二战之后的计算机与军事
出处：按学科分类—自然科学总论 北京理工大学出版社《科学技术论手册》第197页（10883字）
从二战之后到现在，美国军方一直都是支持高性能计算机研究的惟一重要的力量。这一支持是如何影响技术本身的呢?新技术是如何影响军事思想和制度结构的呢?这里的历史分析将证明，军事需求及其优先性是如何引导计算机发展的，尤其是在最初的20年里，它还将指出计算机是如何反过来塑造军事的。
如今，历史学家一般都把贝尔实验室的约翰·阿塔纳索夫看做是1940年出现的第一台数字电子计算机的始祖。但是，虽然阿塔纳索夫等人正好在美国参加二战之前制造了这台以及其他的原型机，然而其重要意义在某种程度上说尚未得到认可。这很大程度上是因为模拟计算机(analog computer)——比如万尼瓦尔·布什的微分分析器——已经是一项十分成熟的技术了。(1)布什制造了一系列这样的机器，它们在解决复杂微分方程式方面具有高度的精确性，尽管并不完全精确。这在1942年麻省理工制造的一台机器那里达到了顶峰，因为这台机器运用纸带穿孔实现了程序化［戈尔德斯泰因，1972，第92～102页各处］。新型的，比如运用于防空武器的模拟计算机，是这场战争带来的决定性的技术成就［弗根，1978］。但是，二战时期开发武器的技术热潮向人们提出了这样的要求，即为了解决弹道学和编码问题必须进行大量的计算——对时间的要求很苛刻、很急迫，所以计算速度也达到史无前例的程度。正是为了完成这个目标，人们才发展出程序化的数字电子计算机，因为它大大提高了计算速度。
第一批数字计算机由美国和英国军方建造。美国军械部(U．S．Army Odrnance Department)于1943－1946年间在费城的摩尔工程学院制造了电子数字积分计算器(ENIAC)。制造这部机器的宗旨是使冗长的弹道表格计算活动自动化，在此基础上，防空武器和大炮才能达到精确性。在二战期间，这些计算任务主要由年轻女数学家来完成，她们使用手动计算器，因而被称为“计算机”。当电子数字积分计算器计划开始执行时，这些女性成了第一批程序员——因此人们把“计算机”的绰号赋予了这种新型的机器。直到二战结束，电子数字积分计算器才完成，并立即投入洛斯·阿拉莫斯(Los Alamos)实验室与热核武器有关的物理学方程式的研究工作中。［由于有些方程式解决不了，所以要求人们制造更有效的机器。］冯·诺伊曼是电子数字积分计算器开发小组颇具影响力的成员，他开发出一种以他的名字命名的连续的控制结构。其他的成员还有普雷斯佩尔·埃克特和约翰·毛赫里，他们起草并指导了该计划的实施，并负责电子数字积分计算器大部分关键性的设计工作。埃克特和毛赫里在1946年创建了自己的公司——通用自动计算机(UNIVAC)，这是第一个商业性计算机生产商，他们的技术来自电子数字积分计算器及其后代电子数据计算机(EDVAC)的研究工作。(2)
然而，第一台可操作的电子数字机器的荣誉却属于英国的“巨人”(Colossus)，它建造于布里克里园区(Blechley Park)，艾伦·图灵参与了这项工作。图灵是一位数学家，他在1936年提出了数字计算的理论［图灵，1936］)。第一台“巨人”完成于1943年，并在接下来的战争中用于破解德国高级司令部使用的尼格玛(Enigma)和费什(Fish)电码。与已有的手工计算技术和自动化的模拟计算相比，这种机器的速度更快，精确度更高。这使得它能够迅速破解密码，从而截获那些对盟军有用的信息。因此，“巨人”在阻止德国的取胜和确保盟军的最终胜利中起到了至关重要的作用——也许是决定性的作用(霍德斯，1983)。
这样，计算机在二战时期的发展可以说是一种需求一推动的研究。使计算自动化的思想来自科学家和工程师。这些思想被军方采纳，因为军方对计算有一种迫切、持久的需求。二战时期的计算机仅对军事产生了有限的影响，因为它们仅被用来加速已有的处理过程。这些军事项目确实使得电子数字技术的研究人员实现了局部集中化，这些研究群体延续到二战之后，并成为后续研究的社会核心与组织核心。从这一点上说，很明显，计算机与其说是社会变迁的驱动器，毋宁说是一种社会的产物。
计算机在1945－1955年间的发展异常迅速，其间的项目有国家标准局(National Bureau of Standards)的标准电子自动计算机(SEAC)和冯·诺伊曼高级研究院(IAS)的机器以及若干仿制品，埃克特和毛赫里的二进制自动计算机(BINAC)［即为诺思罗普的蛇鲨导弹提供制导的计算机］。几乎每一台新机器都包含创新。虽然通用自动计算机小组试图设计出一种生产型计算机［这在1951年实现了，后来出售了46台通用自动计算机］，但是大多数机器的类型都属于实验用原型机。此后［现在也是如此］，技术进步的速度快得惊人。事实上，计算机发展的统计学测算单位，比如内存容量扩充一倍的速度，已经并且仍然是进步和技术“革命”的标志［参见后面的图12．1和12．2］。
也许是为这种迅猛的技术进步所困扰，大多数计算历史编纂学都关注下述三点：(a)机器的技术特征、(b)那些做出重要的创新性贡献的个人传记，以及(c)作为数学和工程学问题的计算思想史［马奥尼，1988］。直到最近［弗拉姆，1987；诺布尔，1984；威诺格拉德，1991］，历史学家还很少讨论与计算机研发有关的社会关系——特别是军事资助的意义。
二战之后，当战时的研究实验室或者解散或者转制为民营时，军事需求仍然影响计算机技术吗?在美国占据超级大国地位的过程中，科学技术在战争中的核心地位，联邦政府在战时的大量资助，以及对科学的共同期望的提升等因素，一方面推动了科学家强有力的院外游说活动，以便继续得到联邦政府的资助；另一方面也为军方营造了一种全新的感觉，即科学技术非常重要——因此“民间”科学家和工程师潜在的贡献十分重要。在40－50年代，在军事组织——特别是海军研究局(ONR)——成为公认的科技研发的联邦资助机构的过程中，冷战的开始是一个关键的推动因素［迪克森，1984；爱德华兹，1989，出版中；福曼，1987；B．L．R．史密斯，1991］。即便如此，大多数计算机研发项目仍然在军事机构之外，如在产业或大学的实验室中进行。这与战后联邦政府在科技资助上的一般模式相吻合［B．L．R．史密斯，1991］。由于大多数科学技术领域都相对间接地受益于海军研究局的资助，许多历史学家忽视军事影响也许是这样的观念在作祟：“身在此山中。”
但是，军事资助组织无须承担这样的任务，即对研究项目进行详细指导以便实现自己的目标——在计算机之类的新技术中，这无疑是一个十分普遍的特征。相反，它们可能仅仅需要从军事出发为研究项目做出看似合理的辩护［威诺格拉德，1991］。民间科学家和工程师的想像力以及他们在战时研究军事问题的经验，激发出大量崭新的军事思想。与军方领导层的看法相比，这些思想往往被证明为更具进取心、更有远见卓识，因为前者往往受军事传统的束缚，而这些传统在新的战争技术面前显得困难重重［格雷，1989、1991］。
至少在计算机领域存在着相互引导的过程，在这个过程中，工程师制造出不同的军用计算机，从而为所接受的资助做出辩护，而军事机构则把工程师的注意力引向能够解决特殊的实际问题的计算机上来。
大多精明的领导人，不管是军方还是非军方的领导人，对民间科学家、工程师和其他知识分子的这种介入模式都有清晰的理解(卡龙，1987；拉图尔，1987)。比如，万尼瓦尔·布什在关于战后的科学政策的着名报告——《科学：无止境的前沿》中援引了战时国务卿和海军部长的话：
这场战争突出了三个对国家安全来说是极其重要的事实：(1)围绕科学和工程研究设计的新武器，发展出有效的攻防新战略……(3)战争日益成为整体战，在这样的战争中，军需供给必须由所有民间的积极参与活动来补充。为了能够围绕有远见卓识的技术路线展开持续的战备工作，我们必须动员全国的科研人员，让他们在和平时期对国家安全做出某些实质性的贡献——在当下的战争压力面前，他们已经为国家安全进行着高效的工作［布什，1945，第12页］。
军事影响技术的另一个间接的渠道是市场本身。日渐拥有绝对数量的高科技性质的武力，能保证公司投资与军事有关的研发项目。晶体管的发展——它是由贝尔实验室私人投资的，但是满足军事市场的需求才是它的初衷——就是一个众所周知的例子。然而，其他的例子同样重要。国防部(DoD)在20世纪50年代资助了集成电路的开发，并以400万美元买断了集成电路制造业第一年度的全部产品，这些产品大部分被用于民兵导弹制导系统。两种主要的编程语言COBOL［60年代］和ADA［80年代］都是军事部门努力实施标准化设置的产物，因为他们试图确保不同项目的软件之间的兼容性。在80年代，军方对制造高速集成电路(VHSIC)的资助和规定确立了美国在这个领域中最初的领导地位——后来在设计那些低成本的仪器以满足军事部门的“高规格”、小规模的生产需求上受到挫折［布吕克和博鲁斯，未注明出版日期；弗拉姆，1987、1988；雅基，未注明出版日期；罗森伯格，1986；威诺格拉德，1991］。
因此，虽说军事因素对计算机技术产生了普遍的影响，但通常都是间接干预的后果，这些间接干预在传统的历史分析中还是一个空白。
旋风计划与Sage防空计划
1946－1956年的10年间，最重要的计算机项目可能要数麻省理工学院的旋风计划了，这个项目是在工程师杰伊·福里斯特的指导下进行的，它实际上始于1944年，当时是作为飞行模拟器的模拟计算机来使用的，并得到了海军部的资助。关于电子数字积分计算器和电子数据计算机计划的消息促使福里斯特在1946年初放弃了模拟计算机的路线。但是依然保留了飞行模拟器最初的应用目标。当时的飞行模拟器是一种服务装置，对飞机驾驶舱的机械进行模拟。可以模拟不同的操作导致的飞行高度的变化，从而使新手获得实践的机会，这没有实际飞行所带来的成本和风险。从理论上说，飞行模拟器是而且依然是一种“有双重用途的”技术，它既适用于军事飞行，也适用于民用飞行。但实际上，1940－1945年二战空战的紧迫性使得它成为一项军事技术。这个实际目标把旋风计划与当时几乎所有的数字计算机计划区分开来了，因为它要求计算机：(a)能够作为控制装置，(b)而且能够在实践中履行这一功能。
在这个历史关头，这些都不是数字计算机明确的目标所在，强调这一点很重要。
●模拟计算机和控制装置［服务装置］得到了很好的开发，并具有复杂的理论基础。［实际上，福里斯特在麻省理工开始自己的研究工作时只是戈登·布朗的服务装置实验室中的一名研究生。］
●模拟控制器无须复杂的额外步骤——把传感读数转换成数字的形式，或者把控制指令转换成波或其他模拟信号［瓦利，1985］。
●虽然机械或电子机械设备的速度要比电子设备慢，但是人们没有什么先天的理由认为，电子计算机或控制器应该是数字的，因为许多电子元件都具有模拟的性质。数字电子模拟计算机是在二战期间及战后建造的。
●大多数其他的计划都把电子数字计算机认定为是一种巨型计算器，主要用途是科学计算。它们的大小、成本及其履行功能的方式使许多人相信，一旦它们得到了完善，人们将只需要为数不多的数字计算机。甚至福里斯特有时也明确认为，服务于全国的最终只是一台巨型计算机［G．W．布朗，1973年3月15日］。
数字计算技术尚未达到平奇和比杰克所说的“终止”(closure)状态或者说高度的技术发展和社会接受的状态，即大多数民众就其用途、意义和物理形式达成了普遍共识［平奇和比杰克，1987］。作为工具的计算机，它在形态上还具有很大的可塑性，人们在实践中仍然在构想、证明或确立它们的性能。
到1984年，人们很快失去了对极端复杂和昂贵的飞行模拟器的兴趣，海军研究局开始对持续的投资提出回报要求，希望获得直接的、有用的结果。这种不满很大程度上要归因于旋风计划的巨额费用。通用自动计算机之类的计算机成本一般在30万～60万现值美元之间，但是旋风小组计划的最低费用是400万美元。“1949年麻省理工为旋风计划提供的资金额度大约是150万美元，这差不多是海军研究局1949年的数学研究预算的10%，大约是海军研究局全部合作研究预算的10%”［弗拉姆，1988，第54页］。那一年的实际预算为120万美元——用任何标准来衡量，这种对单个项目的投资额度都是令人震惊的。
完成旋风计划的“预算成本……大约是国防部所有计算机项目全部花费的27%”［雷德蒙和史密斯，1980，第154页］。到1950年3月，海军研究局已经把旋风计划下一年的预算降低到25万美元。福里斯特曾经提出580万美元的年度预算，认为对于麻省理工的计算机研究计划，包括军事以及其他控制设备的研究，这是一个令人满意的数字。但是与他提出的数字相比，25万美元显然是杯水车薪。
因此，福里斯特开始寻找新的资助机构——以及新的军事方面的辩护理由。这时，他因为拥有如下理由而处在优势的地位上。首先，福里斯特实验室的参观者络绎不绝，这些人来自产业和军事的核心部门，对于旋风之类的机器应该如何用于操作活动的自动化，每个部门都有自己的问题和想法。福里斯特的笔记表明，1946－1948年间，这些参观者提出了各种可能的途径，其中包括军事后勤计划、空中交通控制、杀伤控制、生命保险、导弹试验和制导以及预警系统［福里斯特，1946－1948］。第二，福里斯特与海军特种服务中心(SDC)的官员一样，对俄罗斯到1953年为止的核打击能力的秘密计划十分担心，并相信自己的工作也许能够为此而做点贡献［雷德蒙和史密斯，1980，第150页］。最后，福里斯特和他的工作小组一直对军事应用设备非常关心。在1946年初，福里斯特首次向海军部报告了自己转向数字技术的计划，其中有几页讨论了军事上的应用前景。
在战略的运用中，它将替代运用于“攻防火力控制”系统中的模拟计算机。进一步说，它将使“相互协调的战争信息控制中心”成为可能，这样的中心具有“自动防卫”能力，这在“火箭和弹道制导的战争中”起决定性的作用［雷德蒙和史密斯，1980，第42页，引自福里斯特］。
1947年10月，福里斯特、海军特种服务中心的主管佩里·克劳福德以及旋风计划的主管之一罗伯特·埃弗雷特发表了两篇技术报告，讨论的问题是数字计算机如何能够用于反潜战争，如何协调潜艇、军舰和飞机共同执行海上任务。那一年，在沙头角(Sands Point)总部召开的几次会议上，克劳福德以及其他海军特种服务中心成员敦促福里斯特和埃弗雷特，让他们“谈谈L－1和L－2报告中设想的有远见卓识的控制系统所具有的更广阔的应用前景”［雷德蒙和史密斯，1980，第120页］。
第二年，当海军研究局的经费支持日渐变得不确定时，麻省理工的院长卡尔·康普顿要求旋风研究小组提供一份数字计算机在军事应用上的前景的报告。该小组彻底考察了
计算机在指挥和控制上的军事用途，不仅包括科学计算和后勤，而且包括空中交通控制、火力和战役控制以及弹道制导。这个项目的预算成本是20亿［现值］美元，耗时达15年。……飞行模拟器［计划］为计算机化的实时指挥和控制系统这个更广的概念所取代。［弗拉姆，1988，第54～55页］
实际上，这个报告所涉及的大多数是计算机最终用于解决军事问题的领域［福里斯特、博伊德、埃弗雷特和法恩斯托克，1948］。
最后，福里斯特与所谓的瓦利委员会(Valley Committee)［以麻省理工的乔治·瓦利教授为首］共同合作，建构了一个重要的战略概念：由中心数字计算机控制的国土空中防御［雅各布斯，1983；雷德蒙和史密斯，1980］。这些计算机能够监控远距预警极地雷达，在苏联轰炸机攻击时能自动引导歼击机去拦截每一架入侵的飞机，能够为飞行路线提供指导，并能协调防御任务。
因为苏联在1949年引爆了一颗原子弹，以及1950年朝鲜半岛战争的爆发，军事研究预算出现了猛增［福曼，1987］。当时，因为空军部控制着核武器，所以它成为冷战的军事核心，成为最具远见与技术志向的军事机构。1950年，空军部从海军研究局那里接过了对旋风计划的支助。在空军部的资助下，瓦利委员会的计划迅速演化成半自动地面防空警备系统(SAGE)防空计划。
然而，空军部承担的主要是进攻性战略力量的任务。最高级别的指挥官相信，全面有效地防御苏联的核打击——即使没有导弹——实际上是不可能的。他们更倾向于依赖“果断地使用”核武器的政策，这是主动打击的一种委婉的说法［赫尔肯，1983］。很显然，在这一策略中，空中防御将是不必要的。福里斯特的研究小组被戏称为“来自麻省理工的马其诺防御分子”。霍伊特·范登堡将军把这项计划称为是“令人神往的思维”。他指出：
在某些领域中产生了这样一种愿望：我们可以通过以电子学为基础的自动防御系统，奇迹般地封锁广阔的空间……我常常期待着国土安全的保卫工作着眼于盾牌的制造，它可以抵御所有的攻击，让敌人无计可施。但是纵观整个战争的历史，这从来都是不现实的。［H．范登堡将军，引自沙夫尔，1989，第15页］
空军部特别担心，对空中防御的强调可能会削减对核攻击战略空军公司(SAC)的预算。但这本质上是政治压力所导致的，因为人们需要生产某种类似于积极的空中防御系统的东西，以缓解公众对核打击的恐惧。这些恐惧与麻省理工的工程师那种“可行的”技术意向不谋而合，共同促成了一种趋势，即SAGE技术是势在必行的。在高科技的新型防御战略中，艾森豪威尔停止了对战略空军公司和地对空防御项目的支持。
瓦利研究小组很快相信了福里斯特的数字技术的有效性。但是，数字路线要求对空军部的指挥系统作重大改组，因为它需要集权化和自动化，而不是离散化和以飞行员为中心。密歇根大学以模拟技术为基础的另一个计划保留了基本的指挥结构，但是却通过模拟计算机加快了计算过程。空军部对密歇根计划的支持一直持续到1953年。甚至在1953年，当麻省理工威胁说如果再不信任数字路线它将退出时，空军部只好搁置了这项计划。
第一个SAGE扇区于1958年投入运行。它的控制中心是一个四层的无窗建筑，围墙由六英尺厚的防暴混凝土构成。旋风机器成了IBM制造的FSQ－7生产计算机的原型。“FSQ－7由70个操作室构成，共有5．8万个电子管，重达300吨，占地面积2万平方英尺，而另外的2万平方英尺则用于摆放显示控制台和电话设备。”到1961年，全部23个扇区都投入了运作。在50年代，该项目的总成本在40～120亿之间。本系统的各个部分一直运行到20世纪80年代中期——使用的是原始的电子管计算机［雅各布斯，1983］。
旋风和SAGE带来了一系列重大的技术进步。它们包括磁芯存储器、视频显示器、激光枪、显像技术、第一种代数计算机语言以及多重处理技术。其中的许多进步都直接打上了SAGE计划的军事目标以及战后政治环境的烙印——技术的社会构成的另一个例子。在此我仅仅讨论三个例子。
第一，正如保罗·布拉肯［1984］指出的那样，冷战以及核时代的需要——军事系统应该常年全天候地保持连续的警戒状态，不仅对人类的组织而且对装备来说都是一个前所未有的新挑战。这些情况要求旋风计算机的设计具备极高的可靠性。它是第一台复式计算机［也就是说，实际上有两台计算机在协力运行，如果其中的一台停止工作，另一台还能继续运转］。基于同样的理由，这种机器还具有抗故障的结构，并能够提出寻找复合性错误的方法。旋风研究对提高电子管的使用寿命——这是早期计算机崩溃的主要原因——也非常关注，而且取得了成功。FSQ－7计算机每年的维修时间是按照分钟来计算的——同时代的其他计算机的维修经常长达数星期。
第二，SAGE是第一个使用数字计算机的大型控制系统。它把雷达数据翻译成用于拦截战斗机的坐标系和飞行路线，并通过无线设备把信息传递给飞行员。实时操作是SAGE系统的控制功能所提出的要求。它首先要求运转速度要大大快于同时代的其他计算机，不仅是输入输出设备的速度，而且还有中央处理器的运转速度。其次，它要求人们能够开发出交换传感器和控制信号的方法——从模拟形式转向数字形式。比如，雷达的信号能够被转换成可以通过电话线传送的数字脉冲。
最后，这种远距离数字通信不仅被用于雷达的数据传输，而且被用来协调SAGE中心。因此，SAGE是第一个计算机网络，这是集中指挥结构的要求。但这一集中化本身恰恰是SAGE的产物。这是技术的后果，因为没有高速的通信和协调，如此大规模的中心控制难以想像。它也是社会的产物，因为用托马斯·休斯的话说，“系统的构建者”预见到了SAGE，他们建构技术以试验所预想的理念［休斯，1987a］。
旋风和SAGE计划是如何验证计算机发展史中的社会过程的呢?我们也许可以提出三个重要的方面。
首先，SAGE计划被认为是一项政治和军事的冒险事业，与80年代的“星球大战”这一战略防御系统一样，几乎完全是臆想性的、意识形态的。虽然它在军事上的潜力微乎其微，但是它有助于确立一种积极防御的感觉，从而缓解人们对核武器的恐惧和绝望的消极态度。因此，平民的政治领袖、最初的军事技术官僚群体以及那些几乎先天地相信技术可以解决政治和军事问题的工程师［这些人在二战时期获得了技术上的成功］，在技术防御这个本质上具有意识形态性质的计划上携手反对空军部。实时控制计算机正是这些社会过程的产物。
第二，在讨论军事合同的过程中，人们一般认为，“申请资助者的能力”或者有意使申请方案迎合基金会的特定要求的活动，对于研究成果来说是没有任何意义的。可以设想，为基础研究做出辩护的资助申请仅仅是获得资金的手段，资金接受者和基金会都知道，这些资金实际上将被挪作他用。
至少就旋风计划而言，申请资金的辩护理由与技术之间的关系要复杂得多。旋风研究小组对可能的军事用途的研究以及他们与军事机构签订的合同，扩展了他们对可能性和悬而未决的技术问题的理解。同时，他们还对基金会进行劝导，似乎它还没有意识到集中指挥和控制的可能性。虽然海军研究局最终没被说服，但是在这场舌战中获得的思维和文件资料使他们获得了长达数年的资助，这些思维与资料在后来说服其他军事机构［空军部］的过程中发挥了极大的作用。资助的来源、政治氛围以及成员的经历，把福里斯特小组的注意力引向了军用目标，而这个小组的研究最终也把军方引入了新的指挥和控制理念。
我们可以把这一过程称为相互引导，在此过程中，每个参与者都把对方引向新的关注点和解决方案的舞台。关于资助的磋商——至少在这个事例中——同时也成了关于计算机最终的技术特征以及军事指挥结构和战略目标的磋商。
在磋商过程中，那些反对计算机防空系统的空军部的官员们，在短短的几年里变成了高科技计算机军事战略的忠诚支持者——这些策略无处不在地体现在美国武装设备中。
最后，SAGE确立了一种计算机指挥和控制核防御的模式，这一模式在后来的数年里不断被仿效。从50年代后期到60年代中期，空军部建造了20多个大规模的、计算机化的集中指挥控制网——即所谓的大L系统，其中包括空军战略指挥控制系统和弹道导弹预警系统［布拉肯，1984］。1962年，全球军事指挥控制系统——全球通信频道网络，其中包括［终端］军事卫星，它们使对全球的美国军队实施实时集中指挥在理论上成为可能——得以运行。(3)为了进行洲际弹道导弹(ICBM)探测和反应，SAGE使用的远距离预警系统最终与科罗拉多北美防空指挥部的中心计算机设备连接起来。(4)因此，里根总统的战略防御草案，仅仅是一系列由计算机控制的、集中指挥的总体防御方案中最新的一个［爱德华兹，1987、1989，出版中；富兰克林，1988］。从这种意义上看，SAGA技术对军事思想和组织结构产生了重大的影响。SAGA技术也被IBM用来制造半自动商业研究环境(SABRE)——它直接参考了SAGE，是第一个计算机化与中心化的航线预定系统。