大家好，我是dansen，為了更多的了解計算機(jī)科學(xué)方面的發(fā)展，從本周起，每周會介紹一個計算機(jī)人物或者計算機(jī)邊界主題，在一開始，我們來看看計算機(jī)界的圖靈獎相關(guān)人物，圖靈獎從1966年一直到現(xiàn)在，已經(jīng)有56年歷史，計算機(jī)科學(xué)的發(fā)展和這些人息息相關(guān)，因此了解他們也就了解了計算機(jī)科學(xué)的發(fā)展和趨勢。

讀史使人明智，讓我們一起開始吧。

今天講述艾倫·佩利的故事。他是圖靈獎首屆獲獎?wù)撸瑐悺づ謇O(shè)計了ALGOL語言，催生了計算機(jī)科學(xué)專業(yè)。ALGOL是第一個高級程序設(shè)計語言，催生計算機(jī)科學(xué)是因為這門學(xué)科是艾倫創(chuàng)立的，一開始大學(xué)是沒有計算機(jī)科學(xué)這樣的專業(yè)的。

生平

佩利1922年4月1日生于美國賓夕法尼亞州匹茲堡的一個猶太家庭。在卡內(nèi)基理工學(xué)院（現(xiàn)卡內(nèi)基·梅隆大學(xué)）學(xué)習(xí)化學(xué)專業(yè)，1942年畢業(yè)取得學(xué)士學(xué)位，這時候佩利才20歲。因當(dāng)時還處于二次世界大戰(zhàn)期間，而且在珍珠港事件后美國已宣布正式參戰(zhàn)，因此佩利被應(yīng)征入伍，在空軍服役。戰(zhàn)后他進(jìn)入麻省理工學(xué)院的研究生院繼續(xù)深造，改學(xué)數(shù)學(xué)，于1949年取得碩士學(xué)位（27歲，戰(zhàn)爭耽誤了4年左右），然后又攻讀博士學(xué)位，于1950年取得該學(xué)位（28歲取得博士學(xué)位）。

1951年他在美國陸軍軍械部設(shè)在馬里蘭州的阿伯丁試驗基地內(nèi)的“彈道研究實驗室”（馮·諾伊曼曾在該研究實驗室當(dāng)顧問）干了一年，然后回到母校MIT參加“旋風(fēng)”（Whirlwind）計算機(jī)計劃，為“旋風(fēng)”編制程序。為了說明佩利參與的“旋風(fēng)”計劃的意義，我們先簡要回顧一下計算機(jī)誕生初期的發(fā)展歷史。

大家知道，世界上第一臺電子計算機(jī)叫ENIAC，是賓夕法尼亞大學(xué)莫爾學(xué)院根據(jù)上述阿伯丁彈道研究實驗室為各種火炮計算彈道、編制射擊表的需要于1943年6月與聯(lián)邦政府簽訂10萬美元的合同而研制的。項目由約翰·莫奇利負(fù)責(zé)邏輯設(shè)計，伊克特負(fù)責(zé)電路設(shè)計。ENIAC是一臺十進(jìn)制并行計算機(jī)，能同時處理10個十進(jìn)制數(shù)，采用電子管電路，時鐘頻率100KHz，是一個占地約139，功耗150kw的龐然大物，于1946年2月完成，未能參加第二次世界大戰(zhàn)，但被洛斯阿拉莫斯（Los Alamos）國家實驗室用于計算原子彈爆炸的突變問題，后來又曾用于阿伯丁的空軍試驗場，一直運行到1955年10月才停止工作。世人一直公認(rèn)莫奇利和伊克特是ENIAC的發(fā)明者，但后來在兩家計算機(jī)公司的訴訟中，法院判定他們剽竊了約翰·阿塔那索夫的構(gòu)思和設(shè)計。這個涉及世界上第一臺電子計算機(jī)的發(fā)明權(quán)案件曾經(jīng)轟動美國。但有趣的是，雖然阿塔那索夫確實曾在1941年把自己關(guān)于構(gòu)思計算機(jī)的設(shè)想告訴過莫奇利，后者也確實因此受到啟發(fā)而寫出了有關(guān)論證報告并設(shè)計出了ENIAC，但社會輿論似乎并不支持法院的判決，一提到ENIAC，幾乎眾口一詞地仍然說是莫奇利和伊克特發(fā)明的，沒有人說是阿塔那索夫發(fā)明的，這對美國法院的判決真是一種諷刺。

ENIAC雖然是世界上第一臺電子計算機(jī)而被載人史冊，但它不具備存儲程序的能力，程序要通過外接電路板輸入。要改變程序必須改接相應(yīng)的電路板，對于每種類型的題目，都要設(shè)計相應(yīng)的外接插板。這不是理想的結(jié)構(gòu)，不符合馮·諾伊曼早就提出的存儲程序的設(shè)想。那么世界上第一臺存儲程序式計算機(jī)是哪一臺呢?有些資料認(rèn)為是前面曾經(jīng)提到過的曼徹斯特大學(xué)的MARK I，但一般說法是英國劍橋大學(xué)威爾克斯設(shè)計和完成于1949年5月的EDSAC。實際上，最早開始設(shè)計與實施存儲程序式計算機(jī)的還是莫爾學(xué)院的EDVAC。這是1945年3月（當(dāng)時ENIAC正在安裝調(diào)試階段），由馮·諾伊曼本人與莫奇利、伊克特等人經(jīng)過兩天會談、討論后制定的設(shè)計方案，采用電子管和半導(dǎo)體二極管，用水銀延遲線作存儲器，時鐘頻率1MHz，字長32bit。由于ENIAC的原因，EDVAC的研制從1947年才開始，加上莫奇利和伊克特兩人后來因故離開了莫爾學(xué)院，使工程遇到困難，1952年（有的資料說1951年）才完成，這才使威爾克斯的EDSAC“后來居上”（詳見后面關(guān)于威爾克斯的介紹）。

但不管EDSAC也好，EDVAC也好，都是串行計算機(jī)，這樣的計算機(jī)運算部件少，運算也簡單，但速度慢，不能滿足某些應(yīng)用的需要。那么世界上第一臺并行計算機(jī)是哪一臺呢？這就是前述“旋風(fēng)”計算機(jī)?！靶L(fēng)”的主要設(shè)計者和研制者是MIT的弗里斯特。弗里斯特也是受軍方委托，用風(fēng)洞來研究飛機(jī)穩(wěn)定性，根據(jù)數(shù)據(jù)處理的需要而設(shè)計“旋風(fēng)”。旋風(fēng)受EDSAC的影響采用存儲程序方式，但鑒于處理飛機(jī)穩(wěn)定性需要2000條以上指令，必須改串行為并行，但又要照顧機(jī)器體積不宜過大，因此設(shè)計成16位字長的并行計算機(jī)?！靶L(fēng)”的另一項創(chuàng)新是采用英國曼徹斯特大學(xué)威廉斯發(fā)明不久的陰極射線管作內(nèi)存儲器?！靶L(fēng)”的研制工作從1946年開始，1950年試運行成功。

20世紀(jì)50年代冷戰(zhàn)加劇的形勢下，美國軍方對“旋風(fēng)”寄予極大希望，空軍每年投資100萬美元（ENIAC的總經(jīng)費才10萬美元），MIT也專門成立了著名的“林肯實驗室”，以弗里斯特原先的實驗室為核心，研究“旋風(fēng)”的軍事應(yīng)用。1951年，“旋風(fēng)”與當(dāng)時著名的半自動地面防空系統(tǒng)首次實現(xiàn)連接，把位于卡德角的防空警戒雷達(dá)所截獲的信息送到MIT，由“旋風(fēng)”計算機(jī)進(jìn)行處理、分析和存儲。這是歷史上計算機(jī)與通信相結(jié)合的先驅(qū)。弗里斯特還在20世紀(jì)40年代末和美籍華人科學(xué)家兼企業(yè)家王安幾乎同時分別獨立地發(fā)明了磁心存儲器，并把它用在“旋風(fēng)”中以代替陰極射線管存儲器，從而進(jìn)一步大大提高了“旋風(fēng)”的性能。

Algol 58

佩利在“旋風(fēng)”上工作到1952年9月。之后他來到普渡大學(xué)，在那里他創(chuàng)建了全美大學(xué)中的第一個計算中心，開創(chuàng)了在大學(xué)中建立計算中心的先河。他出任普渡大學(xué)計算中心的第一任主任。在他的努力下，計算中心先安裝了一臺IBM的CPC計算機(jī)，以后更新為Datatron 205。佩利為之設(shè)計了稱為IT(Inter-hal Translator）的語言，并開發(fā)了IT的編譯器。1956年佩利轉(zhuǎn)到卡內(nèi)基理工學(xué)院，“故伎重演”，又推動該校成立了計算中心并出任主任，配置了IBM 650計算機(jī)。佩利把他在普渡大學(xué)開發(fā)的IT及其編譯器移植到IBM 650上，曾經(jīng)在美國許多大學(xué)的IBM 650上被廣泛采用；在IT的基礎(chǔ)上，佩利和史密斯（J．Smith）、佐輪（H．Zoren）、伊萬斯（A．Evans）等人一起為IBM 650設(shè)計與開發(fā)了新的代數(shù)語言和匯編語言。這些工作奠定了佩利作為計算機(jī)程序設(shè)計語言的先行者的地位。

因此，當(dāng)ACM于1957年成立程序設(shè)計語言委員會以便與歐洲的同行合作，設(shè)計通用的代數(shù)語言的時候，佩利被理所當(dāng)然地看作是最佳人選而被任命為這個委員會的主席。1958年，在蘇黎世舉行的ACM小組和以當(dāng)時聯(lián)邦德國的應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué)協(xié)會GAMM為主的歐洲小組的聯(lián)合會議上，兩個小組把他們關(guān)于算法表示法的建議綜合為一，形成了Algol 58（開始時的名稱叫做“國際代數(shù)語言”，即International Algebraic Language，簡稱IAL。后來改叫Algol 58）。

在Algol 58的基礎(chǔ)上，1960年1月在巴黎舉行的有全世界一流軟件專家參加的討論會上，確定了程序設(shè)計語言Algol 60，發(fā)表了“算法語言Algol 60報告”。1962年又發(fā)表了“算法語言Algol 60的修改報告”。Algol 60是程序設(shè)計語言發(fā)展史上的一個里程碑，它標(biāo)志著程序設(shè)計語言由一種“技藝”轉(zhuǎn)而成為一門“科學(xué)”，開拓了程序設(shè)計語言的研究領(lǐng)域，又為后來軟件自動化的工作以及軟件可靠性問題的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

而后像1967年出現(xiàn)的首次引進(jìn)“類型”的概念，把數(shù)據(jù)和被允許施行于這些數(shù)據(jù)之上的運算結(jié)合為一個統(tǒng)一體，因而成為現(xiàn)代抽象數(shù)據(jù)類型的開端以及第一個面向?qū)ο蟮恼Z言SIMULA67，1971年出現(xiàn)的著名的PASCAL等語言，也都是在Algol 60的基礎(chǔ)上加以擴(kuò)充而形成的。

Algol60的主要特點有：

1．局部性。首次引進(jìn)局部性概念，既擴(kuò)充了語言的表達(dá)能力，又可節(jié)省內(nèi)存空間，提高程序的緊湊性。

2．動態(tài)性。語言含有動態(tài)成分，從而明顯提高了語言的表達(dá)能力（當(dāng)然也相應(yīng)增加了實現(xiàn)中的開銷）。

3．遞歸性。遞歸性的引進(jìn)開拓了軟件的研究領(lǐng)域，促進(jìn)了軟件的發(fā)展。

4．嚴(yán)謹(jǐn)性。它的語法和語義均有嚴(yán)格的描述，特別是語法，采用了著名的巴克斯范式BNF，結(jié)構(gòu)清晰，理論嚴(yán)謹(jǐn)。

在Algol 58和Algol 60的形成和修改過程中，佩利都起了核心和關(guān)鍵的作用。佩利之所以榮獲首屆圖靈獎，主要就是因為他在這方面的重大貢獻(xiàn)。

與此同時，在佩利的積極組織下，卡內(nèi)基理工學(xué)院率先在大學(xué)生中開設(shè)程序設(shè)計課程。在此之前，有關(guān)程序設(shè)計的知識是作為“數(shù)值分析”課程內(nèi)容的一部分予以介紹的。程序設(shè)計課的開設(shè)是計算機(jī)科學(xué)教育的開端。這引起了計算機(jī)的最大用戶——美國國防部的重視，由它的高級研究計劃署ARPA出面，出資資助對計算機(jī)科學(xué)及其教育立項研究，其結(jié)果是20世紀(jì)60年代中期首先在卡內(nèi)基理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、MIT等少數(shù)幾個大學(xué)建立起了計算機(jī)科學(xué)系和計算機(jī)科學(xué)研究生院，使計算機(jī)科學(xué)脫離電氣工程、數(shù)學(xué)等學(xué)科而成為一門獨立的學(xué)科。

鑒于佩利在其中所起的巨大作用，佩利被稱為“使計算機(jī)科學(xué)成為獨立學(xué)科的奠基人”——A founding father of Computer Science as a separate discipline。而在卡內(nèi)基理工學(xué)院（現(xiàn)卡內(nèi)基—梅隆大學(xué)），佩利和西蒙（H．A．Simon）、紐厄爾（A．Newell），后二人是1975年圖靈獎獲得者，三人被稱為“計算機(jī)系的三駕馬車”。

1971年，佩利離開卡內(nèi)基—梅隆大學(xué)，加盟新成立的耶魯大學(xué)計算機(jī)系，曾數(shù)度出任系主任，為耶魯大學(xué)計算機(jī)系的建設(shè)和發(fā)展作出了重大貢獻(xiàn)。其間，1977—1978年，他曾在加州理工學(xué)院執(zhí)教。因此，佩利可謂“桃李滿天下”，尤其是美國的第一批計算機(jī)科學(xué)博士生，絕大部分都是佩利的弟子。

佩利也是計算機(jī)學(xué)術(shù)組織和學(xué)術(shù)交流活動的積極倡導(dǎo)者和組織者。1962—1964年他出任ACM主席。著名的雜志Communications of ACM也是由他倡議創(chuàng)辦的，并在1958—1962年擔(dān)任第一任主編。作為知名學(xué)者，他經(jīng)常到世界各國講學(xué)或作報告，足跡遍及前蘇聯(lián)、丹麥、意大利、以色列、墨西哥、秘魯、英國、荷蘭、委內(nèi)瑞拉……其中也曾兩次到中國講學(xué)。他也是“乒乓外交”后，最早（1972年7月)到中國訪問的美國計算機(jī)科學(xué)家代表團(tuán)的成員之一。

佩利說過這樣一句話：“任何名詞都可以變?yōu)閯釉~”（any noun can be verbed）。他的意思是說，任何遠(yuǎn)大的理想、志向、抱負(fù)和對新事物的追求，通過努力和不懈的實踐，都是可以實現(xiàn)的。這是佩利總結(jié)自己的一生所形成的至理名言。

1990年2月7日，佩利因心臟病在康涅狄格州的紐哈芬去世，享年68歲。

主要著作

《對程序設(shè)計語言的思考》（A View of Programming Languages，Ad-dison-Wesley，1970)

《計算機(jī)科學(xué)導(dǎo)論》（Introduction to Computer Science，Harper&Row，1972，1975)

《軟件可重用性》（Software Reusability，ACM pr,1989)

最后這部書分兩卷，第一卷：概念與模型（Concepts and Models），第二卷：應(yīng)用與經(jīng)驗（Applications and Experience），是佩利與比格斯托夫合編的。這是他生前的最后一部著作，反映了他晚年對軟件工程的關(guān)心和重視。

佩利是在1966年8月舉行的ACM第21屆全國大會上被授予圖靈獎的。佩利發(fā)表了題為“算法系統(tǒng)的綜合”（The Synthesis of Algorithmic Systems）的演說。佩利發(fā)表演說的1966年，編程還要通過專門設(shè)計的“編碼紙”（coding sheet）和穿孔卡片進(jìn)行。但佩利的眼光已經(jīng)描向未來。他在強調(diào)指出圖靈計算模型的重要意義以后，討論了程序設(shè)計語言和系統(tǒng)下一步應(yīng)朝哪些方向發(fā)展，包括更豐富的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及與之相聯(lián)系更豐富的操作等。佩利所指出的方向有些已被隨后的研究與開發(fā)所實現(xiàn)，如LISP，Smalltalk。