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【天富平台app登录】枪与半导体:上一场科技世界大战

《【天富平台app登录】枪与半导体:上一场科技世界大战》

作者:陈斯文

编辑:颜宇

对美国人来说,1961年4月12日是沮丧的一天。

当华盛顿还在睡梦中时,远在苏联的莫斯科广播电台就开始播放经典红色歌曲《我们祖国多么辽阔广大》——随后是一条震动整个人类社会的公告:世界第一艘载人宇宙飞船“东方号”,已由苏联发射。

27岁的苏联空军上尉加加林驾驶着飞船,花了1个小时48分钟,绕地球飞了一圈。全苏联的小学生、工人、和售货员都走出屋子,凝视着天空。随后,他们用20响礼炮、花海、一个广场的命名权、以及“苏联哥伦布”的称号来欢迎新英雄。

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但在太平洋的另一侧,却是咬牙切齿的美国人。

下午四点,肯尼迪总统出席了一场群情激愤的记者招待会,他无奈承认:美国在载人航空上确实落了后。但沮丧而愤怒的美国人并不准备放过他。一位宇航局科学家握着拳头大声诅咒道,“肯尼迪下次竞选注定失败。”另一位宇航员对记者抱怨说:

只要两年前上面有人决定抓紧搞,把人送上去的就是我们。

熟知历史的美国人尤其恼怒,因为他们还被自掘坟墓的耻辱感包围——四十年前,正是在美国的帮助下,苏联才完成了工业化。“没有我们,他们只能生产马铃薯,应该让他们退回一事无成的废物。”一家美国新闻杂志写道。

面对恼怒的公众,肯尼迪的态度则暧昧不清:“我们将投身我们可以领先的领域,这会为人类带来更长远的利益。”但回到白宫后,总统对他的内阁说:“我们要发明一种在地球上进行,对我们有利的竞赛。”

一场影响整个人类文明的较量开始了。

01 挑战者之始

美国人的担忧很有必要,因为在六十年代初,苏联与美国几乎没有差距。

1960年,苏联的核潜艇下水试航,其掌握了一亿吨级的核武器和洲际导弹、后来又有了能把卫星和人送上太空的火箭。美国的物理学家们还发现,在新兴的电子和计算机工业上,苏联人的脚步跟得更紧。

早在1946年,美国推出了第一台数字电子计算机ENIAC,这台机器每秒能完成5000次运算,但只能连续工作20小时。四年后,苏联人发明的MESM运算能力虽然稍逊一筹,但因为减少了65%的电子管,耐用性却更好。

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苏联第一台计算机MESM

1955年,美国贝尔实验室研制出世界第一台全晶体管计算机TRADIC。四年后,苏联人也拿出了自己的晶体管计算机M-4,它的成功,同样基于基础科学研究。在苏联科学家的努力下——苏联晶体管的问世,只比美国晚了几个礼拜。

对立阵营的追赶,让美国人在二战后再次感受到了压力。政府和学界在震惊之后开始冷静下来,研究苏联让美国黯然失色的原因。最终他们发现,美国在战前毫无保留的援助,苏联在战后以举国体制推进基础研究,是帮助苏联跃升第二强国的关键。

1928年的苏联,是一个站在战争废墟上的落后农业国。它的工业产值只相当于美国的八分之一,90%以上的耕种依靠畜力和人力,轻工业落后,重工业更是一片空白。

这意味着,苏联还停留在第一次工业革命的水平。其领导人极度渴望实现快步追赶,但这需要长期的技术和资金积累,他们最终选择的快捷路径是——依靠本国进行资金积累、外国技术实现积淀。

为了筹集工业建设所需的资金,苏联采取了“以农补工”的方式,用农业集体化和工农业剪刀差,把农业的利润转移到工业中,以及向外国出口粮食换取外汇。在1928年到1938年的两个五年计划里,苏联农业提供的资金,大体相当于同期国家固定资产投资的总额。

苏联用来发展工业的资金,是全国人民勒紧裤腰带省出来的。

但只有资金还不够,苏联还需要解决技术和设备的难题,放眼世界,美国是最先进的工业国,是苏联绝无可能绕过的外部援手。它对苏联的态度格外宝贵而重要,在某种意义上,这是苏联经济重建的唯一机会。

幸运的是,苏联得到了这个不能失去的良机。站在今天回望,它几乎是时势与国运的完美巧合,足以让人生出天佑苏联的感喟。

就当时而言,苏联虽然受到政治上的孤立,但国际商贸却还可以自由流通。更为重要的是,就在苏联实施第一个五年计划(1928-1932年)期间,世界爆发了全球性经济危机,美国恰好处在旋涡中央。

一侧是对于物资和技术的巨大需求,另一侧是产品、工程师和熟练工人的过剩供给。这种天造地设的供需关系,让美国和苏联都看到了国家级交易的可能。

1929年,1123家美国公司与苏联签订了供货合同,紧随其后的是英国和德国。它的结果是在一五计划期间,苏联是世界上进口机器设备最多的国家,仅在1931年一年,美国出口的机器设备中,有50%卖给了苏联。

在对苏援助中,美国人的输送可谓毫无保留。

在苏联马格尼托格尔斯克钢铁厂的建设中,450名美国工程师日夜加班,绘制了精确到每一个螺丝和螺母的建设图纸。用到的都是美国最新的观念与技术,这使得苏联马钢建成后,立即就成为了世界上最大最先进的钢铁企业。

那是一个创世纪般的建设年代,美国源源不断的技术与设备输入,加上苏联全体民众大干快上的热情,一个又一个的纪录诞生了。

两个五年计划期间,苏联马格尼托格尔斯克、库兹涅茨、扎波罗热三大钢铁厂的全套设备与技术都来自于美国;著名的斯大林格勒拖拉机厂,其设备基本上是从美国的拖拉机厂拆运组装。构成苏联日后汽车工业框架的三大汽车厂,其蓝本完全是美国福特汽车的翻版。

所有这些项目,都离不开美国的扶持。一五计划中,有两万名外国专家来到苏联,分布在从中央部门到工厂的、车间的所有领域。显然,这对于一个在1928年文盲率达50%的国家来说,是比物资和设备更宝贵的财富。

美国对苏联的援助,在世界技术转让史上堪称罕见。出于后来的敌对态势,它很少被美国提及,但它对于苏联的作用却难以言表——这等于手把手地教会了苏联如何搭建完备的工业体系。

1933年1月,苏联一五计划提前完成,斯大林发表讲话:过去我们没有钢铁工业,没有拖拉机工业、汽车工业……航空工业,现在我们都有了。二战之后,他对美国驻苏联大使哈里曼的表达更直接:

“苏联所有的工业,有三分之二是在美国帮助下建成的。”

02 通往“崛起”之路

1973年,美国学者萨顿出版了一本著作《静悄悄的自杀——美国对莫斯科的军事援助》。从书名就可以看出,美国人慌了。因为苏联站在欧洲第一、世界第二的工业基础上,开始了特色的急进之路

在这条急进之路上,发生了一个重要且最容易被人忽略的转变。那就是苏联的科技体系,已经从技术引进与消化的初级阶段,静悄悄地过渡到通过基础科学研究、进行技术自我转化的正向循环上。

这种正向循环的效应,我们可以从半导体物理领域的发展中看出端倪。

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进入30年代,苏联科学家开始在半导体物理方面取得巨大成就。杰出的物理学家越飞,在那时便指出:半导体材料将是电子技术的新材料。他还在半导体的导电性研究中提出“阻挡层”的概念——这是未来集成电路研究的核心理论之一。

除了理论研究,苏联还在工程实践中进行了广泛尝试。甚至在20年代后期,就有科学家开始尝试在硅材料表面设置触点,用半导体建立类似三极管的三电极系统。

这种在理论和工程实践中同时进行的研究,需要的无外乎三个因素:安定的国内环境、必要的工业积累,由高层政策重视带来的资源投入。这些因素,在30年代的十年和二战后,苏联全部做到了,其中的最后一条,至关重要。

对于一个刚刚实现工业化的国家来说,有意愿为基础研究提供支持,几乎可以称为独具慧眼。在当时各国政府的普遍认识中,基础科研是一件吃力不讨好的事情——它耗资巨大,成果莫测,即使有研究成果出现,也不一定有实用价值。

但苏联领导人并不这样认为,他们亲眼目睹了美国技术在苏联工业化进程中的作用,懂得科技是第一生产力的道理,更清楚技术进步的来源在哪里——没有法拉第,爱迪生就不会发明电灯;没有爱因斯坦晦涩难懂的理论,原子弹就不会成为现实。

这种思维的主导下,苏联加大了对于基础科学的投入,在全苏范围内建立研究所,由科学家和工程专家牵头,负责细分领域内的研究。而在教育一端,则是以特色的苏式学制对科技领域进行人才供给。

苏联表现出来的强度令美国人惊叹不已,一个名叫约翰·根室的美国学者在著作中惊叹:

“美国小学生每年上课只有180天,苏联孩子却是213天。除了整整十年的数学课外,还必须学习四年化学、五年物理、六年生物,念完10年制学校的男女学生,其接受的科学教育要比美国大学生还强。”

到五十年代中期,苏联学校培养出来的科学家和工程师,已经比美国多出一倍。在美国国家科学基金会一份长达64页的报告中,指出了一个令人惊叹的事实,在苏联全部科学家中,有14%的人可以进行基础研究。

这为苏联带来了一个科研成果上的繁盛时代。

在新兴的电子和计算机工业上,苏联对于美国构成的压力,不仅在于单一性能的接近,更在于其依靠在电子和半导体研究领域的积累,使得苏联的计算机设计能力并非一枝独秀,而是花开数朵。

1953年,苏联设计出了“箭”大型计算机,它每秒可以运算2000次,通过打孔机卡纸和磁带输入、输出数据。到1957年,“箭”一共生产了7台,并且和1950年研发的MESM一起应用于航天、导弹工程的数据运算。

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“箭”大型计算机

根据间谍带回的情报显示,苏联在计算机和半导体的前沿研究上,甚至比美国更活跃。日后这个情报被证明是正确的:1956年,由苏联科学院院士索伯列夫牵头,苏联成功研制了三进制计算机。

美国的援助,在赋予苏联宝贵工业资产的同时,也让苏联省去了自我摸索的阶段。在二战后的十多年里,苏联内部虽然政治斗争频繁,领导人们却始终如一地在一个问题上保持了清醒认识——科技是强国的武器,它来源于基础科学研究。

令人感慨的是,苏联领导人的这个认识居然是落伍的。

03 戴着枷锁起舞的半导体

1944年,美国总统罗斯福曾给科学家万尼瓦尔·布什写了一封言辞恳切的信。

“思想的前沿摆在我们面前,如果以我们发动这场战争相同的眼光,勇气和动力来开拓它们,我们就能创造出更充实,更富有成果的就业机会和生活。”

万尼瓦尔·布什针对集成电路理论的研究,是日后数字集成电路的设计基础,甚至于在1945年就提出了类似互联网超文本链接的设想。他还直接参与了美国研究原子弹的“曼哈顿计划”。这样的成就与资历,确保了他的话可以得到总统认真对待。

于是,一份名为《科学,无尽的前沿》的报告被摆上了另一位美国总统杜鲁门的案头。一言以蔽,他希望美国能够通过巨量的资金支持,激励科学家探索最前沿的科技,鼓励企业不断将科技成果向应用层面转化。

万尼瓦尔·布什的想法,与苏联的科技战略几乎有着同样的认识根源,但也有着完全不同的实操导向。在后面我们也将见识到,正是这种差别,加上美苏不同的制度土壤,使得美苏在半导体的科技争霸上走出两条不同的路,双方得到的结果也判若云泥。

在随后的十几年时间里,美国人并未认真对待万尼瓦尔·布什的建议。在度过了残酷的二战后,电冰箱、汽车和电视机才是他们更乐于追求的东西,基础研究并不必要。

这种情绪还弥漫于政府高层中间。在1954年前后担任国防部长的查尔斯·威尔逊甚至认为基础研究是荒谬可笑的,他有一次公开嘲笑基础研究不过是“青草为什么会绿,炸土豆为什么会黄。”

60年代后,苏联在半导体与计算机领域的追赶一步快过一步。

两大阵营的实力天平,看起来正在向苏联微微抖动。然而,在苏联科技体系和综合国力的急进中,却有一些谁也没有注意到的因素,正在悄然发挥作用:计划经济。

1967年,白俄罗斯的一家半导体工厂在为一件事发愁,他们的一台中压断路器坏了,无法修复,需要重装一台。在确定了无法修复后,业务副厂长在厂党委会上提出要求,经过党委会讨论,工厂把这个需求上报给了明斯克市的电子工业管理局。

但简单的重装任务却是个麻烦事。这笔钱对于电子工业管理局是个意外,在1967年的计划中,并没有这笔经费的安排,因此也就无法批给工厂这笔钱。于是,需求被层层上报到明斯克市计委和白俄罗斯加盟共和国计委。 

事情最后的解决方案,是由白俄罗斯计委在1967年计划上做了一个补充条款,同时批复给明斯克市计委和电子工业局,由他们向明斯克市财政局提出申请,再由财政局拨款给一家断路器厂家,安排特别生产一台断路器。

半导体工厂最后如愿以偿地拿到了他们要的断路器,但这是三个月后的事。

苏联的计算机产业布局是这种管理制度下的一个典型例子:为了加强各个加盟共和国的联系,苏联领导人把产业上下游做了硬性分配,乌克兰得到了电子信息工业板块,白俄罗斯得到了半导体工业板块,波罗的海三国则得到了加工和组装工厂。

这个做法显然算的是政治账,而不是经济账。事实上,在计划经济体制下,经济账也有一套自己的算法:

所有建设与科研项目都纳入国家统一计划;所需资金由国家财政统一分配拨款;所需物资由商业、物资部委统一调配;从事生产的劳动力由国家统一培养;生产出来的产品由国家统购统筹;企业盈利上缴国家财政,企业亏损由国家财政补贴。

这个严密又庞大的管理体制,就像是一架事先设定好全部程序的经济机器——国家在宏观上决定投资规模、投资结构、产业布局,又在微观上担负着项目决策管理任务。

这种体制的优点,是有利于集中社会资源,能以举国之力办大事,特别是在经济相对落后的阶段,通过集中资源强攻重工业和基础建设,可以明显提高社会发展水平。

但它的弊病也很明显,除了我们已经看到的低效率、僵化和反应迟缓之外,它还会为产业发展造成一系列奇特的导向。在后面我们将会看到,正是在这种导向的作用下,苏联的半导体与计算机工业,是如何一步步走向颓势的。

这种颓势的苗头,从60年代后期就开始出现了。美苏第一代晶体管计算机的推出间隔只有四年,但第一代集成电路计算机的推出间隔却增至九年。从许多苏联的科学家和技术官员的回忆录中可以看出,他们对于这种追赶上的吃力,是有所察觉的。

但他们很难在自己的层面上改变大局。因为计划经济的思维和模式,已经伴随着时代的推移,根植在这个国家的血液中。

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