楊淨 夢晨 發自 凹非寺
量子位 | 公衆号 QbitAI
怎麼一個國家被卡脖子了,畫風竟然是這樣?
時間回到十幾天前,美國一聲令下,英特爾、AMD、 台積電,三星…幾乎當下所有主流廠商都挨個制裁了個遍。
俄羅斯的半導體産業,再度引發人們關注:制裁後會有多大影響?
結果網友的畫風卻是“沒脖子”、“卡了個寂寞”這樣式兒的。
那俄羅斯的脖子哪去了?
現在提到俄羅斯的資訊技術,你想到的可能是舉世聞名的黑客和盜版網站。
但要說到半導體和計算機,大腦是不是就有點一片空白了……
一個數學強國,又繼承了前蘇聯的工業資源。按理說,在計算機硬體上應該不至于太差。
但為什麼它現在,在世界上好像一點存在感都沒有?
這也不能賴現在的俄羅斯。
要賴,還是得賴以前給他們打地基的蘇聯。
多次點錯科技樹的蘇聯
蘇聯的計算機起步并不晚。
早在1936年電子計算機時代來臨之前,他們就用水流做了當時唯一能解偏微分方程的機器。
這台“水流積分器” ,靠精确到毫米的水位儲存數字、不同流速控制運算,與當時用齒輪和杠杆傳動的主流方案完全不同。
(嗯,或許這就是蘇聯點歪科技樹的開始)
二戰之後,美蘇都開始發展起電子管計算機。
1946年,美國的第一台通用計算機ENIAC誕生。
1950,蘇聯第一台計算機МESM (МЭСМ)投入使用。
從這之後,蘇聯沒有繼續追趕美國的腳步,而是逐漸走上不同的技術路線。
電子管or半導體
早期的電子管計算機有幾個問題:體積大、運作不穩定、極其耗電。
美國的ENIAC重達30噸,占地170平米,每分鐘能執行5000次運算。
有傳言說,ENIAC每次開機周圍民居裡的電燈都要暗上不少。
而且ENIAC每天都要燒壞幾個電子管,需要維護人員從18000個電子管中定位到故障點,有一半的時間都在修理。
而蘇聯的MESM隻用了6000個電子管做到每分鐘約3000次運算,雖然算力稍弱一些,但耐用和省電上有一些優勢。
提高算力、縮小體積、提高穩定性和節省電力是當時兩國共同的目标。
50年代末60年代初,雖然兩國又先後研制出體積更小、耗電更少的半導體計算機。
但蘇聯卻選擇繼續鐘情于電子管,把主要精力放在了電子管的小型化上。
究其原因,一個說法是蘇聯官方認為電子管的抗幹擾能力強,用在軍工産品上更成熟可靠。
而美國科技公司在市場機制下選擇了體積更小、耗電更少,适合民用的半導體路線。
美國後來在半導體的基礎上繼續發展出內建電路,并提出摩爾定律。
半導體的體積不斷縮小,電路規模不斷增加,直到今天。
而蘇聯的電子管小型化卻走到了末路。
電子管需要一定的真空空間,終于有一天蘇聯專家發現,想要再縮小下去付出的成本将是天文數字。
等到蘇聯再次重視起半導體,與美國內建電路相比已經落後了大概20年。
計算機裝置orPC
內建電路的下一步發展,是大規模的內建電路,也就是我們當下使用的手機、電腦方面的晶片。
但多次點錯科技樹的蘇聯,想要重振旗鼓,并不是那麼容易。
因為當時還有嚴重的“内憂”:
蘇聯最初的計算機系統,哪怕是在一個系列的範圍内,都沒有統一的通用标準,導緻諸多外圍裝置、數字存儲并不相容。
于是就在1969年,政府做了個冒險的決定:
終止本土計算機的發展,并開始在IBM/360平台的基礎上制造計算機。
換言之,直接Copy西方的系統。
在當時一部人看來,這直接導緻了計算機工業的落後。
當蘇聯推出第一台ES EVM大型機(基于IBM/360)時,美國已經過渡到下一代IBM/370平台。
到1980年代,個人計算機開始在美國大規模普及,英特爾、微軟、微軟等科技企業開始推出微處理器計算機。
這時候的蘇聯,卻保持高度懷疑态度:計算機永遠不可能是個人計算機。
時間來到1985年,戈爾巴喬夫上台後改革,放開在學校中可以使用個人計算機
其中,BK-0010由此成為蘇聯唯一一台生産數量超幾千台的個人計算機,但可靠性特别差。
出口和山寨這兩條路,也就被政府大力推揚。
不過值得一提的是,由于硬體生産的“硬傷”,蘇聯山寨、組裝出來的裝置,始終達不到品質标準。
比如,Agat,就是基于Apple II的克隆版,就多次遭到計算機品質和可靠性的投訴,最終因供應元件的問題而停産。
二進制or三進制
除了在計算機發展幾次關鍵跨越上沒有跟上,蘇聯還在其他道路上走了彎路。
最典型的就是,曾短暫嘗試過的三進制計算機。
1958年,莫斯科國立大學研制出第一台三進制計算機Setun (Сетунь)。
這裡的三進制倒不是0、1、2,而是-1、0、1,也叫做平衡三進制。
這樣在電路上就可以用負電壓,零電壓,正電壓來實作。
三進制在表示負數上有天然的優勢,可以節省計算指令。
Setun的主要元件鐵氧體磁芯隻使用了約2千個,結構簡單帶來運作穩定,在第一年運作中隻損壞了3個元件,而莫斯科國立大學那台機器連續運作了17年。
批量生産後,Setun被用于從天氣預報到組織管理優化等多種領域,還首次誕生了計算機輔助教學的自動化系統。
Setun也收到了大量來自外國的訂單,似乎有望建立起一套三進制通用計算技術标準。
但不知出于什麼原因,蘇聯有關部門限制了Setun的産量,總共隻生産了50台,并在1965年正式停産。
主導Setun項目的Brusentsov後來在2011年國際資訊處理聯合會(IFIP)發表的一篇文章中暗示到:
莫名其妙的行政幹涉可能是因為Setun太便宜了,當時隻賣27500盧布。
至于便宜為什麼不是好事,隻能說懂得都懂。
時間來到1970年,同樣是莫斯科國立大學再次嘗試,研究出更先進的Setun 70,其中的設計原則與後來的RISC架構異曲同工。
不幸的是,Setun 70也沒有獲得行政力量的支援,隻在各大學内部用于輔助教學。
在機房用小型終端上多媒體課這種操作,蘇聯70年代就搞出來了。
這種Nastavnik教學系統後來被遷移到其他計算機平台上總共使用了超過30年,成為三進制計算機留下的少數遺産。
後來有很多人為三進制計算機的消失感到惋惜,比如圖靈獎得主高納德就稱贊平衡三進制“也許是最優雅的”。
從資訊編碼角度講,e進制的存儲效率最高,但不是整數難以實作。
3比2更接近e(約等于2.718),理論上來說更具優勢。
雖然實際上适合三進制的材料更難找、電路設計上也更複雜,這些理論優勢還能剩多少也沒有定論。
到今天,基于二進制的IT産業已發展成熟,除了有零星的學術嘗試,很難再有人重新拾起這個失落的路線了。
沒聯成的網際網路
電子管、三進制的選擇,個人計算機的低估……多次點錯科技樹的蘇聯,不免讓人好奇,這當中是否也有過沒點歪的。
還真有。
全境自動化系統OGAS,于1962年首次提出。
它是一種基于已有和即将建立的電話網絡線,能自動收集處理資訊,意在建立實時和遠端的國家計算機網絡,來管理國民經濟組織之間的資源和資訊配置設定。
提出者正是當時上司開發個人計算機Mir系列的Victor Glushkov。
具體來說,這個自動化系統共分為三層網絡。
在莫斯科設立計算機中心。
其他主要城市設立200個中級中心
在經濟重要地區上達20000個本地終端。
這一網絡允許任何終端之間進行實時通信。換言之,人們可以通過網際網路高效擷取各地資訊。
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進一步的,Victor Glushkov還設想到了可支援線上貨币流通的電子經濟體系。
放在當下,也就是随處可見的電子支付。
不過因為這個系統過于超前,在1970年代初期遭到諸多上司官員反對。由于沒有申請到足夠的資金,OGAS也就被無限期擱置。
這些點歪的和沒實作的科技,最終都跟着蘇聯解體煙消雲散。
留下了什麼
蘇聯解體前夕,計算機制造生産就已經停滞,大批訂單被取消,還有工廠被迫改行生産吊燈求生。
最終,随着蘇聯解體,大量技術人才出走歐美。
這些人中,有後來的英特爾首席處理器設計師、主導了奔騰III架構的Vladimir Pentkovski,也有支援向量機之父Vladimir Naumovich Vapnik。
到現在,俄羅斯還有強大的數學和計算機基礎教育,ACM/ICPC競賽上連續多年霸榜。
但俄羅斯沒有足夠的IT産業來吸收這些人才,這可能也是黑客盛行的原因之一。
很多人才到外國工作、到外國大學任教,都是香饽饽。
近年來大陸也引進了不少俄羅斯頂尖人才。
比如清華大學丘成桐數學中心去年底迎來數學實體學家Nicolai Reshetikhin加盟,華為也招攬了22歲俄羅斯天才少女。
至于那些點歪了的黑科技,也沒有完全消失。
比如最先進的雷達上,就沿襲了蘇聯擅長搞模拟電路的傳統,用一種“他激晶體振蕩器”代替晶片功能。
那些蘇聯産電子管皮實耐用,至今仍有許多能工作的,也成了無線電愛好者和音響發燒友手中的珍稀收藏品。
時不時還能在網友分享的老裝置拆解中,欣賞一下仿佛來自平行世界的工業之美~
如今回過頭來看,那些被點錯的科技樹,制約了俄羅斯計算機工業的發展,甚至連個有代表性的科技企業也說不上來。
讓人唏噓的同時,也給我們帶來了深刻的教訓。
科技的發展要尊重客觀規律,不能盲目排外,同時也要掌握自己的核心技術。
另外,沒有完整的工業體系,即便理論基礎再強大,科技也不過是空中樓閣。