图灵的大教堂: 数字宇宙开启智能时代

在高等研究院，气象学家几乎和工程师一样让人生疑。马斯顿·莫尔斯说：“对天气的任何研究，即使是最终导向科学控制的研究，本质上都是一种经验科学而不是理论科学，因此属于工程学院，而不应该放在致力于人文科学的学院。”会议记录显示，除了冯·诺依曼和维布伦外，数学家都“有些勉强地同意了这一步”。见势在必行，莫尔斯也只得妥协。不过，他警告说：“这一研究与电子计算机项目有关，如果要着手去做，应该特别注意将它与研究院类似的工作区分开。”

从一开始，气象研究就已经是计算机项目的一部分。

1945年中期，弗拉基米尔·佐利金已经开始将气象研究看作美国无线电公司的一个机会。至于到底是佐利金找的冯·诺依曼还是冯·诺依曼找的佐利金，一直不为人所知。后来，朱尔·查尼解释道：“我记得1945年年底或者是1946年年初，读到佐利金关于建造模拟计算机的一个相当美妙的提案。其中描述的计算机会扫描投射到屏幕上的气象数据的二维分布，然后通过模拟技术，计算出未来的天气。通过改变输入和观察输出，我们能确定如何才能对输入做最有效的修改，以产生特定的输出。当时，约翰尼与佐利金联系，也许他在气象计算和人工影响天气方面的兴趣就是那时萌发的。”冯·诺依曼和佐利金一起前往华盛顿特区出售他们的计划。

刘易斯·斯特劳斯回忆说：“1945年夏末，欧亚大陆战争结束后，约翰·冯·诺依曼和弗拉基米尔·佐利金在海军部拜访了我。”他的访客向他描述了“美国无线电公司正在开发的数字存储管，以及对地球表面和选定海拔平面的多个点所做的温度、湿度、风向及风力、大气压力以及许多其他气象学因素的观测……如何能够存储在这些管子的‘记忆’里”。从这种数字表示中，“可能发展出一种图案或谐波系统，最终使得这样一种数据存储装置能够预测极长时间范围内的天气”。真空管将捕获该数值模型，而真空管中真正空气的所有痕迹都将被撤销。

佐利金起草了一份11页的《天气提议纲要》（Outline of Weather Proposal），日期为1945年10月。这份文件显示：“计算机化预测将是所有天气控制尝试的第一步，是所有富于远见的人公认最终将实现的一个目标。”其中的介绍十分详细，“参与控制天气的能量将比天气现象本身所涉及的能量少得多”。冯·诺依曼附上了一封信，指出：“预测天气的数学问题属于可以解决的一类，也应该得到解决，因为最显眼的气象现象发源于不稳定或亚稳定的情况，通过释放一定的能量，可以控制或至少可以引导这些情况。”

冯·诺依曼和佐利金建议高等研究院、美国无线电公司和海军合作。在斯特劳斯坚定的支持下，研究院的计算机工程正式启动。“他们指出了长期拥有准确气象情报的军事优势，由此证明这一风险项目花费的成本（约20万美元）似乎合乎情理，”斯特劳斯说，“如果1945年我们未能做出制造计算机的决策，热核计划可能会被长时间推迟，苏联也已经捷足先登。在冯·诺依曼发起这个项目的时候，我们所有人都没有想到这个问题。”

然而，早在1945年年末，冯·诺依曼就为热核武器操了不少的心，虽然当时佐利金还被蒙在鼓里，甚至斯特劳斯也尚不知情。1945年12月10日，ENIAC开始运行热核计算，而此前准备工作早已展开。核武器专家们也敏锐地意识到了ENIAC的限制，他们都争先恐后开始制造后继产品，没有丝毫迟疑。而气象研究既提供了一个实际问题，又为炸弹研制工作起到了很好的掩护作用。

这个项目的第一份公开声明发表于《纽约时报》，之前该报与佐利金、冯·诺依曼和华盛顿气象局局长弗朗西斯·赖克尔德弗（Francis W.Reichelderfer）进行了面谈。“据报告，发展新型电子计算机具有惊人的潜力……甚至有可能让人们能够‘从事一些与天气有关的活动’，”《纽约时报》报道称，“原子能或许可以提供一种避免灾难的手段。借助它的爆炸威力，在飓风袭击一个人口稠密的地方之前，可以让其改道。”

由于报道ENIAC的细节仍然受到限制，《纽约时报》含糊地报道称：“然而，现有机器中没有一台像冯·诺依曼-佐利金的机器那样自命不凡的。”冯·诺依曼和佐利金提出，不仅要制造计算机，还要打造遍及全球的计算机网络。“有了足够数量的这类机器（随意地提到了100），就可以设立区域站点，这有可能实现世界各地的天气预测。”

赖克尔德弗为这个项目的消息被泄露给了新闻界而烦恼。埃克特和莫齐利则因为《纽约时报》没有提到ENIAC，却谈及了根本不存在的高等研究院/美国无线电公司计算机而大为不快。他们感觉被冯·诺依曼抢得了先机，因为他们失去了EDVAC报告的作者身份，并且由于项目的保密性，他们被禁止对此发表回应。

冯·诺依曼确信刘易斯·弗赖伊·理查森（他向斯特劳斯描述理查森的工作性质为“非凡和大胆”）已经踏上了正确的道路，他认为不论好坏，了解天气最终将比了解如何制造炸弹传达更多力量。他和卡尔-古斯塔夫·罗斯贝合作起草了高等研究院给海军的建议。他估计一旦新型计算机运作起来，“对整个北半球进行预测和计算需要花费大约2小时”。在写给斯特劳斯的一封私人信件中，他还表示，“对让奥本海默担任研究院院长的想法感到担忧”，他补充说：“气象工程也将是迈向天气控制的第一步，但我不想在这个时候做这个。”后来，他警告说：“甚至气候控制的最有建设性的方案都必须基于深刻的见解和技术，这些也将顺应于气候战争的形式，目前还是无法想象的。”

获得海军的合同后，由冯·诺依曼主办，在罗斯贝的协助下，于1946年8月29日和8月30日，在高等研究院举行了一次气象学会议。讨论的最后一个主题是：既然计划中有足够多的数值计算能力将投入这一事业，那么该如何实现理查森的抱负呢。“有人认为，应立即重复数字攻击，”会议总结报告称，“即使是现有的机械计算设备所具备的能力，也大大超出理查森当时所能利用的。”

10多位气象学家受邀在研究院定居，但是却没有安置他们的地方。1946年7月15日，报告称，“仍有11位气象学家没有安排住处”。这个项目被缩减，部分原因是住房匮乏，另外也因为缺乏一台运行的计算机，最终只有少数气象学家留在了高等研究院。冯·诺依曼的第一份报告是要表明，整合流体力学方程的现有方法“在这些时空分辨率的条件下是不稳定的，而它们本质上拥有气象预测问题的特点”，这就是理查森出错的地方。他在交给美国海军研究办公室的第二份进度报告中宣称：“我已经开发了一种方法，能够被证明是稳定的，而且如果电子设备可用，它似乎也适用于计算方案。”

他在接下来的进度报告中解释说：“大气是由众多小的质量元素组成的，其行为高度相互关联，不应将个体与整体分开考虑，事实上也是这样。”问题是，如何将大气执行的模拟计算在数字计算机中进行转换，并加速计算过程。“微分方程的封闭系统，无论是常量还是偏微商，线性还是非线性，都可以看作一组指令，用于从已知的边界条件和初始值构建其解决方案，”他继续说道，“不过到目前为止，执行这些‘指令’所需的时间过长。”这是现在需要改变的。

多数气象学家对计算机辅助预测的反应与研究院数学家对计算机辅助数学的反应相似：对于一台机器可以推动他们使用大脑所从事的活动表示怀疑。汤普森解释说：“他们持反对意见，不是因为任何客观原因，而是因为他们固执地认为，预测应该是一门艺术。”据查尼称，“1946年的会议未能抓住被邀请的动力气象学家的心，也几乎没有提出什么有价值的建议。不过，他自己早已被佐利金的文章所吸引。1948年，他从欧洲回来后，就赶紧加入了这个项目”。