计算机与因特网的发展：百年大变局

从第一台电子计算机的问世到今天不过70余年的时间，计算机主要元器件由真空管到晶体管，发展为中小规模集成电路和大规模及超大规模集成电路，已历经四代改进；网络系统也由最初的阿帕网经美国国家科学基金会网络发展为当前广泛使用的因特网。在此过程中，信息技术的变革看似与美苏冷战无关，但实际上无论是电子计算机还是网络技术的发展都与美苏竞赛密切相关。

第二次世界大战还未结束，美国陆军既已着手推进电子计算机的研制，至冷战初期，美国率先宣布成功发明以真空管为主要元器件的第一代电子计算机，苏联开始全力追赶。为更好服务于弹道导弹及导弹防御系统的数据推演，两国争先推动以晶体管为核心元器件的第二代计算机的发展。集成电路技术的发展为计算机的升级换代提供技术推力，20世纪60年代中期出现了以中小规模集成电路为核心组建的第三代计算机，不久便发明了以大规模集成电路为核心的第四代计算机，并出现了微型计算机的分支，在该过程中，苏联在信息技术领域已经远远落后于美国。

20世纪40年代至50年代中期，以真空管为核心元器件的第一代电子计算机诞生。1946年2月，美国宾夕法尼亚大学在陆军资助下成功研制出世界上第一台通用电子计算机埃尼阿克（ENIAC），供美国陆军弹道导弹实验室计算火炮射表和氢弹的试验数据。相较于此前的机械计算机，虽然埃尼阿克同样体积硕大、操作复杂，但其每秒5000次的运算速度和通用的可编程性能，开启了人类的现代电子计算机时代。还在埃尼阿克研发期间，参与曼哈顿计划的冯·诺依曼便参与到更为先进的离散变量自动电子计算机（EDVAC）中，在其发表的“101页报告”中提出了确定此后计算机由运算器、存储器、控制器及输入和输出5部分组成的“冯·诺依曼结构”，奠定了其“现代计算机之父”的地位。当获悉美国成功研制埃尼阿克的消息后，苏联加快了本国电子计算机的研发进程，整个冷战期间主要负责计算机研发的苏联科学院精密仪器与计算机工程研究所、第245特别设计局于1948年成立，旨在研发用于国防控制系统的电子计算机技术。实际上，此时担任精密仪器与计算机工程研究所第一实验室负责人的苏联计算机科学家列别捷夫正在带领乌克兰科学院电子工程研究所全力研发苏联的第一台电子计算机，并于1951年夏季获得成功。1952年，苏联第一台大型电子计算机BESM-1面世，运算速度实现8000～10000次/秒，其改进款BESM-2参与了苏联用于登月计划的火箭轨道的计算工作。同时，由巴济列夫斯基领导的第245特别设计局也于1953年成功发明以“箭”命名的电子计算机，交付给苏联科学院、国防部、莫斯科大学等7个机构使用。此外，这一时期由苏联科学家发明的“乌拉尔”系列计算机同样属于第一代计算机的范畴。经过10余年发展，第一代电子计算机的性能得到明显提升，但以真空管作为主要元器件所带来的大体积、高耗能的缺点，迫使科学家寻求更加先进的材料。这一时期，虽然苏联在电子计算机领域相较于美国而言起步较晚，但仍取得了不错成绩。

20世纪50年代后期至60年代中期，以晶体管为核心元器件的第二代电子计算机诞生。1954年美国贝尔实验室成功研制出全世界第一台核心元器件完全由晶体管组成的超级计算机TRADIC，随即组装交付给美国空军和海军用于洲际弹道导弹装置和雷达扫描系统。随后美国IBM、DEC（数位设备公司）等早期计算机公司开始设计生产商用全晶体管计算机，而英国、日本等发达国家也纷纷推出本国的晶体管计算机，如英国大都会—维克斯公司研制的Metrovick 950计算机、日本电气测试实验室研制的ETL Mark III计算机等。同一时期，列别捷夫率领精密仪器与计算机工程研究所以既有机型为基础，利用晶体管研制出М-20、М-40和М-50等型号计算机，共同组建用于控制预警雷达、目标跟踪和精确制导的综合系统，并在1961年初的测试中成功控制防空导弹击落携带核武器的洲际弹道导弹。基于此，苏联科学家改进升级，成功研制出BESM-4和BESM-6等更先进机型，后者作为苏联第一台以晶体管为核心元件的超级计算机自1967年面世直至1987年共生产355台，成为苏联自行研发的超级计算机的典范，而由苏联其他研究所设计生产的如“乌拉尔”（部分型号）、“春天”、“雪”、“德涅普尔”以及MIR（МИР）等系列晶体管计算机也纷纷面世并投入使用。以晶体管为主要元器件的第二代计算机运算速度达到几十万次/秒，显著提高了工作效率，其较小体积、存储设备（采用磁鼓和磁盘）较先进、算法编程语言较完备，使得这一时期的计算机更具可靠性和通用性。此时处于独立研发阶段的苏联虽然仍落后于美国，但差距可谓较为稳定。

20世纪60年代中期至70年代初，以中小规模集成电路为核心元件的第三代电子计算机诞生。1964年美国IBM公司采用集成电路成功设计出IBM System-360电脑，拉开了第三代电子计算机的序幕。得益于集成电路的使用，IBM公司实现了从小型到大型电子计算机的设计生产，让用户完全能够依据现实需求购买合适的电脑，这种灵活性极大地扩大了计算机的使用范围，让这一时期的计算机既能为NASA提供数据分析服务又能为其他商业和科学应用提供帮助，对美、英、德等国的电子计算机工业产生深刻影响。反观此时苏联电子计算机的发展情况，计算机数量不足、数十种不同型号的计算机难以兼容、外围设施严重短缺、编程领域严重滞后等问题使得苏联国内致力于完善生产自动化控制系统的工作难以推进。因此，1967年12月苏联无线电工业部决定停止本国计算机的设计研发工作，引进美国IBM和DEC公司的计算机产品，从此苏联开始了克隆美国计算机的历史。为更好地克隆美国计算机，第245特别设计局升级为电子计算机科学研究中心，以IBM System-360/370计算机为原型克隆出ESEVM系列计算机，直至苏联解体后的90年代，该系列计算机共生产了超过15000台。然而，计算机工业的迅速发展使得苏联即使以最快的速度将美国最新产品克隆出来，也已滞后于时代的发展，加之先前出现的问题并未得到有效解决，使得从该时期开始，苏联计算机工业已经无法与美国相提并论了。(www.xing528.com)

20世纪70年代初以来，主要是以大规模及超大规模集成电路为核心元器件的第四代计算机诞生。半导体所具备的优越性能及其制造技术的迅速发展为计算机中使用大规模集成电路提供了有力支撑。1971年美国ILLIAC-IV超级计算机的研制成功开启了第四代计算机的历史，它全面使用大规模集成电路作为逻辑元件和存储器，极大地提高了运算速度。随后，由日本富士通公司设计的M-190型计算机以及与由美国阿姆尔公司开发的470V/6型计算机成为当时最具代表性的第四代计算机，后者还被交付于NASA使用。此时的苏联在继续克隆美国IBM公司计算机产品的同时，精密仪器与计算机工程研究所基于列别捷夫关于厄尔布鲁士（Эльбрус）计算机的构想，开始研制该系列超级计算机，并分别于1973年和1979年研制出厄尔布鲁士-1和厄尔布鲁士-2计算机，前者被称为苏联首台第四代超级计算机，被广泛应用于国防工业领域，后者被广泛应用于如阿尔扎马斯-16核武器研究中心及A-135莫斯科导弹防御系统等领域。作为第四代计算机另一重要分支的微处理器和微型计算机，在美国英特尔公司、摩托罗拉公司、ADM公司研发出4位、8位、16位以及32位的微型处理器后，苏联包括莫斯科国立大学在内的科研机构继续采取克隆方法，研制出诸如伊里沙、科尔韦特、贝斯塔等一系列微型计算机，但已远不及美国在微型计算机领域取得的成就了。至1985年戈尔巴乔夫上台前夕，苏联全国范围内电子计算机和个人电脑共约8万台，同一时期的美国拥有最新电子计算机150万台、个人电脑1700万台，致使两国在竭力开发本国人力资源方面形成巨大差距。戈氏执政期间苏联持续从美国大量进口微处理器技术，至20世纪80年代下半叶几乎苏联所有科研机构都配备了IBM PC/XT、PC/AT等型号的美国个人电脑，美国已把苏联远远甩在后面。

1957年10月，苏联成功发射世界第一颗人造卫星，令美国大为震惊。美国国防部随即决定成立高级研究计划署（ARPA）主责研制在战争遭袭状态下仍然可靠的网络通信系统。1969年，在计划署下设的信息处理处处长劳伦斯·罗伯茨（Lawrence G.Roberts）“分布式网络”构想的指导下，由美国加州大学洛杉矶分校、斯坦福大学、加州大学圣巴巴拉分校以及犹他大学4个节点首次成功组建“阿帕网”（ARPANET），自此标志着人类进入网络时代，后历经数年运行，逐渐完成美国全境多所高校、研究机构及商业企业计算机的网络连接，甚至能够通过卫星通信与夏威夷州乃至欧洲部分用户实现联网。1983年，阿帕网被划分为供军事和国防部门使用的军事网（MILNET）以及供社会使用的民用阿帕网，至美国国家科学基金网络（NSFNET）逐渐成为全美骨干网络后，阿帕网于1990年正式退出历史舞台。1985年，为促进美国科研与教育网络的协调发展，美国国家科学基金会（NSF）创建国家科学基金会网络（NSFNET），将美国政府机构和大学连接起来，但随着商业网络服务自1989年不断出现以后，国家科学基金会网络于1991年取消访问限制，成为当今全球范围内广泛使用的因特网的骨干网络，最终于1995年并入因特网。1990年代初，美国商业网络与商业主体间的连接推动着网络朝着现代因特网过渡，至今已发展成为全球范围内广泛使用、覆盖几乎所有领域的互联网系统。

从20世纪60年代中后期开始，苏联科学家格鲁什科夫开始了本国网络国家计算中心网的探索，其目的是以此构建企业自动化管理系统，旨在统一管理全国企业产销及需求信息，实现国家经济从苏联国家计划委员会到各个车间的精细化管理，但没有成功。苏联在计算机和网络建设领域相对落后，在70年代错过了信息技术革命的时机。