第八章 進展
ps：今日收到消息下周獲得曆史類分類新聞位推薦機會，在此鞠躬致謝編輯和書友們。
萊布尼茲不僅是一個偉大的德國數學家，他在發明創造上的成就一點都不比在微分領域的貢獻少。他充分發揮了自己精通數學的優勢，將帕斯卡的機械式計算機加以改進後，為人類世界迎來了計算機時代。雖然在很長時期裏，人類都活在算盤和機械式計算機的世界裏。但當二進製、繼電器、電子管、邏輯數學等等相繼出現之後，人類是應該走進電子計算機時代了……
“有人說，計算機的發展壯大史上，有三樣東西或者發明是很關鍵的。第一是電子管，它結束了人類百年的機械方式運行計算機時代，計算機開始真正意義上的走向電子化，完成了由量到質的轉變，其標誌就是電子計算機的誕生。”
1904年，世界上第一隻電子管誕生於英國物理學家弗萊明之手下。它的出現，標誌著人類社會從此進入了電子時代。
電子管是一種在氣密性封閉容器中產生電流傳導，利用電場對真空中的電子流的作用，以獲得信號放大或振**的電子器件。它可以廣泛運用於電視機、收音機和廣播係統之中，是晶體管和集成電路出現之前，電子產品中的主要電子元件，自然也是不可或缺的、最為值錢的元件，二十世紀初最有名氣和銷量的電子產品，便是電子管收音機。它就如同信息時代的高速電腦一樣深受人們歡迎，因為它是該時代的標誌。
但是，電子管有體積大、功耗大、發熱厲害、壽命短、電源利用效率低、結構脆弱而且需要高壓電源的缺點，這些缺陷都注定它的適用範圍，將會隨著技術的進步會越來越小，它有一個很強勁的敵人，那就是晶體管。
“第二個關鍵發明，那就是晶體管。”張宇帶著張雨生在泰山計劃的計算機實驗區裏逛來逛去，逛完了學術交流、會議討論等地方後，向實驗中心走去，一路上嘀嘀咕咕地給邀功來著。
“咱們那個時空的1947年，晶體管在貝爾實驗室裏誕生，很快便引領了計算機新發展熱潮，劍橋大學很快弄出了一台可存儲程序計算機，雖然輸入輸出仍是紙帶，而軟磁盤誕生之後，高級語言編譯器又弄出來了，種種新鮮物事相繼出現，晶體管計算機立馬體替代了電子管的，無論體積、功效、運算速度等等都有優勢。”
“然而電子管並不是一無是處，電子管負載能力很強，線性性能也優於晶體管。也就是說在高頻大功率領域的工作特性，是要比晶體管更好的。比如大功率無線電發射設備的方麵，電子管的地位是不容替代的。晶體管和電子管其實都沒啥爭鬥的權利，第三個改變計算機發展史的是集成電路。不管是什麽規模的集成化，總之，在集成電路麵前，這倆東西立馬成了難兄難弟，尤其是電子管，真是可憐……”
“集成電路出現後，很快催生了微處理器的誕生與發展。計算機是體積越做越小、運算越來越快，在一個芯片上人類為之集成了越來越多的晶體管，千個、萬個、十萬個…越來越多的晶體管被集成於處理芯片之上成為一塊塊中央處理器，集成程度和數目決定了其運算的速度，人類開始追求更快的運算速度，每秒百萬次、千萬次、億次等等。尤其是當互聯網和多媒體技術成熟之後，計算機已經影響整個世界、滲透到了很多領域。當然，那也就是您經常念叨的信息時代！”
在張宇的帶領下，倆人很快通過兩次檢查，進入了“別墅區”。並不是任何科研機構都會設置在地下或者洞中，泰山計劃很多科研機構的地域都被建成山間別墅式房屋，從高空往下看任何人都會以為到了某個特大度假勝地似的，但每一個“別墅區”都有各自的內涵，每一幢“別墅”或許是一個科研機構的分支，一幢幢四層高的公寓樓才是科研人員們的居住所。所以，科研人員們就是在這青山綠水之間展開科學研究，有足夠的物資和電力供應，幾萬號人仿佛是到山巒裏來度假一樣……
“很早以前，我曾說過萬事萬物都有它的基礎所在。計算機是數學、材料、電子等等方麵的有機糅合，少了一樣都會導致計算機技術的不成熟或性能的不好。所以我們在開展計算機技術這一應用研究的同時，我們的材料研究工作進展得更快，金屬、非金屬、稀有金屬等等方麵的基礎研究都進展不錯。像我們現在所看到的這台晶體管計算機，明顯比隔壁的那台電子管計算機要小，當然這間實驗室也要小一點。雖然晶體管和電子管必須一比一交換，但晶體管計算機還就是要苗條得多……”
“同電子管相比，晶體管具有諸多優越性，首先就是晶體管的構件是沒有消耗的，而無論多麽優良的電子管，都將因陰極原子的變化和慢性漏氣而逐漸劣化。當然，由於技術上的原因，我們的晶體管製作也存在同樣的問題，但我相信隨著相關材料和製作技術上的進步，它所需要的高精度、簡工序製作必將為我們所掌握。”
“到了那個時候，我們的晶體管壽命估計將比電子管長700到1500倍左右，加上他那結實可靠的身板，比電子管可靠百倍，還有耐衝擊、耐振動的同時卻隻有電子管的十分之一大小的優勢。顯然，這都是電子管所無法比擬的。
“還有一點不容忽視，那就是晶體管消耗電子極少，僅為電子管的十分之一或幾十分之一。它不像電子管那樣需要加熱燈絲以產生自由電子，比起電子管的，它隻要幾節幹電池就可以半年甚至一年兩年地聽下去，而且不需預熱便實現了開機即可工作。這對無線電的發展必將大有好處，況且晶體管的製作技術成熟之後，自治區便可開創電子工業，真正引領電力時代的發展潮流！”
“既然你把它說得這麽好，那它的峰值運行速度能有多快？”
張雨生隔著厚厚的玻璃看著實驗室裏的一切，那台快比他家床寬、櫃子高的大鐵盒子，就是所謂的計算機，是二十一世紀超級網蟲的他還真沒見過這麽原始的計算機，高大而且威猛！
“每秒鍾能夠處理五千條字符！相當恐怖的一個數字，但理論研究證明，計算機會有更快的速度，會有更多難以置信的東西誕生於科研人員之手，如果真的哪天實現了每秒鍾百萬次或者千萬次乃至億次，估計連他們自己都會懷疑這一切是不是做夢！”
“那你們那會兒的計算機的速度咋樣呢？”張雨生說到這兒，看了看周圍並沒有什麽人，大家都在忙碌於自己的事務，都沒來過問這倆人的四處閑逛。“大學那會兒，我的那台電腦可已經是雙核的了，速度非常不錯！”
“你不是玩過嗎？反正就是和你們使用的傳統矽芯片計算機不同。光腦是用光束代替電子進行計算和存儲。也就是說，它以不同波長的光代表不同的數據，以大量的透鏡、棱鏡和反射鏡將數據從一個芯片傳送到另一個芯片。可以說，光腦是利用納米電漿子元件作為核心來製造，通過光信號來進行信息運算的，載體不同於雙核電腦的電子，光腦用的是光。每秒在千億次以上，而且還不怎麽耗電！”
“千億？我的天，那是啥概念？”
張雨生所在的二十一世紀初，世界上的主要大國都在追逐計算機的高速度，雖然國家計算機實驗室已經實現了每秒千億次，但民間廣泛使用的計算機其處理器運算速度也不過以百萬計算，但即便這樣，也足以滿足人們日常的使用需求了，看電影、上網衝浪、做文檔什麽的，都能滿足，奢望千億次運算速度的計算機，就如同恐怖分子奢求原子彈一樣難以企及。
“什麽概念？大型工程的設計計算都需要每秒運算千億次以上的計算機，否則將繁冗的數據處理都將會對工程工期造成嚴重影響。比如說，比如你們那時候的天氣預報、模擬地殼運動、模擬核武器實驗等等。當然，每秒千億次的運算速度，是標誌著能否進入到人機互動智能時代的最低門檻，不過咱們已經到了這個世界，也就不要有那個念想了！”張宇說著，指了指實驗室裏那台每秒以千次計的計算機，要到達千億次，得再給它添上九個零。
“可惜的是，咱們手裏就隻有你那麽一台光腦，要是有更多一點就好了！可惜的是隻有一台，更可惜的是，咱們這會兒的計算機還處於原始代！”張雨生說完，接著透過玻璃窗癡癡的看著那台碩大的晶體管計算機。
組裝技術的進步是始終與計算機的換代相協調的，計算機不斷向小型、微型化發展，也是有組裝技術的進步在做貢獻。所以，之所以能讓這間實驗室的晶體管計算機小於隔壁的電子管計算機，那是因為實驗部門的組裝技術提高了。
電子管計算機中，一個“門”就是一個插件，然後以焊釘、導線釺焊而成。晶體管計算機，它就可以使每一個插件可包含若幹個“門”，繼而使組裝密度得以提高一個數量級，並且組裝采用單麵或雙麵印製板，大大利用了有限的機內空間。
當然，往以後發展，集成電路會將插件吸收到器件內部，並采用多層印製的插件板與底板，以及繞接連線工藝，會大大提高組裝密度。當大規模和超大規模集成電路門陣列應用之後，計算機的微型化便成為可能，讓計算機早日實現大規模使用成為可能。
當然，張雨生的感歎是有道理的。計算機的發展同其他科學領域一樣，它是一個係統性的工程，需要多方麵的整體進步才能實現整體的飛躍。計算機技術包括很多方麵，運算方法的基本原理與運算器設計、指令係統與中央處理器的設計、流水線原理及應用、存儲體係等等。這也就要求計算機發展，需要運用很多科學的技術方法和手段並加以綜合，電子工程、應用物理、機械工程、現代通信技術和數學等務必緊密結合一體，而且從科學理論研究到實驗試製，一直到大規模生產使用，自治區要想玩轉計算機，還很很多方麵的技術要有所建樹才行。
電子工程中的脈衝技術、電子計數技術、通信技術，特別是微電子技術，都是計算機發展的基礎。應用物理方麵的真空電子、磁記錄、光學和激光、超導、光導纖維、熱敏與光敏，也都是計算機之中的重要應用。
計算機的硬件設備，很大程度上有依靠於精密機械的加工製作。尤其是要在一塊芯片上集成萬計的晶體管，沒有這種技術是做不出高速中央處理器的，精密機械的工藝和計量技術，可以說是計算機硬件發展的。
通信技術的進步，促進了人類社會的交流方式極大轉變，依靠計算機結成的網絡，人類得以實現信息資源的快速共享，與多媒體技術相結合之後，人與人的距離變得不再遙遠，人的意誌和行為開始通過計算機得以部分實現……
離散數學、算法論、語言理論、控製論、信息論、自動機論等，為計算機技術的發展提供了重要的理論基礎。計算機技術在許多學科和工業技術的基礎上產生和發展，又在幾乎所有科學技術和國民經濟領域中得到廣泛應用。基本內容計算機技術的內容非常廣泛，可粗分為計算機係統技術、計算機器件技術、計算機部件技術和計算機組裝技術等幾個方麵。
可以說，自治區要想再信息科技領域搶占製高點，並擁有絕對的領先優勢，需要努力的東西和時間都很多。有利的條件是，從1923年6月份四千餘名科研人員正式開始各項科研工作，一直到張雨生今日來視察也就是1927年4月5日為止。24年、25年和26年泰山計劃已經迎來了一共六千餘人的新麵孔，所以張雨生來視察的時候，泰山計劃的科研工作者有萬人規模，往後還將有更多的人才加入進來。
所以說泰山計劃不缺錢、不缺時間，也不缺人才。科研人員們在相對寬容的環境下展開龐大的科研工程，數以萬計的科研人員在大山裏聚集起來，又因不同的科研機構而相互獨立，儼然形成了一個巨大的科研城，而各大科研機構的駐地就是城市裏的一個個區，此時張宇他們所在的就是泰山計劃之計算機研究的總部之某實驗中心內。
“這位就是泰山計劃計算機技術與發展領導組副組長朱佳偉，他目前還有一個職位就是中國工業大學應用科學學院的副院長，當然他也在從事相關的教學工作，是一位教學和科研能力都很不錯的教授！”
張宇非常熱情的向張雨生介紹從其他地方急急忙忙趕回來的副組長，雖然張宇自己掛著一個組長的名字，而且泰山計劃裏不少的科研機構都有他的位置。但實際上他起到的作用主要是那些突發靈感時的“建議”，當然這也對計算機的研究很有裨益。
“聽說總理事過來了，我就趕緊從理論研究室趕了過來！”朱佳偉是一個典型的學者，最大最顯眼的標誌就是那副鼻梁上眼鏡，鏡片的厚度幾乎可以防彈。“總理事我來為您做做介紹。這是我們最大的一間實驗室，各個研究室的成果都會在這裏進行組裝、調試、運行等等，以檢驗我們的研究成果是否正確。”
“目前，我們已經完成項目的第一階段，也就是對電子管和晶體管計算機的研究工作。下一階段我們將重點放在了計算機理論方麵的研究和實踐。係統的結構、管理和應用等技術我們都在逐一開展研究，和我們相配合的眾多科研機構也在做著緊張的工作…”
朱副組長所說的係統結構技術，也就是為了使計算機係統獲得良好的解題效率和合理的性能價格比。計算機的硬件資源和能力是有限的，除了建立一個良好的計算機係統對其加以管理和利用，充分發揮其應有的性能，就離不開管理技術的突破，當然係統應用技術中的計算機語言設計、基礎程序編譯、應用軟件開發等等也是相當重要的。
接下來，朱佳偉帶著倆人到處參觀了一下，大部分都是理論上的進展，實際上的成就已經被張雨生所看見了，所以整個參觀過程對張雨生這麽一個文科生而言是相當難熬的，還不如參觀機械工業研究所的新進展來得爽快，還有什麽新材料、新醫藥等等這些易懂一點的東西讓張雨生感覺來得實在，而且那些方麵的進度都還挺不錯，尤其是材料方麵的研究更是令人興奮，高溫陶瓷、複合材料等的成功意義也是巨大的。
然而，在“1”和“0”之間晃悠，計算機之於未來的重要性不言而喻，但這些方麵研究成果實在過於虛幻，真的令他腦袋都大了。除了鼓勵和支持，他幾乎找不到啥話可以說，而張宇則是個大忙人，到哪兒都有人提出問題征求建議，不管是啥方麵的張宇簡直是個人人愛的角色，而他就是人人敬畏的“老虎”。
“理論都是遠遠進步於實際的，但沒有理論作為基礎，又怎麽能夠得到實際呢？”張雨生離開之前，張宇是這麽對他說到的。其中之意當然是讓張雨生不要有一步登天的想法，一步一個腳印走踏實了，才能獲得長足的進步。畢竟，一口飯是不能吃成胖子的。
隨同張雨生一起離開泰山計劃基地群的還有一部分可推廣應用的科研成果，它們都是科研專家們夜以繼日的努力結晶，當然也是人民自治政府大額投資的點點回報，讓政府能夠有所回報，也才能夠讓科研有源源不斷的資金，良好的循環才是長久維持下去的保證。這其中的道理很簡單，“錢雖然不是萬能的，但是沒有錢，卻是萬萬不能的”，龐大的科研計劃沒有強大的實力做後盾，誰還敢奢望成功。