学习感悟:计算机大师们的成才路

摘 要：本文介绍了荣获图灵奖和先驱奖的计算机大师的工作历程及其创新业绩,分析了计算机大师们成才的主、客观因素,总结了计算机大师们的成才道路.并指出在当前信息时代,我国培养计算（机）创新性人才所面临的机遇和挑战.

关 键 词：计算机大师；创新；成才；因素

电子计算机是人类20世纪的伟大发明,是迅速发展并广泛应用的重大科技成果.它给人类带来了快速、便捷、强大、廉价、可靠、丰富多彩的计算工具；它扩展了计算的方式和内涵,将计算渗透到人类社会的各个领域；它带来了崭新的计算机文化、计算机产业、计算机学科和数以千万计的从业人员.进入21世纪,用高密度廉价芯片和各种软件“武装”起来的计算机与网络、多媒体、多种传感器连接,逐步构成了与现实世界对应的世界范围的网络计算环境,使人类社会进入了知识经济和信息化的新时代.2012年是图灵诞辰100周年,回顾计算机发展成就,缅怀计算机大师们的创新和创业历程,从中找出规律和启迪,对于深化计算机教育教学改革、培养创新性人才具有深远的现实意义.

一、荣获图灵奖和先驱奖的大师们

为表彰对计算机事业作出重大贡献的科学家和工程师,1966年ACM设ACM图灵奖,1966-2011年共有58人获图灵奖.1980年IEEE/CS设计算机先驱奖,1980-2000年共有108人获计算机先驱奖.

仔细分析获奖的内容和获奖者名单可以明显感到,ACM图灵奖的范围是计算机科学,侧重理论、概念、软件、算法、方法学；IEEE/CS计算机先驱奖的范围是计算机工程,侧重计算机系统、实现技术、设备、产品.计算机科学为计算机工程提供理论基础,计算机工程和应用技术深深地影响着计算机科学的发展.计算机科学与计算机工程的领域范围可参照CC2004报告提供的示意图,如图1所示[1,2].

图1（a）计算机科学学科范围

图1（b）计算机工程学科范围

ACM图灵奖涉及的主要内容有：程序设计语言概念、操作系统原理、算法设计和复杂性、人工智能、数据库、图形学、数值和符号计算等.其奖励对象主要是计算机科学家,如：从事ALGOL60语言的佩利、诺尔,FORTRAN语言、巴克斯范式BNF和函数式程序设计语言FP的发明人巴克斯,PASCAL语言和结构化程序设计的发明人沃思,C/UNIX的发明人丹尼斯·里奇和汤普森,面向对象语言ALLT80的发明人艾伦等程

序设计语言大师；从事计算机科学理论的狄克斯特拉、克努特、库克、卡普布卢姆、伯努利、姚期智等；从事人工智能和数据库的明斯基、麦卡锡、西蒙、费根鲍姆、巴赫曼、科德、格雷等.

IEEE/CS计算机先驱奖涉及的主要内容有：具体的计算机系统、具体的器件和外设；具体的程序设计语言及编译器、应用广泛的数据编码和算法等.其奖励对象主要是计算机工程师,如：研制第一台程序自动计算机的艾肯,研制第一台电子计算机ENIVAC的埃克特、莫奇利,研制第一台存储程序计算机的威尔克斯,研制第一台存储程序并行计算机Whirlwind的艾弗莱特,发明集成电路的基尔比、诺伊斯,提出RISK体系结构的科克,研制IBM360通用系列计算机的布鲁克斯、伊万斯,研制PDP和VAX系列小型机的贝尔,研制面向大规模科学计算超级计算机的克雷,鼠标器发明者恩格尔巴特,研制个人计算机和视窗系统的霍夫、兰普森、萨克尔,Inter基础通信协议TCP/IP发明者凯恩,等等.

在这些计算机大师中,佩利、巴克斯、狄克斯特拉、克努特、沃思、里奇、汤普森等人既获得图灵奖又获得先驱奖,表明他们的工作在理论和工程两方面都具有重要意义.

其实,还有一类计算机大师对计算机事业发展功不可没,即计算机企业家,如IBM公司的沃森、Intel公司的莫尔、微软公司的比尔·盖茨、Apple公司的乔布斯等.如果没有他们的创新与创业,计算机的发展不会有今天的成就.他们了解市场需求和计算机发展的最新成就,根据社会各种需求发展计算机技术,知人善任组织开发团队,开发各类用户想要的或还没有想到的计算机产品.他们熟悉市场运作和相关的法律法规、善于企业经营和管理,为企业和计算机的发展筹集资金、招募人员、购置设备、开展科学研究和营造工作环境.他们靠良好的产品质量和信誉为客户怎么写作,并在此过程中不断壮大自身企业的实力、扩大业务范围,同时还承担发展过程带来的各种风险,为社会提供就业机会和创造财富.Apple公司、IBM公司、微软公司、Intel公司已成为和石油、汽车、电信、银行等传统大型企业并驾齐驱的新兴企业,2012年分别列为“财富”500强企业排名的第55位、57位、119位、173位.计算机企业家理应是计算机大师的重要组成部分,培养计算机企业家也是计算机及相关学科的一项重要任务.

计算机大师可能是科学家、工程师、教授、企业家,他们的分工如图2所示.需要指出的是,同一位计算机大师可能身兼数职,承担一种或几种“角色”,他们可能既是科学家又是工程师,又是教授；或既是工程师,又是教授；或既是工程师,又是企业家,等等.这为人才的流动、理论与实践结合、产学研结合提供了人力资源,创造了基本条件.

图2计算机大师的工作领域

二、计算机大师的创新

创新是计算机大师共有的品质和追求,是计算机大师成才的重要途径.创新给人类社会带来了新兴的计算机学科、巨大的计算机产业、丰富的计算机产品、广泛的计算机应用,同时也造就了一代又一代的计算机大师.计算机领域的创新可分为理论创新、技术创新、产品创新和学科创新.

计算机理论创新为计算机的发展和应用指明方向,提供新理论、新方法和新工具.其成果的主要形式是论文、专著,主要“角色”是科学家,如前面提到的计算机语言大师佩利、巴克斯、沃思,计算机理论大师狄克斯特拉、克努特,人工智能大师麦卡锡、西蒙、费根鲍姆等.计算机技术创新为计算机的发展和应用提供新技术、新材料、新器件、新的系统架构、高效的方法和实用的工具,开发新的产品.其成果的主要形式是产品、专利、论文,主要“角色”是工程师,如著名计算机设计师埃克特、莫奇利、威尔克斯、布鲁克斯、贝尔、克雷、萨克尔、凯恩等.

计算机产品创新为社会提供丰富多彩的、质优价廉的、用户满意的各种类型、各种层次的计算机产品.其成果的主要形式是产品和怎么写作,主要“角色”是企业家、工程师.例如,莫尔领导的Intel公司按照莫尔定律的预测不断提供各种类型的计算机CPU芯片,沃森领导的IBM公司半个多世纪以来不断提供先进的系列计算机和多种外部设备,比尔·盖茨领导的微软公司不断提供的Windows操作系统和Office办公软件等,乔布斯领导的Apple公司为全球广大用户提供人见人爱的Macintosh、iPAD等系列产品.财富杂志评选20世纪最后25年具有划时代意义的40项发明,Intel公司的微处理器芯片和Apple公司的Macintosh两项电子产品榜上有名.

计算机学科建设和创新主要在大学的计算机系（所）进行.从莫克利1946年夏在莫尔学院举办为期6周的“电子数字计算机设计理论与技术”培训班,到1956年佩利在卡内基理工学院建立计算中心、为大学生讲授程序设计课程,计算机科学教育逐步形成,计算机课程体系逐步完善.进而卡内基理工学院、麻省理工学院、斯坦福大学等陆续成立计算机系,到20世纪60年代初计算机学科已经形成.ACM和IEEE/CS分别建立计算机科学和计算机工程的教育委员会,组织制订推荐教育计划.计算机科学研究、人才培养、师资队伍建设、实验环境建设等迅速发展.50多年来计算机学科范围不断扩展、内容不断丰富,逐步由一个新兴的学科发展成为一个拥有计算机科学、计算机工程、软件工程、信息系统、信息技术等子学科的成熟学科.计算机学科在计算机科研、人才培养、社会怎么写作等方面做出了巨大贡献,产生了广泛的影响.计算机学科成果的主要形式是人才、论文、专利、新设备等,主要“角色”是教授.卡内基·梅隆大学、麻省理工学院、斯坦福大学等著名大学的计算机系在学科建设上已形成自身的传统和优势.

理论创新、技术创新、产品创新和学科创新相互依赖,相互促进,共同发展成就了计算机事业的辉煌,造就了一代又一代的计算机大师.准确把握四类计算机创新的特点和规律是计算机学科与企业创新、发展和评估的基础.

三、计算机大师成才的主要因素

我们常说做好一件事,内因（主观因素）是根据,外因（客观因素）是条件,外因通过内因起作用.大师们的创新成果取决于内因和外因,取决于主观和客观两方面的因素及主观因素与客观因素的结合.学习大师们的创新、创业历程发现,主观因素主要包括勤奋、兴趣、能力；客观因素主要包括学术环境、社会环境等.主观因素与客观因素结合往往产生创新的、创新的过程和创新的成果.

1.成才的主观因素

天才出于勤奋,任何创新都需要勤奋的学习和工作.佩利有一名言“一切名词都可以变为动词”,即通过自身的努力,一定能实现自己的目标.勤奋是做好一切工作的基础,计算机大师们都有勤奋好学、基础厚、能力强的共同特点.

兴趣是人们对某项事物或实现某个“创意”、“梦想”的态度.创新源于兴趣,源于对新事物的敏锐,需要探索的.兴趣的养成是长期形成的,20世纪40年代从事计算机硬件的计算机科学家,少年时代几乎都喜爱物理或电气,多数都有组装收音机或无线电收发报机的兴趣和经历；从事计算机软件和算法的科学家,少年时代几乎都喜欢数学.大师们对某一事物或创意产生浓厚兴趣会激发出巨大的动力,去追求、去奋斗,必要时甚至做出巨大的牺牲.埃克特24岁放弃攻读博士学位的机会转而担任ENIAC总设计师的故事,里奇和汤普森利用业余时间使用陈旧的PDP计算机开发UNIX操作系统和C语言的故事,乔布斯在车库中艰苦创业开发Apple的故事等,早已成为人们广为流传的佳话.

实现一个创意、一个梦想只有兴趣是不够的,还需要掌握和运用求解问题的知识、经验和技能,具备必要的获取信息和学习的能力,语言和口头的表达、交流能力,必要的组织、协调和社会活动能力等.善于不断提出问题和解决问题的能力是计算机大师们成功的关键.能力源于理论学习和实践经验.计算机大师们不论在学校或在工作岗位都十分勤奋好学,从事计算机理论研究的科学家和教授大多在国际名牌大学接受过良好的高等教育,并获得博士学位.如佩利是麻省理工学院数学博士,威尔克斯是剑桥大学物理学博士,明斯基和麦卡锡是普林斯顿大学数学博士,沃思是美国加州大学伯克利分校博士,艾伦·凯是犹他大学博士,等等.从事计算机开发（无论是硬件还是软件）的学者们,几乎都有在企业开发计算机的实际经验.如佩利在MIT、CMU从事计算机教育之前,曾在世界第一台存储程序并行计算机“旋风”上,从事三年多半自动地面防空系统SAGE的程序设计和数据处理的工作,后到普渡大学建立计算中心并开发计算机语言的内部变换器IT,在此基础上开发代数语言Algol；贝尔既是DEC公司PDP和VAX系列小型机的总设计师,又是CMU计算机系的教授,等等.

由于计算机大师们科研和教学、理论和实践结合紧密解决问题能力强,因此一人可胜任多种“行当”.程序设计语言大师不仅能设计程序设计语言,还能组织编写编译器.这样的人到高等学校教课自然既可以讲程序设计语言又可以讲编译原理和技术；计算机系统设计师不仅能设计计算机系统,熟悉计算机器件和电路设计,而且数学、物理功底深厚,到高等学校授课、带实验、编写教材、指导研究生得心应手.

创新需要不怕失败的毅力,需要有敢于挑战权威和传统观念的勇气,否则创新的“梦想”是不可能实现的.如巴克斯在IBM公司提出FORTRAN语言和编译器的创意时,招到IBM公司顾问、著名计算机专家冯·诺依曼的反对.冯·诺依曼认为,巴克斯的想法不现实,没有实际意义.但巴克斯在IBM公司赫德的支持下顽强地坚持下来,发明了FORTRAN语言,并于1957年研制出IBM704计算机FORTRAN语言编译器.2.成才的客观因素

成才的客观因素包括学术环境和社会环境.

学术环境包括科学技术水平、研究试验条件、学术带头人和团队、研究经费等.高水平的学术环境应处于科技前沿,遇到和需要解决的学术问题具有重大的理论或实践价值,这样才能激起人们的创新和兴趣.计算机发展不同时期从事的不同类型的创新活动对学术环境的要求有很大差异.一般说来,处于理论概念阶段的创新对资源的要求低一些,一个人或几个人在继承和借鉴前人工作成果的基础上即可完成,这样的创新有一定的风险,可能成功也可能失败,比较适合大学或小型公司.如早期的计算机研制多在大学,其中概念创新、科学试验是主要工作.而计算机产品创新、标准化、系列化、质量保证、售后怎么写作对资源的要求就比较高了.

创新的社会环境包括支持创新、鼓励创新,尊重知识、尊重人才、尊重知识产权.要营造学术自由、包容的氛围,这里关键是注重真才实学、重视实际效果,评价机制要务实、不求全责备,要适应创新人才的成长规律.计算机创新成果的价值最终应体现在计算机产品和怎么写作上,必须接受社会和市场检验.学术成果的评价和市场检验的结果最终应该一致.只有这样计算机创新才能有生命力,才能推动技术和社会进步,得到社会的广泛支持.

社会应为企业和学校之间的人才流动创造条件,使学校、研究机构、企业间的人员自由流动形成常态,自然形成产学研相结合的局面.

计算机大师们的共同特点是国际化.他们有国际化的视野,能广泛进行国际合作和交流,大多数人都有在几个国际一流大学、一流企业学习工作的经历.他们积极参与国际一流课题或计算机项目的研发,与国际一流的计算机大师们合作,站在巨人的肩膀上进行科技创新.取得的成果广为人知,在国际学术界快速取得反响,及时得到推广和应用.20世纪60年代前后由ACM程序设计语言专家组与欧洲专家组联合开发程序设计算法语言Algol60的过程就是很好的例证.参加Algol60研究工作的科学家后来都成为程序设计语言领域的知名专家.

四、计算机大师的成才路

1972年佩利在北京中美计算机学术交流时曾经讲过：“知识不是宝贝,把他藏起来怕被人偷去.知识是种子,播到各处发芽、生长、开花、结果.”因此,计算机大师们十分重视学术交流和人员流动.

一个大型项目的成功往往培养出一批计算机大师.ENIAC研制成功后涌现出埃克特、莫奇利、儒科夫、赫斯基、杰弗里·朱、伯克斯等.他们后来分别成为研制UNIVAC计算机、SWAC计算机、IDAC计算机的总设计师.人才流动为这些计算机的研制成功发挥了重要作用,也为人才的成长创造了条件.

1946年在莫尔学院举办的计算机培训班,开启了计算机培训的先河.威尔克斯、阿里克山等参加了培训,冯·诺依曼等人也到莫尔学院调研和交流.他们结合自身的工作将ENIAC的成功经验和改进意见用于UNIVAC、EDSAC、MARK1、IAS、Whirlwind等计算机的开发,不仅促进了计算机性能的提高,也促进了剑桥大学、曼彻斯特大学、麻省理工学院、普林斯顿大学的计算机人才培养和科学研究,为计算机课程建设、专业建设打下了基础,促进了兰德公司等企业的计算机业务的发展,如图3所示.

发挥优势,“只做只有你才能做的事”,这是狄克斯特拉给年轻科技工作者的忠告,也是他从事科学研究的切身体会.计算机大师们为了实现自己的“创意”和“梦想”,往往主动适时地调整工作岗位.他们在一项工作完成时,便立即到企业、学校和科研机构寻找适合自己下一步的工作,有时甚至自己开一个小公司,发挥自身的最大潜能.

利用显示屏和鼠标开发新型人机交互界面的Alto系统在施乐公司研制成功后,施乐公司没能把这一重大技术创新成果转化为产品.研制Alto系统的技术骨干艾伦·凯到Apple公司工作,萨克尔、兰普森先后到DEC公司、微软公司工作.通过人才流动,把人机交互的视窗技术普及到Apple、Windows等产品中,推动了视窗技术、个人计算机的创新与发展.

计算机科学家、计算机工程师和企业家的成才路如图4和5所示.

图3ENIAC项目的辐射作用

图4计算机科学家的成才路图5计算机工程师和企业家的成才路

五、信息时代我国培养计算（机）创新性人才的机遇和挑战

计算机大师们的创新业绩和成果已载入史册.传统的计算机研究追求计算速度快（时间维）、存储量大（空间维）、性能好（可靠性高、体积小、省电等）,输入输出的数据主要是数字、英文字母.现代计算机采用高密度芯片做CPU和存储器,用显示屏和鼠标做人机交互界面,计算机通过网络互联,形成“计算机群”或“计算机社会”,计算机的使用范围、工作方式发生了巨大变化.因此,计算机研究除了追求速度快、存储量大、性能好外,还要考虑网络带宽,人机界面的便捷、直观、友好和美观,计算机安全等要素；输入输出的数据不仅有数字、英文字母,还有图形、图像、声音、视频等,涉及多窗口、传感器、摄像头等技术和设备.信息时代的计算机创新正以更大的规模、更广的范围、更高的水平展示在人们面前,移动计算、大规模可视计算、云计算、物联网、3D打印等层出不穷.计算机诞生以来,大师们追求与创新的目标逐步扩展,如图6所示.

计算机的应用范围包括人类社会所有行业、所有领域,支撑软件开发的知识和经验涉及