万赟的科学网博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/ywan

博文

电子商务的来龙去脉 -- SAGE(7) 精选

已有 6857 次阅读 2011-10-20 22:48 |个人分类:电子商务|系统分类:科研笔记| 电子商务, 实时系统, Sage

SAGE是美国冷战时期一个著名的军工项目。看过施瓦辛格主演的终结者的人大概都还记得那里面的“天网”。SAGE就是天网的原型。它的英文全程是“Semi-Automatic Ground Environment”,直译成中文是“半自动地面环境”。一般来讲,半自动系统都是有人中间介入的,这里也不例外。


SAGE的起因是美国人对苏联核轰炸的恐惧。50年代初,苏联已经拥有了原子弹,就有了使用轰炸机,携带核弹头,跨过北极圈,直接轰炸美国本土的可能。而当时美国理论上的防御办法就是用雷达监控,如果发现敌情,立即通知战斗机起飞拦截。但是当时美国的雷达部署和技术都比较落后,无法有效监控低空飞行,另外,美国边防雷达的通讯方式是用高频无线电,靠地球大气层的电离层传播,如果有核爆的话,电离层受影响,雷达信号的传播也就会紊乱。还有就是,即便轰炸机进入打击领空被发现,如果预警时间太短,战斗机在短时间内,上升不到轰炸机的高度,也阻止不了。当轰炸机扔下炸弹之后,重量减轻,返回时,战斗机的速度也追不上。而当苏联的轰炸机逼近美国领空时,可以首先探测到雷达信号,如果轰炸机随后改成低空飞行,就有可能绕过雷达监控,进入美国领空。根据当时苏联的轰炸机飞行能力,通过这种办法,可以打击到美国任何一个主要城市。所以,要想抵御苏联的核威慑,首先要部署严密的低空雷达监测网,改变雷达通讯方式,缩短响应部署时间。

苏联的轰炸机飞行打击半径可以到达美国所有主要城市


这些要求意味着好几个重要的技术攻关。美国的北美防空指挥部于是把这个项目交给了麻省理工学院来做。麻省理工学院为了此项目,建立了林肯实验室,并将该项目命名为SAGE。下面我们来看看SAGE的设计方案:首先,整个SAGE系统包括预警雷达网和其他相关数据源(战斗机部署,导弹部署等)和能够接收和处理雷达监控信号并给拦截武器导航的高性能计算机两部分。其防御步骤分8步:

1.       预警雷达发现敌机信号

2.       敌机信号通过调制解调器自动传输给对应指挥中心

3.       指挥中心处理信号数据

4.       信息通知空军基地,总指挥部和导弹基地

5.       信息传递给其他临近指挥中心

6.       指挥中心调配战斗机拦截

7.       战斗机集结并拦截目标

8.       拦截结果通知总指挥部,同时部署导弹作为后备防御


在这里我们能看到一个熟悉的名词,就是第二步里的调制解调器,也就是我们用电话线上网时能将模拟信号和数字信号进行相互转化的那个东西。那时候的雷达收集的是模拟信号,这个东西将模拟信号转换成数字信号然后通过电话线传给指挥中心。不要小看这个过程,当时对调制解调器的研究还在摸索阶段,所以这是一个技术攻关课题。还有一个就是第三步的信号数据处理,这是核心部分。如何迅速有效地处理几十个甚至上百个雷达信号是能够成功拦截的关键。这里面有硬件也有软件的问题。硬件方面是计算机内存技术的缺陷。当时的内存是用英国人发明的二进制存储管,一根管子只能存储一个比特的信息,不但存取速度慢,而且性能不稳定,严重影响数据处理。这是实现实时系统的瓶颈。


麻省理工的确是人才济济,这两个硬件方面的问题不久就得到了解决。其中磁芯内存的解决方案不但存取速度快,而且性能稳定。成为早期实时计算机系统的关键部件。后来成为计算机在采用晶体管半导体内存之前的主要内存方式。内存问题的解决使得制造实时系统的计算机成为可能。


麻省理工造出了该计算机的原型后,把具体的批量制造工程外包给了IBMIBM于是为SAGE一口气造了52台代号为AN/FSQ-7的体积惊人的大型机。每台这种机器包含55千枚真空管,占地半公顷,重275吨,运行时耗电量3兆瓦。尽管如此庞大(事实上是当时,也是到目前为止,世界上最大的计算机),其运算速度只有75 KHz (我们目前使用的个人电脑的速度是GHz级,是其几十万倍)。不过这已经是当时最先进的实时计算机系统了。重要的是,IBM从造这些计算机的过程中掌握了实时系统的精髓。随后这些新东西很快被IBM灵活运用到众多民用系统中,包括前面提到的美洲航空公司的实时订票系统。


IBM 为SAGE系统制造的大型计算机AN/FSQ-7


除了硬件之外,SAGE在软件方面的创新也值得一提。软件工程外包给了兰德公司。由于工程太大,能够胜任的软件人员太少,兰德公司于是设立了系统开发公司(SDC),成为世界上第一个软件公司,不但搞开发,也搞培训,为美国后来的软件产业培育了不少人才,也为大型软件工程的开发创立了一套有效的管理办法。


SAGE软件系统一共有50万行程序, 2.5万条指令,最后算下来平均每行程序耗资 50美元。而整个SAGE系统耗资不少于80亿美元(相当于2010年的600亿美元)。相比之下,后来IBM 为美洲航空公司开发的实时系统SABRE耗资只有3千万美元,因为关键技术难题已经解决。


总结一下SAGE,我们发现,大型军工项目其实对整个国家的生产力具有很强的推动作用。尽管美国人民为SAGE买了单,但其技术创新一旦转为民用,可以迅速普及,使大众享受更方便的服务。具有讽刺意味的是,SAGE1963年建成运行之时,苏联的洲际导弹技术已经成熟,可以直接将导弹打到美国,已经不需要用轰炸机来运核弹头了。



https://wap.sciencenet.cn/blog-39023-499175.html

上一篇:电子商务的来龙去脉 -- 信用(5)
下一篇:电子商务的来龙去脉 -- IBM 和 DEC(8)
收藏 IP: 216.80.129.*| 热度|

8 曾杰 包云岗 王节涛 张利华 赵明 刘洋 邓安良 zhangcz07

该博文允许注册用户评论 请点击登录 评论 (8 个评论)

数据加载中...
扫一扫,分享此博文

Archiver|手机版|科学网 ( 京ICP备07017567号-12 )

GMT+8, 2024-3-29 03:07

Powered by ScienceNet.cn

Copyright © 2007- 中国科学报社

返回顶部