Model-K

1995年元月31日，美國加利福尼亞計算機歷史協會發布訃告沉痛宣布：達特默斯大學醫學院退休教授喬治·斯蒂比茲（George Stibitz ，1904-1995）博士，因病醫治無效，逝世於漢諾瓦市他的寓所，終年90歲。訃告不僅稱他是實現計算機遠程遙控的第一人，而且也是舉世公認的“數字計算機之父”。

概述

1937年：11月，美國AT&T貝爾實驗室研究人員斯蒂比茲（G. Stibitz）製造了電磁式數字計算機“Model-K”。

Model-K

發明過程

喬治·斯蒂比茲

幾乎在相同時期，美國科學家斯蒂比茲與德國工程師楚澤獨立研製出二進制數字計算機。有趣的是，斯蒂比茲的Model-K計算機與楚澤的Z-3計算機採用的元件相同，都是使用電話繼電器，研製的地點都在自己家裡。唯一的區別是楚澤選擇了起居室，而斯蒂比茲的發明卻誕生於廚房的餐桌。

斯蒂比茲的計算機名叫Model-K（K型機），“K”寫全了就是“Kitchentable”，即“廚房餐桌”型，是他夫人多蘿西亞給起的名字。1937年11月，斯蒂比茲在著名的貝爾實驗室從事研究工作。貝爾實驗室為紀念電話發明人貝爾而創立，當時的主攻目標是改進電話通訊的性能，而斯蒂比茲承擔的課題恰好是電話繼電器的磁路問題。

那天傍晚，緊張忙碌了一天的斯蒂比茲下班回家，坐在廚房裡喝茶，耳邊仍然響著繼電器“咔噠咔噠”的開關聲響。他端起茶杯，突然停在了嘴邊，靈感湧上心頭。“繼電器—開關，開關—繼電器，這不就是我早就想尋找的計算機元件嗎？”

繼電器確實就是某種形式的開關：鐵芯上纏繞著線圈和架在小支架上的銜鐵組成了可通可斷的電磁鐵。它只有兩種狀態：線圈通電後吸引銜鐵，然後接通電路；線圈斷電後釋放銜鐵，然後斷開電路。如果把“接通”當成“1”，把“斷開”當成“0”，這種開關表示的不就是二進制數？

想到這裡，斯蒂比茲再也坐不住了，他興沖沖返回實驗室，找到幾隻繼電器和其他元件，一路小跑回到廚房，把這些東西攤在餐桌上，隨手畫起了電路草圖。以繼電器為核心的主要結構很快裝配完畢，還缺少一些“設備”。於是，他從桌下翻出一隻空鐵皮罐頭盒，剪下兩片鐵皮作為“輸入設備”；又找到幾隻手電筒電燈泡充當“輸出設備”。當他把所有的元件都固定在一塊三夾板上，這台計算機的裝配過程就大功告成。無論從哪個角度看，斯蒂比茲的“偉大發明”都像某箇中學生完成的一項科技小製作。

就是這樣一件模型，斯蒂比茲卻用它完成了兩位二進制加法運算。當時他並沒有意識到，他已經跨過了一個時代——不僅實現了從機械式計算機向電磁式計算機的飛躍，而且製造出了一台真正的數字計算機！他回憶說：“當時既沒有放焰火，也沒有開香檳。”只有夫人多蘿西亞走過來，不無揶揄地把丈夫發明的機器命名為“廚房餐桌型計算機”。

第二天清早，斯蒂比茲捧著他的“寶貝”向實驗室的同事們介紹，就連他的好友也暗自好笑。貝爾實驗室的數學家居然搞出這么個破玩意，豈不讓人笑掉大牙？實驗室里有的是手搖計算器，誰也不會需要你的這種機器。

斯蒂比茲卻毫不氣餒，他已經迷上了自己的發明，又花了幾個星期來改進他的“K型機”，機器的性能越來越完善，只是在很長時間內，仍然沒有人理睬他的機器，直到有一天，數學研究室主任向他詢問:“你的K型計算機能不能幫我們解決複數計算的難題？”

斯蒂比茲所學專業正是數學。他1904年出生於賓夕法尼亞州約克市，在迪尼遜大學獲學士，在協和學院獲碩士，在康奈爾大學獲博士學位，專業方向都是數學物理。複數計算對數學博士當然是小菜一碟，但貝爾實驗室面對的問題，卻是交流電路實驗中需要給出答案的大量複數計算題。實驗室雇用了滿屋子的女計算員，用手搖計算機從早算到晚，仍然跟不上實驗的進度。

面對主任的詢問，斯蒂比茲肯定地點點頭，正式研製數字計算機的項目因此獲得了新的轉機。貝爾實驗室為他配備了助手，包括一位電氣設計師威廉士（S.Williams）。1938年9月，命名為M-1的數字計算機研製工程啟動；一年之後，即1939年9月，斯蒂比茲交出了滿意的機器。1940年1月8日，M-1開始運行，標誌著美國的第一台數字計算機誕生。

M-1電磁式數字計算機只使用了440個繼電器和10個閘刀開關，就完全解決了複數的加、減、乘、除四則運算，一次複數乘法約需30～45秒鐘；計算同樣的題目，人工手搖計算機需要15分鐘時間。這時，斯蒂比茲想到了要用這台計算機做一次史無前例的“演習”。

斯蒂比茲在攻讀博士學位前，曾在一家電氣公司打工，被派到郊區農場去進行無線電測試。每天早晨趕去上班，農場木屋裡奇冷無比。他和同事們便製作了一台小型遙控器，能自動控制壁爐風門的開關。這樣一來，當他們清晨趕到農場上班前，就能在路上遙控壁爐加溫了。既然壁爐能夠遙控，他當然也想試一試遙控M-1計算機。

他首先在曼哈頓的辦公室里，在不同的房間分別安裝三台電傳打字機，用電話線與M-1相連，遙控試驗很成功。9 個月後，電話線已經連上了遠在新罕布夏州的第四台電傳機，距離達到250英里。

1940年9月，美國數學會在達特默斯大學召開學術會議。會議期間，斯蒂比斯派人前往，向包括馮·諾依曼等數學大師在內的著名學術帶頭人，公開演示如何遙控操作M-1計算機。與會者驚奇地看到，貝爾實驗室的研究人員在達特默斯大學所在地漢諾瓦，瀟灑自如地操作遠在紐約的M-1做複數運算，結果即刻通過電話線由會場裡一台打字機輸出。這一次成功的演示，在計算機發展史上具有特別重要的地位，它標誌著人類社會已經實現了計算機遠程控制。

從1940年到1949年，斯蒂比茲接著主持了M-2、M-3、M-4、M-5型電磁式計算機的研製，以滿足美國在二次世界大戰和戰後恢復建設對計算機的需求。M-5是占地200平方米的龐然大物，斯蒂比茲為它安裝了近萬隻繼電器，共生產了兩台。1949年，貝爾實驗室的最後一台M型計算機M-6投入使用，用繼電器來組裝計算機從此成為了歷史。

二戰期間，斯蒂比茲曾被借調到美國科學研究和發展署擔任顧問。從50年代開始，他在伯靈頓擔任諮詢顧問，參與研製小型電腦。1964年，他擔任了達特默斯大學生理系教授和名譽教授，為生物醫學開發各種電腦系統，直到1983年退休。他一生在計算機領域共獲得38項技術專利，還不包括在貝爾實驗室與他人合作取得的發明專利。

為了表彰斯蒂比斯的功績，1997年，美國計算機博物館以他的名字設立了一個著名獎項——“斯蒂比茲計算機先驅獎”，頒發給那些仍活在世上的計算機時代先驅。1997年的獲獎者有“積體電路之父”基爾比和“微處理器之父”霍夫；1998年獲獎者有“滑鼠器之父”道格拉斯；1999年的獲獎者是“網際網路之父”塞爾夫和卡恩；2000年的獲獎名單里有“全球資訊網之父”伯納斯-李和“電子郵件之父”湯姆林森……

眾多“父親”的不斷創新，使“數字計算機之父”喬治·斯蒂比茲的名字，一次又一次在電腦網路時代重放異彩。