基本介紹
- 中文名：艾倫·佩利
- 外文名：Alan J.Perlis
- 國籍：美國
- 出生地：美國賓夕法尼亞州的匹茲堡
- 出生日期：1922年4月1日
- 畢業院校：麻省理工學院
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生平
佩利1922年4月1日生於美國賓夕法尼亞州的匹茲堡。在卡內基理工學院（現卡內基—梅隆大學）學的專業是化學，1942年畢業取得學士學位。因當時還處於二次世界大戰期間，而且在珍珠港事件後美國已宣布正式參戰，因此佩利被應徵入伍，在空軍服役。戰後他進入麻省理工學院（MIT）研究生院繼續深造，改學數學，於1949年取得碩士學位，然後又攻讀博士學位，於1950年取得該學位。1951年他在美國陸軍軍械部設在馬里蘭州的阿伯丁試驗基地內的“彈道研究實驗室”（馮·諾伊曼曾在該研究實驗室當顧問）幹了一年，然後回到母校MIT參加“旋風”（Whirlwind）計算機計畫，為“旋風”編製程序。為了說明佩利參與的“旋風”計畫的意義，我們先簡要回顧一下計算機誕生初期的發展歷史。
成就
ENIAC
大家知道，世界上第一台電子計算機叫“ENIAC”（這是Electronic Numerical Integrator and Computer的詞頭縮寫，意為“電子數字積分器和計算機”），是賓夕法尼亞大學莫爾學院（Moore School）根據上述阿伯丁彈道研究實驗室為各種火炮計算彈道、編制射擊表的需要於1943年6月與聯邦政府簽訂10萬美元的契約而研製的。項目由約翰·莫奇利（John William Mauchly，1907—1980）負責邏輯設計，伊克特（John Presper Eckert，Jr，1919—1995）負責電路設計。ENIAC是一台十進制並行計算機，能同時處理10個十進制數，採用電子管電路，時鐘頻率100000 Hz，加法時間0．2 ms，乘法時間2．8 ms，是一個占地1500ft2（約139 m2），重30t，功耗150kw的龐然大物，於1946年2月完成，未能參加第二次世界大戰，但被洛斯阿拉莫斯（Los Alamos）國家實驗室用於計算核子彈爆炸的突變問題，後來又曾用於阿伯丁的空軍試驗場，一直運行到1955年10月才停止工作。世人一直公認莫奇利和伊克特是ENIAC的發明者，但後來在兩家計算機公司的訴訟中，法院判定他們剽竊了約翰·阿塔那索夫（John Vincent Atana-soff，1903—1995）的構思和設計。這個涉及世界上第一台電子計算機的發明權案件曾經轟動美國。但有趣的是，雖然阿塔那索夫確實曾在1941年把自己關於構思計算機的構想告訴過莫奇利，後者也確實因此受到啟發而寫出了有關論證報告並設計出了ENIAC，但社會輿論似乎並不支持法院的判決，現在一提到ENIAC，幾乎眾口一詞地仍然說是莫奇利和伊克特發明的，沒有人說是阿塔那索夫發明的，這對美國法院的判決真是一種諷刺。
EDVAC
ENIAC雖然是世界上第一台電子計算機而被載人史冊，但它不具備存儲程式的能力，程式要通過外接電路板輸入。要改變程式必須改接相應的電路板，對於每種類型的題目，都要設計相應的外接插板。這不是理想的結構，不符合馮·諾伊曼早就提出的存儲程式的構想。那么世界上第一台存儲程式式計算機是哪一台呢?有些資料認為是前面曾經提到過的曼徹斯特大學的MARK I，但現在一般說法是英國劍橋大學威爾克斯（M．V．Wilkes，1967年圖靈獎獲得者）設計和完成於1949年5月的EDSAC。實際上，最早開始設計與實施存儲程式式計算機的還是莫爾學院的EDVAC(Electronic Discrete VariableAutomatic Computer的詞頭縮寫，意為“電子分離變數自動計算機”）。這是1945年3月（當時ENIAC正在安裝調試階段），由馮·諾伊曼本人與莫奇利、伊克特等人經過兩天會談、討論後制定的設計方案，採用電子管和半導體二極體，用水銀延遲線作存儲器，時鐘頻率1MHz，字長32bit。由於ENIAC的原因，EDVAC的研製從1947年才開始，加上莫奇利和伊克特兩人後來因故離開了莫爾學院，使工程遇到困難，1952年（有的資料說1951年）才完成，這才使威爾克斯的ED—SAC“後來居上”（詳見後面關於威爾克斯的介紹）。
“旋風”計算機
但不管EDSAC也好，EDVAC也好，都是串列計算機（serial com—Duter），即數據的傳送和運算是按位逐一進行的，這樣的計算機運算部件少，運算也簡單，但速度慢，不能滿足某些套用的需要。那么世界上第一台存儲程式式的並行計算機是哪一台呢?這就是前述“旋風”計算機。“旋風”的主要設計者和研製者是MIT的弗里斯特（JayWright Forrest）。弗里斯特也是受軍方委託，用風洞來研究飛機穩定性時根據數據處理的需要而設計“旋風”的。“旋風”受EDSAC的影響採用存儲程式方式，但鑒於處理飛機穩定性需要2000條以上指令，必須改串列為並行，但又要照顧機器體積不宜過大，因此設計成16位字長的並行計算機。“旋風”的另一項創新是採用英國曼徹斯特大學威廉斯（FrederiC calland Williams，1911—1977）發明不久的陰極射線管作記憶體儲器。“旋風”的研製工作從1946年開始，1950年試運行成功。20世紀50年代冷戰加劇的形勢下，美國軍方對“旋風”寄予極大希望，空軍每年投資100萬美元（試比較一下，ENIAC的總經費才10萬美元），MIT也專門成立了著名的“林肯實驗室”，以弗里斯特原先的實驗室為核心，研究“旋風”的軍事套用。1951年，“旋風”與當時著名的SAGE(Semi-Automatic Ground Environment，即半自動地面防空系統，包括全美17個防區）首次實現連線，把位於卡德角的防空警戒雷達所截獲的信息送到MIT，由“旋風”計算機進行處理、分析和存儲。這是歷史上計算機與通信相結合的先驅。弗里斯特還在20世紀40年代末和美籍華人科學家兼企業家王安（Wang An，1920—1990）幾乎同時分別獨立地發明了磁心存儲器，並把它用在“旋風”中以代替陰極射線管存儲器，從而進一步大大提高了“旋風”的性能。
Algol 58
佩利在“旋風”上工作到1952年9月。之後他來到普渡大學，在那裡他創建了全美大學中的第一個計算中心，開創了在大學中建立計算中心的先河。他出任普渡大學計算中心的第一任主任。在他的努力下，計算中心先安裝了一台IBM的CPC計算機（Card ProgrammedCalculator），以後更新為Datatron 205。佩利為之設計了稱為IT(Inter-hal Translator）的語言，並開發了IT的編譯器。1956年佩利轉到卡內基理工學院，“故伎重演”，又推動該校成立了計算中心並出任主任，配置了IBM 650計算機。佩利把他在普渡大學開發的IT及其編譯器移植到IBM 650上，曾經在美國許多大學的IBM 650上被廣泛採用；在IT的基礎上，佩利和史密斯（J．Smith）、佐輪（H．Zoren）、伊萬斯（A．Evans）等人一起為IBM 650設計與開發了新的代數語言和彙編語言。這些工作奠定了佩利作為電腦程式設計語言的先行者的地位。因此，當ACM於1957年成立程式設計語言委員會以便與歐洲的同行合作，設計通用的代數語言的時候，佩利被理所當然地看作是最佳人選而被任命為這個委員會的主席。1958年，在蘇黎世舉行的ACM小組和以當時聯邦德國的套用數學和力學協會GAMM為主的歐洲小組的聯合會議上，兩個小組把他們關於算法表示法的建議綜合為一，形成了Algol 58（開始時的名稱叫做“國際代數語言”，即International Algebraic Language，簡稱IAL。後來改叫Algol 58）。在Algol 58的基礎上，1960年1月在巴黎舉行的有全世界一流軟體專家參加的討論會上，確定了程式設計語言Algol 60，發表了“算法語言Algol 60報告”。1962年又發表了“算法語言Algol 60的修改報告”。Algol 60是程式設計語言發展史上的一個里程碑，它標誌著程式設計語言由一種“技藝”轉而成為一門“科學”，開拓了程式設計語言的研究領域，又為後來軟體自動化的工作以及軟體可靠性問題的發展奠定了基礎。而後像1967年出現的首次引進“類型”的概念，把數據和被允許施行於這些數據之上的運算結合為一個統一體，因而成為現代抽象數據類型的開端以及第一個面向對象的語言SIMULA67，1971年出現的著名的PASCAL等語言，也都是在Algol 60的基礎上加以擴充而形成的。Algol60的主要特點有：
1．局部性首次引進局部性概念，既擴充了語言的表達能力，又可節省記憶體空間，提高程式的緊湊性。
2．動態性語言含有動態成分，從而明顯提高了語言的表達能力（當然也相應增加了實現中的開銷）。
3．遞歸性遞歸性的引進開拓了軟體的研究領域，促進了軟體的發展。
4．嚴謹性它的語法和語義均有嚴格的描述，特別是語法，採用了著名的巴克斯範式BNF，結構清晰，理論嚴謹。
在Algol 58和Algol 60的形成和修改過程中，佩利都起了核心和關鍵的作用。佩利之所以榮獲首屆圖靈獎，主要就是因為他在這方面的重大貢獻。
與此同時，在佩利的積極組織下，卡內基理工學院率先在大學生中開設程式設計課程。在此之前，有關程式設計的知識是作為“數值分析”課程內容的一部分予以介紹的。程式設計課的開設是計算機科學教育的開端。這引起了計算機的最大用戶——美國國防部的重視，由它的高級研究計畫署ARPA出面，出資資助對計算機科學及其教育立項研究，其結果是20世紀60年代中期首先在卡內基理工學院、史丹福大學、MIT等少數幾個大學建立起了計算機科學系和計算機科學研究生院，使計算機科學脫離電氣工程、數學等學科而成為一門獨立的學科。鑒於佩利在其中所起的巨大作用，佩利被稱為“使計算機科學成為獨立學科的奠基人”——A founding father of Computer Science as a separate discipline。而在卡內基理工學院（現卡內基—梅隆大學），佩利和西蒙（H．A．Simon）、紐厄爾（A．Newell），後二人是1975年圖靈獎獲得者，三人被稱為“計算機系的三駕馬車”。
其他
1971年，佩利離開卡內基—梅隆大學，加盟新成立的耶魯大學計算機系，曾數度出任系主任，為耶魯大學計算機系的建設和發展作出了重大貢獻。其間，1977—1978年，他曾在加州理工學院執教。因此，佩利可謂“桃李滿天下”，尤其是美國的第一批計算機科學博士生，絕大部分都是佩利的弟子。
佩利也是計算機學術組織和學術交流活動的積極倡導者和組織者。1962—1964年他出任ACM主席。著名的雜誌Communications of ACM也是由他倡議創辦的，並在1958—1962年擔任第一任主編。作為知名學者，他經常到世界各國講學或作報告，足跡遍及前蘇聯、丹麥、義大利、以色列、墨西哥、秘魯、英國、荷蘭、委內瑞拉……其中也曾兩次到中國講學。他也是“桌球外交”後，最早（1972年7月)到中國訪問的美國計算機科學家代表團的成員之一。
佩利說過這樣一句話：“任何名詞都可以變為動詞”（any noun canbe verbed）。他的意思是說，任何遠大的理想、志向、抱負和對新事物的追求，通過努力和不懈的實踐，都是可以實現的。這是佩利總結自己的一生所形成的至理名言。
1990年2月7日，佩利因心臟病在康乃狄克州的紐哈芬去世，享年68歲。
主要著作
《對程式設計語言的思考》（A View of Programming LanguagesAd-dison-Wesley，1970)
《計算機科學導論》（Introduction to Computer Science，Harper&Row，1972，1975)
《軟體可重用性》（Software Reusability，ACM pr,1989)
最後這部書分兩卷，第一卷：概念與模型（Concepts and Models），第二卷：套用與經驗（Applications and Experience），是佩利與比格斯托夫（T．J.Biggerstaff）合編的。這是他生前的最後一部著作，反映了他晚年對軟體工程的關心和重視。
佩利是在1966年8月舉行的ACM第21屆全國大會上被授予圖靈獎的。佩利發表了題為“算法系統的綜合”（The Synthesis of Algorithmic Systems）的演說（刊於雜誌Journal of ACM，1967年1月，1～9頁，也可見《前20年的圖靈獎演說集》（ACM Turing Award Lectures----The First 20 Years：1966—1985，ACM pr，5～16頁）。佩利發表演說的1966年，編程還要通過專門設計的“編碼紙”（coding sheet）和穿孔卡片進行。但佩利的眼光已經描向未來。他在強調指出圖靈計算模型的重要意義以後，討論了程式設計語言和系統下一步應朝哪些方向發展，包括更豐富的數據類型和數據結構，以及與之相聯繫更豐富的操作等。佩利所指出的方向有些已被隨後的研究與開發所實現，如LISP，Smalltalk，有些則至今有待進一步的研究。
榮譽
1966年成為首屆圖靈獎的獲得者。
