科技改變生活 · 科技引領(lǐng)未來
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楊凈夢晨發(fā)自凹非寺量子位|公眾號QbitAI怎么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、臺積電，三星…幾乎當下所有主流廠商都挨個制裁了個遍。俄羅斯的半導體產(chǎn)業(yè)，再度引發(fā)人們關(guān)注：制裁后會有多大影響
楊凈 夢晨 發(fā)自 凹非寺
量子位 | 公眾號 QbitAI
怎么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、 臺積電，三星…幾乎當下所有主流廠商都挨個制裁了個遍。
俄羅斯的半導體產(chǎn)業(yè)，再度引發(fā)人們關(guān)注：制裁后會有多大影響？
結(jié)果網(wǎng)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(xiàn)在提到俄羅斯的信息技術(shù)，你想到的可能是舉世聞名的黑客和盜版網(wǎng)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(shù)學強國，又繼承了前蘇聯(lián)的工業(yè)資源。按理說，在計算機硬件上應該不至于太差。
但為什么它現(xiàn)在，在世界上好像一點存在感都沒有？
這也不能賴現(xiàn)在的俄羅斯。
要賴，還是得賴以前給他們打地基的蘇聯(lián)。
多次點錯科技樹的蘇聯(lián)
蘇聯(lián)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。
這臺“水流積分器” ，靠精確到毫米的水位儲存數(shù)字、不同流速控制運算，與當時用齒輪和杠桿傳動的主流方案完全不同。
（嗯，或許這就是蘇聯(lián)點歪科技樹的開始）
二戰(zhàn)之后，美蘇都開始發(fā)展起電子管計算機。
1946年，美國的第一臺通用計算機ENIAC誕生。
1950，蘇聯(lián)第一臺計算機МESM （МЭСМ）投入使用。
從這之后，蘇聯(lián)沒有繼續(xù)追趕美國的腳步，而是逐漸走上不同的技術(shù)路線。
電子管or晶體管
早期的電子管計算機有幾個問題：體積大、運行不穩(wěn)定、極其耗電。
美國的ENIAC重達30噸，占地170平米，每分鐘能執(zhí)行5000次運算。
有傳言說，ENIAC每次開機周圍民居里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(lián)的MESM只用了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(yōu)勢。
提高算力、縮小體積、提高穩(wěn)定性和節(jié)省電力是當時兩國共同的目標。
50年代末60年代初，雖然兩國又先后研制出體積更小、耗電更少的晶體管計算機。
但蘇聯(lián)卻選擇繼續(xù)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(lián)官方認為電子管的抗干擾能力強，用在軍工產(chǎn)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，適合民用的晶體管路線。
美國后來在晶體管的基礎(chǔ)上繼續(xù)發(fā)展出集成電路，并提出摩爾定律。
晶體管的體積不斷縮小，電路規(guī)模不斷增加，直到今天。
而蘇聯(lián)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(lián)專家發(fā)現(xiàn)，想要再縮小下去付出的成本將是天文數(shù)字。
等到蘇聯(lián)再次重視起晶體管，與美國集成電路相比已經(jīng)落后了大概20年。
計算機設備orPC
集成電路的下一步發(fā)展，是大規(guī)模的集成電路，也就是我們當下使用的手機、電腦方面的芯片。
但多次點錯科技樹的蘇聯(lián)，想要重振旗鼓，并不是那么容易。
因為當時還有嚴重的“內(nèi)憂”：
蘇聯(lián)最初的計算機系統(tǒng)，哪怕是在一個系列的范圍內(nèi)，都沒有統(tǒng)一的通用標準，導致諸多外圍設備、數(shù)字存儲并不兼容。
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(fā)展，并開始在IBM/360平臺的基礎(chǔ)上制造計算機。
換言之，直接Copy西方的系統(tǒng)。
在當時一部人看來，這直接導致了計算機工業(yè)的落后。
當蘇聯(lián)推出第一臺ES EVM大型機（基于IBM/360）時，美國已經(jīng)過渡到下一代IBM/370平臺。
到1980年代，個人計算機開始在美國大規(guī)模普及，英特爾、微軟、微軟等科技企業(yè)開始推出微處理器計算機。
這時候的蘇聯(lián)，卻保持高度懷疑態(tài)度：計算機永遠不可能是個人計算機。
時間來到1985年，戈爾巴喬夫上臺后改革，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(lián)唯一一臺生產(chǎn)數(shù)量超幾千臺的個人計算機，但可靠性特別差。
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，由于硬件生產(chǎn)的“硬傷”，蘇聯(lián)山寨、組裝出來的設備，始終達不到質(zhì)量標準。
比如，Agat，就是基于Apple II的克隆版，就多次遭到計算機質(zhì)量和可靠性的投訴，最終因供應組件的問題而停產(chǎn)。
二進制or三進制
除了在計算機發(fā)展幾次關(guān)鍵跨越上沒有跟上，蘇聯(lián)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臺三進制計算機Setun （Сетунь）。
這里的三進制倒不是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，正電壓來實現(xiàn)。
三進制在表示負數(shù)上有天然的優(yōu)勢，可以節(jié)省計算指令。
Setun的主要元件鐵氧體磁芯只使用了約2千個，結(jié)構(gòu)簡單帶來運行穩(wěn)定，在第一年運行中只損壞了3個元件，而莫斯科國立大學那臺機器連續(xù)運行了17年。
批量生產(chǎn)后，Setun被用于從天氣預報到組織管理優(yōu)化等多種領(lǐng)域，還首次誕生了計算機輔助教學的自動化系統(tǒng)。
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(shù)標準。
但不知出于什么原因，蘇聯(lián)有關(guān)部門限制了Setun的產(chǎn)量，總共只生產(chǎn)了50臺，并在1965年正式停產(chǎn)。
主導Setun項目的Brusentsov后來在2011年國際信息處理聯(lián)合會（IFIP）發(fā)表的一篇文章中暗示到：
莫名其妙的行政干涉可能是因為Setun太便宜了，當時只賣27500盧布。
至于便宜為什么不是好事，只能說懂得都懂。
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，其中的設計原則與后來的RISC架構(gòu)異曲同工。
不幸的是，Setun 70也沒有獲得行政力量的支持，只在各大學內(nèi)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(lián)70年代就搞出來了。
這種Nastavnik教學系統(tǒng)后來被遷移到其他計算機平臺上總共使用了超過30年，成為三進制計算機留下的少數(shù)遺產(chǎn)。
后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(yōu)雅的”。
從信息編碼角度講，e進制的存儲效率最高，但不是整數(shù)難以實現(xiàn)。
3比2更接近e（約等于2.718），理論上來說更具優(yōu)勢。
雖然實際上適合三進制的材料更難找、電路設計上也更復雜，這些理論優(yōu)勢還能剩多少也沒有定論。
到今天，基于二進制的IT產(chǎn)業(yè)已發(fā)展成熟，除了有零星的學術(shù)嘗試，很難再有人重新拾起這個失落的路線了。
沒聯(lián)成的互聯(lián)網(wǎng)
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(lián)，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(tǒng)OGAS，于1962年首次提出。
它是一種基于已有和即將新建的電話網(wǎng)絡線，能自動收集處理信息，意在建立實時和遠程的國家計算機網(wǎng)絡，來管理國民經(jīng)濟組織之間的資源和信息分配。
提出者正是當時領(lǐng)導開發(fā)個人計算機Mir系列的Victor Glushkov。
具體來說，這個自動化系統(tǒng)共分為三層網(wǎng)絡。
這一網(wǎng)絡允許任何終端之間進行實時通信。換言之，人們可以通過互聯(lián)網(wǎng)高效獲取各地信息。
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進一步的，Victor Glushkov還設想到了可支持線上貨幣流通的電子經(jīng)濟體系。
放在當下，也就是隨處可見的電子支付。
不過因為這個系統(tǒng)過于超前，在1970年代初期遭到諸多領(lǐng)導官員反對。由于沒有申請到足夠的資金，OGAS也就被無限期擱置。
這些點歪的和沒實現(xiàn)的科技，最終都跟著蘇聯(lián)解體煙消云散。
留下了什么
蘇聯(lián)解體前夕，計算機制造生產(chǎn)就已經(jīng)停滯，大批訂單被取消，還有工廠被迫改行生產(chǎn)吊燈求生。
最終，隨著蘇聯(lián)解體，大量技術(shù)人才出走歐美。
這些人中，有后來的英特爾首席處理器設計師、主導了奔騰III架構(gòu)的Vladimir Pentkovski，也有支持向量機之父Vladimir Naumovich Vapnik。
到現(xiàn)在，俄羅斯還有強大的數(shù)學和計算機基礎(chǔ)教育，ACM/ICPC競賽上連續(xù)多年霸榜。
但俄羅斯沒有足夠的IT產(chǎn)業(yè)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，都是香餑餑。
近年來我國也引進了不少俄羅斯頂尖人才。
比如清華大學丘成桐數(shù)學中心去年底迎來數(shù)學物理學家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(lián)擅長搞模擬電路的傳統(tǒng)，用一種“他激晶體振蕩器”代替芯片功能。
那些蘇聯(lián)產(chǎn)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(fā)燒友手中的珍稀收藏品。
時不時還能在網(wǎng)友分享的老設備拆解中，欣賞一下仿佛來自平行世界的工業(yè)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(yè)的發(fā)展，甚至連個有代表性的科技企業(yè)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(fā)展要尊重客觀規(guī)律，不能盲目排外，同時也要掌握自己的核心技術(shù)。
另外，沒有完整的工業(yè)體系，即便理論基礎(chǔ)再強大，科技也不過是空中樓閣。
參考鏈接：[1]https://www.amusingplanet.com/2019/12/vladimir-lukyanovs-water-computer.html[2]https://en.wikipedia.org/wiki/History_of_computing_in_the_Soviet_Union[3]https://aeon.co/essays/how-the-soviets-invented-the-internet-and-why-it-didnt-work[4]http://ternary.3neko.ru/setun.html[5]https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-3-642-22816-2_10
— 完 —
量子位 QbitAI · 頭條號簽約
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陳楠華