當貝爾實驗室與 IBM 挾著龐大資源開發數位計算機時，在美國中西部一所以農業為主的學院裡，一位物理教授竟然單槍匹馬，僅憑拮据的經費就要打造出更先進的電子計算機……。
本文為系列文章，上一篇請見：史上第一部全自動的計算機——艾肯與 IBM 的恩怨情仇│《電腦簡史》數位時代（八）
只有 650 美元，卻想打造第一台電子計算機的原型機？
1939年 5 月，當艾肯與 IBM 啟動哈佛馬克一號的開發案時，愛荷華州立大學教授阿塔納索夫也獲得學校補助，加入打造數位計算機的行列。
IBM 有雄厚財力與商業計算機的基礎，另一邊正在開發複數計算機的貝爾實驗室也有龐大研究經費，反觀阿塔納索夫手上的資源卻少得可憐。學校只給了他 650 美元的補助，其中三分之二還是給研究生貝瑞 (Clifford Berry) 的助理津貼。在如此拮据的情況下，阿塔納索夫卻執意不用 IBM 與貝爾實驗室所用的繼電器，而是選擇速度更快，卻也更昂貴的真空管。
阿塔納索夫早就預料經費有限，因此他在一年多前規劃整體架構時，已經琢磨出克難的方案。他降低成本的策略與楚澤設計 V4 時一樣，都是瞄準記憶單元。楚澤用金屬條取代繼電器，阿塔納索夫則是用電容器取代真空管。也就是說，只有運算單元使用真空管，記憶單元全部使用便宜許多的電容器。
研究助理貝瑞原本就是電機系學生，在他的協助下，只花了半年時間，就於 1939 年底完成精簡版的原型機。雖然只有兩組 25 位元的記憶單元，運算單元也只有 13 個真空管，但運作結果證明了阿塔納索夫的構想可行，學校也同意新的年度再撥給他 700 美元繼續打造。
這筆錢當然仍遠遠不足，因此阿塔納索夫又向 IBM 等商用計算機公司投遞計劃書，卻都石沉大海。後來終於在 1941 年 3 月，有一個基金會願意贊助五千美元，這部計算機才得以在 1941 年底打造完成。
使用真空管與電容器，第一部電子計算機問世
阿塔納索夫一開始就是為了計算線性代數，才設計出這部計算機。它的原理是透過加減運算，逐步消去變數與方程式，最後得出答案，因此運算單元與控制單元相對簡單。完工後的機器尺寸並不大，約莫一張書桌大小，重 320 公斤，只用了 280 個真空管。最多可解 29 個變數的線性方程組。
記憶單元的主體構造是兩個直徑 20 公分的滾筒，各有 1,600 個電容器分布在滾筒表面。橫置的滾筒每秒轉一圈，表面的電容器經過電刷時，完成讀取資料與重新充電。這就是 1937 年底，阿塔納索夫在酒吧靈光一閃，冒出腦海的解決方案。
輸入裝置與艾肯和史提畢茲的設計一樣，利用 IBM 現有的打孔卡片，輸入程式與數據。輸出裝置就相當特殊，真的可以用很「炫」來形容。它是讓特製的卡片經過兩個電極之間，用五千伏特的電弧在卡片上灼燒出許多細小的洞，來記錄計算結果。
貝爾實驗室與 IBM 在這個時期所開發的計算機仍是用繼電器，雖然傳遞的是電子訊號，但繼電器的開關是機械動作，唯獨阿塔納索夫這部計算機全程用電子訊號進行二進位的運算。所以當它於 1942 年初成功解出有 10 個變數的線性方程組，也立下一個重要的里程碑，成為第一部完成運算的電子計算機。
有些人認為它並不純然是電子式，因為滾筒轉動是機械式的。不過這個說法並不公允，因為現代電腦所用的硬碟，裡面讀取頭的動作也是機械式，但我們並不會因此就說現代電腦不是電子式計算機。
二戰中斷研發，兩人各奔前程，留下的 ABC 電腦成歷史灰燼
當然，滾筒大幅拖慢了運算速度也是事實，不過要再提高滾筒轉速應該沒有太大問題，運算速度也就可以提升了。另外輸出裝置也須要再做改善；在實際運作時，電弧偶而會有偏差，沒有打在卡片上的正確位置，而輸出錯誤的答案。這可以設法增進放電的精確度，或放寬孔洞之間的距離，甚至乾脆放棄電弧，改用別種方式貯存計算結果，來確保記錄正確。
只不過就算阿塔納索夫與貝瑞有任何想法，也都來不及再加以改善了。1942 年中，他們兩人都被徵召入伍，不得不離開校園。阿塔納索夫到海軍的武器實驗室服役，二次大戰結束後，與朋友共同創立一家武器研發公司，直到 1961 年退休，從事青少年的電腦教育工作。
貝瑞則是到一家國防相關的企業研發光譜儀，退役後仍繼續留任，不料卻在 1963 年自殺身亡。為了紀念貝瑞，阿塔納索夫從此將他們研發的計算機稱為「阿塔納索夫–貝瑞電腦」 (Atanasoff – Berry Computer，簡稱 ABC)。
其實阿塔納索夫本來沒有機會將 ABC 這名稱告訴全世界，因為外界從來不知道他們發明出第一部電子計算機。由於愛荷華州是個農業州，工商業並不發達，與科技界原本就沒什麼交集。而愛荷華州立大學當時只是農業與工藝學院，在科學研發方面又不受外界關注。以致於整個 40 年代，只有三篇短短的新聞稿報導過他們開發的電腦。
阿塔納索夫與貝瑞離開後，留在物理館地下室的機器逐漸蒙塵敗壞，後來整個愛荷華州立大學也沒人知曉它的用途，就被拆解丟棄了。最後只留下一個插滿電容器的滾筒，見證它曾經存在。因此除了少數人，世人根本不知道有這麼這一台機器。
阿塔納索夫自己也只把打造 ABC 當成一個有趣的經驗，不值得大肆宣揚。事實上，當年他向基金會申請到補助後，曾經順便將文件複本寄給學校特約的專利律師，但不知是學校並不積極跟催，或是戰爭的影響，專利申請一直沒有送出去。阿塔納索夫自己也覺得無所謂，沒繼續追問，可見他完全沒察覺自己的發明所蘊含的重要性與價值。
第一部通用型電子計算機 ENIAC，研發竟涉嫌剽竊自 ABC？
沒想到原本已在電腦史上石沉大海的 ABC，竟在 1967 年春出現了轉機。阿塔納索夫也才知道自己錯失了什麼。
原來漢威聯合 (Honeywell) 等大型電腦公司都被索討專利授權金，而當初取得專利的莫奇利 (John Mauchly) 所憑藉的，是他所設計出第一部通用型電子計算機 ENIAC。但莫奇利是在拜訪阿塔納索夫，研究過 ABC 之後，才打造出 ENIAC。因此漢威聯合的律師希望阿塔納索夫能出庭作證，他們就能主張對方的專利無效。
阿塔納索夫這才驚覺自己不以為意的專利，竟被他一度推心置腹的莫奇利拔得頭籌。想當初自己熱心地招待莫奇利住在家中，讓他檢視建造中的計算機，還把整份文件攤給他看，結果他竟然獨享利益與光環。忿忿不平的阿塔納索夫當然樂意出庭作證，至少要讓世人知曉他與死去的戰友所打造的 ABC，才是第一部通用型電子計算機。
差點成歷史灰燼的 ABC，終於因為這件官司而受到矚目，得以載於史冊。至於判決結果如何、ENIAC 究竟與 ABC 有無關係、莫奇利又是怎麼踏上這條路的，就待下一章分曉了。
