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系统动力学之父杰伊·福里斯特:斯人已逝,幽思长存

DeepTech深科技  · 公众号  · 科技媒体  · 2016-11-20 14:55

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60年前,电子工程师杰伊·莱特·福里斯特(Jay W. Forrester)以其对计算和组织的独到远见,开创了计算机建模领域。从此,世间万物的运行,小至公司经营,大如全球变化,都能够以另一种维度展现在人们面前。


本周三,福里斯特在康科德(Concord)的家中平静离去,享年98岁。


2008年的杰伊·莱特·福里斯特


杰伊·莱特·福里斯特出生于1918年7月14日,他在内布拉斯加州的一个牧场长大,福里斯特的父母都是教师,也是该地首批农场主之一。


1950年代,教授在MIT工作期间,研究出了 系统动力学模型 (system dynamicsmodeling)。利用该模型,企业可以分析管理政策对其长期发展的影响。


系统动力学让人们通过计算机模拟了解我们周围世界的细节,并且向人们展示人类社会和物理世界之所以然 。”


系统动力学现在是商学院的必修课,在其他学科也有所应用。


“如今,动态模拟系统对物理学和社会学都是不可或缺的,”MIT斯隆管理学院(M.I.T. Sloan School of Management)教授约翰·斯特曼(John Sterman)说道,“不仅在管理学上,天体物理、生物、化学、气候学都要用到系统动力学。”



1960年代末,福里斯特教授将对系统动力学方法进行扩展,用它解决城市衰败等社会问题。在教授1971年的著作《世界动力学》(World Dynamics)中,他以有限的世界资源为基础,考察了人口增长和工业化进程——这就是所谓的全球建模。


“在全球背景下对人口、经济、自然资源、食物和污染进行建模,杰伊是第一人,”斯特曼教授说道,“这样做具有争议性,也与直觉相悖,但他却开创了全球建模。”


福里斯特教授在工程学和计算机科学方面也有突出贡献。


他在1940年代曾致力于研究 伺服系统 ,还是 磁芯存储器的发明者之一 。前者是维持炮塔等装置稳定性的反馈系统,后者则是统治计算机工业20年之久的计算机存储器。


系统动力学是福里斯特教授加入斯隆商学院不久之后的研究成果。当时,通用电器在肯塔基(Kentucky)的一家家电厂的库存和劳工水平发生了很大的波动。为了解决这种问题,通用电气求助于福里斯特教授。


在与工厂经理进行交谈后,福里斯特教授发现工厂的波动并非源于经理所认为的外部因素,而是由库存控制和招聘政策这些内部因素造成的。随后教授针对通用电气的案例进行计算机建模,这就是后来系统动力学发展的萌芽。


他作为一名工程师的素养是他洞察工业进程的关键。



“福里斯特刚开始是一名工程师,所以他明白电流如何沿导线传播,电荷如何在电容器中积累,”英国雷丁大学(University ofReading)亨利商学院的大卫·莱恩(David C. Lane)说,“后来他投身伺服系统和反馈控制领域。”


“然后,他的想象力开始飞跃,他将与反馈回路有关的系统串联成一个整体,这是一种全新的思考方式。”


福里斯特在2011年的一次采访中说道,封闭的牧场生活成就了他实用主义的头脑。高中时代,福里斯特建了一个风力发电机给牧场供电。


“我对机械和电气类东西情有独钟,”他说,“如果没东西修,就自己动手做。”


他拒绝了农业学院的奖学金,并选择进入内布拉斯加大学(University of Nebraska)学习电气工程。“我可不想站在内布拉斯加的暴雪中照顾公牛。”福里斯特教授说。


1939年,福里斯特进入MIT攻读电气工程的研究生学位。翌年,他进入MIT伺服系统实验室,从事伺服系统理论和反馈控制系统的研究。


二战期间,伺服系统实验室主要为军方服务,研发雷达天线和枪托的伺服系统。


1943年末,福里斯特教授发明了可以控制雷达的伺服装置来拦截飞机。为了帮助海军扫描鱼雷轰炸机,他随装置登上了莱克星顿号航空母舰,并以平民的身份在待了一个月。


战后,福里斯特教授成为了MIT林肯实验室数字计算部的负责人。随后,他开始了 旋风计划(Whirlwind project),即首个完整的实时计算系统




1951年,在他从事旋风计划期间,他对磁芯存储器进行了完善。


磁芯存储器内部有很多铁氧体线圈。线圈内部的环形磁场使其具有一定的极性,线圈导线绕制方向不同,线圈极性就不同。每个线圈是一个比特,因极性不同而取0或1。早期的磁芯存储器有几平方英尺那么大,像一个窗户。


磁芯存储器极大提高了计算机存储能力。直到1970年代早期,因特尔开始出售存储性能更好的硅基固态RAM,磁芯存储器才逐渐退出市场。


1956年,福里斯特教授决定放弃数字计算的研究。因为他认为这个领域已经取得了重大创新,很难再有所突破。


“我现在仍然怎么认为,”他在2011年的访谈中说,“ 1946年至1956年是数字计算机改进最大的几年。我虽然没有预见到计算机会像今天这样快速和小型化,但其中的基本逻辑并没有改变。


1946年,福里斯特与苏珊·斯威特(Susan Swett)结婚,斯威特于2010年逝世。福里斯特有两个儿子和一个女儿,四个孙子,两个曾孙。


福里斯特教授在MIT待了70年,他始终保持工程师的好奇心,他也希望自己的学生保持住这份好奇。


他还记得自己曾在课堂上问过学生抽水马桶的反馈机制。


“我问他们‘你们有多少人打开马桶盖子看它如何工作?’”他回忆道,“没有一个人。连马桶都搞不定,他们是怎么申请到MIT的?”

编辑:孙小彪

参考:纽约时报,MIT NEWS



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