向历史上那些伟大的工程师致敬

工程师是科学家、艺术家、思想家的合体。工程设计的本身就是一种对于未知的探索,对于艺术的追求,同时也是工程师思想的结晶。一部精密的机械设备是苛求极致的艺术,一段灵动高效的程序是思想蹦出的火花,一个复杂而又未知的结果的电路是探索的欲望,这些都反映着一些杰出工程师的思想和灵魂,他们把自己的生命已经融入到设计之中。今天我们溯源电子工程师界的划时代巨匠,向伟大的工程师致敬!

电学之父法拉第

法拉第

法拉第凭借其工程领域的成就被称为“电学之父”,完美的诠释了工程师的内涵:科学家、艺术家、思想家。法拉第对电磁学进行了比较系统的实验研究,发现了电磁感应现象,总结出电磁感应定律;发明了电磁学史上第一台电动机和发电机;发现了电解定律;提出电场、磁场第重要概念。他是十九世纪电磁域中最伟大的实验家、工程师。他写成的巨著《电学的实验研究》,收集了3362个条目,详细记述了他做过的实验,总结出带有规律性的成果,是一部珍贵的工程文献,预示着电气化时代的到来。

发明大王爱迪生

爱迪生

1999年美国《生活》杂志评出千年来全球最有贡献的100位人物,爱迪生名列榜首,被誉为“发明大王”,曾改进电报和电话,发明电灯、留声机和自动收报机等,其中获专利权的就有1328项,未申请专利的还有2000多项,他是对近代工程学进步最有贡献的人。英国皇家学会会长洛奇称他是“世界上最伟大的人物”。

美国总统胡佛说:“爱迪生是美国最负盛名的人,是美国的国宝,也是人类的恩人。”爱迪生一生致力于研究,废寝忘食,夜以继日,他经常每天工作20小时。他如此劳苦,不但不感疲乏,而且精神越来越好,思想集中,数十年如一日。更值得钦佩的是,他虽一生不懈地专心科学研究,却并未影响他的灵性长进,他还是一位有明确、强烈基督信仰的工程师。

爱迪生曾说:“我敬佩世上所有的工程师,但我最敬佩的是那位最伟大的工程师——神。”原来连“神”也是工程师中的一员!

计算机先驱范内瓦·布什

范内瓦·布什

范内瓦·布什是二战时期美国最伟大的工程师之一。战时他创立的美国科学研究局对美国取得二战胜利起到了关键性的作用,当时几乎所有的军事研究计划都出自于范内瓦的领导。其中最著名的莫过于“"曼哈顿计划”。作为曼哈顿计划的提出者和执行人,他引领诸位先锋科学家全服美国政府在颇具争议的当时果断开展原子弹研究计划,指导了第一颗原子弹试验和日本原子弹投射。

同时他也是模拟计算机的开创者,信息论之父香农是他的学生,1945年他发表的论文《诚如所思》中提出了微缩摄影技术和麦克斯储存器的概念,开创了数字计算机和搜索引擎时代。在这篇论文里,范内瓦提出的诸多理论预测了二战后到现在几十年计算机的发展,许多后来的计算机领域先驱们都是受到这篇文章的启发,后来的鼠标,超文本等计算机技术的创造都是基于这篇具有理论时代意义的论文。无论你审视信息技术发展史的哪个领域,布什都是在那里留下过足迹的具有远见的先驱性人物。正如历史学家迈克尔·雪利所言,“要理解比尔·盖茨和比尔·克林顿的世界,你必须首先认识范内瓦·布什。”正是因其在信息技术领域多方面的贡献和超人远见,范内瓦·布什获得了“信息时代的教父”的美誉。

无线电之父伽利尔摩·马可尼

马可尼

伽利尔摩·马可尼意大利无线电工程师,实用无线电报通信的创始人。1874年生于意大利的博洛尼亚市。他的家庭十分富裕,他在家庭教师的指导下学习。在博洛尼亚大学学习期间,他用电磁波进行约2公里距离的无线电通讯实验,获得成功。1937年逝世。1897年,在伦敦成立“马可尼无线电报公司”。1909年他与布劳恩一起得诺贝尔物理学奖,被称作“无线电之父”。

疯狂的电机工程师尼古拉·特斯拉

特斯拉2

尼古拉·特斯拉塞尔维亚裔美籍发明家、物理学家、机械工程师、电机工程师和未来学家。他被认为是电力商业化的重要推动者, 并因主要设计了现代交流电力系统而最为人知。在迈克尔·法拉第发现的电磁场理论的基础上,特斯拉在电磁场领域有着多项革命性的发明。他的多项相关的专利以及电磁学的理论研究工作是现代的无线通信和无线电的基石。

在赢得著名的19世纪80年代的“电流之战”及在1894年成功进行短波无线通信试验之后,特斯拉被认为是当时美国最伟大的电机工程师之一。他的许多发现被认为是具有开创性的,是电机工程学的先驱。在美国电机工程史上,即便到了现在,特斯拉的名声依然能媲美其他最为成功最伟大对人类贡献最大的的发明家、科学家。1891年,特斯拉在成功试验了把电力以无线能量传输的形式送到了目标用电器之后,致力于商业化的洲际电力无线输送, 并且以此设想建造了半成品——沃登克里弗塔。

计算机之父约翰·冯·诺依曼

诺依曼

诺伊曼以“关于EDVAC的报告草案”为题,起草了长达101页的总结报告。报告广泛而具体地介绍了制造电子计算机和程序设计的新思想。这份报告是计算机发展史上一个划时代的文献,它向世界宣告:电子计算机的时代开始了。

ENIAC方案明确奠定了新机器由五个部分组成,包括:运算器、控制器、存储器、输入和输出设备,并描述了这五部分的职能和相互关系。报告中,诺伊曼对ENIAC中的两大设计思想作了进一步的论证,为计算机的设计树立了一座里程碑。

设计思想之一是二进制,他根据电子元件双稳工作的特点,建议在电子计算机中采用二进制。报告提到了二进制的优点,并预言,二进制的采用将大简化机器的逻辑线路。实践证明了诺伊曼预言的正确性。如今,逻辑代数的应用已成为设计电子计算机的重要手段,在ENIAC中采用的主要逻辑线路也一直沿用着,只是对实现逻辑线路的工程方法和逻辑电路的分析方法作了改进。

程序内存是诺伊曼的另一杰作。通过对ENIAC的考察,诺伊曼敏锐地抓住了它的最大弱点--没有真正的存储器。ENIAC只在20个暂存器,它的程序是外插型的,指令存储在计算机的其他电路中。这样,解题之前,必需先想好所需的全部指令,通过手工把相应的电路联通。这种准备工作要花几小时甚至几天时间,而计算本身只需几分钟。计算的高速与程序的手工存在着很大的矛盾。

针对这个问题,诺伊曼提出了程序内存的思想:把运算程序存在机器的存储器中,程序设计员只需要在存储器中寻找运算指令,机器就会自行计算,这样,就不必每个问题都重新编程,从而大大加快了运算进程。这一思想标志着自动运算的实现,标志着电子计算机的成熟,已成为电子计算机设计的基本原则。

1946年7,8月间,冯·诺依曼和戈尔德斯廷、勃克斯在ENIAC方案的基础上,为普林斯顿大学高级研究所研制IAS计算机时,又提出了一个更加完善的设计报告《电子计算机逻辑设计初探》.以上两份既有理论又有具体设计的文件,首次在全世界掀起了一股“计算机热”,它们的综合设计思想,便是著名的“冯·诺依曼机”,其中心就是有存储程序原则--指令和数据一起存储(存储机)。这个概念被誉为“计算机发展史上的一个里程碑”。它标志着电子计算机时代的真正开始,指导着以后的计算机设计。

信息论及数字通信时代奠基人克劳德·香农

香农

克劳德·艾尔伍德·香农美国数学家、信息论的创始人。1948年,发表划时代的“通信的一个数学理论”。文章系统论述了信息的定义,怎样数量化信息,怎样更好地对信息进行编码。在这些研究中,概率理论是香农使用的重要工具。香农同时提出了信息熵的概念,用于衡量消息的不确定性。

在漫长的岁月,他思考过许多问题。除在普林斯顿高等研究院工作过一年外,主要都在MIT和Bell Lab度过。需要说明的是,在二次世界大战时,香农博士也是一位著名的密码破译者。他在Bell Lab的破译团队主要是追踪德国飞机和火箭,尤其是在德国火箭对英国进行闪电战时起了很大作用。1949年香农发表了另外一篇重要论文《Communication Theory of Secrecy Systems》(保密系统的通信理论),正是基于这种工作实践,它的意义是使保密通信由艺术变成科学。

“摩尔定律”之父戈登·摩尔

摩尔

戈登·摩尔,工程师与富豪融为一身的双面人,在IT行业有一个神话,这个神话就是一条定律把一个企业带到成功的顶峰,这个定律就是“摩尔定律”。信息产业几乎严格按照这个定律以指数方式领导着整个经济发展的步伐,这个定律的发现者不是别人,正是世界头号CPU生产商Intel公司的创始人之一的戈登·摩尔。1965年提出“摩尔定律”,1990年被布什总统授予“国家技术奖”,2001年退休,退出Intel的董事会。

“摩尔定律”对整个世界意义深远。在回顾40多年来半导体芯片业的进展并展望其未来时,信息技术专家们认为,在以后“摩尔定律”可能还会适用。但随着晶体管电路逐渐接近性能极限,这一定律终将走到尽头。40多年中,半导体芯片的集成化趋势一如摩尔的预测,推动了整个信息技术产业的发展,进而给千家万户的生活带来变化。

微处理器先驱特德·霍夫

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特德·霍夫,美国研究微型电子计算机的先驱,以PDP-8为基础勾画出了他心目中的通用芯片的雏形:加大芯片的集成度,使功能亦随之增强;芯片的输入信号构成对集成电路的一系列指令,输出信号则送出数据或用以控制其它的芯片。在设计中霍夫充分实践了图林和冯·诺伊曼的存储程序的思想,该芯片若安装上输入、输出设备及存储器,就能控制从存储器中读出指令并执行之,也就是说它具有可编程性,而可编程性决定了其具有通用性。若将完成某单一功能(如计算器)的程序永久地储存到存储器中,让微处理机只运行该程序,则该微处理机就成为用户所希望的单功能机。

1971年,霍夫与他的同事完成了第一个可供使用的微处理器,编号为4004,第一个“4”代表此芯片是客户订购的产品编号,后一个“4”代表此芯片是英特尔公司制作的第四个订制芯片。这种数字代号却延用至今。霍夫终于如愿以偿,他在世界第一个微处理器上,集成了2000多个晶体管,发明了世界第一块大规模集成电路4004,在电子计算机历史上,写下了光辉的一页。4004芯片基本具备了微处理器的特点,用它来做计算器,改变了传统计算器的形象。采用4004芯片后,再配用一块程序存储器,数据存储器,移位寄存器,再加上键盘和数码管,就构成了一台完整的微型计算机。

英特尔公司在推出了4004之后,经过应用实践,不断推陈出新,1973年正式推出了8位微处理器8008及其改进型号8080。这种芯片大约集成了4800个晶体管,运算速度比4004快20倍。它就是后来被用于世界第一台微电脑“牛郎星”上的芯片。Intel 4004的出现宣告了集成电子产品的一个新纪元。

电子时代的摩西斯蒂夫·乔布斯

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作为科技巨擎苹果公司的创始人,出乎很多人意料之外的是,乔布斯并不是技术员出身。当初让苹果扬名立万的appleI、appleII电脑,其设计制作都是另一位苹果创始人沃兹尼亚克一手完成的,除去创意之外,乔布斯只做了些组装的活,沃兹甚至称“乔布斯不大懂电子学”。而以后,不管作为团队领导还是公司负责人,乔布斯都不是以程序员或工程师的身份工作的,他其实一直都是产品经理。

与科技史、计算机史上的爱因斯坦、冯诺依曼、图灵等大牛的贡献相比,似乎乔布斯本人对人类科技进步的作用似乎微不足道,不符合人们心目中“科学英雄”的惯常形象。其实不然,他微电子设计带来了灵魂,让人们在使用电子产品的同时收获极致的体验。用事实有力的证明了艺术也是电子设计重要的一部分。乔布斯更是不折不扣的电子工程师。

在人类历史上,无数的工程师用他们的高超的智慧和执着的信念推动者人类社会文明的车轮不断前行。之前各个时代星光璀璨,前辈们的成就让当代工程师们高山仰止。站在巨人肩上固然能看地更远,但是瓶口确实也没有瓶底那么宽敞。以法拉第为代表的那一代工程师们用电气转动地球。二次世界大战的危机激发了那一代工程师们的潜力,也预示着信息时代的到来。现在工业步入智能化的4.0时代,我们需要代表这个时代伟人,工程师们是时候谱写属于你们自己的历史了!


本文选自微信公众号慕尼黑上海电子展(ID:electronicaChina),文章原载EEFOCUS与非网。

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