第1章 引言：软件和编程艺术的兴起（2）

战后，软件业作为一个探索领域、一个行业以及通信与商业之间的媒介，取得了令人瞩目的迅速发展，而这一切几乎都发生得悄无声息。计算机编程的起源至少可追溯到19世纪。当时英国数学家查尔斯·巴贝奇正致力于解决分析机的计算问题；分析机是现代计算机概念化的雏形。今天，我们可以将其所做的事情称为编程。编程中最基本的概念是算法，即执行某种操作的一组指令，或者说是计算的方法。追根溯源的话，算法（algorithm）最早出现在巴比伦[3]，而algorithm这个词则是对波斯学者Muhammad ibn Musa al-Khwarizmi[4]姓氏的讹传，他写过一篇关于代数方法的专著。

但是，在第二次世界大战之前，电子技术还不够先进，人们尚未开发出有用的计算机。早期的编程只是后期任务的附属工作，更像是技术人员烦琐的劳动，通常被认为是机器的“设置”或“编码”。真正吸引人的是硬件，因为它被认为是真正的科学和工程。人们普遍认为，电子数字集成器和计算器，即ENIAC（Electronic Numerical Integrator and Computer），才是开启数字电子计算时代的关键所在。其实，这台存放于宾夕法尼亚大学的机器只是一台裸机。操作人员必须对这台机器进行手动设置，插拔那些让人眼花缭乱的线缆，并把一排一排的开关放到正确的位置。每解决一个新问题似乎都要重建机器，因为它采用的是硬接线方式。为此，当局雇用了一些具备数学技能的年轻女士，并对她们进行了培训。这些女性程序员称为“计算员”（computer），这个词可追溯至18世纪，专门指那些为绘制地图或航海图而编制统计表的计算者。

对ENIAC进行编程，使其计算出火炮的弹道轨迹，这是一项艰难的工作，但却是美国国防部指定的任务。为此，这些女程序员想出了一些技巧来简化流程。她们先在纸上画出详尽的图表，并标出在这台机器上可以解决问题的最有效方法。然后，她们再对机器进行手动设置。珍·巴蒂克这样回忆道[5]：“我们清楚地知道如何设置每一条线和每一个开关。”这种操作可能会花费好几个星期的时间。不过，正是由于她们的努力，ENIAC的公开演示才获得了巨大成功：一条炮弹轨迹用很短的时间就能计算出来，比炮弹本身的飞行速度还快。巴蒂克回忆道：“那简直棒极了，是我一生中最激动的一天。”[6]当时已是战后，1946年的春天。

对于新兴职业的从业者来说，他们的职业称谓变化很快。人工的“计算员”（computer）变成了“编码员”（coder），然后，这个平淡无奇的称谓又被“程序员”（programmer）势不可当地取代了。事实上，这是英国从业者的贡献。很明显，新称谓听起来更有身份，也更具文学气息。葛丽丝·霍普是软件方面的领军人物，于1944年开始在哈佛Mark I上从事战备方程式的计算。她一直认为，用“编程”（programming）这个词来形容初期的工作过于高尚。“直到从英国传过来，‘程序员’这个词才开始广泛使用。”她回忆道，“事实上，我认为，书写机器代码的过程就是编码，我们应该留着‘编程’这个词来描述更高一级的工作。但是，它是从英国传过来的，而且比编码员要好听得多，于是每个人都想被称为程序员。”[7]

由于计算机设计上的突破，更高一级的编程很快就成为现实。这个想法最初源于ENIAC工作团队，随后，1945年6月发表的由约翰·冯·诺依曼撰写的文章“关于EDVAC的报告初稿”（A First Draft of a Report on the EDVAC）对其进行了详尽的阐述。作为著名的数学家和博弈理论家，冯·诺依曼受聘担任原子弹开发项目“曼哈顿计划”的顾问。原子弹的设计需要成千上万次的计算，当时主要是由大量计算员借助台式计算机来完成的。计算机的潜力引起了冯·诺依曼的兴趣，于是他在1944年成为了ENIAC项目的顾问。后来，在ENIAC的基础之上，经过改进，又有了EDVAC（Electronic Discrete Variable Automatic Computer），即电子离散型变量自动计算机。除了冯·诺依曼，还有很多人参与设计了EDVAC，其中最为著名的便是ENIAC项目负责人J. 普雷斯普尔·埃克特和约翰·莫克利，但由于最终负责撰写报告的是冯·诺依曼，因此他获得了设计“存储程序式计算机”的殊荣。这种设计思路就是后来广为人知的冯·诺依曼架构。事实上，现在所有的计算机使用的都是冯·诺依曼架构。

第二次世界大战后，早期的存储程序式计算机才真正开始出现。存储程序的理念在于，不仅计算机的数据——当时用于计算的主要是数字——而且程序指令也会存储在机器中。从某种程度上来说，这无疑能够提高效率，并能实现计算自动化。由于程序指令可以设置到打孔卡片或纸带上，与将要处理的数据一起存入计算机中，所以，再也不用手动设置开关和线缆了。

然而，存储程序这个概念还有更深刻的含义。用计算机科学家巴特勒·兰普森的话来说，它使软件构建成为了一门“独特的自引用”[8]工程学科，因为所有的计算机制都可以应用在自身中。也就是说，存储程序式计算机可使程序修改其他程序或创建新的程序。正是有了这种以计算机为中介的编程交互方式，如今的计算机编程语言才远远超越二进制0和1的组合，更易于人类理解。这种编程交互方式相当于计算机内部的数字生态环境：一段代码迅速跳到进程外去修改其他代码，而后者又会循环回来与其他代码混合。无论是电脑游戏、互联网，还是人工智能，所有这一切都源于代码的这种组合、重组以及持续地自我修正的能力。

早期存储程序式计算机的开发人员最早体会到了编程的复杂性，而且这种复杂性常常是无法预料的。剑桥大学的莫里斯·威尔克斯率领的团队制造了第一台存储程序式计算机，并投入运行。这台机器称为EDSAC（Electronic Delay Storage Automatic Calculator，电子延时存储自动计算器）。在回忆录中，威尔克斯还清楚地回忆起第一次认识到bug注定是程序员的克星时的情景。他这样写道：“到了1949年6月，人们已经意识到，要得到正确无误的程序并不像看起来那么容易。”[9]当时，威尔克斯正在研究他的第一个“重大项目”，而当他在剑桥大学的事业更上一层楼时，他回忆道：“我突然强烈地意识到，我接下来的时间都要花费在寻找程序的bug上了。”