培养孩子动手（140421）

闵应骅

   上篇博文谈到我们国家关于硬件的技术、教育、科研、生产有待加强。从这次马航MH370搜索过程也看到了这一点。光玩软件、写文章，没有必要的硬件支撑，什么都是白搭。这方面的教育要从孩子抓起。现在人们注重培养孩子动脑，譬如奥数、各种知识班。练习提琴、钢琴，如果不是为了将来搞专业的话，主要也是训练脑子的灵活性。培养孩子运动能力的也很多，现在时髦各种儿童车，骑的、开的、自动的，各式各样。就是没有培养科技方面动手能力的。文革前有一个杂志《无线电》，面向业余无线电爱好者。我是其中之一，我按照杂志上文章，自己装收音机、电视机，孩子也就有了兴趣。他从矿石收音机开始装，一直到再生式收音机、超外差收音机，培养了他在机电方面的动手能力。

   本月的IEEE Spectrum介绍了拉斯维加斯的原子弹时代博物馆，和一个声延迟线存储器。这些老的东西为什么要介绍？一方面是唤起人们对技术历史的兴趣和回忆；另一方面，有些技术问题常有否定之否定的可能。一些老的想法可能今天还有借鉴意义。“在稀薄空气里存储数字位----从教育工具箱里建造声音的延迟线存储器”一文里讲，作者要从波士顿搬家到纽约去，清理东西发现自己年青时用过的一个老式RadioShack（美国著名的消费电子产品专业零售商）电子学习实验室（见图），包括一个面板，电子元件，譬如电位器、按钮、发光二极管。电子学习实验室可以做成对声音的计算机存储器：延迟线。

   在可以随机存取的铁氧体磁芯存储器大量应用以前，延迟线是一种普及的存储技术。UNIVAC-1使用的水银延迟线是一根直径10mm、长3750px的管子，内部充满水银，两端各有一个转换器分别进行电-声转换和声-电转换，这样，脉冲信号从管子的一端进入，转换成超声波，960ms后超声波到达管子的另一端，然后再转换成电信号输出。不过，要实现存储功能，还需要一些额外的电路：经调制的脉冲信号从管子的一端进入，960ms后从管子的另一端输出，由变换器接收后，经检测、放大、整形和再生，重新反馈到发送端。对于声音，表示数位的声音脉冲用变换器送到水银长管的一端，脉冲就在长管中行进，并接收另一个变换器的脉冲。这些脉冲又返回到开始的脉冲。这长管越长，存储的位数就越多。

   Joseph Allen用这个电子学习实验室做过一个声音的延迟线存储器。Allen在一个古老的商店看到Victor1400电子计算器以后，使他想起了延迟线存储器。它在算术处理单元中使用了1960年代中期的磁约束延迟线环路。Allen根据同样原理实现了一个水银延迟线存储器，不过传播声音的媒介用的是空气，而不是水银。喇叭发出一连串的尖声，那尖声代表一个1。这些尖声在空气中传播，直到被麦克风接收。一连串的放大器把尖声转换成数字脉冲，然后反馈给喇叭。触发器和同步计数器使得各数据位可以因按压对应各位的按钮而翻转。整个系统可以存储4个字位，即半字节。读这个存储器需要一个振荡器，连接到电路的两点，一点提供同步触发信号，另一点为读出的真实数位。这个盒子还包括4000系列的集成电路，譬如触发器、异或门和脉冲计数器。两个电位器规定声音信号幅度和频率的阈值。

   不要小看孩子动手能力的培养。就说业余无线电吧！孩子装个矿石收音机，听到广播就特别高兴，但是，起码他要接线，要调台。文革的时候，处理晶体管的商店特别多，买几个晶体管，回去试试，好不好。要是好的，按照《无线电》杂志上提供的电路图，装一个收音机，对孩子是动手能力的锻炼。孩子得学会怎么拧螺丝、怎么固定元件、怎么焊接、怎么调试。更主要的，他知道了自动机的一个基本概念：给一个输入，就会改变机器的内部状态，从而得到一个输出。以后，他学习电工、电子、计算机之类的东西，就很容易上手。后来，我孩子到了美国。自己买个房子。美国的房子大多是独家独院的。你别看，自家住个房子也不容易。水、电、煤气、设备、草坪，自己都必须心里有数，碰到一点小问题，自己能解决的，最好是自己解决。样样都请人，既花钱，又不可能那么及时。而且，大部分都是一些小问题，举手之劳。要不然，美国家庭的车库为什么会像一个小车间，各种工具都有。可是，天天在书堆里、软件里、游戏里的孩子们，可能还真就做不来。长大以后对工程也不会有兴趣。现在的孩子们，喜欢高谈阔论、赚钱追富的心态，有一部分原因就是从小离开实际，做具体事太少。农村的孩子就比较擅长劳动、喜欢劳动。越是富人家的孩子生活越不善自理。所以，我建议，应该多培养孩子动手能力。让孩子们感到，做工程师和做科学家一样光荣。这对孩子的成长有好处，对国家的硬件技术发展也会有深远影响。