普林斯顿的住房危机
1947年2月底,布思和布里顿抵达普林斯顿时,研究院所有的访问者都要面临的问题是:他们住在哪里?“我认为,要照顾到布里顿小姐和布思是没有问题的,”戈德斯坦写信给冯·诺依曼说,“伯尼塔·米勒小姐正想雇用海蒂·戈德曼小姐的管家为自己做饭。在这种情况下,大概布思和布里顿小姐都能和戈德曼小姐的管家一起搬进去,并遵守所有必要的礼节。”1950年,在凯瑟琳获得跨声速空气动力学专业的博士学位后,布思和布里顿结婚。他们是研究院在新住房项目中设立家务管理后的第一批访问者,这个新住房项目起自富尔德楼,横跨古老小径。
1946年3月,维布伦曾提出为计算机项目人员兴建紧急住房。“潘诺夫斯基教授和莫尔斯不赞成这个建议,”会议记录显示,“他们认为,研究院拿出资金用于这类几乎完全让计算团队受益的项目是不明智的。”1946年6月,随着工程师们开始正式上班,问题愈发突出。新员工被迫从费城和纽约这些遥远的地方赶来上班。在董事会召开的紧急会议上,艾德洛特报告道:“最好的解决办法是向纽约人寿保险公司租用一栋公寓楼。不过,纽约人寿对将这些公寓租给研究院,一直都犹豫不决。艾德洛特博士怀疑他们不愿意将公寓租给犹太人,虽然他们对这一影响没有过任何表态。委员会决定向纽约人寿提交租户的暂定名单,其中包括了犹太人,但是没有印度人或中国人。”
这一做法失败了。无可奈何之下,他们向周边的社区寻求帮助。劳伦斯威尔中学(Lawrenceville School)的校长“喜欢这些学者和男孩们待在一起,以及在小礼堂里发表演讲等”,他同意接纳两到三名研究院的学者,而珀丽酒店(Rosedale)附近的养鸡场则提供配备中央供暖的4间公寓。“这特别适合有孩子的夫妇,”马斯顿·莫尔斯提议,“万不得已的情况下,婴儿床可以放在富尔德楼的一些房间里。”到1946年年底,仍有一个四口之家居住在富尔德楼。
1946年8月,研究院终于迎来了突破。有一些木制结构的公寓,本来是共和钢铁公司(Republic Steel Company)在战争期间为了安置大量涌入纽约州北部的麦尼维尔城(Mineville)的铁矿工人建造的,现在正在出售。“当天,我派了计算机项目的一位工程师毕格罗先生前往麦尼维尔,”艾德洛特向董事会报告说,“现场还有另外两所大学的代表,他们热心地担保这些房间可以使用。多亏毕格罗先生有较强的事业心,我们得以买到11栋楼。每栋楼有38套公寓,每套公寓有两三间卧室。这些公寓均为大规模建造,铺了硬木地板,安装了保温的岩棉材料以抵御阿迪朗达克(Adirondack)的寒冬,并配有防风窗、防蚊纱窗、晾衣绳和垃圾桶。”
只是还有一个问题:麦尼维尔和普林斯顿之间相距480千米。在毕格罗的监督下,这些建筑被拆分成许多个部分,经铁路运输到普林斯顿,然后在斯普林代尔高尔夫球场和富尔德楼之间的研究院的地皮上使用混凝土打下地基,把它们重新组装起来。1947年1月,整个项目完工,购买房屋花费了3万美元,预备场地和搬迁花费了21.27万美元。不过,由于这一项目给所迁入的时尚住宅区带来了不利影响,附近的普林斯顿居民对此多有抱怨,曾试图加以阻止。
麦尼维尔的这些房屋与洛斯阿拉莫斯的政府住房建筑风格相同,都采用战时的风格。战争期间,一些人原来在洛斯阿拉莫斯住的是住房工程的房子,受奥本海默领导;他们发现战后来到研究院,住的也是住房工程的房子,还是受奥本海默领导。1947年2月,第一批的17个家庭,包括毕格罗一家,入住了新公寓。此外,还有更多人正准备搬进去。“自从我们搬到这里,”毕格罗向艾德洛特报告说,“就渐渐和许多邻居熟络起来,包括与我们有很多共同之处的、从事数学和物理研究的邻居,还有从事其他领域工作的邻居,他们的经验和观点都与我们不同,这往往令人更加兴奋。”
1947年4月,高等研究院因为毕格罗的努力,给他颁发了1000美元的酬金。9月,伯尼塔·米勒报告说:“现在已经有30多名儿童了,还有更多儿童要来,而租客们看到了未来的希望,他们对此表示感激。”麦尼维尔住户之间非正式的聚会很快成为研究院生活的固定节目。“我们往往会在晚上聚在一起,彼此之间关系融洽。”莫里斯·鲁比诺夫回忆道,他是1948年6月抵达的第二批工程师中的一员。
“朱利安和玛丽是住房项目的心脏和灵魂,”弗里曼·戴森回忆说,他也是1948年来到这里的,“你有任何私人问题,都可以去找玛丽。她会给予你所需要的一切:精神支持、好的建议,还有就是她性格中的温暖。而如果你有任何实际问题:比如,有一辆车需要修理,或者地下室里有老鼠,抑或把煤炉打开或调小,朱利安总是能够帮助你解决。那些年是属于我们的美好时光。”
计算机,高等研究院的一个有趣的项目
随着住房危机得到解决,计算机大楼竣工,工程师们开始建造计算机以及配套的电源和冷却设备,这些工作都在同时展开。计算机大楼与住房工程毗邻,鲁比诺夫曾说:“你只需花极少的时间走路去上班,然后可以回家吃午饭,再没有比这更方便的了。”这是又一个洛斯阿拉莫斯。塞尔玛·埃斯特林(Thelma Estrin)回忆说:“他们会工作到晚上八九点钟,花两个小时出去吃饭,然后再回去工作。有时,他们会通宵加班。”她是一位电气工程师。1950年6月,正值计算机竣工前的最后赶工阶段中期,她跟随同为工程师的丈夫杰拉尔德·埃斯特林(Gerald Estrin)来到这里。
“我刚刚完成我的博士学位,”杰拉尔德补充说,“我从来没有听说过计算机,我对它一无所知。”但是在找工作时,他被告知“高等研究院正在开展一个有趣的项目”。
冯·诺依曼邀请埃斯特林夫妇到访,并当场聘请了他们。“冯·诺依曼喜欢花丛,”杰拉尔德说,“我们走下来,脚一着地,就爱上了这个地方。草地上有小标牌,非常微小,上面写着:‘请勿践踏草地。’”埃斯特林夫妇在研究院待了三年,后来搬到以色列,仿照高等研究院的计算机建造了一台机器。“那些年,我们全身心地投入。在这样一个小团队里,我真正了解了计算机的每一个零件,并尽己所能地提供一切帮助。”
在大多数微处理器只需要单一电压(处于1~5伏之间)的年代,人们很难理解运行一台电子管计算机需要多少种不同的电压。从大楼外部接入的120伏三相电源线有7条主要支路。首先,有三条支路为真空管加热器提供三相电源:运算单元大约需要6.5千瓦,内存需要1.5千瓦;其次,直流电源通过4个独立的整流器为计算机的核心供电,进一步细分为介于-300~380伏之间的26种不同的电压;最后,威廉姆斯管偏转电路需要一个稳定的1075伏、1220伏和1306伏。在一个电路中,有效电流很容易就能诱发噪声,更不用说在输入电源线中通过瞬态引入的噪声。最初,由于直流电源中的噪声造成了太多的问题,只好在计算机大楼外建造一个300伏、180安每小时的蓄电池室,以提供无污染的直流电源。直到后来,存储器获得了更好的屏蔽保护并设计了更稳定的电源。
这些电压必须参考共同的“地电位”才有意义,由此引发了一个具有里程碑意义的事件,简言之,就是著名的“罗森伯格地电位”。“我们已经把计算机分为两部分进行开发,”詹姆斯·波默林解释道,“在某个时刻(我忘记了具体时间),当我们要将它们合并时,我的设计中的‘地电位’与罗森伯格所说的‘地电位’电压等级发生了冲突。所以,经过了一段时间后,我们就有了在我的‘地电位’和罗森伯格的‘地电位’之间做过调整的电池。”
这台计算机包括4个“器官”:输入/输出、算术、记忆和控制。内存的选择推动了设计,但它却是最后才被解决的单元。布思和布里顿在高等研究院期间所作的报告中评论道:“高速内存的形式决定下来后,电子计算机的大部分其他组件就成了半不变量。”美国无线电公司预期生产的所有全数字选数管(或许尚未存在)均指向准确,计算机的其他部分完全可以围绕一个假设进行设计——即插即用的内存管终会出现。
复杂度处于比特级别的组件(比如6J6双态元件)与这些系统级的元件中间的是40倍寄存器,它并行存储、传输、转移数据,每次40比特。寄存器被称为累加器,它提供从算术单元到内存的访问,存储寄存器则提供一个从内存折返的出口,类似于汽车发动机中各个汽缸独立的进气阀和排气阀。
所有这些寄存器都是“双向”的,包含两排平行的6J6双态元件,进和出的双态元件都由另外两排“门”控制。这一冗余可以防止比特在传输过程中丢失:所有数据从数据源中清除之前,都在目的地得到复制。同样,通过互联网发送数据包,只有等到数据包信号完好无损地到达时,才能被视为完成。
正如260年前莱布尼茨所证明的,仅仅通过将一整行二进制数字向左或向右移动一个位置,移位寄存器就可以执行二进制算术。数据绝不能在相邻的双态元件之间直接转移;相反,每个双态元件的状态向上被复制到一个临时寄存器中,下级的寄存器被清除,当且仅当这种情况下,数据才会被转移,沿对角线方向向下回到原来的寄存器。而计算机通过一个指令序列的速度并未设置下限。与1679年莱布尼茨所想象的、“乖巧的”弹珠从列与列之间移动不同,电子总是在寻求逃避。
“信息首先被锁定在发送的双态元件中,然后‘门’使得它被发送者和接收者所共有,当两者都确切地拥有该信息后,就会把发送者清除,”毕格罗解释说,“信息在传输过程中从来没有出现‘波动’;它安然无虞,就像立在红杉树梢上的毛毛虫。”处理数据犹如船舶在运河上的锁链控制下通行。“当时,我们和冯·诺依曼开展了一些有趣的、试探性的讨论,话题是关于假设的细胞数组之间的信息传播和交换,这些讨论让我们十分受用,”毕格罗回忆说,“我相信他后来对细胞自动机的一些研究可能就源于此。”






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