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一台只属于高等研究院的计算机

让整个外部世界由一条长纸带组成吧。

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约翰·冯·诺依曼，1948年

1945年11月12日星期一，晚上12时45分，由约翰·冯·诺依曼领导的6人小组聚集在弗拉基米尔·佐利金的办公室，这间办公室位于新泽西州普林斯顿美国无线电公司的研究实验室里。其中，弗拉基米尔·科斯马·佐利金（Vladimir Kosma Zworykin）是电视技术的先驱（在许多百科全书中都排在最后一个条目）。如果他得知自己发明的信息传递技术会成为一个混杂如此多噪声的通道，想必会觉得遗憾吧。赫尔曼·戈德斯坦上尉（系从美国陆军军械部和阿伯丁试验场借调）是美军电子数字积分计算机（Electronic Numerical Integrator and Computer，简称ENIAC）的主要组织者之一，该项目的存在直到1946年2月才被公开。统计学家约翰·图基（John Tukey，系普林斯顿大学和贝尔实验室成员）直接应用了克劳德·香农（Claude Shannon）的理论，后者的“通信的数学理论”（mathematical theory of communication）展示了如何让由不可靠部件构建的计算机连续、可靠地周期性运作。正·珞佳门（Jan Rajchman）和阿瑟·万斯（Arthur Vance）都是工程师，乔治·布朗（George Brown）则是一位统计学家，3人都来自美国无线电公司。这是高等研究院电子计算机项目的第一次会议，它确立了指导计算机随后60年发展的主要原则。

“本系统的核心是一个中央时钟，它承担着巨大的负载。”会议纪要上这样记录。“电路是模块化的，因为这种设计有利于大批量生产。”工程师们解释说。“‘文字’编码命令就像数字一样在内存中被处理。”冯·诺依曼这样解释道。它打破了用于“表意”的数字和用于“运算”的数字之间的区别，软件就此诞生了。数字代码后来被授予了全部权限，包括自行修改的权利。

美国无线电公司电视系统的建立

电子时代开始于李·德福雷斯特（Lee De Forest）1906年发明的真空管（vacuum tube），它又被英国人约翰·安布罗斯·弗莱明（John Ambrose Fleming）称为热离子管（thermionic valve），由他领导的研究工作早于德福雷斯特。在一个真空的玻壳中，将一个带电的阴极加热到足够高的温度以产生游离电子，流向阳极（或屏极

1889年，佐利金出生在俄罗斯奥卡河畔（Oka River）一个轮船业主家庭，是7个孩子中年龄最小的，17岁就入读彼得格勒理工学院（Petrograd Institute of Technology，今圣彼得堡理工大学）。其间，他被发现未经许可就使用物理实验室的仪器进行与课堂问题无关的实验。鲍里斯·罗辛（Boris Rosing）教授把佐利金叫到一旁，教授非但没有训斥他，反而为他提供了自己私人实验室的一个职位。当时，罗辛正在生产自己的电子管（electron tube），而这需要建造真空泵和自制玻璃。他不仅向佐利金介绍真空的玻壳内电子的行为，还向他讲解了如何引诱这些被俘虏的电子与外部的光影世界进行交流。

“我发现罗辛教授正在研究电视方面的问题，这是我以前从未听说过的，”佐利金60年后回忆说，“这是我第一次接触这个问题，而它最终占据了我生命中的大部分时光。”到佐利金于1912年获得电气工程学士学位时，“罗辛有了一个可行的系统，由多面旋转镜和拾波器终端上的一个光电管组成，还有一个部分真空的阴极射线管，它能借助穿过工作台的导线重现非常粗糙的图像。”佐利金职业生涯后期大半都投入到了发明光电信号相互转换的方法中，商业电视成为使之产生经济效益的途径。

罗辛为佐利金在巴黎找到了一份与保罗·朗之万（Paul Langevin）一起研究X-射线衍射的工作，直到第一次世界大战爆发才中断。回到俄罗斯后，佐利金应召入伍，并升任通信兵团（Signal Corps）的军官。在那里，凭借无线电知识和修理机器（从发电机到机枪）的能力，他得以在战争临近尾声时，自由穿行于普通士兵之间，逃过一连串捉拿者的魔爪。在十月革命以及随后的一系列反革命爆发期间，对于俄罗斯较偏远的地方，无线电是确定特定时间段当权者身份的唯一途径。佐利金最终顺着鄂毕河（Ob River）往下游逃去，途经乡村地区。那里缺乏远程通信，人们并不知道曾经爆发过革命。他一路到了俄罗斯北极地区，然后途经新地岛（Novaya Zemlya）、特罗姆瑟（Tromsø）、哥本哈根（Copenhagen）和伦敦，于1919年新年前夕到达纽约。

佐利金向俄罗斯驻华盛顿大使鲍里斯·白克米德夫（Boris Bachmeteff）毛遂自荐，获得了俄罗斯采购团驻纽约的加法器操作员的工作。他的妻子塔蒂亚娜（Tatiana）本来留在俄罗斯，不久也跟随他到了美国。1920年，在他们的第一个孩子出生后，佐利金加入了匹兹堡东部的西屋实验室（Westinghouse）中一个由俄罗斯老乡组成的小团队，在那里他能够利用业余时间重拾对电视的研究工作。他面临着一系列障碍，包括有一次他遇到红灯停车，放在车后座上的显像管样机滑了出来，并发生了内爆。爆炸声被误认为是一声枪响，从而引起了警察的注意。佐利金试图用他蹩脚的英语解释，图像如何可以通过无线电波传输到车后座上已被震碎的设备中，不过这反而让警察更加起疑。“所以现在你在收音机上看图像吗？当然……哥们！”警官嘀咕道，之后佐利金被捕入狱，直到事实澄清之后才被释放。

佐利金提出的电视商业化未能引起西屋公司（后来该公司陷入了和通用电气公司的苦战）的兴趣，之后他转向美国无线电公司（前身为美国马可尼公司[American Marconi Company]，后继者为美国全国广播公司[NBC]）。这家公司的俄罗斯老乡大卫·沙诺夫（David Sarnoff）为他提供公司资源，任他使用。沙诺夫最终为广播电视的发展投入了5000万美元，在此之前他和美国发明家费罗·法恩斯沃斯（Philo Farnsworth）打了一场旷日持久的专利争夺官司，后者自主研发了改进版的电荷存储摄像管。法院认为，法恩斯沃斯的发明早于佐利金的光电摄像管。佐利金的光电摄像管采用了法恩斯沃思的创意，美国无线电公司的电视系统正是基于此创建的。

1941年，佐利金被任命为美国无线电公司在普林斯顿新研究实验室的主任，该实验室毗邻洛克菲勒医学研究所，与位于前特伦顿公路（即新不伦瑞克收费公路[New Brunswick Turnpike]，现为1号线[Route 1]）西侧的高等研究院相隔3千米。除了商业电视，佐利金还促成了光电倍增管（用于在黑暗中观察）和电子显微镜（用于提高可见光的分辨率）的问世。晚年，他致力于将电子技术应用到医学和生物学研究。“只有时刻处于思考的状态，你才能获得意外的灵感。”佐利金这样忠告加入他的实验室的人们。

1945年10月，在冯·诺依曼的推荐下，本来租住在维布伦一家隔壁的佐利金，争取到研究院住房政策的一次破例，允许他在战斗路（Battle Road）尽头的教职工飞地上购买一套房子，为此他向古文书学家伊莱亚斯·洛（Elias Lowe）支付了3万美元的现金。赫伯特·马斯对此表示反对，他针对的不是佐利金，而是“洛教授获得的、相当可观的利润”。

佐利金与西奥多·冯·卡门关系密切，后者准许他接近秘密军事设施，从事电子武器系统研究，他们的关系引起了美国联邦调查局（FBI）的怀疑并被监视。尽管佐利金有反苏的记录以及为美国国防工作所做的贡献，包括夜视瞄准器（night-vision gunsight）和电视制导炸弹（television-guided bomb），但是1945年，他还是被限制与美国技术专家组成的代表团前往莫斯科。埃德加·胡佛亲自把他标记为危险分子，他的活动（包括会见他在费城的情妇）一直被监视，到1975年才停止。1956年，他拒绝与一位联邦调查局的调查员合作，他说：“我离开俄罗斯就是为了摆脱国家警察。”

选数管，让数字计算成为可能

根据佐利金的说法，电子技术的发展可以分为3个时期。“第一个时期始于1906年德福雷斯特发明三极真空管，随着第一次世界大战的打响而结束。控制真空管中的电子流与蒸汽阀控制管道中的蒸汽流动非常相似，”他解释说，“人们不再将注意力放在真空管中单个电子的行为上，就像通常没人会关注管道中单个蒸汽分子的运动一样。”

“第二个时期从20世纪20年代开始，”佐利金继续说，“其间，真空管中电子定向运动的特征应用到了阴极射线管中。”第三个时期开始于20世纪30年代，电子束被进一步细分归类。“这种细分要么基于时间，电子在类似速调管或磁控管内施加的高频场中的特定阶段汇聚成束；要么基于空间，比如在图像形成设备中成束，”佐利金解释道，“电子显微镜和显像管是这一分组的典型代表。”

第二次世界大战期间，佐利金和他的门生正·珞佳门力图开启真空管变革的第四个时期。珞佳门是一个流亡国外的波兰人，在苏黎世求学，1936年元旦就已经加入佐利金的小组。1939年，德国入侵波兰，美国陆军弹道研究实验室的莱斯利·西蒙（Leslie Simon）上校和美国无线电公司接洽，商量如何提高防空射手击落敌机的概率。打击地面目标时，射手可以使用事先准备的射表。在飞机运行的路径中投放炮弹则需要实地计算，包括飞行时间的最后估算用以设置定时引信，使炮弹爆炸位置尽可能靠近飞机。“德国人在空中占有巨大的优势，盟军在防空火力控制方面非常差劲，”珞佳门解释说，“西蒙上校有先见之明，他认为电子技术可以提供所需的速度。”

在佐利金的鼓励下，珞佳门开发出了一系列数字处理和存储管：以兆周（megacycle）的速度转换、门控和存储单一玻壳内的电子脉冲。计算机用多极电子管和选数管作为固态集成电路的始祖，是真空管版本的微处理器和存储芯片。“当时的想法是做一个单管，它可以将两个数字相乘，并把第三个数字添加到产品上，数字以二进制代码表示，”珞佳门解释道，“从单一中央阴极发出的大量电子束，逐渐在三个电极的作用下发生偏转，分别对应于乘数的数字值、被乘数的数字值，以及‘结转’（carry-over）数字……实际上，这个单管是通过我们今天所说的‘集成真空技术’（integrated vacuum technology）研制的。”

计算机用多极电子管由珞佳门和理查德·斯奈德（Richard L.Snyder）发明，它是一个64脚、14比特的算术处理管，包含737个独立部件。一旦玻壳被密封，就不可能再进行调整。1943年7月30日，珞佳门和斯奈德在他们的“计算设备”（calculating device）的专利申请中写道：“数字可能迅速相加或相乘，而不伴随时间脉冲（timing impulses）、结算脉冲（clearing impulses）之类的东西。然而，等到一个用于原理论证的样机获得证明时，事情变得明朗起来：我们的开拓性工作并不能导向高射炮射击指挥仪那种在实战中很快得到应用的设备。”

选数管是一种全数字、随机存取的静电存储管，容量为4096比特。它依据真空管技术制造，但是功能上等同于现代的硅基存储芯片。“存储芯片应该不必通过其他所有单元就能够访问任一单元，并且应该无须恢复就能无限存储记忆……即永远保存，直到我们需要这些信息时能够随时使用。”珞佳门在1946年解释说。正是选数管让冯·诺依曼确信美国无线电公司可以实现数字计算。“约翰·冯·诺依曼常常来看我们，”珞佳门说，“他对我们的研究也非常了解。”随同计算机用多极电子管和选数管，珞佳门还开发了电阻矩阵函数表，为发展只读存储器（ROM）做准备。“我们制作了相当大的矩阵阵列，其中包含大约15万个电阻。”他说。1943年10月30日，他为一个全数字“电子计算设备”申请了专利。这个设备以电子速度执行二进制算术，使用电阻矩阵存储不变函数表以及用于处理的可变数据。“整个计算都是在二进制记数系统中进行的，这样所有数字都表示为2的幂之和。”这种拟建的计算机同时采用了并行和异步模型，运算速度很快。它没有移动部件，电阻矩阵可以根据需要，初始化为不同的函数和数据，为各种枪炮量身定制。

通用计算的元件逐渐得到确定。“在我们开始忘却预期设想的难题，着手为解决所有问题认真研制通用计算机的时候，”1970年，珞佳门回忆说，“那种心情不可名状。”

1946，ENIAC的诞生

正当美国准备参战、阿伯丁试验场计算员短缺时，宾夕法尼亚大学的莫尔电气工程学院（Moore School of Electrical Engineering）成立了一个辅助计算部，从学生中间招募计算员。同时，它还根据需要从邻近院校扩招人员。

炮弹和目标移动的速度不断提升，计算部门共同努力也无法跟上激增的计算量。一名计算员使用台式计算器计算一条弹道大约需要12个小时，为任意枪炮组合制作一个射表需要计算数百条弹道。弹道研究实验室的机电微分分析仪（electromechanical differential analyzer），即范内瓦·布什（Vannevar Bush）在麻省理工学院（MIT）开发的10积分器版（ten-integrator）模拟计算机，计算一条弹道要花10～20分钟，完成单个射表仍然需要大约一个月的时间。即使是在莫尔学院采用双班轮流制（使用第二个14积分器版微分分析仪），也不能满足军队的需要。“由于计算设备的缺口远远超过在建设备的数量，射表的工作尚未启动，”1944年8月，赫尔曼·戈德斯坦报告称，“目前每天收到6次制备新射表的要求。”

1942年6月，赫尔曼·海涅·戈德斯坦曾在芝加哥大学接替吉尔伯特·布利斯（Gilbert A.Bliss）教授外弹道学（exterior ballistics）入门课程，其间他应召参军，被分配到空军（当时隶属于陆军）并被送到加利福尼亚州斯托克顿堡（Fort Stockton）为太平洋战区部署对日作战准备。奥斯瓦尔德·维布伦在吉尔伯特·布利斯的提醒下“立即发动汽车”。戈德斯坦说：“是我出国，还是维布伦捷足先登，形势十分危急。”同一天，戈德斯坦接到命令乘船前往太平洋。多亏了维布伦，他也接到命令向阿伯丁试验场报告。戈德斯坦打电话给指挥官，后者建议他：“孩子，如果我是你，我就会出营。如果有一辆汽车，我就会坐进去，然后开车出发。”戈德斯坦向东行驶。

一到阿伯丁，戈德斯坦中尉就被分配给了保罗·吉隆（Paul N.Gillon）上校，后者负责弹道研究实验室在莫尔学院的计算分局。情况看起来不容乐观。“增加计算员数量（当时约200人）是不够的，”戈德斯坦（现在是上尉）在战后的一份报告中写道，“据此，大家决定……赞助开发一个全新机器ENIAC，如果它获得成功，制备一张射表所消耗的计算时间就将从几个月减少至几天。”

ENIAC是由约翰·莫齐利（John W.Mauchly）和约翰·普雷斯伯·埃克特（John Presper Eckert）领导的团队研制的。1943年，当这个项目发起时，他们分别是36岁和24岁。莫齐利之前一直在费城郊区的乌尔辛纳斯学院（Ursinus College）教物理。在莫尔学院学习国防电子学的入门培训课程时，他还试图利用业余时间证明黑子活动与气候变化之间的统计相关性。在培训结束之前，他就收到了加入教职工队伍的邀请。他答应了。埃克特是土生土长的费城人，他在读高中的时候获得第一份工作，从那时起，他就一直待在费罗·法恩斯沃斯的电视研究实验室，这段经历让他深刻地了解了电子学——以及对佐利金和美国无线电公司挥之不去的不信任。

费城地区是飞歌公司（Philco）、美国无线电公司和许多较小的电子研究实验室的发源地，包括富兰克林研究所（Franklin Institute），它的起源可以追溯到本杰明·富兰克林（Benjamin Franklin）将实验理念引入新世界的努力。埃克特和莫齐利都是美国企业家，他们的生活背景与佐利金所经历的、革命前的圣彼得堡以及冯·诺依曼生活过的、20世纪20年代的布达佩斯相去甚远。据同学威利斯·韦尔称，“约翰·埃克特是那种万事不愁的孩子……他的父亲很有钱，在费城经营房地产生意，所以埃克特所拥有的总是最大、最好、最优的”。埃克特则认为，“许多离开学术界投身计算机产业的科学家，先前并没有美国商业生活的经验，他们看待世界的方式只是想当然，而不是着眼于实际”。

莫齐利和埃克特一开始试图改进莫尔学院微分分析仪的精度，用电子电路替换机电联动装置，后者的精度会变差且难以把握，特别是对于涉及多个步骤的问题。1942年8月，莫齐利正式确立了他们的理念：全数字化、全电子化计算机（莫齐利将“计算机”一词拼写为“computor”，将它与汇集在莫尔学院的计算员区别开来）是前进的方向。

“Electronic Diff. Analyzer”的正式提议提交于1943年4月2日。这里故意含糊其辞，使用“Diff.”一词意在表示从模拟“微分”到数字“差分”的过渡，也暗示从那时起，其影响一直延续至今。“莫齐利熟悉物理实验室中的盖革计数器（Geiger Counter），他早就意识到如果电子电路能计数，那么也可以执行算术运算，此外还可以解决差分方程——以令人难以置信的速度！”尼古拉斯·梅特罗波利斯解释说，他正是最先把“洛斯阿拉莫斯问题”放在新机器上运行的人。埃克特作为莫齐利培训课程的实验室讲师，成为该项目的首席工程师。

面对战争的最后期限以及一系列为期6个月的融资过程，这个项目征募了从“工厂女孩到夜间电话线务员”的各个行业的工人，来建造重达30吨的机器。它采用了模块化设计，为最后完工时移动到试验场提供了便利。这个机器包含20个独立的通信处理机（或“累加器”），辅以一个乘法器和一个串行除法器或平方根计算器，通过IBM穿孔卡片机输入和输出。编程由众多单个处理器分散承担，存储容量达60比特的“主编程器”则负责协调。

10个双稳态触发器（两个真空管耦合在一起，保证始终有一个真空管处于通电、导通的状态）形成10级环形计数器，表示10位累加器中的每个十进制位实际上形成一个马钱特加法器的电子等价物，不过其转速为30万rpm，由触发循环单元提供5千周的中央时钟。恒定变送器负责将穿孔卡片数据转换成本机可读的电信号，由多排继电器进行缓冲。3个电阻矩阵函数表各存储104个12位代码，其设计是由美国无线电公司的正·珞佳门提出的。

ENIAC包含17468个真空管和1500个继电器，耗电量为174千瓦，需要一间长17米、宽10米的房间才能容纳。手焊接点共有50万个。“说来也奇怪，ENIAC本身恰恰是一台个人计算机，”数学家哈里·里德（Harry Reed）回忆说，他于1950年到达阿伯丁试验场，“现在，我们认为个人计算机是可以随身携带的。然而，ENIAC实际上是一台可以让你住进去的计算机。”军方最初将研制ENIAC的合同提供给美国无线电公司，但是根据珞佳门的说法，“佐利金……估计这将需要大约两万根真空管……因此平均自由通路，也就是故障间隔时间会是10分钟左右……他不想被卷入这种巨量的、不可靠的工作。”美国无线电公司拒绝了合同，无偿地贡献出他们的专业知识。“我们被要求将所了解的一切知识告诉莫尔学院，”珞佳门回忆道，“当然，完全是出于对战争的极大热情，没有人担心过专利或优先权。”

明尼阿波利斯（Minneapolis）地区法官厄尔·拉森（Earle R.Larson）曾在6年间掌管过34426件展品，它们都是霍尼韦尔公司（Honeywell Inc.）上诉斯佩里·兰德公司（Sperry Rand Corp.）的专利纠纷案件中提交上来的证据。在他看来，ENIAC（其专利权本来为埃克特和莫齐利所有，后转给了斯佩里·兰德公司）的关键元件都是艾奥瓦州埃姆斯市（Ames）的约翰·文森特·阿塔纳索夫（John Vincent Atanasoff）已经使用过的，阿塔纳索夫早于1941年6月就向莫齐利展示了电子数字计算机。阿塔纳索夫的计算机有一个全电子式中央处理器，内存包括分布在30比特磁道中的3000个独立电容存储器，磁道安装在两个旋转鼓轮的表面。莫齐利去世前还声称自己未从阿塔纳索夫处借鉴一星半点，然而，阿塔纳索夫由于应征入伍，在战时做防空火力控制工作，从而放弃了自己的项目。战争结束后，阿塔纳索夫在海军军械实验室（Naval Ordnance Laboratory）的赞助下发起了一个计算机项目，但是由于冯·诺依曼当时的项目占据先机，他的项目资金被撤回。

考虑到加快射表制备速度的任务，ENIAC的计算架构庞大并非偶然，它需要20名计算员共同操作10台机电台式计算器，并且来回传递结果。多个累加器并行运作，类似于今天的多核处理器。“ENIAC有一些极具现代化的功能，只不过我们当时并未使用现代化的术语进行描述。”埃克特解释说。1947年，ENIAC转换为串行、存储程序控制，1953年又升级为100字的磁芯存储器。1955年10月2日晚上11时45分，ENIAC最后一次被关闭，它之前总计运行了80223小时。

第一台全自动通用数字电子计算机

“ENIAC绝对是一个开拓性的风险项目，是第一台全自动、通用数字电子计算机。”1945年，冯·诺依曼这样评价道，尽管他曾警告尼古拉斯·梅特罗波利斯和其他早期的程序员“把它当作鹰，不到可以放手的时候绝不能信任它”。这个项目的革命性并非体现在建造它所采用的技术上，而是体现在它的规模上。“ENIAC使用的所有电子管、电阻器以及二极管都曾受到陆军和海军的联合反对，”梅特罗波利斯解释说，“因此，从原则上来说，ENIAC在第二次世界大战爆发前可能已经被建造出来了。”

建造ENIAC的提议并不被人看好。“当还被作为预防措施时，这项提议曾送给多位大人物审查，得到的建议大致相同，都是反对。”格里斯特·布雷纳德（J.Grist Brainerd）回忆说，他当时负责监督莫尔学院的ENIAC合同进展。下令项目向前推进的正是时任阿伯丁弹道研究实验室科学委员会主席的奥斯瓦尔德·维布伦。1943年4月9日，赫尔曼·戈德斯坦向实验室主任莱斯利·西蒙做了简要介绍，“维布伦听我阐述了一小段后，摇摇晃晃地撑着椅背想要站起来，然后‘喀嚓’一声，他撇下椅子并起身说道：‘西蒙，给戈德斯坦这笔钱。’他随即离开了房间，会面就这样愉快地结束了”。

1943年6月5日，一份名为“电子数字积分计算机的研发”的合同被签署，其中涉及61700美元，为期6个月。吉隆上校负责“排除看似更为紧急、实际不甚重要的战时项目，避免与之产生冲突”。在1945年10月18日的参观后，哈佛计算实验室的塞缪尔·考德威尔（Samuel H.Caldwell）向沃伦·韦弗（Warren Weaver）报告说：“小伙子们都在苦思工程难题。那台机器可能需要太多廉价、批量生产的无线电零件，这是我从未见过的。我现在还不能告诉你操作成功的概率，一切只能等到大规模的重建完成和受损零件替换之后。”他的报告日期是1946年1月16日，当时ENIAC已经为处理第一个问题（洛斯阿拉莫斯的氢弹问题）运行了一个多月。

冯·诺依曼首度参观ENIAC的时间是1944年8月（按照戈德斯坦的说法）或9月（按照埃克特和莫齐利的说法）。戈德斯坦说：“那一瞬间改变了他的余生。”戈德斯坦刚从阿伯丁试验场开完会，还在返回莫尔学院的途中，他回忆道：“我看到冯·诺依曼教授站在月台上，独自一人。于是，我决定走过去和这位名人说说话……但他完全不感兴趣。后来，我们渐渐地谈开了。很快，当他得知我们正在建造一台一秒钟能做300次乘法的机器时，他顿时就像变了一个人。”

冯·诺依曼是弹道研究实验室科学顾问委员会成员，被允许检查ENIAC项目，他还参观了前两个累加器的初步测试：求解微分方程和以5千周的速度交换编码脉冲。“如果他直接问‘它工作的速度有多快’之类的问题，我们会感到失望，”埃克特说，“然而他问了控制逻辑方面的问题，这让我们有种亲切感。”

建造ENIAC的目的是解决积压下来的射表，但埃克特、莫齐利、戈德斯坦以及当时年仅28岁的阿瑟·伯克斯（Arthur Burks，逻辑学家和哲学家，战争期间转为电子工程师）已经开始从头考虑其他的应用。“仅仅解决一个关联差分方程，就可以得出许多微分方程的足够近似解。”1942年8月，莫齐利这样写道。事实上，不论是计算射表、预测天气，还是解决内爆问题，这些很快都成为洛斯阿拉莫斯国家实验室计算组努力的方向。“一夜之间，整个计算的经济成本就翻转过来了，”戈德斯坦解释说，“不再是乘法运算昂贵、存储廉价的世界，而是前者变得廉价、后者变得昂贵。几乎所有人类已经发明的、以计算为目的的算法都需要复审。”

ENIAC通过手动设置许多排10位开关和数以千计的接线电缆进行编程。执行一个程序变更一般都要数小时，有时需要几天。“执行编程步骤的代价十分高昂，”埃克特说，“其中牵涉到箱子、电路和各种东西。有了第一次，第二次重复或不断反复所消耗的成本就非常低了，而且比人类计算的速度快10万倍。”

在机器内部，数据和指令混杂在一起。“在整个ENIAC中，不管用途如何，一个脉冲几乎在所有情况下的物理定义都是相同的，”莫齐利解释说，“一些脉冲被用于控制操作和其他应用，以表示数据……但是如果脉冲表示的是一些数据的代数符号或者数字值，也可以输入一个控制电路，并有望像任何控制脉冲那样运作。”至于存储程序的概念最初什么时候成形，莫齐利补充说：“ENIAC中只有不到700比特的高速存储，而在主编程器和独立程序计数器中约有150比特的高速电子存储可用于‘程序控制’。”超过20%的ENIAC原始高速存储用于存储程序信息，在进行计算的同时，这些程序信息也可以进行修改。

ENIAC所受的限制是存储，而不是速度。“想象一下，选20个人，把他们锁在一个房间里3年，为他们提供20台乘法器，并制定这样一条规则：在整个行动中，所有人全部的工作量不超过一页，”冯·诺依曼评论道，“他们可以擦除任何部分，然后再复原，但是任何时候，他们的权限都仅限于一页。显然，瓶颈之所在……可谓一目了然。”

穿孔卡片可以用于存储中间结果，但是这个过程容易出错且进展缓慢。1945年12月，斯坦利·弗兰克尔和尼古拉斯·梅特罗波利斯从芝加哥和洛斯阿拉莫斯国家实验室带过来的氢弹计算，是在ENIAC上运行的初次运算，消耗了近100万张卡片，其中大部分为临时存储的中间结果。“我还记得梅特罗波利斯和弗兰克尔走过来，向我们说明他们的任务，”阿瑟·伯克斯说，“他们说得很清楚，那就是不能告诉我们方程的内容。”

“洛斯阿拉莫斯计算开始于1945年12月10日……这是第一次整体使用这台机器……并且动用了ENIAC 99%的运算能力。”拉森法官根据他的调查结果，对霍尼韦尔上诉斯佩里·兰德专利纠纷做出以上结论。这次计算持续了一个多月，直到1946年1月。“所遇到的困难并不是机器的问题，”约翰·埃克特证实，他将矛头指向数学而非物理学，“而是这个问题的数学性质以及为这台机器设计问题的数学家们犯下的错误。”

“我经常被人问道：‘ENIAC的存储空间有多大？’”莫齐利说，“答案是无限。穿孔卡片的输出不是很快，但是却有你想象的那么大。每张打出的卡片都可以再次被输入，而事实上，这就是梅特罗波利斯和弗兰克尔成功解决不断循环的洛斯阿拉莫斯问题的方法。”正如莫齐利所描述的，困难在于“快速内存不便宜，便宜的内存速度慢”。一个真空管触发器的响应时间约为1微秒，而读取或写入一张IBM卡片的时间约为1秒，中间的差距为6个数量级。

埃克特提出了一种用内存弥补这个差距的方法，既快速又便宜。“当时任职于莫尔学院的约翰·埃克特利用声学构思出了一个想法：运用移动目标指示设备，就可以轻易为内存的动态表单奠定基础，”冯·诺依曼和戈德斯坦后来解释说，“与ENIAC方案中的1000个触发器相比，使用这一装置就能在5～10根真空管中存储1000个二进制位。”声波延迟线是麻省理工学院战时辐射实验室研发的，它利用了声波穿过液体比以光速传播的雷达波慢得多的现象。一个传入的雷达信号穿过位于一根装有液体（汞为理想液体）的管子一端的晶体换能器时，会被转化为声信号；当该波列到达这根管子的远端时，又被第二个晶体换能器还原为电信号，虽然延迟但是其他部分不变。通过反转这个延迟的信号，使其与返回的下一个雷达回波同步，就有可能减去背景杂波，分辨在两个雷达波束扫描之间移动的物体（如敌机）。

1000个间隔约为1微秒的脉冲，可以存储在声信号穿过1.5米长的“箱子”所花去的1毫秒中。通过重新生成脉冲序列，并在它经过时监听该数据流，就有可能在毫秒存取时间读取和写入数据。“等到中央控制元件监听完一列的所有32个字后，就传递到下一列。”1945年，冯·诺依曼向沃伦·韦弗解释道，并且第一次将30比特的代码段称为“字”。声波延迟线存储器被许多第一代存储程序计算机广泛使用，但正如英国拓扑学家麦克斯韦·纽曼（Maxwell H.A.Newman）抱怨说：“它的编程就像抓老鼠一样，它们正往墙上的洞里钻。”

当时，冯·诺依曼开始与ENIAC的团队合作，寻找ENIAC的延迟线的替代品早已在计划当中。“离散变量自动电子计算机（Electronic Discrete Variable Automatic Computer，简称EDVAC），它的控制设施相当灵活，存储器增长了约50倍，即能够存储约1000个十进制数字，并且只包含先前计算机大约1/10的管子。”戈德斯坦向冯·诺依曼报告说。这台计算机通过向高速内存输入编码序列进行编程，而不再是手动设置电缆和开关。

“据我们目前所知，存储程序是一种鲜明的、实现通用计算机的方法，这个想法并非一夜之间的发明，”珞佳门解释说，“相反，它是逐渐演变而来的。首先出现的是手动多变的插件、继电器，最终通过改良触头本身成为电子开关；接下来出现了将这些开关的状态存储在电子存储器中的想法；最后，由此产生了现代存储程序的想法，就是将指令和数据存储在一个公共存储器中。”

甚至在ENIAC出现之前，存储程序计算的原理就已然形成了。1944年7月，冯·诺依曼和斯坦利·弗兰克尔代表洛斯阿拉莫斯防爆工作团队，听取了贝尔实验室继电器计算机系列的介绍，它们是由塞缪尔·威廉姆斯（Samuel B.Williams）和乔治·斯蒂比兹（George R.Stibitz）在纽约建造的。这些新机器由穿孔纸带控制。8月1日，冯·诺依曼向奥本海默报告：“该问题纸带携带数值数据和操作指令。”正如他向奥本海默所描述的：“因此，控制带上的指令看起来像这样：取寄存器a的内容和寄存器b的内容相加（或相减、相乘等），再把结果放入寄存器c。”不仅数据和指令混合，而且从原则上来说，计算机也可以修改自身的指令。“这台机器可以在a中使用自身的自动纸带穿孔机制造的纸带，也就是说，它自行穿孔。”

埃克特和莫齐利当时正沿着类似的思路思考。“1944年一整年以及1945年，我们都过着‘双重生活’，”莫齐利回忆说，“许多时候都是连着上两个班，从上午8点到午夜，ENIAC的制造和测试都需要监督。等到小时工回家，项目工程师慢慢减少，我和埃克特就有时间考虑‘下一台机器’了。当然，‘体系结构’或‘逻辑结构’是最先要处理的问题。我和埃克特在这些问题上面费了很多心思，我们想到将一个串行延迟线存储器与数据和程序的单一存储器的理念相结合。”

在第二次世界大战的最后几个月，冯·诺依曼在普林斯顿、洛斯阿拉莫斯国家实验室、华盛顿、费城和阿伯丁之间往返，忙着传达源源不断的新思想。“我们的分量都不够，难以说服人们接受这种事情，”戈德斯坦说，“首先，冯·诺依曼在洛斯阿拉莫斯国家实验室确实有内在的需要……他们有一个巨大的IBM穿孔卡片装置，用于执行内爆计算。我实在不相信我们谁都可以像冯·诺依曼一样，去说服费米（Fermi）这种对数值计算有重要贡献的人。”

冯·诺依曼的介入，从ENIAC到EDVAC

1945年年初，在完成和测试原子弹的最后冲刺阶段，冯·诺依曼对EDVAC项目所做的记录在戈德斯坦的监督下被打印出来，并被提炼成一份105页的报告。1945年6月30日，《关于离散变量自动电子计算机的草案》（First Draft of a Report on the EDVAC）经油印复印，由莫尔学院限量发行，其中描述了高速存储程序的电子数字计算机设计的轮廓，包括编码指令的必要陈述和解释：“必须给出该设备详尽的细节。”

这台计算机的功能元件分为一个分层存储器、一个控制元件、一个中央运算器，以及输入/输出通道，这种结构今天仍然被称为“冯·诺依曼体系结构”。一个快速内存储器耦合一个更大的辅助存储器，并依次与无限多的穿孔卡片或无限长度的纸带连接，就能产生图灵所规定的无限存储空间。内存和处理器之间单一通道的障碍被称为“冯·诺依曼瓶颈”，冯·诺依曼一开始就曾尝试解决这个问题，不过并未成功。“如果正确、巧妙地被使用，整个系统将会得到很好的平衡，那么就不会有瓶颈，”他向麦克斯韦·纽曼解释说，“即使它不具备人类智力的输入和输出，不过它还是必须与此相匹配。”

当冯·诺依曼的注意力被一个主题所吸引时，他会用自己的方式将它从下至上重构一遍。数字计算不需要这样的还原过程，它从头至尾都运用了公理。1945年，ENIAC和EDVAC依然归为军事项目。冯·诺依曼可以自由地谈论抽象逻辑，而不必理会具体的电子电路。他实际上就是这样做的。如朱利安·毕格罗所说，“他确实聪明，知道自己的特长不是在实验室工作或参与实际事务的运作”。

在战争期间，开放出版物和个人信贷都因计算机和核弹的研发而中止。战争结束后，高层决定为核弹保密，计算机则予以公开，结果爆发了一场信誉争夺战。尽管油印模板废止之前只有少量复印件散布开来，但是EDVAC的报告还是引发了广泛的争议。冯·诺依曼被列为唯一作者，而没有提及EDVAC团队其他成员所做出的贡献。埃克特和莫齐利已经承诺对ENIAC和EDVAC保持沉默，他们感觉受到了蔑视——被一部根据他们未发表的作品撰写的出版物。“虽然约翰尼改述了我们的逻辑，但这种逻辑依旧是相同的。”莫齐利说。不仅如此，EDVAC报告后来被视为一部法定出版物，任何专利在一年内未提交申请即为失效。

“他当时撰写的时候，这份报告甚至算不上草稿，”埃克特解释说，“他给戈德斯坦写了这些信件。当我们问及他这样做的目的时，戈德斯坦说：‘他只是试图在头脑中厘清这些东西，于是他给我写信。如果他的理解不正确，我们就可以回信为他纠正。’”这份报告由戈德斯坦汇编，附上了粗糙的手绘模板印制的草图，其中还留有待插入引用的空白部分。这份报告的语句中并未出现EDVAC这个词。“他迅速地掌握了我们当时正在做的工作，”埃克特补充说，“我没想到他会半遮半掩地对外宣称这是他自己的成果。”

“我确实打算尽可能多地将这个领域的知识保存在‘公共领域’（从专利的角度），并为此出一份力。”冯·诺依曼曾在高等研究院向斯坦利·弗兰克尔这样解释道，同时为一种开放系统的方法争辩。1947年，他证实说：“这份报告的主要目的是阐明和协调EDVAC工作团队的思想。当时正值专利权的处置问题首次出现。第二个目的是尽快公布初步结果，为了促进高速计算机制造艺术的发展。”他这样解释，同时又总结道：“在以往任何时候，我都认为这样做是极其正确并且非常符合美国利益的，现在也一样。”

随着战争的结束，在个人利益面前，美国的国家利益黯然失色。莫尔学院对于埃克特和莫齐利来说学术性过强，而对于冯·诺依曼却显得不够浓烈。埃克特和莫齐利离开后成立了电子控制公司（Electronic Control Company），并制造出商用计算机——先是BINAC，接着是UNIVAC。这个品牌一度成了“计算”的代名词。冯·诺依曼决定去其他地方制造计算机，以作为科学仪器。业余时间使用ENIAC，甚至EDVAC都显得不够用。“因此，冯·诺依曼想拥有一台由自己掌控的计算机，这实在是再正常不过了。”威利斯·韦尔说。阿瑟·伯克斯补充说：“如果他真的想要一台计算机，他要做的就是着手开始制造。”

冯·诺依曼的初步构思是移用ENIAC团队的整个核心。“战争结束后，他有了一套全新的想法，都是未曾在ENIAC中用到的，”韦尔解释说，“我能想象约翰尼心里嘀咕着，‘哦，有我、赫尔曼、埃克特、莫齐利和伯克斯，这个团队多么适合做这件我想做的事啊’！”

埃克特拒绝了冯·诺依曼的邀请，他带领高等研究院的团队与莫齐利开展业务为自己谋利，而冯·诺依曼则与IBM签订了一系列利润丰厚的个人咨询合同。“冯·诺依曼同意将他所做出的改进和发明的所有权利都转让给IBM，下面指定的发明除外。”他与IBM草拟的应聘协议这样写道，日期为1945年5月1日。埃克特后来抱怨说：“他暗地里把我们所有的创意都卖给了IBM。”

冯·诺依曼一贯的善良本性似乎消失了。“埃克特和莫齐利是一个商业集团，拥有商业专利政策。”他向斯坦利·弗兰克尔解释道，后者自从经历过1945年末到1946年初通宵达旦排除故障的那个星期以来，就和埃克特、莫齐利保持着良好的关系。“我们不能直接或间接与他们产生联系，不能像对待一个学术团体那样和他们合作，”他警告说，“如果你想和埃克特-莫齐利公司保持这种密切接触——对你个人而言并且由你自己决定，那么你就不应该也和我们保持联系，让自己深陷两难的立场。”

在莫尔学院，EDVAC变成了孤儿，一方面被埃克特-莫齐利公司取代，另一方面也受到高等研究院项目的排挤。1951年，EDVAC完成，其水银延迟线存储器和串行架构的影响被其本身的报告草案所带来的进步超越。为了实现“可行的”完全随机存取存储器，EDVAC报告邻近末尾的部分解释道，法恩斯沃斯-佐利金光电摄像管可能是“更自然”的方法，而不是埃克特延迟线。“这个装置的成熟形式可以记忆400×500=200000个离散点的状态，”报告中提到，“这些记忆通过一个光束存入，随后通过电子束感应，但是显然微小的变化有可能使得电子束也能存入记忆。光电摄像在这种情况下，就像200000个独立的记忆单元，单个电容存储器之间的切换由单一电子束执行——切换动作完全由该电子束操纵（偏转），从而击中屏极上理想的点。”

60年后，大多数主要计算机存储器都采用了硅，体现了动态更新的电容存储器阵列，这正是法恩斯沃斯、佐利金和珞佳门的代码序列在时间以及数组阵列在空间的原始转换的当前实现。千万容量的电容存储器目前的成本不到1美分。存储单元直接通过数字开关解决，而不必间接地通过电子束的偏转，但是基本的原则和逻辑体系结构却保持不变。我们不断扩大的数字宇宙是由佐利金汽车后座上内爆的图像管直接传承下来的。

MANIAC，一台“为自己研制的”新型计算机

去哪里制造新型计算机呢？高等研究院甚至没有一个工作台，可以供你插上电焊枪。“你再也想不出比这更不相称的环境了。”朱利安·毕格罗补充道，“这一切是怎么与普林斯顿高等研究院相搭配的呢？”1945年3月，诺伯特·维纳问道。“你将会遇到这样的情况：你需要一个实验室，它触手可及、近在咫尺，而且贴近实际。”维纳帮助麻省理工学院从系主任的层面发出了一份邀请，保证将麻省理工学院的所有资源交由冯·诺依曼全权处置，以制造设想中的计算机。

哈佛大学、芝加哥大学和IBM都竞相前来争夺冯·诺依曼。“我们都对你的人非常感兴趣，他就是冯·诺依曼，”哈佛大学校长詹姆斯·科南特（James Conant）给弗兰克·艾德洛特写信说，“问题是，我们能否邀请到他。”冯·诺依曼令邀请的各方互相抗衡，其中也包括高等研究院中反对制造计算机的人，直到他得偿所愿。“如何留住约翰·冯·诺依曼的问题变得越来越紧迫……如果我们失去了他，这将是一个悲剧，”詹姆斯·科南特警告弗兰克·艾德洛特道，“如果合作意味着完全放弃高速计算机的工作，我怀疑他是否愿意和我们一起工作。”

在战时的紧急情况下，将冯·诺依曼借调给洛斯阿拉莫斯国家实验室是一回事，但是让他转投敌对机构，对于高等研究院来说更是一个严重的打击。冯·诺依曼很快利用了这一点。在毕格罗看来，“这些谈判是生活的一部分，可以这么说，冯·诺依曼可以用左手小指应付这些事情，而其他手指则在做更有效、更重要的工作。”艾德洛特为了还击对手的邀约，同时让科南特安心，他表示，“科南特可以毫无顾忌地对冯·诺依曼说，我有充分的信心一定能找到资金让他执行他的计划”。但是时间已经所剩无几。不仅冯·诺依曼急不可耐地要着手制造计算机，而且艾德洛特作为英美联合调查委员会（Joint Anglo-American Commission）成员，也将前往巴勒斯坦。1946年4月，该委员会得出一致结论：“巴勒斯坦最终必须成为一个保卫穆斯林、犹太人和基督徒权益的国家。”

1946年年初，甚至应用数学也被高等研究院划出界。即便在战争期间，曾从事应用领域工作的数学家也将它们抛在一边。然而，冯·诺依曼却为之着迷。“战争结束后，科学家们迁回各自的大学或研究机构，约翰尼回到普林斯顿高等研究院，”克拉拉回忆说，“在那里，他公然宣称自己对黑板、粉笔（铅笔）、纸张之外的其他数学工具产生了极大的兴趣，这显然将他的一些最博学的、从事抽象工作的数学同事惊呆了，他们甚至感到害怕。他的建议是在高等研究院的神圣圆顶下制造一台电子计算机，但这并没有获得众人的赞同。”不仅仅是纯数学家对计算机的前景感到不安，人文主义者们也一直坚持自己的立场，尽可能地反对数学家。冯·诺依曼的项目预算设为数学学院预算的3倍，单单这个数目就让人生疑。“数学家是我们这一边的吗？除非我死了！你也这么觉得吗？”古文书学家伊莱亚斯·洛向艾德洛特拍电报说。

然而，艾德洛特准备采取一切措施留住冯·诺依曼，也支持高等研究院在实验研究方面发挥积极作用。战争期间被隔离在洛斯阿拉莫斯国家实验室的科学家们，曾有着无限制的研究预算并且免于教学任务，现在他们大批量地返回东海岸继任原职。13个机构组成的一个财团向“曼哈顿计划”的前指挥官莱斯利·格罗夫斯（Leslie Groves）将军申请建立一个新的核研究实验室，它就是后来东部的洛斯阿拉莫斯国家实验室。艾德洛特支持这一提议，甚至提出在研究院的树林里建立这个新的实验室。“我们为它预备了一个理想的位置，我想不出在东部还有什么更方便的地方。”艾德洛特在前往巴勒斯坦的途中，从“伊丽莎白女王号”（Queen Elizabeth）上给冯·诺依曼发电报时这样说。在数学学院为讨论该提议而召开的一次会议上，最强烈的反对声音来自爱因斯坦，会议记录显示，“他强调秘密战争工作的危险性并且担忧重视这些项目将助长‘预防性’战争的思想”。艾德洛特和冯·诺依曼都希望计算机项目能让高等研究院涉足利润丰厚的政府承包工作，而这正是爱因斯坦所担心的。

艾德洛特敦促提交一个预算，冯·诺依曼的回答是：“制造一台通用自动电子计算机的工期为3年，每年大约需要花费10万美元。”他认为，“最重要的是，应该由一个纯粹的科学组织承担这一项目，因为政府实验室制造设备通常只为明确的、非常专业的目的；而另一方面，如果由工业企业承担这一项目，就会受到其自身过去程序和惯例的影响，无法开启一个新的开端”。

艾德洛特先从慈善家塞缪尔·费尔斯（Samuel Fels）那里寻求资金，强调“电子计算机可能为数学、物理、生物学、经济学和统计学做出贡献”，并许诺这个新设备将开拓新的知识领域，“就像目前5米长的望远镜曾允诺能观察到以前任何仪器都观察不到的宇宙，它将以同样举世瞩目的方式呈现”。虽然费尔斯与爱因斯坦进行了私人会面，但他拒绝给予支持。

然后，艾德洛特接触到了洛克菲勒基金会的沃伦·韦弗，后者熟悉其他研制计算机的实验室，并且在评估高等研究院的提议方面处于一个独特的位置。“我有些惊讶，冯·诺依曼竟然对一个大型的新式计算引擎的具体制造和运行感兴趣，”1945年10月1日，韦弗回答道，“我们梦想的设备不仅仅是一个计算设备……人们使用它就可以快速、准确地执行特定机电和机械过程，这些过程和某些重要的数学过程是同构的。”韦弗不需要别人对他讲述冯·诺依曼的项目的重要性，但他向艾德洛特解释说：“我最初的想法是，高等研究院本身就不适合作为这一发展的物理环境。但是，我很想让你改变我的想法。”

冯·诺依曼做了最大的努力。“我建议用这台机器存储所有必须记住的东西，就存储在这些记忆元件中，”1945年11月初，他在一封11页的信中向韦弗解释说，“这包括……定义这个问题的数字信息，包括……由机器工作时产生的中间结果……以及定义问题和控制机器运转的逻辑编码指令。”他描述了“一个非常简单的命令代码如何能够解决一切以及它如何通过子程序实现中央控制，而子程序可能被融入任何预期结构的层次”。他指出，“数据和指令的混合允许命令依靠计算的数值结果进行修改，而计算是在处理过程中得到执行的”。最后，他解释了“存储在内存储器中的编码指令如何赋予机器‘虚拟元件’，也就是说，这些指令使得机器表现出好像拥有某些元件，然而从物理意义上来说，这些元件实际是不存在的”。

韦弗提供了他的个人影响力和支持，但对于承诺让洛克菲勒基金会与军方以及美国无线电公司直接融资合伙创业却迟疑不定。他决定先等等，看看“这个混合了研究院、大学、工业实验室和陆海军的相当新颖的组合”在洛克菲勒基金会加入之前如何演完这出戏。当艾德洛特在巴勒斯坦执行使命时，韦弗寄去一封信询问计算机项目中的一项更新，这封信被马斯顿·莫尔斯拦截，而艾德洛特离开时委派他作为代表。“我想对你说句心里话，如果你继续坚持新项目的预算附带未来的细节，这对于高等研究院来说将是一个伟大的贡献，”莫尔斯回复说，“一些被低估的价值以及高等研究院的整体面貌可能会被改变并贯彻这项要求。现在，项目越大，就越模糊不清。”莫尔斯的担忧不是计算机项目会失败，而是人们对成功的期望过高。

被韦弗叫去评审冯·诺依曼提议的人们都不是很客气。“冯·诺依曼有点倾向于把这个问题看作从科学平流层开始，从上至下运作；而不是从地面开始，从下至上，”哈佛计算实验室的塞缪尔·考德威尔说，“每台继电器计算机包含5000～15000个继电器。那又怎么样呢？难道冯·诺依曼认为电子计算机就不会包含成千上万的某种部件吗？”

冯·诺依曼找到了一个坚定的盟友刘易斯·斯特劳斯，他是高等研究院的董事、富商，也是掌管美国海军研究办公室（Office of Naval Research）的海军少将。斯特劳斯看到了冯·诺依曼无附带条件做法的优点。继洛斯阿拉莫斯国家实验室完成台式计算器之后，下一个发明将是什么？“如果我们在这台机器的实验上花几年工夫，而且不需要直接付诸应用，那么过了这段时间，我们将在所有方面都取得成效，包括应用程序，”冯·诺依曼主张，“推动近似和计算数学（涉及因数为1万或更大）发展的重要性，不仅在于人们可能因此节省1万倍的时间，或者说，数值增大100倍却只需要现在1/100的时间，而且在于人们将能够解决目前看来完全解决不了的问题。”

斯特劳斯上钩了。“预期设备，或者说作为首创的这种设备与过去完全不同，所以许多用途只有等到投入运作后才能清楚地知道，”冯·诺依曼向他保证，“这些用途现在还无法预测或难以预测，也很有可能是最重要的。事实上，我们现在不能识别它们，是因为它们与我们现在认知的范围……相差十万八千里。”

斯特劳斯当时正准备离开海军，他承诺不仅确保计算机项目的资金在他离开前拨付，而且在1945年圣诞节前夕，马斯顿·莫尔斯的报道称——“还能免费获得半圆拱形活动房屋”。资金如约被交付，但是却没有半圆拱形活动房屋。文书工作保持在最低限度，一个单页的预算足以记录所需的资金。当海军提出计算机的冠名等相关专利权的问题时，合同被转移，由陆军接替。“冯·诺依曼教授和我都认为，”戈德斯坦在1951年写道，“高等研究院与军械部签署了一份独一无二的合同，政府实际上授权我们为自己研制一台机器。”

“我们每年都会参加一次与募捐有些类似的会议，其间我们和政府机构的代表们端坐在高等研究院的董事会会议室里，”詹姆斯·波默林（James Pomerene）记得，“他们会说，‘好吧，我可以投入1万美元’，另一个人会说，‘我可以拿出2万美元’。接着又一个人说，‘乔，你呢？你可以拿出3万美元，是吗’。我们会将募捐得到的20万美元放在一起，以保证一切都能正常运作。”

第一批工程师中有一半人连同MANIAC这个名称都是从莫尔学院引进的。“起初，当ENIAC不能正常工作时，我们把它叫作‘MANIAC’，”约翰·埃克特回忆说，“后来，他们借用了这个名字。”高等研究院的项目结合了源自ENIAC的实践经验和通用图灵机的理论可能性。普林斯顿高等研究院团队和他们的英国同行建立了定期联系，尽管英国人受到了《官方保密法》（Offcial Secrets Act）的束缚。这部法律有效地防止他们向外界证实，战争期间的确制造了密码破译计算机。

“冯·诺依曼深知图灵1936年的论文《论可计算数及其在判定问题上的应用》的重要性，它在原则上描述了‘通用计算机’，其中所有现代计算机（也许ENIAC不算第一台完整的，但所有后来者无疑都是）‘通用计算机’的一种实现，”斯坦利·弗兰克尔解释说，“冯·诺依曼向我介绍了那篇论文，在他的催促下我仔细地研究了一番……他坚定地向我强调，基本概念要归功于图灵。我相信他对其他人也是这样强调的。”冯·诺依曼知道真正的挑战将不再是制造计算机，而是用机器能理解的语言提出正确的问题。对于这一点，如果不是需要机械加工车间和实验室，高等研究院或者说奥本海默的“知识酒店”将是理想的地方。

“那时，约翰尼非常清楚地知道，自己希望这台机器运转的心情和原因，重点在于原因，”克拉拉记得，“他想制造一台高速全自动通用电子计算机，这台机器可以回答人们想问的任何问题。”