第1章 人类计算员

用计算机来命名我们书桌上这种无处不在的机器,其实是一种误导。回溯维多利亚时代乃至第二次世界大战期间,“computer”一词描述的是一种职业,它在《牛津英语词典》中的定义为:“执行计算的人;计算员、计算者;尤指受雇于天文台、勘测等领域进行计算的人。”

事实上,尽管现代计算机可以处理数字,但它主要用于信息存储与处理,即从事文员所做的各项工作。《牛津英语词典》将“文员”定义为“受雇于公共或私人办公室、商店、仓库等且处于从属地位的人员,进行书面记录、记账、文件誊清、收发信件等机械性工作,或从事与文员有关的类似工作”。电子计算机可被视为计算员与文员两种角色的结合。

对数与数学用表

大规模利用计算员处理信息的首次尝试,始于编制对数表、三角函数表等数学用表。对数表彻底改变了16 世纪与17 世纪的数学计算,只需简单的加减运算,就能完成乘、除、开方等耗时的算术运算。在测量和天文学领域,三角函数表也加快了角度和面积计算的速度。然而,对数表与三角函数表只是最知名的通用数学用表。到18 世纪后期,人们已编制出若干专用表,并应用于多个不同的领域,如海员的航海用表、天文学家的星表、精算师的人寿保险表、建筑师的土木工程表,不一而足。这些用表全部由计算员编制而成,没有借助任何机器的帮助。

对英国(以及之后的美国)等海洋国家而言,及时编制可靠无误的航海用表在经济上具有重要意义。1766 年,英国政府批准皇家天文学家内维尔•马斯基林每年编制一套名为《航海天文历》的航海用表,这是世界上第一个永久性制表项目。这部经常被称为“海员圣经”的《航海天文历》显著提高了航行的准确性,它从1766 年起出版至今,从未间断。

《航海天文历》并非由皇家天文台直接计算完成,它是遍布英国各地的大批自由计算员的工作成果。两名计算员各自独立地计算一遍数据,再由第三名“比较员”核对。不少计算员是退休的文员或神职人员,这些在家工作的计算员精于数字,信誉可靠。我们对这些无名的苦力几乎一无所知。马拉奇•希钦斯或许是唯一在历史上留下记录的计算员和比较员,这位英格兰康沃尔郡的牧师为《航海天文历》工作了40 年。希钦斯将毕生精力投入天文历的计算,其传记收录于英国《国家人物传记大辞典》。在1811 年马斯基林去世时(希钦斯已于两年前去世),《航海天文历》“时运不济达20 年之久,甚至因其中的错误而名誉扫地”。[1]

查尔斯•巴贝奇与制表

在此期间,查尔斯•巴贝奇开始对制表中存在的问题以及消除表中的错误产生兴趣。巴贝奇生于1791 年,是一名富有的伦敦银行家之子,幼年在英格兰西部德文郡的乡村小镇托特尼斯度过。巴贝奇接受的学校教育较为平庸,但他通过自学,将自己的数学能力提升到相当高的水平。1810 年,巴贝奇进入英国剑桥大学三一学院并主修数学。就数学领域而言,剑桥大学在英国已属首屈一指,但巴贝奇沮丧地发现,他比导师懂得还多。他意识到,与欧洲大陆相比,剑桥乃至全英国的数学研究已是一潭死水。巴贝奇与两位同窗好友共同组建了分析学会,成功地对剑桥大学的数学教学进行了重大改革,并最终推广到整个英国。虽然年纪不大,但巴贝奇已是一名出色的宣传能手。

1814 年,巴贝奇从剑桥大学毕业,婚后定居在伦敦摄政街,成为一名绅士哲学家①。巴贝奇将主 要精力投入数学研究,并于1816 年当选英国皇家学会会士,这标志着他的成就得到英国主要科学组织的认可。时年25 岁的巴贝奇堪称离经叛道的怪才,他的科学声望与日俱增。

1819 年,巴贝奇首次造访法国巴黎,结识了一大批法兰西科学院的主要成员,包括数学家皮埃尔– 西蒙•拉普拉斯和约瑟夫•傅里叶,巴贝奇与两人建立了长期的友谊。可能就是在这次访问中,巴贝奇了解到由加斯帕尔•德普罗尼男爵组织实施的法国制表项目。巴贝奇从中看到了决定他未来人生轨迹的构想。

法国大革命开始后不久,德普罗尼于1790 年正式启动制表项目。新政府着手对许多旧制度进行改革,尤其是建立一套公正的财产税制度,为此需要最新的法国地图。这项工作交由德普罗尼负责,他受命担任法国条例调查部门地籍办公室的主管。由于政府同时决定引入全新且更为合理的公制来改革原有的英制度量衡,德普罗尼的工作变得更加复杂。地籍办公室编制了一套称为地籍表的全新十进制表,它是当时全世界规模最大的制表项目。德普罗尼决定像组织工厂一样来组织这个项目。

德普罗尼从当时最著名的经济学著作入手,这就是于1776 年出版、由亚当•斯密撰写的《国富论》。斯密是率先倡导分工理论的学者,他以制针厂为例阐述了这种理论。在这个著名的例子中,斯密解释了如何将制针过程分为线材切割、针头制作、针尖打磨、针的抛光、成品包装等不同的工序。如果一名工人专事一道工序,那么其产出将远远高于一名从事所有工序的工人。德普罗尼“突然想到,可以将同样的方法应用到自己所承担的繁重工作中,就像制造大头针那样制造对数”。[2]

① 绅士哲学家指经济上独立、将从事哲学或科学研究作为个人爱好的哲学家,他们与公共学术机构没有直接的从属关系。——译者注

德普罗尼将他的制表“工厂”分为三部分。第一部分由阿德里安– 马里•勒让德、拉扎尔•卡诺等六位杰出的数学家组成,负责确定计算所用的数学公式。第二部分是另一组类似于中层管理者的数学家,他们按照给出的数学公式组织计算,并将准备印刷的结果进行汇总。第三部分人数最多,由60 到80 名负责实际计算 的计算员组成。他们使用“差分法”,只需进行加减两种基本运算,不用做更复杂的乘除运算。因此,计算员只要具备基本的算术和读写能力即可,不必也无须受过更高的教育。其实,大部分计算员都是失业的理发师,因为“旧制度最令人憎恶的标志之一就是贵族的发型”。[3]

尽管地籍办公室的任务是编制数学用表,但这项工作本身与数学并无关联。从根本上讲,除制造业和军事领域之外,这也许是组织技术第一次应用于信息生产。在接下来的40 年中,类似的项目再未出现。

整个制表项目持续了大约十年时间。到1801 年,所有数学用表原稿都已准备付印。遗憾的是,在之后几十年中,法国遭遇了接二连三的金融危机与政治危机,印刷数学用表所需的大量资金始终未能到位。因此,当巴贝奇在1819 年得知这个项目的时候,他只看到存放在法兰西科学院图书馆中的一堆数学用表原稿。

1820 年,巴贝奇回到英国,同年与一批志同道合的业余科学家共同创立皇家天文学会。在为这个学术团体编制星表的过程中,巴贝奇积累了制表的第一手经验。他和朋友约翰•赫舍尔负责监督星表的编制,这些星表采用《航海天文历》的方式完成:自由计算员进行计算,巴贝奇与赫舍尔负责核对计算的准确性,并监督结果的汇总和印刷。巴贝奇抱怨制表工作困难重重,易于出错且枯燥乏味——如果监督制表尚且如此,那么可想而知,实际的计算工作是多么艰苦。

在19 世纪的信息处理中,巴贝奇的独特角色在于他兼具数学家与经济学家的双重身份。身为数学家,他注意到对可靠数学用表的需求,也了解制表过程;身为经济学家,他认识到德普罗尼运用的组织技术极为重要,并能进一步推动这种理念。

当工厂还在使用极为简单的工具从事体力劳动时,德普罗尼已将大规模生产原则应用于制表作业。然而,自项目实施以来的30 年中,工厂的最佳实践已发生变化,机械大规模生产的新时代初露曙光。亚当•斯密理论中的制针厂工人,很快将被制针机取代。巴贝奇决定,与其像德普罗尼那样采用昂贵的劳动密集型手工制表法,不如在新兴的大规模生产技术潮流中顺势而动,发明一种制表机器。

巴贝奇将自己设计的机器称为差分机,因为它同样使用德普罗尼与其他人在制表时所用的差分法。但巴贝奇很清楚,表中的大部分错误出现在印刷而非计算阶段,所以他还为差分机设计了印刷模块。差分机在概念上非常简单,它由一组执行计算的加法机构① 和一个印刷模块构成。

巴贝奇运用自己出色的沟通能力来推广差分机的理念。1822 年,巴贝奇首先致信皇家学会会长汉弗莱•戴维爵士,提议英国政府资助他制造差分机。[4]巴贝奇认为,高质量的用表对一个海洋和工业国家而言必不可少。与德普罗尼在制表项目中雇用的近百名监督员和计算员相比,他发明的差分机能大幅降低成本。巴贝奇自费印出信件,并确保交到有影响力的人手中。1823 年,巴贝奇获得了1700 英镑的政府资助来制造差分机。如有必要,政府还将提供更多的资金。

巴贝奇还设法发动更多的科学界人士来支持他的项目。他的支持者一致认为,差分机的优点在于能“通过可靠的机械装置”消除数学用表中出现的错误。这种看法也暗示,《航海天文历》与其他表中的错误“即便不会给航海者带来危险,也可能使他们陷入困境”。[5] 巴贝奇的朋友赫舍尔进一步写道:“对数表中未被发现的错误有如大海中不为人知的暗礁,一旦撞上暗礁,灾祸殊难预料。”[6] 表中的错误不断累积,演变为骇人的故事,以致“错误充斥航海用表,导致船只接连失事”。[7] 尽管历史学家并未找到这种说法的依据,但可靠的数学用表无疑有助于英国的海上活动顺利进行。

遗憾的是,工程远比概念复杂得多,巴贝奇完全低估了建造差分机所需的资金和技术资源。他处于生产技术的最前沿,尽管蒸汽机和动力织布机等相对简陋的机器已得到广泛应用,但制针机这样的精密设备仍属新鲜事物。及至19 世纪50 年代,这类机器才逐渐普及,依靠当时出现的机械工程基础设施,制造这些设备才变得相对容易。虽然在19 世纪20 年代制造差分机并非天方夜谭,但巴贝奇为此付出了作为先行者的代价。这就像在20 世纪40 年代中期制造第一台计算机一样, 困难重重且耗资巨大。

① 加法机构是一种解算机构,可以按数学关系确定的规律实现机械运动转换,主要由杠杆、齿轮、钢球等常见的构件组成。——译者注

当时,巴贝奇要应付两线作战:首先是设计差分机,其次是开发制造差分机所需的技术。尽管差分机的概念很简单,其机械设计却相当复杂。巴贝奇为差分机绘制了数百张机器图纸,写下的笔记多达数千页,这些资料保存在今天的伦敦科学博物馆,差分机的复杂性由此可见一斑。19 世纪20 年代,巴贝奇遍访欧洲各大工厂,寻找可以应用于差分机的配件和技术。虽然许多发现并未在差分机的研制过程中派上用场,但巴贝奇确实成为当时最了解制造业的经济学家。1832 年,巴贝奇出版了名为《论机械和制造业的经济》的经济学经典著作。这是巴贝奇最重要的作品,先后出版4 次,并被译成5 种语言。巴贝奇堪称经济学史上一位影响深远的人物,他将亚当•斯密的《国富论》与19 世纪80 年代弗雷德里克•温斯洛•泰勒在美国创立的科学管理运动联系在一起。

从19 世纪20 年代到30 年代初,英国政府一直为巴贝奇的差分机项目提供资助,总额高达1.7 万英镑,巴贝奇声称自己还另外投入了大量资金,这在当年无疑是一笔巨款。到1833 年,巴贝奇已经制造出一台设计精美的差分机样机。尽管这台样机对实际的制表作业而言过小,也没有印刷模块,但这无疑表明巴贝奇的设想是可行的。(这台样机在伦敦科学博物馆中永久展出,它仍然能像当年一样完美地运转。)

制造全尺寸差分机需要更多资金,巴贝奇于1834 年致信英国时任首相威灵顿公爵,请求政府提供进一步资助。[8] 遗憾的是,那时的巴贝奇有了一个激动人心的独创性想法,以至于无法保持沉默:他设想制造一种全新的机器,可以完成差分机的所有工作,但远不止于此,它还能执行人类指定的任何计算。巴贝奇将其称为“分析机”,这种设备在几乎所有重要方面都与现代电子计算机具有相同的逻辑结构。在写给威灵顿公爵的信中,巴贝奇暗示政府应该允许他制造分析机而非完成差分机。在巴贝奇的职业生涯中,最严重的政治误判莫过于提出制造分析机,这严重损害了英国政府对其项目的信心,巴贝奇再未得到任何资助。事实上,此时的巴贝奇已彻底沉浸在自己的项目中,将最初的目标“编制数学用表”完全抛在脑后。差分机已陷入“为制造而制造”的境地,第3 章将对此进行论述。

清算所与电报

当巴贝奇还在为研制差分机殚精竭虑时,无论使用人力还是机器,大规模信息处理的设想都极不寻常。在19 世纪20 年代,普通办公室的工作还不需要大量文员,也没有任何办公设备可供使用。彼时,加法机不过是科学中的新鲜事物,打字机也尚未出现。以伦敦公平保险社为例,这家当时全球最大的人寿保险公司仅由8 名文员管理,只配备了鹅毛笔和书写纸。

放眼整个英国,仅有一家大规模数据处理机构的组织能力堪与德普罗尼的制表项目相媲美,这就是位于伦敦金融城的银行家清算所。[9] 巴贝奇撰写了当时唯一介绍它的文章。

为了处理在商业活动中迅速增加的支票数量,银行家清算所应运而生。使用支票在18 世纪已很普遍,但银行职员必须将客户存入的支票送到签发它的银行,才能兑换现金。随着支票使用在18 世纪中叶变得越来越流行,伦敦的每家银行都雇用了“跑款员”,负责前往伦敦金融城的其他银行,以便将支票兑换为现金。18 世纪70 年代,跑款员的工作得以简化:所有人约好同一时间在伦巴第街① 的五钟酒吧见面,然后在一间“清算室”内兑换全部支票与现金。这无疑节省了跑款员在路上花去的时间,也避免了遭到抢劫的危险。这也表明,如果两家银行相互开具支票,那么结算所需的现金只是两笔欠款之间的差额,通常远低于所有支票的总额。随着业务量的增长,清算室的面积随之扩大,其间多次搬迁。最终,到19 世纪30 年代初,伦敦各家银行在位于伦敦金融中心腹地的伦巴第街10 号共同成立了银行家清算所。

① 伦巴第街是伦敦金融城内一条以商业、银行业与保险业而闻名的街道,其历史可以追溯到中世纪,常与美国纽约的华尔街相提并论。——译者注

银行家清算所行事隐秘,不接待来访者,也避开公众的关注,因为老牌银行希望将19 世纪20 年代新成立的众多银行排除在外(在19 世纪50 年代之前,清算所成功做到了这一点)。然而,巴贝奇被清算所的概念吸引,千方百计想一探究竟。银行家清算所的干事是位了不起的人,名叫约翰•卢伯克,他不仅是伦敦金融城的 领军人物,也是颇具影响力的业余科学家,还担任英国皇家学会副会长。1832 年10 月,巴贝奇致信卢伯克,询问银行家清算所能否“允许陌生人作为旁观者入内”。[10] 卢伯克在回信中表示:“您可以进入清算所……但不要向他人提及此事,以免公众认为他们也能进入这个银行业的私密‘圣地’,我们当然不希望对外声张。”巴贝奇折服于卢伯克的科学组织系统,他不顾卢伯克的阻拦,在《论机械和制造业的经济》一书中以热情洋溢的笔调写道:

在伦巴第街的一个大房间里,大约30 名来自伦敦多家银行的职员,按字母顺序坐在房间四周的办公桌旁。每个人身边都有一个打开的小盒子,背后的墙上用大号字体标有所属银行的名称。其他清算所的职员不时进入房间,将银行应付给该分销商所属清算所的支票放入盒中。[11]

一天的大部分时间里,职员们都忙于交换支票并填写分类账明细。银行之间的结算从下午4 点开始。每家银行的职员将从其他银行收到的所有支票加总,再将需要向其他银行兑付的所有支票加总,两个数字之间的差额就是需要兑付或应收的款项。

下午5 点整,清算所的监督员在房间中央的主席台就座。当天所有欠款的银行职员将现金付给监督员,所有被欠款的银行职员再从监督员手中收取现金。如果期间没有错误发生(精心设计的会计制度使用预先印制的表格,能确保不会经常出错),那么监督员手中的现金余额应该恰好为零。

流经银行家清算所的资金数量十分惊人。1839 年的清算额达到9.54 亿英镑,相当于今天的数千亿美元。在最繁忙的时候,一天的清算额超过600 万英镑,约有50 万英镑的钞票用于结算。最终,各个银行与银行家清算所在英格兰银行开立账户,从而彻底消除了对现金的需求:只要从一家银行的账户向银行家清算所的账户转账即可完成结算,反之亦然。

巴贝奇清楚地认识到银行家清算所的重要性,作为“脑力劳动分工”的明证,其重要性堪与德普罗尼的制表项目以及自己的差分机媲美。终其一生,巴贝奇都对大规模信息处理兴趣浓厚。例如,他曾于1837 年申请担任英国人口普查的总登记官和负责人,但未能成功。而当大型储蓄银行与工业保险公司等真正意义上的大型信 息处理机构在19 世纪五六十年代出现时,巴贝奇已到风烛残年,不再具有任何影响力。

银行家清算所是如今金融基础设施的早期范例。维多利亚时代堪称实体基础设施与金融基础设施投资的黄金时期。1840 年至1870 年间,英国政府对铁路的投资使铁路里程从1500 英里① 增加到1.3 万英里以上。除这种有形且可见的交通基础设施外,另一种类似但无形的信息基础设施随之兴起,这就是铁路清算所,其模式非常接近银行家清算所。创建于1842 年的铁路清算所很快成为全世界最大的数据处理机构之一。截至1870 年,铁路清算所的员工数量已超过1300 人,每年处理的交易接近500 万笔。

在维多利亚时代,电报是信息基础设施的另一个重要组成部分,它从19世纪60 年代开始与普通的邮政系统相互竞争。电报的价格不菲——发送一条20 个字的电文需要花费1 先令,而一封信的邮资仅有1 便士②——但速度极快。电报在须臾之间就能穿越整个国家,并在短短一小时之内由电报投递员亲自递送到最终目的地。

与如今这个时代的因特网类似,电报并非诞生于计划之内的通信系统,它最初是解决早期铁路系统通信问题的一种方案。公众普遍担心,当一列客车驶入一段轨道时,另一列客车会相向驶来(实际上这种事故极少发生,但公众的担忧并未因此而减少)。为解决这个问题,工程师们独出心裁地沿铁轨架设了电气通信系统,两端的信号员可以藉此相互通信。只有在两名操作员都认为安全的情况下,列车才能驶入单轨区段。当然,人们很快就发掘出这种新型电气信号系统的商业价值。报纸与商业机构愿意为新闻和市场信息付费,以期在竞争对手之前抢得先机。几乎一夜之间,电线杆在铁路沿线拔地而起,部分通信系统归铁路公司所有,其他系统则属于新组建的电报公司。尽管电文通过电信号传送,但仍然需要大量人员来操作发送电文的设备,其中相当一部分人是女性。这是英国第一次成规模地使用女性劳动者,因为人们认为女性(尤其是熟悉缝纫机的女裁缝)比男性更灵活,因而更适合操作精密的电报仪器。

① 1 英里约等于1.6 千米。——译者注
② 1 先令等于12 便士。——译者注

到19 世纪60 年代中期,英国的电报线路总长已超过7.5 万英里,由6 家主要公司负责运营。然而,所有系统均独立运作,一个网络发出的电报难以利用另一个网络进行传输。英国政府在1870 年介入,将这些系统整合为全国性的电报网。这项工作完成后,电报使用量大幅增长。人们架设了越来越多的电报线路,并更新了老旧线路。英国所有主要城镇都建有电报局,伦敦和其他地区还开办了电报学校,培训年轻人使用莫尔斯电码。发送一封十几个字的电报,费用降至6 便士。

电报传输带来了一些有趣的技术性问题,首要问题是在电报线路不直接相连的两地之间发送电报。不妨设想一下,苏格兰爱丁堡的雪茄制造商如何与英格兰布里斯托尔的烟草进口商进行磋商。两座城市相距大约350 英里,之间没有架设直接连通的电报线路。电报必须通过中间城市的电报局传输,如同在接力赛中传递接力棒:从爱丁堡到纽卡斯尔,从纽卡斯尔到约克,从约克到曼彻斯特,从曼彻斯特到伯明翰,最后从伯明翰到达布里斯托尔。在所有中间电报局中,一名报务员通过莫尔斯音响电报机接收电文并记录,再由另一名报务员重新发送给参与传输的下一个电报局。这是一套劳动密集型系统,但具有很强的适应能力。假如约克与曼彻斯特之间的电报线路因暴风雨而损毁(或只是非常繁忙),那么操作员可能会经由谢菲尔德发送电文,中间并未经过太多转移。之后,谢菲尔德电报局通过其南向线路将电文发送出去。因此,报务员需要对整个国家的地理知识了然于胸。

在英国政府接管电报系统后,首都伦敦作为全国的政治和商业中心,从这里架设直达所有主要城市的电报线路是顺理成章之事。1874 年成立的中央电报局扮演了中心枢纽的角色,它与“联合王国的所有重要城镇”直接相连。[12]中央电报局位于伦敦圣马丁勒格朗地区一栋专门建造的建筑内,一侧面向英国议会,另一侧面向舰队街的金融区与报社。中央电报局是科学现代性的缩影,经常出现在图书和杂志中。从开始运营的那天起,绝大多数全国性的电报业务就经由中央电报局传输——现在,只需经过一次中转,爱丁堡的雪茄制造商就能与布里斯托尔的烟草进口商相互沟通。这不仅提高了通信速度,也降低了成本,还使转录电文时出现错误的概率大为减小。

1874 年,《伦敦新闻画报》制作了一整版描绘中央电报局大厅的版画,将凝固在时间中的信息工厂展现在读者面前:一排排青年男女忙于操作电报仪器;监督员(年龄通常只比报务员略大)在房间前面的大型分拣台组织工作;而信差(大多刚从小学毕业)穿梭于电报设备之间,他们收取转录好的电文,进行分发以便后续传送。文章作者不仅谈到了电报,也谈到了他所生活的那个时代:

这是一个井然有序的行业,而且显然令人感到愉悦。因为大部分人都是年轻女性,她们看起来轻松快乐,也很漂亮,无疑很适应这里的环境。每个人面前的桌子上都有一台电报仪器。她们不是在操作仪器,就是在阅读电文,或是等待远端台发出的信号,提醒她们准备接收电文。信差带着电报穿梭在大厅中,这些电报由仪器室的某台设备接收,必须从另一台设备发出,但首先要送到大厅中央最近的校验工作台与分拣工作台以记录在案。[13]

这位记者显然对统计数字情有独钟,他注意到一共有1200 名报务员(其中包括740 名女性)和270 名信差。地方电报局每天发送的电文达到1.7 万到1.8 万份,而在伦敦市内传输的电文数量几乎与此持平。这一切仅仅是开始。到20 世纪初,中央电报局已雇用了至少4500 名职员,每天收发的电报数量在12 万到16.5 万封之间,它是当时全世界最大的电报局。

赫尔曼•何乐礼与1890 年人口普查

与欧洲相比,美国在大规模数据处理领域起步较晚,因为美国当时的经济发展落后欧洲二三十年。当英国、德国与法国在19 世纪30 年代实现工业化时,美国基本还是一个农业国。直到南北战争结束后,美国企业才开始发展大型办公室,但这种落后反而使它们能充分利用新兴办公技术。

在南北战争之前,美国唯一重要的数据处理机构是位于华盛顿特区的美国人口调查局。[14] 人口普查根据1790 年通过的一项国会法案进行,旨在确定众议院议员名额的“分配”。1790 年进行的首次普查估计美国人口为390 万,由此确定每3.3 万人应分配1 名议员,总计105 名议员。早期人口普查数据处理的规模很小,其组织 与实施方式并无记载。即便当美国人口于1840 年达到1710 万时,人口调查局仍然只有28 名职员。不过在20 年后进行的1860 年人口普查中,人口调查局雇用了184 名职员来统计3140 万人口;1870 年人口普查有438 名职员参与,普查报告长达3473 页。

自此之后,人口普查呈爆发式增长。1880 年人口普查可能代表了美国在人工数据处理方面的高峰,至少1495 名职员受雇处理普查数据。当时使用的数据处理方法称为“统计系统”[15],我们以这次人口普查产生的一份报告为例进行说明。该报告列出了每个州以及主要城镇的人口年龄结构表(每个年龄段中各种族的男女人数)。统计员有一张画好格子的统计单,分为十几列以及许多行。每两列对应于某一种族的男性和女性;行对应的是年龄,如一岁以下、一岁、两岁直至百岁及以上。统计员从“普查区”(代表约100 户家庭)领取一批人口普查表,然后统计每个人的年龄、性别与种族,并在相应的单元格中打勾。统计员采用这种方式处理普查表,计算单元格中打勾的数量,用红笔将结果写在旁边。城市中的所有普查区都重复这一步骤。最后,另一名统计员将所有统计单中的红色数字加在一起,将结果填入汇总表,最终形成普查报告中的一份表格。

普查员的工作异常乏味,当时一名记者为此写道:“唯一的奇迹是……在1880 年人口普查中,那些为处理恼人的统计单而勤勉工作的职员居然没有失明或发疯。”[16] 为这次普查编制的普查报告超过2.1 万页,历时七年才处理完毕。时间之长令人难以接受,这使得利用机械化或其他手段加快人口普查的意愿变得愈发强烈。

赫尔曼•何乐礼敏锐地意识到人口普查存在的问题,这位杰出的年轻工程师后来开发了一种用于处理人口普查数据的机械系统。为了将自己的发明商业化,何乐礼于1896 年创立制表机公司,这家公司奠定了国际商业机器公司(IBM)的基础。与巴贝奇一样,外界将何乐礼视为19 世纪信息处理发展史上的关键人物之一。不同的是,巴贝奇是学识渊博的思想家,何乐礼则注重实干,极具创业天赋的他利用自己的发明开创了一个主要产业。

何乐礼在美国纽约长大,就读于哥伦比亚大学,师从一位在美国人口调查局担任顾问的教授,这 位教授邀请刚毕业的何乐礼作为助手。在人口调查局工作期间,何乐礼目睹了超大规模的文书作业,当时美国没有任何机构能与之相比。熟悉人口普查流程的何乐礼设计出一种电动制表系统,使大部分文书工作实现了机械化处理。

何乐礼的主要想法是将每个人的普查结果打孔后记录在打孔纸带或一组打孔卡上——类似于当时在露天集市演奏的风琴采用一卷打孔卡来录制音乐——然后就能利用机器自动计算孔洞的数量并生成表格。晚年的何乐礼在回忆这个想法的由来时表示:“我在美国西部旅行时购买的车票是一种打孔照片。(乘务员)在车票上打孔以记录乘客的体貌特征,如浅色头发、黑眼睛、大鼻子等。所以你看,我只是为每个人做了一张打孔照片而已。”[17]

在新任人口普查主管罗伯特•P. 波特的领导下,1890 年人口普查的准备工作于1888 年启动。波特生于英国,后入籍美国,个人魅力十足。他兼具外交官、经济学家、新闻记者等多重身份,曾创办《纽约新闻报》并担任编辑,还是工业界的权威人士,在统计学领域也颇具知名度。甫一上任,波特就成立了一个招标委员会,为1880 年以及之前人口普查中使用的统计单系统征求替代方案。波特十分推崇何乐礼发明的系统,他当记者时曾撰写过介绍这种系统的文章,后来担任英国制表机公司(欧洲最大的计算机企业——国际计算机有限公司的前身)的董事长。[18] 不过为公平起见,波特并未参与投标的评审工作。

包括何乐礼在内的三位发明家参与角逐,他们都建议采用卡片或纸条取代原有的统计单。一位发明家提出将每个人的普查信息转录到纸条上,使用不同颜色的墨水来标记不同的问题,便于统计人员识别数据并迅速进行计数和分拣。另一位发明家的想法大致相同,但他主张使用普通墨水与不同颜色的卡片,方便统计人员识别和整理。上述两种系统完全依靠人工处理,类似于大型商业办公室中开始出现的卡片式记录系统。与其他竞争对手相比,何乐礼发明的系统具备难以比拟的优势:只要卡片打好孔,就能通过机器完成所有分拣与计数作业。

1889 年秋,委员会要求三位发明家展示各自的系统,对1880 年人口普查中圣路易斯地区的10 491 份统计表进行处理。试验包括在卡片或纸条上记录普查信息,并将它们制成 表格,以生成所需的统计表。在卡片上记录数据时,何乐礼的系统并不比竞争对手的手动系统快多少,但在制表阶段,它的速度是手动系统的10 倍。此外,只要卡片完成打孔,那么所需的制表数量越多,这种系统的成本效益就越高。委员会一致同意在1890 年人口普查中采用何乐礼电动制表系统。

随着第十一次美国人口普查的准备工作进入高潮,主管波特“将华盛顿市中心几乎所有空置的办公室与阁楼都集中起来”。[19] 与此同时,何乐礼完成了从发明家到监管制造商的转变。他将人口普查机的组装工作转包给西部电气公司,并与造纸商洽谈,以提供普查所需的6000 多万张统计卡片。

1890 年6 月1 日,一支由4.5 万名人口普查员组成的队伍奔赴全美各地。他们收集1300 万户家庭的信息,并将结果送往华盛顿。而在美国人口调查局,2000 名职员已经准备就绪,他们将从7 月1 日起处理有史以来规模最大、最完整的人口普查数据——这是美国人民“感受国家力量”的时刻。[20]

经过6 周的工作,人口调查局于1890 年8 月16 日宣布,美国的总人口为62 622 250 人。但对于这个据称是全世界人口增长最快的国家,这并非人们希望听到的数字:

波特先生在声明中宣布,这个伟大的共和制国家仅有62 622 250 人。许多人对此愤愤不平,他们认为总人口至少要达到7500 万才能撑起这个国家的尊严。怒吼绝非“发自内心的欢呼”,而是失望之极的表现。随后公布的是纽约的人口统计数字!蕾切尔为不知所踪的孩子而哭泣,拒绝接受安慰;对于人口统计中漏掉的曼哈顿岛居民,纽约的一些政客深表担忧。[21]

媒体对这类故事情有独钟。[22]《波士顿先驱报》在《差劲的机器》一文中对波特与何乐礼极尽嘲讽,《纽约先驱报》惊呼“草率的工作将人口普查工作搞得一团糟”,其他报纸也在炒作此类故事。然而,何乐礼与波特从未对制表系统产生过丝毫怀疑。

粗略统计结束后,公众最初的兴趣逐渐消退,人口调查局的工作也步入正轨。为了将所有数据记录在卡片上,700 台打孔机几乎从未停止运转。打孔员的工作被乐观地形容为“相当有趣”,他们在一天6 个半小时的工作中平均可以打出700 张卡片。 人口普查首次大量使用女性劳动者,一名男记者指出,“女性表现出的道德责任感仍然超出平均水平”,因此“尽责的表现是个好兆头”。[23] 最终,6200 多万张卡片完成打孔,每位公民都有一张。

这些卡片随后交由人口普查机处理,每台机器可以完成之前20 名统计员的工作。即便如此,原先的56 台普查机最终也不得不增至100 台(额外的租金使何乐礼的收入显著增长)。每台普查机由两部分构成:一是制表机,用于成批统计卡片上的孔洞;二是分拣箱,操作员将卡片放入其中,供下次制表作业使用。普查机操作员逐一处理卡片,他们使用由288 支可伸缩弹簧探针构成的“压力机”来读取信息。当压力机压住卡片时,如果探针触及固体材料则被推回压力机,不会有任何反应;但如果探针触及孔洞,将直接穿过并浸入水银杯,从而形成闭合回路。在普查机正面的40 个计数器中,其中一个计数器由此接通,从而实现加一计数。当电路接通后,分拣箱的24 个隔室中某个隔室的盖子也会打开——操作员放入卡片,为下一阶段的制表做好准备。

因此,如果制表机的一个计数器和分拣箱的一个隔室与男性人口关联,另一个计数器和隔室与女性人口关联,那么普查机在批量读取卡片后就能确定男女人数,并将两类卡片分开。为了从卡片中提取出尽可能多的信息,实际的计数流程要复杂得多。计数操作旨在利用普查机的全部40 个计数器,并尽可能使分拣箱的24 个隔室都派上用场。

80 多名操作员日夜不停地操作机器,每人每小时至少能处理1000 张卡片。日均卡片处理量通常接近50 万张:“换言之,这支队伍以每天500 英尺①的速度穿过人群,处理一堆几乎与华盛顿纪念碑一样高的卡片”。[24] 每读取一张卡片,普查机都会发出一声铃响,表示已正确检测到卡片。一位记者评论道,铃声在摆满机器的房间中响彻不停,“就像雪橇一样”。[25] 这种景象和声音令人叹为观止,那位记者表示,“这种装置与上帝的磨盘② 一样精准无误,但速度要快得多”。[26] 何乐礼亲自监督整个操作流程,为处理各种正常与非正常的机械故障尽心竭力 。一位资深人口普查员回忆说:

赫尔曼•何乐礼经常来到工作场所,我记得他长得又高又黑。机械师也常常出现,他们修复发生故障的机器,敦促闲逛的员工返回岗位。问题在于,经常有人用滴管从一个小杯中抽出水银并滴入痰盂,只为了换取一些不必要的休息。[27]

① 1 英尺约等于0.3 米。——译者注
② “上帝的磨盘磨得很慢,却磨得很细”是一句英国谚语,意为“天网恢恢,疏而不漏”,也 有“精准无误”之意。——译者注

与耗时7 年的上一次人口普查相比,1890 年人口普查的数据仅用两年半时间就处理完毕。普查报告总计26 408 页,耗资1150 万美元。据估计,何乐礼发明的系统为人口普查节省了500 万美元的费用。一个有目共睹的事实是,何乐礼的制表机为机械化信息处理开辟了全新的前景。

美国对办公设备的钟爱

在南北战争结束后20 年中发展起来的何乐礼电动制表系统,堪称美国机械信息处理领域最为人所熟知的应用,不过它其实只是如今被称为“信息技术”的一个例证。但无论从哪方面讲,何乐礼的系统都算不上典型的信息技术。大部分办公设备相当乏味,比如打字机、记录系统与加法机。更单调的是为美国企业提供的大量办公用品:上百种不同类别和档次的铅笔,数十个品牌的钢笔,曲别针、紧固件以及所有能想到的订书机,用于防止欺诈的专利支票切割器,出纳员的硬币盘与分拣现金所用的小工具,复写纸与打字机杂件,活页账簿与档案柜,配备文件隔架的木制办公桌。凡此种种,不一而足。

在19 世纪最后几十年中,最先进或最简单的办公设备几乎都为美国所独有。直到20 世纪,类似的办公设备才现身欧洲,第一次世界大战结束后才在不少企业中出现。

美国对办公设备的钟爱主要基于两个原因。首先,与欧洲相比,美国的办公室起步较晚,因此并未承载传统办公室的沉重压力,也没有继承根深蒂固的陈旧工作方法。以19 世纪50 年代成立的英国保诚保险公司为例,它难以摆脱维多利亚时代的数据处理方式。原因在于,为利用打字机、加法机或现代卡片索引系统而重新设计办公系统并不划算。实际上,英国保诚在进入20 世纪前还未配备打字机,直到 1915 年才引入高级办公设备。相比之下,晚于英国保诚20 年诞生的美国保诚公司(位于纽约)从成立之初就开始采用市场上出现的各种办公设备,并成为办公技术应用领域公认的领跑者。[28] 美国保诚将这一声誉保持到20 世纪50 年代,它是当时美国第一批实现计算机化的企业。与之类似,英国的清算所直到20 世纪初才实现机械化,而美国的清算所在19 世纪90 年代就已开始大量使用康普托计算器与伯勒斯加法机。

然而,没有一种简单的经济学解释能充分说明美国企业对办公设备的钟爱。事实上,美国人很喜欢小玩意,也被办公机械化的魅力所折服。美国企业采购办公用品往往只是为了赶时髦,这与它们在20 世纪50 年代购买第一批计算机如出一辙。办公制度运动的华而不实强化了这种态度。

正如19 世纪80 年代弗雷德里克•温斯洛•泰勒开创了美国工业界的科学管理一样,新一代科学管理者开始彻底改变美国企业的办公室。他们专注于工人的管理,也被称为“系统化组织者”。1886 年,一名早期的系统化组织者向众人吹嘘道:

如今,没有记录的管理就如同没有音符的音乐——只能依靠耳朵倾听。就其本身而言,这只是漫漫征途的第一步,无法传之后世……而在理性的管理之下,经验的积累及其系统化的运用构成了第一道战线。[29]

系统化组织者着手对办公室进行重组,他们引入打字机和加法机,设计多部分业务表单与活页归档系统,并采用机器计费系统取代老式的会计账簿,不一而足。办公系统化组织者堪称当今信息技术顾问的鼻祖。

得益于办公合理化潮流的推动,美国成为全世界第一个大规模采用办公设备的国家。这种先发优势使美国成为信息技术产品的主要生产国,其地位保持至今。美国由此在打字机、记录保存以及加法机市场居于主导地位,并在两次世界大战期间称雄记账机市场。第二次世界大战结束后,美国建立起计算机产业,并始终引领行业发展。从19 世纪90 年代的大型办公设备企业到如今的计算机制造商,这一脉络从未中断。

目录

  • 推荐序
  • 译者序
  • 中文版序
  • 第三版前言
  • 致谢
  • 引言
  • 第一部分 时代之前
  • 第1章 人类计算员
  • 第2章 办公机械化
  • 第3章 巴贝奇梦想成真
  • 第二部分 登上舞台
  • 第4章 计算机诞生
  • 第5章 步入商界
  • 第6章 大型机成熟:IBM 崛起
  • 第三部分 创新发展
  • 第7章 实时:旋风降临
  • 第8章 软件
  • 第9章 计算新模式
  • 第四部分 走向个人
  • 第10章 个人计算机登场
  • 第11章 魅力渐长
  • 第12章 因特网
  • 参考文献