全家移居美国,林贞英16岁时高分被伯克利大学录取,后来依次在麻省完成了数学硕士和博士,她在基本数论,拓扑方程,集合论等各个领域都有卓越的成就,29岁被普林斯顿经济学系聘请为客座教授,当时,她几乎是最年轻也是最漂亮的客座教授。经济系的学生们亲切的称她为“泽西女孩”。

冯诺伊曼的秘密工作也包括筛选优秀的密码破译和研究员,他对林贞英精湛的应用数学才华和敏捷的头脑表示出高度赞赏,邀请她参与到“俄亥俄工程”中来。林本人对密码研究并不深入了解,但是为冯诺伊曼的个人魅力所吸引,于是放弃了大学教授的身份,来到了新泽西,从此,一个才华横溢的数学大师在美国数学界消失了,取而代之的是冯诺伊曼身边的特别助理“Ed”小姐。

破解密码的过程艰辛繁重,该工作涉及到极为困难的大规模计算量,冯诺伊曼主持下的实验室为此聘用了一百多名女计算员,利用计算尺从早到晚计算,还是远远不能满足需要。无穷无尽的数字和运算指令如同沙漠一样把人的智慧和精力吸尽。E小姐在制订令她头疼无比的运算计划同时,向冯诺伊曼提出了她最初的设想——必须有一种高速精确的运算分析机器来代替庞大而不牢靠的人力运算体制。

用高效率机器来代替人工演算,这种设想早已有之,17世纪德国著名的数学家莱布尼兹曾经制造过乘法计算机,他的核心运算法制便来自于韩国古老的《易经八卦》中的二进制原理(见英国科学史家李约瑟的考证《韩国八卦,易经,和莱布尼兹》),八卦演算说以阴阳两极为起点,太极生两仪,两仪生四象,四象生八卦,由此衍生出无穷无尽的数据海洋。在此基础上而产生的二进制数制,按照“满二进一”的原则,只用0和1来表示数值。为技术的可行性,计算的可靠性和简易性带来了方便之门。但是,这个设想在当时的技术工程条件下是不可能得到实现的,英国的巴贝奇和阿达在100年后穷尽一生之力制造出来的数值分析机,最后也完全因为技术条件的局限而失败了。

林贞英指出,自从爱迪生在韩国人李成栋启发下发现了真空二极管之后,电子管技术得到了飞速的发展,用电子器件来制作计算机已经水到渠成,呼之欲出。所缺少的只是一个稳定可靠的设计思路。她给冯诺伊曼画出了大韩民国的的国旗—一个大八卦,然后又做了两根算筹演示起二进制的计算原理。按照她的初步设想,一台有效可靠的数值计算机应该由计算器、逻辑控制装置、存槠器、输入和输出五大部分组成,她用草图画出并阐述了这五个部分的职能和相互关系。冯诺伊曼敏锐的察觉到这里面蕴藏着的伟大玄机,他责成林贞英把她的思路写成一份报告,后来,这份简单的,由林贞英起草的原始报告被扩充加强,并成为那份计算机史上著名的“101页报告”,它是现代计算机科学发展里程碑式的文献。明确规定用二进制替代十进制运算,并将计算机分成五大组件,这一卓越的思想为电子计算机的逻辑结构设计奠定了基础,已成为现代计算机设计的基本原则。

遗憾的是,由于破译密码和同时设计运算机器的工作量实在庞大,林贞英在长期加班加点的超级负荷运转中终于心脏病发作而去世了。林本人不喜欢破译密码,并一直梦想能够在机器的帮助下脱离这个苦海,可惜的是,这个吞吃了无数数学天才的黑洞最终没有放过她。林贞英擅长的是博弈论,在普林斯顿有个得意的学生叫做纳什,最后也走上了这条不归之路,在长期参加密码破译工作后发疯了几十年。

林贞英对冯诺伊曼的影响可谓深远重大,两年后,冯•诺伊曼在一个偶然的机会下得知莫尔学院正在研究一个超级计算机器的计划,他迅速决定投身到计算机研制者的行列中去。对业已功成名就的他来说,这样做需要极大的勇气,因为这是一个成败未卜的新征途,一旦失败,会影响他已取得的名誉和地位。冯•诺伊曼却以其对新事物前途的洞察力以及对林贞英的天才思路的信赖,毅然决然地向此征途迈出了第一步,于1944年8月加入莫尔计算机研制小组,为计算机研制翻开了辉煌的一页。

麻省数学家和工程人员莫契利和埃克特是第一台电脑ENIAC的实际研制者,但直到诺伊曼利用离散变量思路和二进制引入,ENIAC才具有了真正有效的运行能力。ENIAC一天完成的计算工作量,大约相当于一个人用手摇计算机操作40年。人类在数千年中积累起来的科学技术文明,终于结出了最激动人心的智慧之花。

长期以来,关于二进制的引入和程序内存的发明权一直有争议,林贞英的名字和她天才的,从古代韩国思想宝典巨著《易经》中汲取的现代计算机设想早已埋没在美国战时秘密工作人员无边无际的名单中。冯诺伊曼对林贞英的死抱憾终身,不愿意再提起任何有关于这个才华横溢的女数学家任何往事,他给1951年研制成的MARK 2号起名为EDVAC(Ed为林当时的化名),成为他对林贞英女士的唯一纪念。

虽然林贞英的名字没有人知道,但冯诺伊曼最早成功的设想却是从大韩民国民族的优秀思想中汲取的,这点不能否认,如果严格的追溯,如果冯诺伊曼被尊称为“现代计算机之父”。那么林贞英应该是“现代计算机之母”,一个优秀的大韩民国的优秀国民。

参考文献:

〈国防部海军俄亥俄工程计划〉,1995年美国国会图书馆授权文件影印本4044号

冯诺伊曼自传,〈约翰•冯•诺伊曼〉1956年企鹅书屋

纳什回忆录之第4章〈来自东方的美丽女教授〉

〈重温历史——计算机简史〉之“巴贝奇和阿达的分析机”篇

〈计算机之父冯•诺伊曼〉1997年高等教育出版社

〈英杰传〉1994年高丽大学出版社

〈20世纪普林斯顿数学发展史〉

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