只能存储12KB数据，“码农女神”是怎样把人类送上月球的？

简介:计算机只能以极慢的速度存储12KB的数据，而临时存储之间只有1KB……空。在这种情况下，“代码农业女神”玛格丽特·哈米尔顿将阿波罗11号送上了月球。

在接下来的几十年里，那个时代出现的工业软件创造了什么奇迹？谁是智能制造的幕后英雄？

作者:宁振波，赵敏

来源:华章科技

01“代号农民女神”和比她更高的代号

工业软件最初受到工业巨头的欢迎。自20世纪60年代以来，美国宇航局、波音公司、洛克希德公司、福特公司和其他航空航天和汽车公司已经开始软件开发。软件代码形成的控制指令像血液一样长时间在产品中流动，并像中枢神经一样控制产品的行为。

早年，他曾用打印机将软件程序打印成册，供程序员审阅。当作者在20世纪80年代初学习计算机时，他还不得不使用穿孔纸带来保存自己的操作程序。在当时的软件开发中，因为计算机数量少，时间有限，成千上万行软件程序必须打印出来，并在纸上仔细审阅和修改。

30多年后的今天，更不用说穿孔纸带，甚至在纸上打印程序，基本上没有人做过，因为程序代码的数量太多了！通过打印在纸上查找的方式已经无法满足程序员在短时间内阅读和调试大量代码的工作需要，这项工作已经移交给专业的代码调试软件。

在20世纪60年代和70年代实施阿波罗计划期间，软件代码必须打印在纸上，以便于参考和备份。

你知道美国宇航局的“代码农夫女神”——首席软件工程师玛格丽特·哈米尔顿——为阿波罗登月飞船的导航和着陆程序写了多少代码吗？那堆打印纸比她自己的身高还高！

玛格丽特和她为阿波罗11号写的源代码

1968年12月21日，在月球轨道飞行器阿波罗8号上升空的第五天，宇航员错误地删除了所有导航数据，使得飞船不可能返回。玛格丽特带领麻省理工学院的程序员连夜奋战9个小时，设计了一个新的导航数据，通过一个巨大的地面天线阵列上传到阿波罗8号，使其顺利返回。

1969年7月20日，在阿波罗11号登陆月球之前，危机再次发生。当时，计算机速度非常慢，系统只能存储12KB的数据，临时存储空间空只有1KB。在宇宙飞船登陆月球的几分钟前，由于过度计算，计算机几乎崩溃。

正是玛格丽特的第一个“异步处理程序”教会了阿波罗11号“选择”:当计算机运行速度低于0+时，最有价值的存储空间空被保留给最关键的登月任务，其他任务被暂停，从而使登月舱成功着陆月球表面。

从绕月飞行到登上月球，玛格丽特的软件有条不紊地控制着飞船，首次将人类送上月球。自1969年以来，一直使用软件程序通过网络空间远程控制物理设备。软件的最终任务一直是用编程指令无限制地控制物理设备空。

从今天的角度来看，与先进设备中的代码数量相比，上述代码数量可以忽略不计。航空航天领域是工业皇冠上的明珠，也是先进软硬件技术的发源地。普通人可能会对载人航天飞行和首次登月的成功感到惊讶和欢呼，但他们基本上不理解这些无形软件的“灵魂”控制功能。

更重要的是，玛格丽特遵循了一条对当今工业极其重要的技术路线:软件可以在网络空间空之间传输和安装，无限时间空和无限时间空之间运行其中的指令，反映了人类设定的逻辑和执行过程，因此，无论在哪里，甚至在很远的地方，物理设备都可以根据人类的意愿工作。

当传输软件的网络设备从地面上巨大的天线阵列和航天器之间的点对点传输转变为无处不在的互联网数据传输，并且软件可以随时上传/下载时，软件已经朝着“无处不在”的方向迈进了一大步。过去，软件和网络打破了时间空的限制，实现了从梦想到现实的转变，出现了一些严重阻碍产业发展的瓶颈问题。

软件正在吞噬整个世界

软件是典型的虚拟数字体。

就形式而言，它是看不见的，没有人能直接看到软件的存在，只能间接地在屏幕上看到它的外在表现形式；从存储的角度来看，它实际上是按照某种模式或模型的一系列二进制数据；在功能上，软件生成的特定指令代码不仅可以驱动显示器/打印机等外设，还可以通过设备的控制器直接控制设备。从传输的角度来看，软件本身和软件生成的数字产品可以传输到cyber 空和time 空之间的任何范围。软件，伟大的隐士。“藏在城市里”和“看不见”，看不见也摸不着。因此，许多人也忽视、轻视或忽视它。然而，软件对人类来说就像空气体。它使人类社会中无数的设备以正常的高速运行，用正确的逻辑来维持社会基础设施的正常运行，这在一瞬间是不可或缺的。今天，一个没有软件的社会是一个无法想象的失控场景。

四十年前，软件只是芯片的附属品。它的作用范围仅限于单芯片计算机。普通人不知道有“软件”这种东西。三十年前，软件开始出现。它的应用范围仅限于操作系统中的小工具。人们对软件的印象是“计数”或“玩游戏”。二十年前，人们开始注意计算机的应用，因为软件不能像硬件一样被触摸和看到，也不能被制成固定资产。因此，许多企业领导愿意花钱买很多电脑放在家里，这是好看和有尊严的。至于软件，领导者的想法是复制几个盗版，或者轻蔑地说，“软件很容易处理。找几个软件学习者，花几万元自己开发一个！”在过去的十几年里，软件大规模地进入机器，成为机器中的“软零件”和“软设备”，从而成为机器的大脑和灵魂，主宰着机器世界的操作逻辑。与此同时，任何复杂产品的开发都离不开软件手段的支持，从此，世界再也不能缺少软件了。

软件的两种主要类型——研发和管理是指数字软件(非嵌入式软件)和产品本身数字软件(嵌入式软件)，统称为工业软件。

网景公司创始人、硅谷著名投资者马克·安德森认为:

60年前的计算机革命，40年前微处理器的发明，以及20年前互联网的兴起，所有这些技术最终通过软件改变了各个行业，并在全球范围内得到广泛推广。

他的研究结论就像他文章的标题一样，“软件正在吞噬整个世界。”

这一切，隐藏在不知不觉中，开始于清平的尽头，线在涟漪间摆动，时间空。经过几十年的酝酿，一场软件定义、软件控制、软件授权/智能和软件生存的风暴已经来临。

03智能制造的幕后英雄

如果说50年前阿波罗飞船上的软件只是航天工业中的软件，那么今天的软件已经融入了日常生活，主宰着工业设备，甚至影响着人类的行为。

每天早上，人们开启生活的方式不是50年前的收音机或10年前的电视机，而是他们枕头和桌子上的智能手机。启动汽车并在道路上行驶的方法不是钥匙点火和换档或查看纸质地图，而是钥匙点火、汽车驾驶模式程序的自动或手动设置以及导航目的地的设置。当进入车间时，蓝领工作不是通过展开绘图工艺卡或召开会议来讨论问题，而是通过参考计算机屏幕上的CAD绘图并启动数控程序来开始的。还有一种无形的嵌入式软件，深深嵌入到生产线、设备、车辆和仪表等物理设备中，它也在悄悄地用数字指令规范机器的行为，符合操作者的意图。无论是手机上的APP、汽车上的数字驾驶界面、数字绘图、数控程序还是数字指令，它们都有一个共同的名字——软件。

软件不仅嵌入了我们周围的物体，还逐渐取代了一些物理组件或零件。我们不妨仔细观察一下周围的事物:家里的电器、代替走路的汽车、随身携带的手机、车间里的设备和测试仪器，一个接一个，都已经开始了用软件替换某些物理部件和相关操作的过程。以下是一些例子:

示例1:手机(或电脑)上的时钟完全由软件图形界面实现，具有自动网络计时功能。我们可以看到时间的精确数字显示，但我们找不到任何熟悉的物理形式，如“时钟”、“手表”和“电子表”。例2:汽车的“电子车外后视镜”可以利用车后摄像头采集图像，软件执行一定的算法和切割，在车内显示屏上显示车后路况，取代传统的后视镜。显示仪器的指针/刻度已成为软件中的“功能”。例3:在F22/F35机舱，过去用一个大的液晶显示屏代替几百米，用交互式动态折叠菜单代替几百个物理键。每架F22/F35战斗机都有14台超级计算机，拥有数千万行软件代码，这是一台典型的“飞行计算机”。例4:在高速火车站熙熙攘攘的车流中，数字闸机(检票机)发挥着巨大的作用。在一两秒钟内，乘客可以用数字方式办理登机手续。同时，乘客的所有信息(起点/终点、身份、车次、总数等。)被实时计数，并且前面的车站立即知道该信息和剩余的待售座位。在过去，人工验票不可能同时完成。在那些看得见或看不见的角落里，软件正在扮演一个我们能够或不能想象的角色。在这些设备中，软件的“体积”或大或小，从几十行代码到几十万行代码不等。一些特殊机器设备中的软件内容已经达到了惊人的水平。

根据德国汽车制造商发布的技术数据，梅赛德斯-奔驰、宝马、奥迪等豪华车已经拥有超过1亿行软件代码(大众相信在未来几年将达到2亿至3亿行)，一辆特斯拉汽车拥有2亿行软件代码，一架波音787飞机拥有超过10亿行代码！毫不夸张地说，机载软件已经成为当今民用飞机的大脑和灵魂。

这只是开始。有人说“智能制造的核心是产品大数据”、“大数据是互联网的DNA和血液”或“按需制造的核心是数据”。事实上，这些话只有一半是对的。没有软件，任何数据都无法显示其价值。在未来，所有的数据都将是巨大的，超出了人类处理能力或单台计算机上的普通软件的能力。

因此，真正的幕后英雄是软件，这是一种基于云计算架构的新型软件——所有数据都必须由无处不在的软件进行分析和处理，以判断其是否有使用价值以及如何使用，而人工分析大数据既不可能也没有必要。

我们看到的是被市场炒作的大数据，而我们看不到的是读取数据、处理数据、给出分析和处理结果以及洞察隐藏在数据中的信息/知识的未知软件。

目前，软件进入各行各业(尤其是工业领域)并与各种传统的物理设备相结合是大势所趋，这是不受人们意志支配的。在寂静中，软件正在积聚惊人的能量，酝酿着美丽的闪电和令人震惊的雷声。在软件的定义下，在软件授权/智能的加速推进下，工业文明将发展到一个前所未有的新阶段，推动人类社会从数字社会走向智能社会。

二十年前，美国学者尼古拉斯·尼葛洛庞帝在他的《数字生存》一书中说，人类生活在虚拟的数字生活活动中，因此形成了“数字生存”的观点。事实上，今天看来，如果它能再扩展一点，作者宁愿说人类最终将走向“软件生存”。

在未来，使用软件的能力将是人类基本的生存能力。没有软件，一个人可能缺乏基本的岗位能力甚至生存能力。这不是你想不想学的问题，而是你什么时候开始学习，什么时候达到基本要求的问题。

软件，尤其是工业软件，依靠算法、机制模型、数据分析模型、数据和知识来驱动物理设备，以便更好地定义和优化物理世界，加速工业系统的升级，促进工业文明的创新和变革。

过去，人们常说一代材料和一代设备，但今天的世界是由软件和材料共同决定的，并以软件的速度和速度发展。所有企业、组织和个人都必须跟上软件开发的速度和步伐。因为软件将决定你的生活条件。

作者简介:赵敏，中国智能研究所常务所长，中国发明协会常务理事，发明方法研究室主任，郑。工业和信息化部CPS发展论坛副秘书长、中国制造企业双创发展联盟专家委员会委员、中国工业技术软件产业联盟专家委员会委员、国家工业信息安全专家咨询委员会委员、TRIZ大学创始人。

宁振波，教授，原中国航空工业集团信息技术中心首席顾问，中国海运独立董事。参与多类型飞机的开发。国家科技进步二等奖获得者。参与数字和智能制造系列的编制。发表了数百篇关于制造业的学术论文。他也是来自许多行业、企业和机构的外部专家。

本文摘自《铸造灵魂:软件定义的制造》，经出版商授权发布。

铸造灵魂的延伸阅读:软件定义的制造

推荐:本书详细描述了工业软件如何建立一个自动数据流规则系统，如何创建工业产品的“大脑、神经和面部特征”，如何集成、模拟、加速、放大、优化和创新传统制造过程，如何精确定义和控制数字空和物流空之间的产品状态和行为，从而形成一种新的工业智能模式——软件定义制造，并推动一种新的制造范式——智能制造的诞生。

本文由 在线网速测试 整理编辑，转载请注明出处，原文链接：https://www.wangsu123.cn/news/7738.html。