弗雷德里克·布魯克斯(Frederick Phillips Brooks，Jr．)是資深計算機科學家。布魯克斯這個名字在中國知之者不多，但在美國卻是大名鼎鼎的，因為他在20世紀60年代初只有29歲時就主持與領導了被稱為人類從原子能時代進入資訊時代的標誌的IBM/360系列計算機的開發工作，取得輝煌成功，從而名噪一時。以後他作為硬體和軟體的雙重專家和出色的教育家始終活躍在計算機舞台上，在計算機技術的諸多領域中都作出了巨大的貢獻，並於1999年獲得圖靈獎。
基本介紹
與計算機結緣,IBM經歷,擔任職務,著作,獲得獎項,
與計算機結緣
布魯克斯1931年4月19日生於美國北卡羅萊納州的達勒姆(Durham)，是一名醫生的兒子。1944年，艾肯設計的MARKI由IBM生產出來以後，有雜誌加以介紹。當時才13歲的布魯克斯讀了以後就產生極大的興趣，並開始收集老式的商用計算裝置。他參加了所在中學的無線電俱樂部和電子工程俱樂部，成為一名積極分子。假期，他用鉛皮做成煙管賣給菸農烤菸葉(他家鄉是產煙區)。1953年，從杜克大學畢業並取得物理學士學位以後，進入哈佛大學深造，師從他從小仰慕的艾肯，1955年取得碩士學位，1956年取得博士學位。值得指出的是，布魯克斯取得的是計算機科學的博士學位，是一位“正宗”的計算機博士，是世界上第一批獲得計算機科學博土學位的少數學者之一。他的博土論文課題為“自動數據處理系統的分析設計”（The Analytic Design of Automatic Data Processing System）。從博士論文開始，布魯克斯的一生就與計算機結下了不解之緣。
IBM經歷
在哈佛大學取得博士學位以後，布魯克斯進入IBM公司設立在紐約波凱普茜(Poughkeepsie，NewYork)的實驗室當工程師。這個實驗室從20世紀50年代到80年代一直是IBM公司開發計算機的中心。布魯克斯在這裡參加了Harvest和STRETCH計算機的開發，任體系結構設計師。這兩個型號的計算機都引入了一些新技術，在20世紀50年代後期至60年代初期有很大影響，尤其是STRETCH計算機，當前已成標準的8個二進制位的“位元組”(byte)就是由布赫霍爾茲(Werner Buchholz)提出，在STRETCH上首次採用的。STRETCH還首創先行控制方式，最多可重疊執行6條連續的指令，後來被發展成流水線方式，因而被認為是世界上第一台流水線計算機。流水線概念的提出者是阿姆達爾(GeneAmdahl，他後來離開IBM公司創辦了著名的Amdahl公司)，由科克(John Cocke，1989年計算機先驅獎獲得者)和考爾斯基(Harwood Kolsky)協助在360上實現。STRETCH共生產9台。在1965年CDC6600問世以前，是世界上最快的超級計算機。Harvest則是IBM公司在STRETCH的基礎上，為美國國家安全局特製的，比STRETCH還大兩倍。布魯克斯在其中的創造性貢獻是解決了程式中斷系統的設計，以及在數據格式中出現不均勻的字元分布時如何設計其二進制代碼(multicase binary codes for non-uniform character distributions)等問題，並從而在1957年取得了他的第一個美國專利“程式中斷系統”(Program Interrupt System，專利號3048332，與D.w．Sweenly共有)，發表了他最初的兩篇學術論文。其中，在程式中斷系統的設計中，布魯克斯和斯溫利提出了可禁止中斷的概念，使用戶擊鍵時字元顯示在螢幕上，而計算機的運行卻不會混亂。科德（E.F.Codd，1996年計算機先驅獎獲得者）正是利用這一概念為STRETCH設計了第一個互動式多道程式作業系統的。
1959年，布魯克斯曾被調至IBM公司在約克通高地(Yorktown Heights，NewYork)的研究中心工作，但第二年又重新被調回波凱普茜的實驗室，因為當時IBM公司內部在計算機的研發方向上產生了重大的分歧。1960年時，IBM公司的計算機生產線上的產品是8000系列，但遭到一些人的反對，其領頭人是伊萬斯(Roben (Bob) Overton Evans)。伊萬斯1951年就加盟IBM公司，曾參與或主持過IBM701、1410和7070等多種型號計算機的開發，已經積累相當豐富的知識和經驗。他經過認真分析，認為主要繼承IBM原有技術的8000計算機，即使研製成功並上市，過不了幾年，即到1964年就會喪失生命力，缺乏市場競爭能力。因此他主張8000下馬，採用新的技術開發新型計算機，尤其是要開發新的作業系統。伊萬斯的意見使IBM公司分裂成為兩派，一派支持，一派反對，而反對派的領頭人正是布魯克斯!兩派的爭論和對立非常尖銳，又勢均力敵，因為伊萬斯只是愛荷華州立大學電氣工程系的一個本科畢業生，學歷和學位沒有布魯克斯高，但資歷卻比他老，雙方的支持者人數也差不多。以小沃森(Thomas John Watson，Jr．)為首的IBM公司決策層於1961年5月擔著極大的風險最後採納了伊萬斯的意見，是年秋宣布成立一個名為SPREAD(這是“系統程式設計、研究、工程和開發”的英文Systems Programming，Research，Eneineering And Development的詞頭縮寫)的委員會作為taskforce(類似於我國過去經常採用的所謂“攻關領導小組”這樣一種組織)，由13人組成，主席為漢斯特拉(John W．Haanstra)，副主席為伊萬斯，布魯克斯是成員之一。作為爭論中贏方的伊萬斯冷靜地分析了形勢以後，作出了一個令人大感意外的決定，他親自找布魯克斯，請布魯克斯主持日後被稱為IBM/360的這個新項目。伊萬斯這一舉動主要基於以下兩點考慮，一是如果由他自己來主持360，那末原來反對他的意見的那一派人很難團結在他的周圍，二是涉及這樣重大改革與創新的項目，應該讓年輕人來挑頭。他自己雖然當時也只有34歲，但布魯克斯比他小5歲，更加年輕。難能可貴的是，布魯克斯作為爭論的輸方，慨然接受了伊萬斯的邀請，同意負責這個他曾經反對過的項目!這個故事很像我國京劇舞台上的“將相和”(雖然無人“負荊請罪”)。伊萬斯和布魯克斯雙方在這件事上所表現出來的明智、大度和勇氣都十分令人欽佩和讚嘆。其結果和效果就是整個IBM公司的職工果然團結起來，實現了艱難而痛苦，然而卻是歷史性的轉變和飛躍。IBM/360的開發總投資5．5億美元(其中硬體2億，軟體3．5億)，比美國研究核子彈的曼哈頓計畫的投資20億美元的四分之一還多。在研製期間，布魯克斯率領著2000名程式設計師夜以繼日地工作，單單360作業系統的開發就用了5000個人年。因此，當1964年4月7日，在IBM公司紀念其成立50周年的慶祝大會上宣布360系列計算機的時候，小沃森完全有理由聲稱“這是公司歷史上宣布的最重要的產品”。確實,IBM/360以其通用化、系列化和標準化的特點，對全世界計算機產業的發展產生了如此深遠的影響，以至被認為是劃時代的傑作。而IBM/360的推出，也使IBM在短短兩年時間內，即到1966年，其資本積累就增加到45億美元，職工總數淨增6萬，達到19萬，成為名符其實的“蘭色巨人”。到20世紀60年代末，360系列機的市場占有率達到15%，到20世紀70年代中期，超過了50%。各計算機生產廠商紛紛仿效360的榜樣，推出各自的系列機。有的則直接採用IBM/360的作業系統，比如著名的Amdahl公司的所謂“插接兼容式”計算機(plug-compatible computer)就是這樣。為此，伊萬斯和布魯克斯兩人常常被並稱為“IBM/360之父”(father of the IBM System/360)。
當然，IBM/360如今早已是“昨日黃花”了。IBM公司在20世紀70年代就推出了370系列替代360，以繼續保持其技術上的優勢。這裡之所以用了一定篇幅介紹IBM/360的故事，是因為其中不乏讓我國的企業家、科學家和工程技術人員深思的一些問題。IBM/360的特點我們只簡要介紹如下。它是積體電路的計算機。體系結構既便於事務處理，又便於科學計算；系列中各機型(初期，規模由小到大，功能從弱到強，包括20、30、40、50、65和75六個型號，後來擴充了25、85、91、195等型號)具有兼容性；有標準的輸入輸出接口和通用的輸入輸出設備，它們與中央處理器相對獨立；軟體既有兼容性又有可擴充性，從而可最大限度地保護用戶的軟體投資。這些特徵大多都成為以後計算機設計與開發所遵循的基本原則。
IBM/360成功以後，布魯克斯離開IBM公司回到其故鄉，為北卡羅萊納大學(University of North Carolina at Chapel Hill，簡寫UNC)創建了計算機科學系，擔任該系系主任長達20年(1964—1984年)。卸任以後仍在該系任教至今，因此他培養的學生很多，可謂“桃李滿天下”。除了教學以外，他還致力於發展美國的計算機技術和計算機在國防等方面的套用，有許多社會兼職。他的研究領域除了計算機體系結構、機器語言設計、軟體工程和大型項目管理以外，還包括動態體系結構的可視化(如walk-through，即“走查”)、人機接口、互動計算機圖形學等，十分廣泛。20世紀70年代初，布魯克斯和他的學生賴特(William V．Wright)同生物化學系的海曼斯(Jan Hermans)合作，研究蛋白質摺疊問題，實現了可視化分子三維結構系統。後來又與杜克大學的結晶學家金蓀和(Sum Ho Kim)合作，開發成功了能找到tRNA分子的原子坐標的系統，使得以前需要三個月才能完成的工作只要一個星期就可以做完。關於虛擬現實（VR：Virtual Reality)，涉及布魯克斯曾參與領導攻關的計算機模擬和訓練，是他關心的重點之一，1992年3月由美國國家自然科學基金會NSF主持的虛擬現實研討會，就是由布魯克斯等人倡議並在北卡羅萊納大學召開的，這次會議對VR進行了定義並就其研究方向提出了詳細建議，奠定了VR作為獨立研究方向的地位。布魯克斯在籌備及組織此次會議上作出了重要貢獻。
擔任職務
1966—1970年，他是ACM全國委員會的委員；
1973～1975年，出任ACM體系結構委員會(所謂SIGARCH)的主席；
1977～1980年，布魯克斯在美國國家研究院計算機科學技術部(Computer Science and Technology Board，National Research Council)任職；
1983～1984年，他是美國國防科學委員會人工智慧攻關領導小組(AI Task Force，Defence Science Board)的成員；
1986-1987年，是上述委員會另一個攻關領導小組“計算機模擬和訓練”(Computer Simulation and Training Task Force)的成員；
1985—1987年，他擔任軍用軟體攻關小組(Military Software Task Force)組長，並當選為美國工程院院士，他同時也是英國皇家學會和荷蘭皇家科學與藝術院的外籍院士。
著作
1963年，他和哈佛大學就讀時的同學和IBM公司的同事艾弗森(Kenneth Iverson，APL發明人，也是首屆計算機先驅獎獲得者)合著了(Automatic Data Processing，Wiley)一書，是該領域中最早的專著之一；
1969年再版時有兩個版本，其中一個是專門論述在IBM/360上的數據處理的(書名為Automatic Data Processing，System/360Edition)；
1975年，他把他歷年來所寫的有關軟體工程和項目管理方面的文章匯集成書，書名為《神話般的人一月：有關軟體工程的隨筆》(The Mythical Man-Month：Essay On Software Engineering，Addison-Wesley)；由於本書是他領導IBM/360軟體開發經驗的結晶，內容豐富而生動，成為軟體工程方面的經典之作，出版20年之後即1995年又再版了一次；
最近的一本專著是他與荷蘭特文德理工大學(Twente Technical University，位於荷蘭與德國接壤處的恩斯赫德)的勃勞夫教授(C．A．Blaauw)合著的《計算機體系結構:概念與發展》(Computer Architecture：Concepts and Evolution，Addison-Wesley，1997)；
1995年，他與薩瑟蘭(1．E．Sutherland，“計算機圖形學之父”，1985年計算機先驅獎獲得者)等還合編了一本書，書名是《Evolving the High Performance Computing and Communications Initiative to Support the National Information Infrastructure》，由National Academy pr．出版，論述了有關高性能計算機計畫及信息基礎設施(也就是所謂“信息高速公路”)建設的一系列問題。
獲得獎項
ACM在1987年曾授予布魯克斯“傑出服務獎”(Distinguished Service Award)，
1995年曾授予他以紐厄爾(A．Newell，首屆計算機先驅獎獲得者，1992年去世)命名的Newell獎，
1999年又授予他圖靈獎，使布魯克斯成為繼克努特(D．E．Knuth，首屆計算機先驅獎獲得者)之後第二位同時擁有ACM三個獎項的計算機科學家。
IEEE也先後向布魯克斯頒發三個獎項，即McDowell獎(1970)、計算機先驅獎(1980)和馮·諾伊曼獎(1993)。
AFIPS在1989年授予布魯克斯Harry Goode獎。
數據處理管理協會DPMA1970年授予他“計算機科學”獎，並命名他為該年度的風雲人物(Man of the Year)。
1985年，布魯克斯因在開發IBM/360上的傑出貢獻而榮獲全國技術獎章(National Medal of Technology)，
物理學界的富蘭克林學會(Frank linInstitute)也曾授予布魯克斯Bower獎(Bower Prize and Award)。
