對話計算機史學權威，才知道量子計算機馬上要來了

訪談嘉賓：馬丁·坎貝爾-凱利（MartinCampbell-Kelly）。英國華威大學榮譽退休教授、英國計算機協會（BCS）會士、威爾斯學會會士、美國計算機協會（ACM）歷史委員會成員、BCS 計算機保護協會委員會成員。

坎貝爾-凱利教授是計算機史學界的權威，擔任 IEEE 計算史年鑑編委、國際工程技術史雜誌編委、施普林格出版集團計算史系列叢書主編，也是《計算機簡史（第3版）》的第一作者。

作者記錄了一整部恢弘的計算機發展史，那些歷史上的人物、事件，作者又是怎麼樣看待的，我們就跟著這些問題走進今天的訪談吧！

Q1：外界將英國數學家、工程師與發明家查爾斯·巴貝奇視為「現代計算機之父」。但除了廣為人知的分析機和差分機外，這位曾擔任劍橋大學盧卡斯教授的曠世奇才在其他領域也頗有建樹，比如撰寫19世紀30年代最具影響力的經濟學著作《論機械和製造業的經濟》、在克裡米亞戰爭期間破譯維吉尼亞密碼等。您認為巴貝奇在計算史上的地位能否比肩艾倫·圖靈和約翰·馮·諾伊曼？

Martin：與其說查爾斯·巴貝奇是「現代計算機之父」，不如稱他為「計算機先驅」。雖然差分機和分析機是巴貝奇智慧的結晶，但二者對現代計算技術的影響可以忽略不計。巴貝奇才智超群、博古通今，是數學、工程設計、經濟學等諸多領域的權威。拋開差分機和分析機的發明不談，以如今的標準衡量，他或許是19世紀首屈一指的工業經濟學家。

但考慮到20世紀出現的信息爆炸，我們無法評判巴貝奇的聲望與艾倫·圖靈或約翰·馮·諾伊曼相比孰高孰低——在巴貝奇所處的時代，精通多個跨度很大的研究領域並不鮮見；而在圖靈和馮·諾伊曼所處的時代，一個人只可能在有限幾個領域取得世界級成就。

Q2：作為20世紀矽谷的「黃埔軍校」，仙童半導體曾孕育出英特爾、AMD 等眾多半導體業巨頭，凱鵬華盈、紅杉資本等矽谷頂級風投公司都有仙童半導體的基因。在21世紀初，或許 PayPal 可以媲美仙童半導體，特斯拉、SpaceX、YouTube、領英等眾多科技公司的創始人均有 PayPal 的背景。在您看來，仙童半導體和 PayPal 能開枝散葉的原因是什麼？

Martin：仙童半導體與 PayPal 的情況截然不同。「仙童之子」之所以離開仙童半導體，是因為公司獨斷專行且目光短淺；而 「PayPal 黑幫」 成員具備出色的領導才幹和遠見卓識，堅信這些優勢可以在不同的企業中生根發芽。仙童半導體和 PayPal 的共同之處在於，二者都曾受益於矽谷的「人才基礎設施」，即大學（尤其是史丹福大學）以及眾多受過高等教育的技術人員。矽谷之所以能脫穎而出，教育是最重要的因素，這種模式已為全球各地所效仿。創業不易，資金先行。無論風險投資、國家撥款還是二者兼而有之。

Q3：美國數學家彼得·秀爾在1994年發表的論文中提出秀爾算法，證明量子計算機理論上可以破解 RSA 等基於公鑰密碼體制的加密算法。您認為量子計算機今後是否會從根本上顛覆安全體系？

Martin：量子計算機的問世意味著我們必須研製新的加密技術，好在時間還來得及。第一代量子計算機不僅造價極高，而且數量極少。一旦加密算法遭到破解，國家安全機構、軍事機構與大型金融機構將深受其害。為迎接量子計算時代的到來，這些機構有很強的動力研製新一代加密技術或其他安全系統。毫無疑問，它們正在開展相關研究，只是外界無從知曉。從更大的範圍看，量子計算利弊共存：許多有組織犯罪團夥目前利用加密通信實施犯罪活動，如果警方和執法機構能破解犯罪分子的通信聯絡，則對打擊犯罪十分有利；但有時候官方也可能藉助量子計算機破解反對派的加密通信。

Q4：2020年6月22日，基於 ARM 架構的日本超級計算機「富嶽」摘得全球超級計算機榜單（TOP500）的桂冠，其浮點運算速度達到每秒41.55萬萬億次。但有學者認為，超級計算機以及支撐超級計算機系統的半導體技術已接近基礎科學的極限，量子計算是今後的發展方向。近年來，谷歌、微軟、IBM、阿里巴巴等網際網路巨頭紛紛進軍量子計算領域。您如何看待經典計算機和量子計算機的前景？

Martin：20世紀50年代初，科學計算幾乎是第一代存儲程序計算機（經典計算機）的唯一用途。而從20世紀60年代的商用大型機到如今的智慧型手機，採用馮·諾伊曼體系結構的「通用型」計算機在信息處理和通信領域獲得了廣泛應用。與第一代存儲程序計算機類似，第一代量子計算機將主要用於科學計算和「數字運算」。量子計算機今後是否會像經典計算機一樣成為「通用型」計算機還有待觀察，但計算機發展史已翻開新的一頁，而量子計算機尚處於開篇階段。

Q5：過去50年裡，摩爾定律成功預測了半導體技術的發展趨勢，一直被業內奉為金科玉律。但隨著半導體行業的發展放緩，英偉達、AMD、臺積電等不少企業都認為，摩爾定律已經或即將失效。您認為摩爾定律如今是否還有指導意義呢？

Martin：半個世紀以來，拜摩爾定律和製造工藝進步所賜，我們見證了計算機性能不斷提高。如今，處理器的速度數百萬倍於從前，功耗也顯著降低。儘管摩爾定律即將謝幕，但通過使用信號處理、通信、加密等專用晶片，仍有不少方法可以提高計算機性能。並行計算與多處理器同樣有助於提高速度。計算機革命尚未結束，今後一二十年裡，速度和容量有望獲得數百倍的提升。但硬體方面的改進畢竟有限，因此更多資源會投入到軟體中，以充分挖掘計算機的潛力。

Q6：位於倫敦的 DeepMind 在中國擁有很高的知名度，這家開發阿法狗的人工智慧企業對於谷歌的人工智慧戰略布局至關重要。外界認為谷歌收購 DeepMind 是科技公司有史以來最重要的收購之一，而倫敦也是堪與矽谷媲美的人工智慧發展高地。您認為哪些因素使英國在人工智慧研究方面保持領先地位？

Martin：雖然資源會起到一定作用，但人工智慧領域的突破將主要取決於人才。「思想至上」是英國的傳統，計算機發展史上的兩個示例或可佐證。

莫裡斯·威爾克斯主持設計並製造了延遲存儲電子自動計算機（EDSAC）。EDSAC 是世界上第一臺實用的存儲程序計算機，於1949年5月首次投入使用。

有人曾問威爾克斯，他領導的劍橋大學研究團隊規模不大，也缺少資金支持，為何能先於預算更充足的美國同行研製出存儲程序計算機？

威爾克斯解釋說，這是因為他擁有所需的資源，但也僅僅是夠用而已。由於資金有限，威爾克斯儘量簡化設計並使用當時已有的工程技術；他的小團隊也沒有貪多求全，而是專注於實現單一目標。

艾倫·圖靈則認為，在研究中，思想遠比物質重要。1937年，他發表了《論可計算數及其在判定問題上的應用》。這篇經典的論文提出圖靈機理論，是計算機科學的奠基著作之一。圖靈並未嘗試製造實際的計算機，因為他認為這會分散自己的注意力。

第二次世界大戰期間，圖靈在布萊奇利園從事密碼破譯工作。為破譯恩尼格瑪密碼機，他發明了一種速度比電子計算機慢數百倍的機械設備。但由於設計十分巧妙，這種設備在蠻力法難以奏效時取得了成功。

英國之所以擁有世界一流的人工智慧研究團體，是因為「思想至上」的傳統在英國的學術風氣中源遠流長。

Q7：人工智慧一直是最受關注的研究領域之一，世界主要國家都已加入人才爭奪戰。對於計劃投身人工智慧研究的學子，您有哪些建議呢？

Martin：在以用戶為中心的計算中，對人機互動的理解居於核心地位。計算機發展史上的一個絕佳範例當屬施樂帕洛阿爾託研究中心在20世紀70年代開發的圖形用戶界面（GUI）。

GUI 的問世不完全歸功於計算機科學家，開發團隊中的心理學家和社會科學家同樣有所貢獻。儘管施樂未能憑藉 GUI 取得成功，但 GUI 最終為蘋果「麥金塔」計算機、微軟 Windows 以及之後的個人計算機作業系統所採用。

人工智慧同樣與人機互動有關，但規模更大。才華橫溢的計算機工程師和科學家將成為人工智慧研究的核心群體，但僅僅依靠技術無法取得必要的突破。

研究人員需要心理學家和社會科學家的協助，應該理解並尊重他們獨特的觀點。如有可能，建議有志於人工智慧研究的學子投入足夠時間學習計算機以外的知識，比如心理學、社會科學甚至音樂和歷史。我們有時稱之為「知識腹地」（對其他領域的了解）。一個人的視野越開闊，越能從容應對人工智慧研究中的挑戰。

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《計算機簡史（第3版）》

[英] 馬丁·坎貝爾–凱利等 著 蔣楠 譯 餘晟 審

• 計算機通史經典之作

《計算機簡史（第3版）》是計算機史的權威之作，西方多所高校將其作為了解計算機史的補充讀本。這部兼具權威性與可讀性的作品既是對計算機發展歷程的深入探討，也是對技術革新的慧眼觀察。正如東南大學信息科學與工程學院教授王橋所言，《計算機簡史（第3版）》「用極富科技史專業功底的清晰文筆，還原了計算機歷史的真正魅力」。

簡史類圖書既是人類對過去的記述，也蘊含著對未來的嚮往。前思科工程部門副總裁、Zoom 創始人兼執行長袁徵表示，《計算機簡史（第3版）》「不僅是一部簡明而完整的計算機史，更可貴的是，讀者可以從歷史的回顧中看到未來的方向」。

本文轉載自圖靈教育，作者蔣楠。