谁发明了电子计算机

ENIAC的辉煌

目前，关于世界上第一台电子计算机，几乎所有的相关介绍（包括计算机专业教科书、科普著作以及各类报道等）都众口一词：1945年底至1946年2月由美国宾夕法尼亚大学莫尔学院设计和制造的“电子数字积分与计算机”（Electronic N u m e r i c a l Integrator and Computer，简称ENIAC）是世界上第一台数字电子计算机。

正如许多伟大发明，计算机的诞生并非偶然，而是应时之需。在那个战争与激情并存的年代，数不清的数学家、物理学家和技术专家为高速计算机器的研制投入了前所未有的热情。其中，有四位名字叫“约翰”的科学家凭借他们卓越的科研成就，将自己的名字写进了人类科学文明史，他们分别是：美国艾奥瓦州立大学的副教授约翰·阿塔那索夫，宾夕法尼亚大学莫尔学院的物理学教授约翰·莫奇利、约翰·埃克特，以及普林斯顿大学著名数学家约翰·冯·诺依曼。阿塔那索夫是“阿塔那索夫—贝利计算机”（Atanasoff-Berry Computer，简称ABC）的设计和发明者，冯·诺依曼被后人称为“现代计算机之父”，而莫奇利和埃克特是“ENIAC之父”。

1939年4月底，第20届世界博览会在美国纽约举行，这是第二次世界大战前的最后一届世界博览会，共有64个国家参加。尽管战争的浓雾在世博会的上空集聚，但仍有60万人出席了由时任美国总统罗斯福致辞的规模空前的盛大开幕式。在世博会的穿孔卡片制表机的展台前，一位年轻的教授停下了脚步，认真研究了当时最先进的可用于计算的卡片机，但对其功能倍感失望。他就是宾夕法尼亚大学的莫奇利教授，那时他正因科研中遇到的庞大的计算量而头疼，希望找到一台现成的机器以解燃眉之急。会上展出的机器显然满足不了他的需求，莫奇利不得不放弃了购买现成计算设备的念头。与此同时，一种用电子电路开发计算机器的原始构思正在莫奇利的脑中闪现。为了研制电子计算机，莫奇利于1941年夏天到宾夕法尼亚大学莫尔学院参加工程科学管理及国防培训班，学习了电子学课程。在那里，他认识了莫尔学院的研究生埃克特。此时的莫尔学院正承担着美国军方的火炮射表弹道轨迹计算任务，而这项任务的计算量也是现有计算设备所不能胜任的。历史将这两位热衷于研制高速电子计算机的“天才科学家”和“天才工程师”结合在一起。

1942年8月，莫奇利起草了一份题为《高速真空管计算设备的使用》的报告，提出研制电子计算机的想法。这份报告获得美国陆军军械部和莫尔学院之间的联络官戈德斯坦博士的支持和协助，于1943年提交军械部。1943年4月9日，军械部采纳了这个方案，决定投资40万美元建造电子计算机—ENIAC。该项目被称为PX计划（Project PX），于同年6月5日正式签约。两个月后，著名数学家冯·诺依曼正式加入研发团队，对ENIAC项目组来说可谓如虎添翼。他为ENIAC研制过程中出现的诸多问题，给出了开创性的解决方案。

1945年春，经过两年多的科研攻坚，ENIAC的设计制造基本完成，并投入试运行。ENIAC的研发总成本高达48.68万美元，根据功能分为8个基本单元（累加器、触发器、主存储器、乘法器、除法/开方器、门电路、缓冲器、功能表）。累加器是ENIAC的基础计算单元，每个累加器由20个寄存器组成，能实现加法、减法和暂存的功能。这种累加器的设计与现代计算机的中央处理器（CPU）类似。ENIAC的计算能力在当时是世界之最，使用微分机计算60秒射程弹道轨迹需要20分钟，而利用ENIAC仅仅需要30秒。此外，由于冯·诺依曼参与“曼哈顿计划”的缘故，ENIAC还为第一颗原子弹研发过程中的关键方程的求解计算做出了贡献。更鲜为人知的是，ENIAC第一次投入使用是被“氢弹之父”爱德华·泰勒用于氢弹研制过程中的计算工作。

1946年2月10日，美国陆军军械部和莫尔学院共同举行新闻发布会，宣布世界上第一台电子计算机ENIAC已研制成功。它的高速运算能力以及精确度让所有参观人员惊叹不已，莫奇利甚至骄傲地声称：“全世界只需拥有6台ENIAC就足够应付所有的计算任务了！”

ABC的诞生

宇宙中有一颗编号为3546的小行星，名为“阿塔那索夫星”。这颗行星的名字是为了纪念一位电子计算机先驱—约翰·阿塔那索夫，他设计和制造的ABC比ENIAC更早问世。

阿塔那索夫于1903年10月4日出生在纽约州的汉密尔顿，是一位保加利亚裔美国人，1925年获得弗罗里达大学电气工程学学士学位，1926年获得艾奥瓦州立大学数学硕士学位，1930年获得威斯康星大学物理学博士学位。他的博士论文题目为《氦的介电常数》，这篇论文给阿塔那索夫带来了第一次体验庞杂计算的经历。在那段整日疲于计算的时间里，他的头脑中出现一个念头，他要研究一台更快更好的计算机器。完成学业后，阿塔那索夫回到艾奥瓦州立大学，同时在数学系和物理系任教。

阿塔那索夫在考察了许多数学工具后指出，计算机可以分为两类：模拟计算机和数字计算机，“数字”这个术语在很久以后才流行起来。1936年，阿塔那索夫与他的学生林恩·汉纳姆和葛兰·墨菲合作研制出一台名为“Laplaciometer”的小型模拟计算机，用于几何体表面的研究。不过，他们发现这台机器的缺陷与其他模拟计算机一样，即其精确度需依赖于机器所有部件的总体表现。阿塔那索夫因此备受困扰，他后来做过许多尝试，试图解决这个问题。他几乎研究了当时所有可用的计算工具，包括改造“门罗计算机”以及IBM的小型制表机，但都未能如愿。

转折点发生在1937年的一个冬夜，在伊利诺伊州的一个小酒馆里，阿塔那索夫灵感突发，做出对数字计算机意义重大的“4项决定”：1.用电子元件替代机械部件；2.用二进制替代十进制作为新计算机的运算基础；3.用逻辑动作替代计数实现运算；4.用能充放电的电容器作为“存储器”。

在得到艾奥瓦州立大学数学系650美元的研究资助后，阿塔那索夫开始了新计算机的研制。由于缺乏机械和电子技能，他找到了志趣相投且精通机电技能的电子工程系学生贝利做助手。从1934年到1941年，经过7年的努力，他们研制出了ABC的样机。这台计算机是为了求解大型线性联立代数方程组而设计的，但由于卡片机输出的问题，ABC未能真正在计算上发挥作用。尽管如此，它仍然证明了阿塔那索夫提出的“4项决定”的可行性。

1941年12月7日，珍珠港事件爆发，阿塔那索夫离开艾奥瓦州立大学，投“机”从戎，为战争效力。ABC在那个物资紧缺的时期遭到拆卸，零件用于其他机械项目。之前学院为ABC申请专利的事情也因阿塔那索夫和贝利的离去而无人催促，逐渐被人淡忘，艾奥瓦州立大学与电子计算机的发明专利权遗憾地失之交臂。

旷日持久的专利之争

关于世界上第一台电子计算机的争论，持续了几十年。事实上，这场争论并非在两台计算机的发明者之间展开，而是由美国两大公司关于ENIAC专利权的诉讼官司引发的。1967年初，拥有ENIAC专利权的斯佩里兰德公司向霍尼韦尔公司收取计算机制造的专利使用费，但是遭到了后者的拒绝，于是将其告上法庭。霍尼韦尔公司拒绝支付专利使用费，是因为他们认为ENIAC的专利无效，于是该公司在明尼阿波利斯地方法院反告斯佩里兰德公司违反了“反托拉斯法”。霍尼韦尔公司请阿塔那索夫出庭作证，证明ENIAC的设计原理是源自ABC的。

在法庭上，阿塔那索夫陈述了1937年冬天他在小酒馆产生灵感后如何依据那些新思路设计电路，以及后来与贝利共同研制ABC的过程。他还用许多当年的相关资料证明，1941年6月莫奇利曾经拜访过他，参观了当时已接近完成的ABC，并且看到了设计图纸和许多资料。他向莫奇利解释了二进制系统原理、线性联立方程的解决过程、ABC的定时和同步机制、电容存储器和读数据装置、自动处理电路和装置以及逻辑电路原理等，ENIAC的设计原理与ABC基本相同。

当莫奇利作为斯佩里兰德公司的证人出庭时，他的证词含糊不清，虽然承认其参观过ABC，但称他只是在微弱昏暗的灯光下看到了被遮盖着的ABC。同时，对于阿塔那索夫所说的看过设计图纸和资料细节，莫奇利则矢口否认。不过，当他不小心认出一张拍摄于1941年的ABC的照片时，他不得不推翻之前的说法，承认见过ABC的全貌和细节。但是，莫奇利坚称自己在参观完这台机器后，没有从中学到什么新的电子数字计算方面的知识。他认为ABC不同于ENIAC的地方是，ABC的用途是特殊的，只是为解决线性联立方程而设计的；ENIAC则是通用的，基于多功能的设计思想而研制。

1973年10月19日，法官拉森当庭宣布这场“世纪审判”的终审结果：埃克特和莫奇利不是第一台电子数字计算机的发明人。至此，这场持续6年、开庭135次、传讯了77个证人、采集了80份书面证词的美国历史上最旷日持久的专利权案件终于落下帷幕。斯佩里兰德公司败诉，ENIAC的专利权被判无效。阿塔那索夫因此被人们称作“真正的电子计算机之父”。尽管如此，由于判决公布时所有媒体的注意力都被“水门事件”吸引，这个科学界极其重大的消息并未得到媒体的重视。

属于ABC和ENIAC的荣光

ABC和ENIAC两台计算机是现代计算机的鼻祖。从二者的发明时间上看，ABC当之无愧是世界第一台电子计算机，阿塔那索夫也是名副其实的第一台计算机的发明人。更重要的是，ABC奠定了现代电子计算机体系结构的基础，尽管它最终并未具体应用于实践项目，但它历史性地突破了利用电子装置进行数字计算的科学瓶颈，证实了电子计算机设计制作的可能性。同时，ENIAC在计算机史上的地位也不容否定。它具有完整的系统，融入诸多科技精英的共同智慧，在科技史上做出过具体而重大的贡献。ENIAC在法庭上被判失去专利权，这只是斯佩里兰德公司商业角逐的失败，却不是ENIAC的失败。ENIAC失去的仅仅是世界第一台计算机的称号，而其蕴含的计算机思想、机械设计技巧等人类智慧则会永远保留下来。可以肯定地说，ENIAC是世界上第一台通用电子数字计算机，也是第一台运行并解决过实际问题的电子计算机。

ABC和ENIAC不仅是计算机史上的里程碑，更是世界科技史上的重大发明和创新。作家王小波曾说：“在器物的背后是人的方法与技能，在方法与技能的背后是人对自然的了解，在人对自然的了解背后，是人类了解现在、过去和未来的万丈雄心。”