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马克,我重启

从剑桥的哈佛科学中心到奥尔斯顿的新科学与工程综合大楼只有1.8英里。从牛津街大楼到哈佛广场,再到北哈佛街,开车大约需要10分钟,走路大约需要半个小时。

因此,即使考虑到波士顿地区的交通状况,花一年时间也是很糟糕的。但是,为什么花了这么长时间才让哈佛IBM Mark I自动计算器(Harvard IBM Mark I Automatic Calculator)——这个计算机的里程碑在1950年被《时代》(Time)杂志描述为“一个祖先,一种机械夏娃”——搬到它的新家:COVID-19大流行——是有合理理由的。

在世界上第一台可编程计算机中,Mark I——最初是自动顺序控制计算器——代表了全球数字发展的关键一步。在1944年投入使用之前,每一台计算机(其中一些比马克1型还要快)都必须设计成解决一个特定的问题。然而,马克1型可以使用穿孔卡片和穿孔纸带来存储数据和指令,从而解决一系列问题。

“这在当时是第一次,”哈佛大学历史科学仪器收藏馆(Harvard ‘s Collection of Historical Scientific Instruments)大卫·p·惠特兰(David P. Wheatland)馆长萨拉·谢赫纳(Sara Schechner)说,这台机器是该博物馆最珍贵的藏品之一。“我们有很多非常重要的东西,但它是一个特别的东西。”

这也是收藏品中最大的一件。最初的马克1号重达5吨,长50英尺。它是哈佛大学研究生霍华德·艾肯(Howard Aiken)在1937年设计的,灵感来自英国工程师兼发明家查尔斯·巴贝奇(Charles Babbage)数十年。艾肯四处推销这个想法,直到IBM对此产生了兴趣。这台机器是与该公司的科学家合作开发的,1944年被交付到哈佛大学的克鲁夫特实验室(Cruft Lab),及时地为美国在二战中的努力提供了帮助,包括原子弹的开发、导弹轨道和雷达设施的设计。

Mark 1.科学仪器收集经理萨拉·弗兰克尔清除了马克1号内部机构多年的灰尘。哈佛马克1号由哈佛物理学教授霍华德·艾肯构思,由IBM设计和制造,是一个房间大小的继电器式计算器。O.B. Hill货运及索具部工头Mike Smith在现场工作。Mark 1有75万个部件。常数寄存器是IBM自动序列控制计算器(ASCC)的关键部件,在哈佛被称为Mark 1。恒量寄存器是IBM自动顺序控制计算器的关键部件,该计算器在被带到哈佛后被称为马克1。Mark 1.工头迈克·史密斯(左)、唐·奈特和拉里·霍尔使用托盘千斤把马克1号推入其在证券交易委员会的新空间。

该项目由美国海军运营,并由艾肯为首的船员监督,艾肯曾应征入伍并担任该项目的指挥官。扮演关键角色的是数学家格蕾丝·霍珀中尉(Lt. Grace Hopper)。霍珀后来晋升为海军少将,作为早期的Mark I程序员,她发挥了关键作用——使她成为世界上最早的程序员之一。舍克纳说,她编写了一本关于如何为计算机编程的书,成为世界上第一本这样的计算机手册。

舍克纳说,霍珀的笔记提供了那些日子的重要文件,这些文件的回音可以在今天听到,用现在熟悉的术语在谈论计算机时经常使用。Mark I的重复“循环”实际上是一个连续输入机器的打孔纸指令循环。Mark I的软件“补丁”指的是应用在程序纸带或卡片上错误打孔的纸补丁。一旦打了补丁,就可以用正确的指令重新打孔。马克一世的“图书馆”是储存马克一世编程指令的所有穿孔纸带和卡片的地方。Schechner说,尽管“bug”一词已经被用于描述难以发现的机械问题,但我看到的“马克”应用于计算机。霍珀的笔记本里有一个对这个词的半开玩笑的引用,一个真正的蛾子,它是下一代机器,马克II的一个故障的原因。霍珀用胶带把死去的昆虫粘在书页上,并指出神话中的“虫子”终于被发现了。

以3赫兹的计算速度——今天的机器以相对危险的数十亿赫兹的速度运行——电子机械的Mark I是由一个物理传动轴连接到它的机械继电器驱动的,实际上比当时的其他计算机慢(在某些情况下慢得多),一些计算机使用的是不太可靠但速度更快的真空管。但是Mark I是尽可能使用IBM的成熟的、现成的业务组件构建的,而且更加准确和可靠。这些品质得到了重视,尽管有更新、更快的版本,包括马克II、III和IV,也由哈佛大学的艾肯开发,但直到1959年,这台机器仍将继续大量生产答案。退役后,这台机器被拆除了,大约一半留在了哈佛大学,另外两部分捐给了IBM和史密森尼学会。

这台机器的新家是科学与工程综合大楼,将为哈佛大学约翰·a·保尔森工程与应用科学学院(SEAS)提供实验室和教室,哈佛大学的计算机科学项目就在这里。人们期待已久的将学院约一半教员的办公室和实验室搬进新楼的计划,即将进入高速运转,但疫情爆发时,搬迁和完成大楼的工作都被搁置了。这一举措于去年秋季恢复,学校官员预计SEC将在9月份学生返校时全面运作。Schechner说,Mark I号的搬迁是由历史科学仪器收藏和SEAS的团队计划和实施的,由SEAS校园规划助理院长Pamela Choi Redfern领导,由项目的高级经理Michael Noll组织。

“这是一种美。有这么多的线路和焊接,这么多的连接捆绑和几乎编织。——Sara Schechner, David P. Wheatland哈佛大学历史科学仪器藏品馆长

SEAS院长弗朗西斯·j·多伊尔三世说:“这台开创性的机器可以追溯到计算机时代的黎明,它安放在哈佛蓬勃发展的计算机科学项目的新家,这是令人欣慰的。”“从人工智能、机器学习到量子设备和网络,Mark I将被尖端研究围绕,并将公开展示,以教育和激励未来一代的工程师和科学家。”

Schechner说,即使只有原来的一半大小,马克1号不仅是历史科学仪器收藏中最大的一件物品,也是她监督过的最大的移动物品。自上世纪90年代以来,马克1号就一直在哈佛科学中心(Harvard Science Center),当时该中心位于艾肯计算实验室(Aiken Computation Laboratory),后来被拆除,为麦克斯韦-德沃金实验室(Maxwell-Dworkin Lab)腾出了空间。Schechner说,为了准备这次行动,他们检查了早些时候行动的照片,寻找拆除和运输这台巨大机器的最佳方式的线索。搬到奥尔斯顿和美国证券交易委员会已经计划很久了。Schechner说,在证券交易委员会的设计阶段,她与建筑师讨论了在大楼中庭的新家容纳Mark I的相当大的重量的需要。原本计划在2020年夏天进行更从容的拆卸和重组,有更多时间进行清理和记录,但COVID干预了这一进程。这一次,为了让新展览就位,为学生们准备好建筑,压缩了两周的时间,并于7月初完成了搬迁。

为了完成这项工作,哈佛大学的团队请来了5名专业装配工来增加藏品的人手。这台机器被小心翼翼地分阶段拆卸,然后打包,准备用卡车运到美国证券交易委员会(SEC)。

舍克纳说,她“像一个紧张的家长”在拆除过程中徘徊,拍摄并记录了整个过程。“这是一种美。有这么多的线路和焊接,这么多的连接捆绑和几乎编织。”

文章旨在传播新闻信息,原文请查看https://news.harvard.edu/gazette/story/2021/07/harvards-mark-1-finds-its-new-home/