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(fēng)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(dāng)下所有主流廠商都挨個制裁了個遍。

俄羅斯的半導(dǎo)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(fēng)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(dǎo)體和計算機(jī)，大腦是不是就有點(diǎn)一片空白了……

一個數(shù)學(xué)強(qiáng)國，又繼承了前蘇聯(lián)的工業(yè)資源。按理說，在計算機(jī)硬件上應(yīng)該不至于太差。

但為什么它現(xiàn)在，在世界上好像一點(diǎn)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)。

蘇聯(lián)的計算機(jī)起步并不晚。

早在1936年電子計算機(jī)時代來臨之前，他們就用水流做了當(dāng)時唯一能解偏微分方程的機(jī)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(yùn)算，與當(dāng)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(diǎn)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(jī)。

1946年，美國的第一臺通用計算機(jī)ENIAC誕生。

1950，蘇聯(lián)第一臺計算機(jī)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(jī)有幾個問題：體積大、運(yùn)行不穩(wěn)定、極其耗電。

美國的ENIAC重達(dá)30噸，占地170平米，每分鐘能執(zhí)行5000次運(yùn)算。

有傳言說，ENIAC每次開機(jī)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(hù)人員從18000個電子管中定位到故障點(diǎn)，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(yùn)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(dāng)時兩國共同的目標(biāo)。

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(jī)。

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(rèn)為電子管的抗干擾能力強(qiáng)，用在軍工產(chǎn)品上更成熟可靠。

而美國科技公司在市場機(jī)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(jī)設(shè)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(dāng)下使用的手機(jī)、電腦方面的芯片。

但多次點(diǎn)錯科技樹的蘇聯(lián)，想要重振旗鼓，并不是那么容易。

因?yàn)楫?dāng)時還有嚴(yán)重的“內(nèi)憂”：

蘇聯(lián)最初的計算機(jī)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(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致諸多外圍設(shè)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(jī)的發(fā)展，并開始在IBM/360平臺的基礎(chǔ)上制造計算機(jī)。

換言之，直接Copy西方的系統(tǒng)。

在當(dāng)時一部人看來，這直接導(dǎo)致了計算機(jī)工業(yè)的落后。

當(dāng)蘇聯(lián)推出第一臺ES EVM大型機(jī)（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(jī)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(jī)。

這時候的蘇聯(lián)，卻保持高度懷疑態(tài)度：計算機(jī)永遠(yuǎn)不可能是個人計算機(jī)。

時間來到1985年，戈?duì)柊蛦谭蛏吓_后改革，放開在學(xué)校中可以使用個人計算機(jī)

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(jī)，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(yáng)。

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(shè)備，始終達(dá)不到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

比如，Agat，就是基于Apple II的克隆版，就多次遭到計算機(jī)質(zhì)量和可靠性的投訴，最終因供應(yīng)組件的問題而停產(chǎn)。

二進(jìn)制or三進(jìn)制

除了在計算機(jī)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(jìn)制計算機(jī)。

1958年，莫斯科國立大學(xué)研制出第一臺三進(jìn)制計算機(jī)Setun （Сетунь）。

這里的三進(jìn)制倒不是0、1、2，而是-1、0、1，也叫做平衡三進(jìn)制。

這樣在電路上就可以用負(fù)電壓，零電壓，正電壓來實(shí)現(xiàn)。

三進(jìn)制在表示負(fù)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(yùn)行穩(wěn)定，在第一年運(yùn)行中只損壞了3個元件，而莫斯科國立大學(xué)那臺機(jī)器連續(xù)運(yùn)行了17年。

批量生產(chǎn)后，Setun被用于從天氣預(yù)報到組織管理優(yōu)化等多種領(lǐng)域，還首次誕生了計算機(jī)輔助教學(xué)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(jìn)制通用計算技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

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(dǎo)Setun項(xiàng)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?yàn)镾etun太便宜了，當(dāng)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(xué)再次嘗試，研究出更先進(jìn)的Setun 70，其中的設(shè)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(xué)內(nèi)部用于輔助教學(xué)。

在機(jī)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(xué)系統(tǒng)后來被遷移到其他計算機(jī)平臺上總共使用了超過30年，成為三進(jìn)制計算機(jī)留下的少數(shù)遺產(chǎn)。

后來有很多人為三進(jìn)制計算機(jī)的消失感到惋惜，比如圖靈獎得主高納德就稱贊平衡三進(jìn)制“也許是最優(yōu)雅的”。

從信息編碼角度講，e進(jìn)制的存儲效率最高，但不是整數(shù)難以實(shí)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(shí)際上適合三進(jìn)制的材料更難找、電路設(shè)計上也更復(fù)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(jìn)制的IT產(chǎn)業(yè)已發(fā)展成熟，除了有零星的學(xué)術(shù)嘗試，很難再有人重新拾起這個失落的路線了。

電子管、三進(jìn)制的選擇，個人計算機(jī)的低估……多次點(diǎn)錯科技樹的蘇聯(lián)，不免讓人好奇，這當(dāng)中是否也有過沒點(diǎn)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(luò)線，能自動收集處理信息，意在建立實(shí)時和遠(yuǎn)程的國家計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，來管理國民經(jīng)濟(jì)組織之間的資源和信息分配。

提出者正是當(dāng)時領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)個人計算機(jī)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(luò)。

• 在莫斯科設(shè)立計算機(jī)中心。

• 其他主要城市設(shè)立200個中級中心

• 在經(jīng)濟(jì)重要地區(qū)上達(dá)20000個本地終端。

這一網(wǎng)絡(luò)允許任何終端之間進(jìn)行實(shí)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。

比如電話訂火車票了解一下~

進(jìn)一步的，Victor Glushkov還設(shè)想到了可支持線上貨幣流通的電子經(jīng)濟(jì)體系。

放在當(dāng)下，也就是隨處可見的電子支付。

不過因?yàn)檫@個系統(tǒng)過于超前，在1970年代初期遭到諸多領(lǐng)導(dǎo)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(diǎn)歪的和沒實(shí)現(xiàn)的科技，最終都跟著蘇聯(lián)解體煙消云散。

蘇聯(lián)解體前夕，計算機(jī)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(shè)計師、主導(dǎo)了奔騰III架構(gòu)的Vladimir Pentkovski，也有支持向量機(jī)之父Vladimir Naumovich Vapnik。

到現(xiàn)在，俄羅斯還有強(qiáng)大的數(shù)學(xué)和計算機(jī)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(xué)任教，都是香餑餑。

近年來我國也引進(jìn)了不少俄羅斯頂尖人才。

比如清華大學(xué)丘成桐數(shù)學(xué)中心去年底迎來數(shù)學(xué)物理學(xué)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(diǎn)歪了的黑科技，也沒有完全消失。

比如最先進(jìn)的雷達(dá)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(shí)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(shè)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(diǎn)錯的科技樹，制約了俄羅斯計算機(jī)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(xùn)。

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(qiáng)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

本文來自微信公眾號“量子位”（ID：QbitAI），作者：楊凈 夢晨 發(fā)自 凹非寺，36氪經(jīng)授權(quán)發(fā)布。