為什么俄羅斯不怕芯片卡脖子？
楊凈 夢(mèng)晨 發(fā)自 凹非寺
量子位 | 公眾號(hào) QbitAI
怎么一個(gè)國(guó)家被卡脖子了，畫(huà)風(fēng)竟然是這樣？
時(shí)間回到十幾天前，美國(guó)一聲令下，英特爾、AMD、 臺(tái)積電，三星…幾乎當(dāng)下所有主流廠商都挨個(gè)制裁了個(gè)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(huì)有多大影響？
結(jié)果網(wǎng)友的畫(huà)風(fēng)卻是“沒(méi)脖子”、“卡了個(gè)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(shuō)到半導(dǎo)體和計(jì)算機(jī)，大腦是不是就有點(diǎn)一片空白了……
一個(gè)數(shù)學(xué)強(qiáng)國(guó)，又繼承了前蘇聯(lián)的工業(yè)資源。按理說(shuō)，在計(jì)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(méi)有？
這也不能賴(lài)現(xiàn)在的俄羅斯。
要賴(lài)，還是得賴(lài)以前給他們打地基的蘇聯(lián)。
多次點(diǎn)錯(cuò)科技樹(shù)的蘇聯(lián)
蘇聯(lián)的計(jì)算機(jī)起步并不晚。
早在1936年電子計(jì)算機(jī)時(shí)代來(lái)臨之前，他們就用水流做了當(dāng)時(shí)唯一能解偏微分方程的機(jī)器。
這臺(tái)“水流積分器” ，靠精確到毫米的水位儲(chǔ)存數(shù)字、不同流速控制運(yùn)算，與當(dāng)時(shí)用齒輪和杠桿傳動(dòng)的主流方案完全不同。
（嗯，或許這就是蘇聯(lián)點(diǎn)歪科技樹(shù)的開(kāi)始）
二戰(zhàn)之后，美蘇都開(kāi)始發(fā)展起電子管計(jì)算機(jī)。
1946年，美國(guó)的第一臺(tái)通用計(jì)算機(jī)ENIAC誕生。
1950，蘇聯(lián)第一臺(tái)計(jì)算機(jī)МESM?（МЭСМ）投入使用。
從這之后，蘇聯(lián)沒(méi)有繼續(xù)追趕美國(guó)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(jì)算機(jī)有幾個(gè)問(wèn)題：體積大、運(yùn)行不穩(wěn)定、極其耗電。
美國(guó)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(shuō)，ENIAC每次開(kāi)機(jī)周?chē)窬永锏碾姛舳家瞪喜簧佟?/p>
而且ENIAC每天都要燒壞幾個(gè)電子管，需要維護(hù)人員從18000個(gè)電子管中定位到故障點(diǎn)，有一半的時(shí)間都在修理。
而蘇聯(lián)的MESM只用了6000個(gè)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(shì)。
提高算力、縮小體積、提高穩(wěn)定性和節(jié)省電力是當(dāng)時(shí)兩國(guó)共同的目標(biāo)。
50年代末60年代初，雖然兩國(guó)又先后研制出體積更小、耗電更少的晶體管計(jì)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(gè)說(shuō)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(guó)科技公司在市場(chǎng)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(guó)后來(lái)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(zhuān)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(guó)集成電路相比已經(jīng)落后了大概20年。
計(jì)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(cuò)科技樹(shù)的蘇聯(lián)，想要重振旗鼓，并不是那么容易。
因?yàn)楫?dāng)時(shí)還有嚴(yán)重的“內(nèi)憂(yōu)”：
蘇聯(lián)最初的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，哪怕是在一個(gè)系列的范圍內(nèi)，都沒(méi)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(chǔ)并不兼容。
于是就在1969年，政府做了個(gè)冒險(xiǎn)的決定：
終止本土計(jì)算機(jī)的發(fā)展，并開(kāi)始在IBM/360平臺(tái)的基礎(chǔ)上制造計(jì)算機(jī)。
換言之，直接Copy西方的系統(tǒng)。
在當(dāng)時(shí)一部人看來(lái)，這直接導(dǎo)致了計(jì)算機(jī)工業(yè)的落后。
當(dāng)蘇聯(lián)推出第一臺(tái)ES EVM大型機(jī)（基于IBM/360）時(shí)，美國(guó)已經(jīng)過(guò)渡到下一代IBM/370平臺(tái)。
到1980年代，個(gè)人計(jì)算機(jī)開(kāi)始在美國(guó)大規(guī)模普及，英特爾、微軟、微軟等科技企業(yè)開(kāi)始推出微處理器計(jì)算機(jī)。
這時(shí)候的蘇聯(lián)，卻保持高度懷疑態(tài)度：計(jì)算機(jī)永遠(yuǎn)不可能是個(gè)人計(jì)算機(jī)。
時(shí)間來(lái)到1985年，戈?duì)柊蛦谭蛏吓_(tái)后改革，放開(kāi)在學(xué)校中可以使用個(gè)人計(jì)算機(jī)
其中，BK-0010由此成為蘇聯(lián)唯一一臺(tái)生產(chǎn)數(shù)量超幾千臺(tái)的個(gè)人計(jì)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(guò)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(lái)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(jì)算機(jī)質(zhì)量和可靠性的投訴，最終因供應(yīng)組件的問(wèn)題而停產(chǎn)。
二進(jìn)制or三進(jìn)制
除了在計(jì)算機(jī)發(fā)展幾次關(guān)鍵跨越上沒(méi)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(guò)的三進(jìn)制計(jì)算機(jī)。
1958年，莫斯科國(guó)立大學(xué)研制出第一臺(tái)三進(jìn)制計(jì)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(lái)實(shí)現(xiàn)。
三進(jìn)制在表示負(fù)數(shù)上有天然的優(yōu)勢(shì)，可以節(jié)省計(jì)算指令。
Setun的主要元件鐵氧體磁芯只使用了約2千個(gè)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單帶來(lái)運(yùn)行穩(wěn)定，在第一年運(yùn)行中只損壞了3個(gè)元件，而莫斯科國(guó)立大學(xué)那臺(tái)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(bào)到組織管理優(yōu)化等多種領(lǐng)域，還首次誕生了計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)的自動(dòng)化系統(tǒng)。
Setun也收到了大量來(lái)自外國(guó)的訂單，似乎有望建立起一套三進(jìn)制通用計(jì)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(mén)限制了Setun的產(chǎn)量，總共只生產(chǎn)了50臺(tái)，并在1965年正式停產(chǎn)。
主導(dǎo)Setun項(xiàng)目的Brusentsov后來(lái)在2011年國(guó)際信息處理聯(lián)合會(huì)（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(shí)只賣(mài)27500盧布。
至于便宜為什么不是好事，只能說(shuō)懂得都懂。
時(shí)間來(lái)到1970年，同樣是莫斯科國(guó)立大學(xué)再次嘗試，研究出更先進(jìn)的Setun 70，其中的設(shè)計(jì)原則與后來(lái)的RISC架構(gòu)異曲同工。
不幸的是，Setun 70也沒(méi)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(lái)了。
這種Nastavnik教學(xué)系統(tǒng)后來(lái)被遷移到其他計(jì)算機(jī)平臺(tái)上總共使用了超過(guò)30年，成為三進(jìn)制計(jì)算機(jī)留下的少數(shù)遺產(chǎn)。
后來(lái)有很多人為三進(jìn)制計(jì)算機(jī)的消失感到惋惜，比如圖靈獎(jiǎng)得主高納德就稱(chēng)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(chǔ)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(lái)說(shuō)更具優(yōu)勢(shì)。
雖然實(shí)際上適合三進(jìn)制的材料更難找、電路設(shè)計(jì)上也更復(fù)雜，這些理論優(yōu)勢(shì)還能剩多少也沒(méi)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(gè)失落的路線了。
沒(méi)聯(lián)成的互聯(lián)網(wǎng)
電子管、三進(jìn)制的選擇，個(gè)人計(jì)算機(jī)的低估……多次點(diǎn)錯(cuò)科技樹(shù)的蘇聯(lián)，不免讓人好奇，這當(dāng)中是否也有過(guò)沒(méi)點(diǎn)歪的。
還真有。
全境自動(dòng)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(dòng)收集處理信息，意在建立實(shí)時(shí)和遠(yuǎn)程的國(guó)家計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，來(lái)管理國(guó)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(shí)領(lǐng)導(dǎo)開(kāi)發(fā)個(gè)人計(jì)算機(jī)Mir系列的Victor Glushkov。
具體來(lái)說(shuō)，這個(gè)自動(dòng)化系統(tǒng)共分為三層網(wǎng)絡(luò)。
在莫斯科設(shè)立計(jì)算機(jī)中心。
其他主要城市設(shè)立200個(gè)中級(jí)中心
在經(jīng)濟(jì)重要地區(qū)上達(dá)20000個(gè)本地終端。
這一網(wǎng)絡(luò)允許任何終端之間進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。換言之，人們可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)高效獲取各地信息。
比如電話訂火車(chē)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(jiàn)的電子支付。
不過(guò)因?yàn)檫@個(gè)系統(tǒng)過(guò)于超前，在1970年代初期遭到諸多領(lǐng)導(dǎo)官員反對(duì)。由于沒(méi)有申請(qǐng)到足夠的資金，OGAS也就被無(wú)限期擱置。
這些點(diǎn)歪的和沒(méi)實(shí)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(jì)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(lái)的英特爾首席處理器設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)基礎(chǔ)教育，ACM/ICPC競(jìng)賽上連續(xù)多年霸榜。
但俄羅斯沒(méi)有足夠的IT產(chǎn)業(yè)來(lái)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(guó)工作、到外國(guó)大學(xué)任教，都是香餑餑。
近年來(lái)我國(guó)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(lái)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(méi)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(zhǎng)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(wú)線電愛(ài)好者和音響發(fā)燒友手中的珍稀收藏品。
時(shí)不時(shí)還能在網(wǎng)友分享的老設(shè)備拆解中，欣賞一下仿佛來(lái)自平行世界的工業(yè)之美~
如今回過(guò)頭來(lái)看，那些被點(diǎn)錯(cuò)的科技樹(shù)，制約了俄羅斯計(jì)算機(jī)工業(yè)的發(fā)展，甚至連個(gè)有代表性的科技企業(yè)也說(shuō)不上來(lái)。
讓人唏噓的同時(shí)，也給我們帶來(lái)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(shí)也要掌握自己的核心技術(shù)。
另外，沒(méi)有完整的工業(yè)體系，即便理論基礎(chǔ)再?gòu)?qiáng)大，科技也不過(guò)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
推薦閱讀：
最近 Github 上爆火的 Chrome 生產(chǎn)力神器 Omni 是什么鬼？
速度是 macOS 的兩倍？首個(gè)支持 M1 Mac 的 Linux 發(fā)行版終于出現(xiàn)！
5T技術(shù)資源大放送！包括但不限于：C/C++，Linux，Python，Java，PHP，人工智能，單片機(jī)，樹(shù)莓派，等等。在公眾號(hào)內(nèi)回復(fù)「1024」，即可免費(fèi)獲取！