人有人的用处-第17部分

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菠萝颜色等。这些应用迄今还没有形成一种合理的新技术，而工程师的头脑里也浚有把真空管同它的另一功能即通讯的功能联系起来。

　　　　这一切在战争中都变了。我们从这次大战中得到的少数收获之一就是发明事业在客观需要和经费不限的刺激下得到了迅速的发展，特别是，工业研究部门增添了新生力量。在战争初期，我们最大的任务就是要使英国不至于被极其严重的空袭所打败。因此，高射炮是我们战时科学研究的首批对象之一，尤其是高射炮和侦察飞机用的雷达装置或超高频赫兹波装置结合在一起的研究。除去雷达自身的种种发明外，雷达技术的使用方式和原有的无线电技术的使用方式相同。因此，我们自然把雷达看作通讯理论的一个分支。

　　　　除了用雷达寻找飞机外，还必须把飞机打下来。这就涉及炮火的控制问题。飞机的速度极快，因而有必要用机器来计算高射炮弹发射轨道的种种参数。还要使预测机自身具有本来是由人来执行的那些通讯职能。因此，防空炮火的控制问题使新一代的工程师熟悉了针对机器而不是针对人的通讯观念。在我们讨论语言的那一章中，我们已经提到了另一个领域，即自动水力发电站的领域，在那个领域里，对于一定数量的工程师说来，该观念早已熟知了。

　　　　在第二次世界大战前夕，人们又发现了真空管的其他用途，这些用途都和机器直接有关，而与人力无关。其中应用最广泛的就在计算机方面。在计算机中，象V。布希（Bush）所发展的关于大型计算机的概念本来是纯机械性质的。积分是用滚动的圆盘来做，它们以磨擦的方式相接；圆盘之间的输出和输入的交换是用一系列老式的轴和齿轮来完成。

　　　　这些早期计算机的观念，就其来源而言，要比布希的工作早得多。在某些方面，它可以追溯到十九世纪初期伯贝奇（Babbage）的工作。伯贝奇已经有了惊人的现代计算机的观念了，但他所能使用的仅是机械方法，这就远不能满足他的野心了。他所遇到的而且无法克服的第一个困难就在于：长系列齿轮运动时要求有相当大的动力，因此，输出的力和转矩很快地就变得太小了，以致不能推动机器的其他部分。布希也看到这个困难，并且用了一个很巧妙的方法来克服它。除了真空管和类似装置所制成的电放大器外，还有若干机械的转矩放大器，例如大家在船上卸货时常常看到这类放大器。码头上的装卸工人把货物吊在起重机的吊梁或绞车的鼓轮上就能把货物举起来。使用这个方法，装卸工人所用的机械力量便按照一定的比例系数来放大，这个系数是随着吊索和鼓轮之间的接触角的增大而迅速增大的。所以，一个人就能够把许多吨的货物举起来。

　　　　这种装置基本上是力放大器或转矩放大器。布希借助一种巧妙的设计把这些机械放大器加进计算机的各个阶段，从而便能有成效地完成那种对于伯贝奇只能是梦想的工作。

　　　　在布希工作的初期，当工厂里还没有任何高速自动控制装置的时候，我就对偏微分方程的问题发生兴趣了。布希工作所涉及的是常微分方程，其中自变量是时间，机器是在时间过程中模拟着它所分析的那个现象的过程，虽然模拟的速度不尽相同。在偏微分方程中，代替时间变量的是一些在空间中变化的量。我曾经向布希作过建议，由于电视扫瞄技术当时正在迅速发展，我们自己就必须去考虑这一技术，用它来描绘多变量，譬如说，用来描绘和单变量时间不同的空间变量。这样设计出来的计算机必须工作得极快，因此，在我的思想里，机械过程就无法考虑了，这就迫使我们仍旧要去考虑电子过程。此外，在这种机器中，全部数据都必须以一种可以同机器的其他动作相称的速度写出、读出或揩掉。除了包括一套算术机构外，这种机器还必须包括一套逻辑机构，要能够在纯逻辑和自动化的基础上解决程序设计问题。在工厂中，人们已经从泰洛（Taylor）和吉尔布勒斯（Gilbreths）关于工时标定的工作熟悉了程序设计的观念了，而这种观念转用到机器上去的时机亦已成熟。这个问题解决起来在细节上有相当大的困难，但在原则上，困难不是很大的。因此，我早在1940年就相信自动化工厂的建立已经在望，并且把这点告诉了布希。在本书初版出版的前后，自动化发展起来了，这使我相信我的判断是对的，使我相信这一发展必将是决定未来社会生活和技术生活的巨大因素之一，是第二次工业革命的导火线。

　　　　在布希微分分析器的种种早期形式中，有过一种分析器，它执行着所有重要的放大功能。电的使用只是为了把能量输送给发动机以发动整个机器。这种状态的计算机是中介性质和过渡性质的计算机。人们很快就弄清楚了，用电线而不用枢轴联接起来的电放大器要比机械放大器和机械联接省钱得多，也灵活得多。因此，后来形式的布希机器都采用了真空管装置。这些装置随后又应用到一切计算机中，不论它们是今天所讲的模拟计算机（主要是借助物理量的测量来进行工作）还是数字计算机（主耍是借助计数和算术运算来进行工作）。

　　　　战后，这些计算机发展得非常迅速。在大部分需要进行计算的领域中，这些计算机都显得比计算员迅速得多，也准确得多。它们的速度早就达到了这样的水平：不可能在它们运算的中途进行任何人力的干预。因此，如我们在高射炮控制仪器中看到的，这些计算机同样要求用机器能力去代替人力。机器的各部分必须使用一种适当的语言来相互交谈，除了在过程的初始阶段和最后阶段外，它们不向任何人讲话，也不听任何人的话。这又是支持大家所赞同的把通讯概念推广到机器上去的论点之一。

　　　　在机器各部分之间所进行的这种谈话中，我们往往必须知道这部机器已经说过了什么。这里，我们就得谈到反馈原理，这我们前面已经讨论过了。船上的舵机就是反馈原理的一个实例，但是，还有比舵机更早的例子。事实上，调节瓦特蒸汽机速度的调速器就是这个原理的应用。这种调速器可以防止机车在其负载减轻时不致跑得太快。如果机车开始跑得太快，那么调速器的球就会因离心的作用而上升，杠杆就连带上升，于是就挡住一部分蒸汽之进入机器。这样，转速增加的趋势就会引起部分补偿的趋势，从而把转速降低下来。1869年，麦克斯韦曾经对这种调节方法作了彻底的数学分析。

　　　　在这里，反馈是用来调节机器的速度的。在船舶的舵机中，它是用来调节舱的位置的。驾驶员操纵着轻便的传动系统，利用链条或水压传动来推动一个安装在驾驶室中的构件。这个构件和舵柄之间的距离由专门的仪器指示出来，人们根据这一距离来控制进入蒸汽舵机汽门的蒸汽数量，而在电动舵机的情况下，则控制电能的进入。无论具体的联接方法如何，进入能量的变化状况总是这样的：它使舵柄和驾驶盘所开动的构件保持着协调的动作。因此，一个掌盘的人就能轻而易举地完成一部旧式人力舵轮所需的全班人马才能费力完成的任务。

　　　　到此为止，我们只举了几个主要是机械形式的反馈过程。然而，同样结构的一系列操作也可以通过电的手段乃至真空管来完成。这些手段有可能成为未来设计控制仪器的标准方法。

　　　　使工厂和机器自动化的趋势早就出现了。除了出于某些特殊目的外，谁也不想用普通的镟床来生产螺丝钉了，因为用这种镟床的机工必须注视车刀的进程并且要用手来调节它。现在，不需要人们太多的干预就能生产大量的螺丝钉了，这就是普通螺钉机的平平常常的工作。虽然这种机器并没有专门使用反馈过程，也没有专门使用真空管，但它可以达到大致相同的目的。反馈和真空管所能做到的不是个别自动化装置的零星设计，而是我们制造各式各样自动机的一般方针。在这方面，我们关于新的通讯理论的研究起了促进的作用。我们的理论充分考虑了机器与机器之间的通讯的可能性。正是这些情况结合在一起，才使得现在的新的自动化时代的到来成为可能。

　　　　目前工业技术的情况包括第一次工业革命的全部成果和我们今天看作第二次工业革命先声的许多发明。至于这两次革命之间的严格界限问题，现在谈它未免过早。就其潜在的可能性而言，真空管肯定是属于一次不同于动力时代的工业革命的革命。然而，只是到了现在，真空管发明的真正意义才为大家所充分了解，从而使我们有可能把当前的时代引向新的即第二次的工业革命。

　　　　直到现在，我们谈的都是事情的现况。我们还只不过谈了上次工业革命中各个方面的一点点情况。我们没有提到飞机，也没有提到推土机以及其他机械建设工具，也没有提到汽车，在那些使现代生活空前不同的因素中，我们提到的甚至不到十分之一。但是，可以公正地说，除了相当大量的个别例证外，工业革命迄今只不过改变了人和牲畜作为动力源泉的面貌，对于人类的其他功能讲来，它还没有显示出任何重大的影响。在今天，如果一个工人要用镐子和铲子去谋生，那他所能做的工作顶多是跟在推土机后面拾掇拾掇地面而已。在一切具有重要意义的工作中，一个人如果除了自己的体力外别无他物可卖，那他是卖不出什么值得任何人花钱去买的东西的。

　　　　现在让我们看一看一个更加完整些的自动化时代的图景。例如，让我们设想一下未来汽车工厂的样子，特别是设想一下装配部门即汽车工厂中使用劳动力最多的一个部门。首先，操作程序将由某种类似于现代高速计算机的装置来控制。我在本书认及其他地方常常说到，高速计算机基本上是一部逻辑机，它把不同的命题拿来互相考较，并从它们的结论中作出选择。它能把全部数学归结为一系到纯逻辑任务的运演。如果把这种数学表示体现到机器中，则这种机器使是通常的计算机。但是，这种计算机除了解决通常的数学任务外，还能够担负起给机器传达一系列有关数学演算的指令的逻辑任务。因此，它至少要包括一大堆进行逻辑运算的设备在内，目前的高速计算机事实上正是这样的。

　　　　给予这种机器的指令（我这里仍然是谈目前的实际情况提由我们称之为程序带这个地方发出的。爱给机器的命令可以由完全预定的程序带馈进的。机器在执行自己的任务时所遇到的意外情况也可以被用作进一步调节机器自身所制定的新控制带的基础，或者作为修改旧控制带的基础。我已经解释过，我认为这些过程都同学习的过程有关。

　　　　也许有人认为，目前计算机的价格太高，无法把它们利用到工业过程中来；而且，制造这些机器的工作过于精细，机器的职能又是多种多样的，因而无法进行大量生产。这些看法都是不正确的。第一，目前用来进行极复杂的数学工作的大型计算机，其价格大概是数十万美元。即使是这样的价格，一个真正大工厂也不会拒绝采用它作为控制机器的，但是这个价格还是太贵了一些。目前的计算机发展得如此之快，以致实际造出的每部计算机都是新式的。换句话说，在这些显然过高的费用中，大部分都是花在新的设计工作上和制造新的零件上，因为生产这些零件要求有十分精巧的劳动和十分昂贵的设备。因此，如果这些计算机之一在价格和型式方面确定下来了，并且是十架、二十架地采用了，那它的价格是否会超过一万元就很值得怀疑了。一架类似的功率较小的机器虽然不适于解决最困难的计算问题，但却完全适于工厂控制之用的，而这种机器对于任何一种中等规模的生产说来，其价格都可能不超过几千美元。

　　　　让我们现在再来考虑一下大量生产计算机的问题。如果大量生产仅仅是指大量生产各种型式的整部机器的话，那末，十分清楚，在相当长的时间以内，我们至多只能进行中等规模的生产。但是，每架机器的零件，基本上都是无数次重复生产的。不管我们考虑的是记忆装置，是逻辑装置，抑是其中的算术运算设备，都是如此。因此，只要有少量机器的生产，实际上就意味着大量零件的生产，因而在经济上也就具有大量生产的优点。

　　　　也许还有人认为，机器的专门化必然意味着每件不同的工作需要有一种新的特殊模型的机器。这个看法也是错误的。即便机器的数学部分和逻辑部分所需的操作类型不尽相同，机器总任务的完成也是由程序带至少是由原初的程序带来调节的。给这种机器编制程序带，对于高明的专家说来，是一件很复杂的工作，但它大半是或者完全是一劳永逸的工作，当机器为了用于新的工业装备而有所改变时，这种工作只需部分地改变。因此，花费在这种精巧技术上的费用可以分摊到大量产品上去，并不真的会对机器的采用发生重大的影响。

　　　　计算机是自动化工厂的中心，但它决不等于整个工厂。另一方面，它是从那些带有感官性质的仪器那里取得详细的指示的，这些仪器如光电管、测量纸张厚度的电容器、温度计、氢离子浓度计以及现时各仪器公司制造出来的并利用人手来控制工业过程的各种仪器。这些仪器已经制成到这样的地步：能够借助电力把命令传达给遥远的工作站。为了使这些仪器能够把自己的信息进入自动化的高速计算机中，只需要有一个读数装置，把位置或刻度译成一连串数字的模式就行了。这种装置已经做出来了，无论在原理上或在制造细节上都没有太大的困难。感觉器官的问题不是新问题，而是一个已经有效地解决了的问题。

　　　　除了这些感觉器官外，控制系统还必须包括效应器官或作用于外界的构件在内。其中有些效应器的类型已经是大家所熟悉的了，例如，回转阀电动机、电离合器等。有的还需要发明，以便更准确地模仿人手的功