為什麼科學界有很多老古董電腦仍在使用中？

原文作者｜Anna Nowogrodzki

保持老古董電腦正常運轉是重要任務，也是一種樂趣。

美國國家航空航天局（NASA）的太陽動力學觀測台（Solar Dynamics Observatory ）運作在距離地球表面22000英裡的高空，這是一顆發射于2010年的太陽監測衛星，上面滿是高科技傳感器。但直到2015年，在支援這些傳感器的諸多地面系統中，卻仍有一台真真切切的老古董裝置。

“好萊塢描繪起前沿科學來總是特别酷炫”，科羅拉多大學博爾德分校的太陽實體科學家James Mason說。他的團隊建造了太陽動力學觀測台上的一個儀器。

但Mason第一次前往新墨西哥州的白沙試驗設施（White Sands Test Facility）——該實驗室發射火箭以校準他團隊在太陽動力學觀測台上的儀器——眼前的這一幕令他大為震驚：資料彙流至一台四四方方的、20世紀80年代的定制台式電腦，吐出來的都是黃綠色的像素文字。Mason說，“它可實在太老了，我在網際網路上找不到任何關于它的資訊。”

插圖：The Project Twins

他的經曆并不罕見。從地球化學、語言學到生物化學、顯微鏡學，古董電腦在科學界随處可見。通常，一台老電腦上連着某個昂貴的科學工具組——像是顯微鏡或色譜系統，後者的軟體與新計算機不相容，或更新成本太高。有時候老電腦就是還能用，或者人們太需要用它，以至于沒時間讓它退役一陣子來進行更新。“我在用的一些裝置年齡比我還大”，Kristin Low說，她是加拿大農業及農業食品部一位三十多歲的酶學家。

常言道：“沒壞就别修。”無論原因如何，對許多的科學家而言，保持他們的舊電腦正常運轉至關重要——也是一種樂趣。

為什麼要用老古董？

在加利福尼亞大學戴維斯分校的博德加海洋實驗室裡，部分計算機仍運作着2001年釋出的微軟Windows XP作業系統，實驗室主任Gary Cherr表示這是為了保持與掃描雷射共聚焦顯微鏡及其他成像裝置的相容性。如果使用目前的Windows作業系統，整個團隊需換掉整套顯微鏡。Cherr認為，潛在的邊際收益不值得花上40萬美元。

有些時候是因為更新軟體本身太貴。2008年，Low 在麥吉爾大學的大學實驗室裡曾使用過基于英特爾386處理器的計算機，運作着16歲“高齡”的微軟 Windows 3.1作業系統，以連接配接到他們的液相色譜系統。Low說，如需支援更新後的作業系統，色譜軟體也需要更新，這将花費1萬美元——令人望而卻步。

和許多實驗室一樣，Low的團隊也仍在使用老電腦，因為團隊不想亂搞已經行之有效的東西。這個色譜系統“是每個人都要用來純化蛋白質的，每一天，每一刻都在用”，她說。德國雷根斯堡大學的神經科學家Bjoern Brembs直到2020年使用的還是基于英特爾486的系統。“自1994年以來，它幾乎每天都在運作。”他說，這上面連着一個自制的果蠅飛行模拟器。“當你是一位新晉PI或博士後，你真的需要這個東西來大量産出資料，沒時間給它更新。”

有些實驗室用老電腦是為了滿足技術要求。語言學家Lauren Ackerman管理着英國紐卡斯爾大學的一個實驗室，那裡有一台定制電腦，仍在運作12歲“高齡”的Windows 7作業系統，用于對人的舌頭進行超聲成像。人們對這台電腦的主要需求是存儲功能：它需要為每次持續一個小時的會議保留大量的圖像、音頻和視訊資料；語言學家則利用這些資料研究不同舌形如何産生不同的聲音。這台電腦還需要一種特定類型的擴充插槽——用于與成像硬體進行通信，并且它必須能夠捕捉音頻、視覺、鼻腔氣流和來自喉部電極的電信号，這些信号用于測量聲帶是否開放。Ackerman估計，一台符合這些要求的新電腦要花數千英鎊，和舊裝置還不相容，而她的團隊希望将之用于教學目的。

對Brembs而言， 老電腦還有一個關鍵功能，在windows系統取代文本作業系統MS-DO （微軟磁盤作業系統）以後就一去不複返了：MS-DOS可以“在資料進入時處理，無緩沖延遲”，他在自己的果蠅飛行模拟器中利用了這個功能。“Windows的背景同時進行許多程序”，Brembs說。你可能想要以精确的50毫秒間隔進行測量，但是作業系統可能隻能以平均50毫秒進行處理，實際間隔時間從20到80毫秒不等，取決于它還需執行的其他操作。Brembs說：“在果蠅身上，這麼大的延遲是感覺得到的。”

老而彌“堅”

這年頭電腦隔幾年就要更新換代，還在用幾十年前的系統似乎有些不可思議。然而老式電腦可能出乎意料地耐用。Brembs稱他的電腦在他使用的26年間從未罷工。Mason說他在NASA火箭發射時用的機器持續工作了30多年，一直幹到2015年。這台機器的操作極為簡單，并且不可能連接配接到網際網路，即使他們想連也不成。最終，機器上扁平的彩虹色帶狀電纜（在現代計算機上已被更堅固的管狀電纜取代）開始因反複插拔而産生磨損。他們在機器壞掉之前換了一台。

Karin Forney是美國國家海洋和大氣管理局西南漁業科學中心的海洋生态學家，自1987年以來一直使用東芝T1000筆記本電腦在野外記錄資料。她的研究包括乘坐一架小飛機，“隻有長翅膀的Mini Cooper那麼大”，去調查港灣鼠海豚和棱皮龜。她說：“你不會對電腦做的四件事，我們日常工作裡要做三件。”她指的是把它放在潮濕、海風和極端溫度環境中。

Forney已經嘗試過更新潮的筆記本電腦，甚至那些“理應堅不可摧的”筆記本電腦。“它們倆禮拜就糊了”，她說。但那台東芝則完美勝任野外環境：它足夠小，可以在狹窄的駕駛艙内使用，Forney就坐在飛行員旁邊但必須不幹擾飛行控制系統；液晶屏即使在明亮陽光下也讀得出；散熱足夠好不會燙到她的膝蓋；而且它很少崩潰。Forney總結說，它“真的很結實”。

由于沒有内置硬碟，Forney将資料寫入筆記本電腦的RAM卡中。她認為這是一個優點：因為小飛機的振動和熱量會對硬碟的産生很大的影響。然後她用3.5英寸軟碟将資料傳輸到更現代的電腦上。外置軟碟讀取器到處有賣，價格約為20美元。一般來說，運作過時軟體的電腦不能連到網際網路，因為任何不再更新的軟體會受惡意軟體和新發現的漏洞影響。許多機構如Ackerman的機關都有這方面的IT政策。她說："你不會想要bug的。”

除開bug不談，沒有什麼是永恒的。當老古董個人電腦壞了，研究人員需要想盡辦法、有創意，還要走運。

體力活和創造力

Forney曾從ebay上購買了一摞10台1987年出産的東芝筆記本電腦，每台售價從10到12美元不等。她說：“我們現在隻剩下最後一台了。” 在Forney購買這些舊電腦時，她估計其中一半還有能用的部件，她用來替換壞掉的鍵盤、電池、螢幕和軟驅。“我稱它們為費雪電腦（美國玩具公司，其産品可拆卸組裝），因為我把它們拆開還換了部件。那裡面就真的隻有五個部件。”電源損壞是緻命一擊，因為那是焊接在主機闆上的，無法更換。

當四年前Cherr的共聚焦顯微鏡的采集闆壞掉時，他聯系了生産商Olympus，打算買個新的。Olympus的從業人員告訴Cherr，新的闆與老顯微鏡不适配，但幸運的是他們找到了一個舊闆，會免費寄給他。“我們都明白現在的情況隻是苟延殘喘。”Cherr說。“如果這個闆又壞了，我們隻能去eBay上看看了”——或者換掉整個顯微鏡。

另一個政策是定制一台新電腦。當Cherr的熒光分光光度計連接配接的電腦無法工作時，他就這麼辦了。舊的那台電腦有一個ISA插槽，這是20世紀80年代的主機闆元件——用于連接配接聲霸卡、顯示卡等裝置，20世紀90年代中期之後就失寵了。但要插采集闆（用來跟分光光度計通信）就得有這個插槽。Cherr購買了一台全新的帶有ISA插槽的定制計算機，多花了1000美元。但不是每次都能這麼幹：中國科學院的神經科學家Li Liu用的是他在2000年組裝的電腦，可與飛行模拟器對接——與Brembs使用的模拟器是同一種。但在2018年，“電腦崩潰了好幾次”，他說，“我決定換掉它”。由于無法找到帶有ISA插槽的主機闆，他買了一台新的電腦，改為通過USB連接配接到分光儀上。

在緊要關頭，你還總能試試附近的計算機墳場。大學的時候，Low有一天走進實驗室，發現連接配接着液相色譜儀的電腦無法啟動。幸運的是，她是一個計算機愛好者，還在一個管理計算機實驗室的學生團體中做志願者。她發現是電源壞了，于是前往俱樂部陰暗發黴的地下儲藏室。在箱子和雜亂疊放的電腦堆中，她找到了幾個備用電源，并用其中一個讓電腦起死回生。這套色譜裝置“是同類産品中的佼佼者”，她說，“你沒辦法直接出去，現買一台50萬美元的新機器。”

原文以Old-school computing: when your lab PC is ancient标題發表在2021年6月1日的《自然》的技術特寫版塊上

本文經授權轉載自Nature Portfolio（ID：nature-portfolio），原文标題為“為什麼科學界有很多老古董電腦仍在使用中？|《自然》技術特寫”，如需二次轉載請聯系原作者。