数值计算先驱 - James Hardy Wilkinson

     <p> 在《<a href="/misc/goto?guid=4958198961677834846">EDSAC 计算机之父——Maurice Wilkes</a>》，介绍了 Wilkes 和他的 EDSAC 计算机。其中说到，EDSAC 项目是英国第三个电子计算机项目，与此同时还有图灵领导的 ACE 项目。</p>    <p> 1945年，图灵刚刚放下“二战”的情报破译工作，就立即设计了这种全新的电子计算机，并向政府申请资助。图灵提交了一份非常详细的设计报告，然后一直在国家物理实验室埋头编写指令表（相当于我们现在编写函数库），并改进机器的设计。</p>    <p> 经过很长时间的讨论， 政府批准了这个项目，由达尔文爵士领导，图灵担任总设计师。达尔文为这个项目另外调派了两位科学家， 其中之一，就是本文的主角，James Hardy Wilkinson。</p>    <p> 1919年9月27日，Wilkinson 在英国肯特郡的斯特洛特出生，16岁时被剑桥大学破格录取，19岁毕业获得最高荣誉奖章。刚毕业， 二战就爆发了，于是 Wilkinson 进入军备研究所， 研究与弹道有关的问题， 在这里， 他对数值计算产生了浓厚的兴趣。</p>    <p style="text-align:center;"><a><img title="数值计算先驱 - James Hardy Wilkinson" border="0" alt="数值计算先驱 - James Hardy Wilkinson" src="https://simg.open-open.com/show/3e97eef9df4866fec2a21ab8493e54c7.jpg" width="265" height="323" /></a></p>    <p> 战后，Wilkinson 来到国家物理实验室协助进行一项数值计算工作，他看到图灵的 ACE 项目，立刻被吸引住了，并且留在这里工作。后来这个项目发生了一些人事上的矛盾，把图灵给气跑了（ 这事儿我们上期也提过），于是 Wilkinson 就接管了整个 ACE 原型机的建造工作。</p>    <p> Wilkinson 接手之后，总结了前一阶段的教训，果断采取了两项措施，一是与工程实践团队加强联系，改变过去的僵局；二是把 ACE 的设计方案回档到第五版（图灵走的时候，已经做完了第八版设计），把延迟线的数量减少到32根。</p>    <p> 1950年5月10日，ACE 原型机第一次正式试运行成功。1950年11月，NPL 举行了隆重的发布仪式， 随后由 EEC 公司量产了大约30台，其商业名称为 DEUCE。DEUCE 和 Wilkes 的 EDSAC 计算机一起，使英国的计算机技术跃居世界领先水平，与美国不相上下。第一台 ACE 原型机至今仍在伦敦的肯辛顿科学博物馆里展出，有机会的读者可以前去参观。</p>    <p> 除了 ACE 项目之外，Wilkinson 在数值计算方面也做出了先驱性的贡献。1960年，Wilkinson 提出了“向后误差分析法”，这是误差理论中最基本的方法之一。向后误差分析是一种先验估计，假设一个计算结果x，是由已知量 a1,a2,a3,…,an 通过基本运算确定的，也就是：x=f(a1,a2,a3,…an)。由于数字计算机会产生舍入误差，实际表示出的值x’与准确值x会有不同。向后误差分析法把舍入误差与已知量 a1,a2,a3,…an 的某种扰动联系起来，引入扰动量εi，得到x’的表达式：x ‘ = f ( a 1 + ε 1 ， a 2 + ε 2 ， a 3 + ε 3…,an+εn)然后再推出这些εi的界，并以此推算最后的舍入误差x’-x的界。最常见的例子，就是浮点数的计算。我们大家都知道，浮点数的机器表示为f=p*m^e（其中p是尾数，m是基值，e是阶码）。</p>    <p> 这就是典型的由多个已知量共同确定的数值，而且它是有误差的（在固定的位数和基底下，总是有一部分浮点数无法表示）。在这种情况下，如果需要分析其误差，那么向后误差分析法就是最常用的方法。</p>    <p> 在那个年代，数值计算是计算机的主要用途，所以这一类算法具有非常重要的意义。</p>    <p> 1 9 7 0 年，ACM 将图灵奖授予 Wilkinson，以表彰其在 ACE 计算机项目、数值计算，尤其是向后误差分析法方面的贡献（ 笔者个人认为，如果图灵此时还活着， 考虑到他当初的 ACE 设计方案，他绝不会允许 Wi l k i n s o n 获得图灵奖） 。</p>    <p> 同年，Wilkinson 还获得了冯·诺伊曼奖。Wilkinson 一直为国家物理实验室工作了34年，并在1980年退休后，担任斯坦福大学客座教授。1986年10月5日，Wilkinson 在英国特丁顿的家中因病去世，享年67岁。<br /> <br /> 来自: <a id="link_source2" href="/misc/goto?guid=4958198962422160969" target="_blank">http://www.programmer.com.cn/8834/</a></p>