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图灵奖颁给了以太网之父

晰数塔互联网快讯
2023-03-23 08:12

本文来自微信公众号：智源社区（ID：BAAIHub），作者：智源社区，原文标题：《2022图灵奖出炉！以太网之父Bob Metcalfe获奖，其同名定律成为互联网经济基石》，头图来自：MIT

3 月 22 日，现年76岁的以太网发明者、3Com 公司创始人鲍勃·梅特卡夫（Bob Metcalfe）荣获 2022 年图灵奖。

梅特卡夫于1946年出生在美国纽约，是一位享誉全球的计算机科学家、工程师和企业家。他在计算机和通信领域作出了杰出的贡献，尤其是以太网（Ethernet）的发明成为他最为人称道的成就。

梅特卡夫在1970年代初在美国麻省理工学院（MIT）和斯坦福研究院（SRI）工作期间，着手研究计算机网络。1973年，他在Xerox PARC（帕洛阿尔托研究中心）工作期间，发明了以太网技术。以太网是一种局域网技术，可以实现计算机之间的数据传输。凭借这项创新技术，他为现代计算机通信和互联网的发展奠定了基础。

梅特卡夫在1979年离开Xerox PARC后，创建了3Com公司。3Com公司专注于制造网络设备，如网卡、集线器、交换机等，为当时快速发展的计算机网络市场提供了关键基础设施。3Com的成功使梅特卡夫成为了一位备受瞩目的企业家，也让他在科技领域的地位更加稳固。

除了技术创新和企业家精神，梅特卡夫还具备丰富的学术背景。他拥有麻省理工学院的电气工程学士学位、硕士学位和哈佛大学工商管理硕士学位。在2011年，梅特卡夫被选为美国国家发明家名人堂成员，以表彰他在计算机网络领域的突出贡献。

Bob Metcalfe 的 AMiner 主页链接：

https://www.aminer.cn/profile/robert-m-metcalfe/53f373cfdabfae4b349cac0a

在他的职业生涯中，梅特卡夫一直关注技术创新和新兴领域的发展。他曾担任过《InfoWorld》杂志的首席执行官及总编辑，以及多家科技公司的顾问和董事。如今，梅特卡夫教授在德克萨斯大学奥斯汀分校担任创新和企业家精神教授，培养下一代创新者和企业家。

梅特卡夫在他的职业生涯中发表过多篇关于网络、技术和企业家精神的文章和演讲，受到广泛关注。他的观点和见解为科技行业的进步提供了重要的参考。作为一位长期关注创新发展的科技领袖，梅特卡夫还积极参与公共事务，担任政策顾问，为政府部门提供技术发展建议。

值得一提的是，梅特卡夫还提出了“梅特卡夫定律”（Metcalfe's Law），这是一条描述网络价值随着参与者数量增加而呈指数级增长的定律。这一定律对于理解网络效应和互联网经济的发展具有重要的参考价值。

作为一名研究生，梅特卡夫建立了这个接口，将麻省理工学院的大型计算机连接到Arpanet，这是现代互联网的前身图源：Bill McCullough for Quanta Magazine

梅特卡夫一直是网络力量的忠实拥趸。在20世纪80年代和90年代，他帮助普及了一个观念：网络的价值随着用户数量的增长而迅速增长，这个原则现在被称为梅特卡夫定律。如今，互联网无处不在，他的思维也更加宏大。他说：“关于人类状况的最重要的新事实是我们现在突然相互连接。”

今天，梅特卡夫被授予图灵奖，这是计算机科学领域每年颁发的最高荣誉，以表彰他在引领我们进入高度互联时代所做的贡献。50年前，梅特卡夫帮助发明了以太网，这是一种连接全球互联网的局域网络技术。他还在标准化和商业化这项发明中发挥了关键作用。

计算机网络先驱史蒂夫·克罗克（Steve Crocker）与梅特卡夫一起致力于互联网的前身Arpanet，他表示：“鲍勃是能够洞察全局的人之一。”

梅特卡夫的职业生涯与我们的网络能力同步发展。他于1946年出生在布鲁克林，在麻省理工学院学习电气工程和工业管理。当他搬到哈佛大学读研究生时，美国国防部正加大对Arpanet的投资。梅特卡夫提议为哈佛的主机构建一个网络接口，但遭到了学校的拒绝。然后，他在麻省理工学院提出了同样的建议，在那里他在仍然是哈佛研究生的同时成为了一名研究员。1972年，他向论文委员会提交了关于这项工作的论文，但没有通过答辩——他们说，这个主题不够理论化。

然后梅特卡夫已经接受了在加州的施乐公司帕洛阿尔托研究中心（PARC）的工作。实验室主管鲍勃·泰勒（Bob Taylor）让他去加州完成博士论文。到了那里，梅特卡夫开始为一台新的PARC计算机构建另一个Arpanet接口，同时寻找一个能让哈佛满意的理论主题。

梅特卡夫在德克萨斯州奥斯汀的家中，带着他1973年博士论文的副本图源：Bill McCullough for Quanta Magazine

在当时，计算机网络既是理论挑战，也是工程挑战。一个基本问题是如何在众多用户之间共享网络访问。电话网络以最简单的方式处理这个问题：两方之间的连接在通话期间锁定通信通道，即使通道没有被充分利用，其他用户也无法访问。对于电话对话来说，这种低效并不是一个大问题，因为对话很少长时间保持沉默。然而，计算机通信是以短时间内的突发为特点，这些突发通常被长时间的静默隔开。

20世纪60年代初，计算机科学家伦纳德·克莱因罗克（Leonard Kleinrock）证明了排队理论——描述交通拥堵和其他排队等待过程的数学分支，也可以描述数据在网络中的流动。该模型向工程师展示了如何大幅减少静默时间，Arpanet证明了这种方法在实践中是可行的。但是，协调网络中的流量并不容易。

1971年，夏威夷大学教授诺姆·阿布拉姆森（Norm Abramson）展示了一种与交通协调截然不同的激进方法，这种方法会让任何城市规划者感到震惊。他建立了一个名为ALOHAnet的无线电网络，像Arpanet一样，以小数据包的形式传输数据。但与Arpanet不同，ALOHAnet没有试图避免数据包之间的碰撞。相反，任何因碰撞而丢失或出错的信息的用户都会在随机时间间隔后重试。这种“随机重传”类似于宴会上的交谈礼仪：当两个人同时开始说话时，他们都会停下来，过了一会儿再试。等待时间的随机性确保情况在几次尝试后得到解决。这种策略在低流量情况下效果很好，但当网络拥挤到一定程度时，碰撞频繁到无法传递任何消息。

梅特卡夫偶然读到了阿布拉姆森关于ALOHAnet排队理论的论文，他想出了一种避免僵局的方法。在梅特卡夫的模型中，用户将根据碰撞的频率独立调整传输尝试之间的平均等待时间：如果碰撞很少，他们会更快地重试；如果碰撞很少，就会更快地再次尝试，如果网络很拥挤，就会退缩，使通信总体上更有效率。这个模型使梅特卡夫的论文有足够的理论分量通过哈佛大学的审核，他很快意识到他可以在他的新工作中把它付诸实践。

梅特卡夫拿着一个原型的以太网适配器。它将早期的个人计算机连接到他在1973年帮助开发的第一个本地网络图源：Bill McCullough for Quanta Magazine

这是因为当时实验室正在追求一种不同寻常的计算机网络方法。Arpanet被设想为一种允许研究人员共享大型计算机的方式--强大但昂贵的机器。ALOHAnet也是将许多接入点连接到一个中央枢纽。在PARC，泰勒想象着在同一栋楼里有许多计算机的本地网络，他的新雇员梅特卡夫很快就开始设计它。

梅特卡夫在1973年5月的一份备忘录中提出了他对本地网络的设想。该建议结合了艾布拉姆森的随机重传系统、梅特卡夫对时间的调整以及对ALOHAnet模型的其他改进，以减轻碰撞的影响。其中一些理论创新是由其他研究人员开发的，但梅特卡夫是第一个将它们整合到实际的本地网络设计中的人。

梅特卡夫的计划还免除了ALOHAnet的中央枢纽。相反，计算机将通过一些无源介质进行连接。他想到了一种特定的电缆，它对实际的实施具有吸引力。但他指出，其他电缆或无线网络在理论上也可以工作，而且随着技术的改进，在实践中可能效果更好。

为了避免强调具体的硬件，梅特卡夫将他的创意命名为“以太网络”，后来简称为以太网。他的灵感来自19世纪物理学家（错误地）假设的电磁波传播的假想媒介。梅特卡夫说：“这个词是可以争夺的，所以我们抓住了它。”

到1973年11月，梅特卡夫和他的同事们已经建立并运行了他们的第一个网络。他继续进一步开发设计，希望将其扩展到施乐公司之外，但高管们对新技术的商业化进展缓慢。到1979年，梅特卡夫已经受够了。他离开了PARC，成立了自己的公司3Com，来做施乐公司不愿意做的事情。现在在谷歌工作的互联网先驱温特-瑟夫（Vint Cerf）说：“你不会把谦虚这个词和鲍勃联系起来。他接受了这个想法，并带着它跑了。”

1973年5月的备忘录的第一页，梅特卡夫在其中阐述了他对以太网的愿景。图源：Bob Metcalfe

在独立创业后不久，梅特卡夫说服了施乐公司、英特尔公司和现已倒闭的数字设备公司的代表，将以太网作为本地网络的一个开放的工业标准。其他公司推广他们自己的技术，但以太网最终胜出，这在很大程度上是由于它的简单性和梅特卡夫对标准化的早期推动。

1990年，梅特卡夫离开了3Com公司，成为一名评论家和技术专栏作家。这是他在从事一个职业约十年后第二次变得不安分，这也不会是最后一次。他后来成为风险资本家，并在德克萨斯大学奥斯汀分校担任教授。梅特卡夫对促使他作出如此巨大改变的原因有一套理论。“你一开始什么都不知道，然后你沿着学习曲线往上走，然后你就什么都知道了，”他说，用手指划出一条曲线。他指着曲线的中间，补充说：“我通过经验发现，有趣的部分就在这里。”

多年来，以太网也进行了调整，最初的技术细节几乎没有保留。但它作为我们现在认为理所当然的个人计算机网络的国内管道，继续发挥着不可或缺的作用。“是以太网使之成为可能，”瑟夫说。“它确实是一项巨大的授权技术。”

不到一年前，梅特卡夫在76岁时又做了一次职业调整。他现在是麻省理工学院的一名研究人员，研究超级计算机在能源和其他领域复杂问题上的应用。“我仍然处于学习曲线的早期部分，”他说。“我知道的不多，但我正在努力解决这个问题。”

“计算机界的诺贝尔奖”

图灵奖（Turing Award），由 ACM 于 1966 年设立，全称 ACM A.M. 图灵奖，专门奖励那些对计算机事业作出重要贡献的个人。

图灵奖名称取自计算机科学先驱、英国科学家艾伦・麦席森・图灵（Alan M. Turing），这个奖设立目的之一正是纪念这位伟大的科学家。

图灵奖对获奖者要求极高，评奖程序极严，一般每年只奖励一名计算机科学家，只有极少数年度有两名在同一方向上作出贡献的科学家同时获奖。因此，图灵奖也是计算机界最负盛名、最崇高的一个奖项，有“计算机界的诺贝尔奖”之称。

截至目前，获此殊荣的华人学者仅有 1 位，即 2000 年图灵奖得主姚期智（2005 年出任香港中文大学博文讲座教授，2011 年担任清华大学交叉信息研究院院长，2017 年转为中国科学院院士）。

参考链接：

https://awards.acm.org/about/2022-turing

https://www.quantamagazine.org/bob-metcalfe-ethernet-pioneer-wins-turing-award-20230322/

本文来自微信公众号：智源社区（ID：BAAIHub），作者：智源社区