CRYP:肖克利的机器人梦，物理学家的机器人劳动力设想是如何催生硅谷的

硅谷崛起的各种故事，以及那些将旧金山半岛变为科技活动密集地的人们、机构、资源和动力的来龙去脉，或许可以用“事成居功者多”这句谚语来概括。这一复杂关系网中的些许脉络现在已成为传奇：戴维帕卡德和比尔休利特的车库；斯坦福大学工程学院院长弗雷德特曼的持续扩张的业务网；还有创建了仙童半导体公司以及后来的英特尔公司的那些年轻无畏的科学家和工程师们。其他的脉络也同样重要，但却鲜为人知，比如20世纪40年代的电子和微波管行业，还有50年代航天军工的巨幅进步。

有一条耐人寻味的脉络完全被人遗忘了——如果人们曾经知道的话。它连接了诺贝尔物理学奖得主威廉肖克利、化学家兼实业家阿诺德O贝克曼、20世纪50年代的自动化热潮，以及肖克利对机器人劳动力天马行空的设想。肖克利对这一设想的追逐，以及他对通过自己的创意来获利的渴望，促使他放弃贝尔电话实验室成功的职业生涯，在西海岸建立了自己的公司。在那里，肖克利与贝克曼成为了合作伙伴，在加州山景城创建了该地区的第一家硅电子实验室，为硅谷兴起并成为全球硅电子中心埋下了伏笔。

故事始于1948年，这一年是肖克利的创造酝酿期。当时，这名38岁的贝尔实验室研究员构想出了面结型晶体管，这种晶体管迅速成为20世纪50至60年代的主导产品。与冷战初期的洲际弹道导弹和轰炸机一样，第一台袖珍晶体管收音机也使用了面结型晶体管。这项发明巩固了肖克利作为半导体电子新世界先锋人物的声誉。

那么，在这种背景下，肖克利又在思考什么呢？凑巧的是，在1948年肖克利还递交了一份“辐射能量控制系统”的专利申请——它基本上是一个利用视觉传感器的反馈控制系统。这项设计与晶体管没有任何关系，而是与肖克利在第二次世界大战中的军事工作，尤其是他对战略轰炸的改进工作密切相关。他是在3月19日提出申请的，但该申请很快就被专利保密令禁止了，在之后的10年都被尘封了起来。

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肖克利还指出了这项发明的和平利用方法：建筑物入口的人脸识别，自动售货机的货币识别，以及比较有趣的——在工厂生产中对产品进行排序和检验。这也许是肖克利首次对一台由反馈控制和视觉传感器自导的机器作出的认真设想——用于取代工厂工人。

当然，用机器替代人力的想法并不新鲜。从大萧条时期到战争时期，再到冷战时期，劳动力与制造技术的联系一直是创新和冲突的动力之源。当肖克利在1948年提出了他的专利申请后，美国商界精英普遍担心有组织的劳工已经变得过于强大了：工会成员的数量在战争期间飙升，而罢工的次数也日益增加。许多政府和行业人士也担心，美国缺乏苏联的工业力量。智能、电气化和自导的机器可能会为这两种担忧提供解决方案。

事实上，一个词刚刚针对这样的解决方案创造了出来：自动化。福特汽车公司的制造负责人德尔玛哈德用这个词来形容一类新的机器，这类机器可以在一条生产线中自动地将材料从一个流程转移到另一个流程。毕业于哈佛商学院的约翰迪堡很快通过其1952年的畅销书《自动化：自动化工厂的来临》将这一词汇和这种理念普及开来。在书中，他描述了从战争中衍生出来的新技术将如何带来智能、自适应、可编程以及主要靠自动操作的工厂的时代。他认为，这一自动化革命已近在咫尺。

然而，迪堡将自动化与机器人的理念区分了开来。他断言，即使制造出来，这种机器人在经济上也几乎没有意义。而威廉肖克利不赞成这一观点。

在提交现已成为机密的专利申请两年后，肖克利遇到了乔治多里奥特，他是哈佛商学院一位受人尊敬的教授，也是迪堡的导师。多里奥特也是风险投资的先锋人物，其美国研究与发展公司对麻省理工学院的高科技衍生企业进行投资；其中最成功的投资对象是数字设备公司。

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多里奥特和肖克利聊到了自动化，在1948年诺伯特维纳颇有影响力的一书《控制论》出版之后，这个主题就吸引了麻省理工学院的注意。肖克利预见到他的控制系统在这一环境中可能成为一个关键性的技术。多里奥特鼓励肖克利认真思考他的发明对制造业的全面影响。

肖克利立即付诸行动。到1951年初，他已经修改了他的设计，并发明出了“光电眼”。他认为，通过这项技术，一类新的机器可以灵活地生产不同的产品，而不仅仅是连续加工固定、标准的部件。

在正式记录他的想法之前，肖克利要求就他与贝尔实验室的知识产权合同签订一份不同寻常的“修订协议”。与实验室的其他人一样，肖克利也曾签署了一份雇佣协议，使该公司拥有他所有的发明专利。现在，他希望贝尔实验室将光电眼的专利转交给他个人，以开展自动化生产。

经过几个月的谈判，贝尔实验室和肖克利最终于1951年12月5日签署了协议。但是，这项新协议给了该公司一项重要的权利：这一协议只能维持短短一年，并且被严格限定在自动化领域。在这一年里，肖克利可以为他的任何技术申请专利，并可以获得这些专利有效期限内的任何收益，但一旦协议期满后，这项协议就会像从未存在过一样。

在多里奥特的美国研究与发展公司的支持下，肖克利完成了他的“电光控制系统”的专利申请。在他完成申请之前，他就已经对自己的想法信心十足并给贝尔实验室的董事长、物理学家梅文凯利撰写了一份不同寻常的简报。他在简报中指出，贝尔实验室应在肖克利的带领下从事重要的、具有高优先级的工作，制造一个“可训练的自动机器人”。

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肖克利在简报中宣称：“下面所介绍的项目可能比贝尔系统之前考虑的任何项目都重要。今后最大工业的基础很可能就会建立在它的发展之上。很可能未来二三十年工业将取得的进展将直接取决于此类项目发展的活力。”即使对于相当自信的肖克利来说，这样的措辞也是颇为强硬的。

他接着说道：“这个项目的目标是在生产中由机器替代人力。”他清楚地表示，他不仅仅是在说“自动化工厂”的先进机器，他指的是科幻小说中的机器人。肖克利的可训练机器人将执行“人类操作员所进行的手工操作”，并且“为了进行各种各样的操作，可随时进行修改”。这种机器人不仅可以取代“半熟练”的产业工人，也可以代替家政人员。

肖克利写道：“一个可训练机器人将包括‘手’、‘感觉器官’、‘内存’和‘大脑’。”首先是“机器人眼”，也就是肖克利将要申请的专利。他补充说，他对于“可以识别零件并感觉其方向的……触觉设备”有“一些大胆的设想”。也就是说，肖克利会首先赋予他的机器人以视觉，然后才是触觉。之后可能才是内存、大脑和其他感官。与迪堡一样，肖克利认为自动化革命迫在眉睫。他预测，通过他的机器人，“一个国家的生产力将可能在十年或更短的时间内增加一倍”。

1952年11月，就在他与贝尔实验室的修订协议到期之前，肖克利为他的机器人眼递交了专利申请。10天后，肖克利从凯利那里得到了回应：贝尔实验室不会支持可训练机器人的制造。

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肖克利通过实际行动对此作出了回应。他很快就向贝尔实验室请了假，从此就再也没有彻底回去。他在加州理工学院担任了一年的客座教授，与洛杉矶地区蓬勃发展的电子产品、仪器仪表、航天军工行业建立了联系。他就成立自己的晶体管公司与多家公司进行了认真的讨论。但这些前景均不令人满意。肖克利返回到五角大楼，担任武器系统评价小组的研究部主任，负责权衡某些事项，例如美军如何才能打好一场核战。

1954年12月，美国专利局授予了肖克利对机器人眼的专利。鉴于贝尔实验室对他这个“小”项目的拒绝，这份成功似乎是毫无意义的。但接下来几个月发生的事情表明，肖克利仍然坚信机器人眼对于工业发展是有利的。

就在1955年新年后，他接到了贝克曼的邀请，请他返回洛杉矶参加为他和真空管先驱李德富雷斯特举行的一个盛大的庆祝会。在1955年2月2日的这次庆祝会上，肖克利欣喜地发现，贝克曼这个化学博士兼著名高科技实业家也是一个自动化的推崇者。

比肖克利大10岁的贝克曼生于1900年，是伊利诺伊州一个铁匠的儿子。他在年轻时就是一个行动派和发明家，他在伊利诺伊大学学习了化学与化学工程，并于1928年在加州理工学院获得了物理化学的博士学位。贝克曼在加州理工学院学习的间隙，也在新成立的贝尔实验室工作，在那里他学习了电子学，并协助了统计质量控制的初期工作。

在获得了博士学位后，贝克曼就职于加州理工学院化学系。在20世纪30年代中期，他开发了pH计，将化学和电子学整合在了一个简单的集成仪器中。贝克曼的pH计是由一家他参股的小公司制造的，但却获得了出人意料的成功。到30年代末，贝克曼决定辞去他的教授职务并掌管仪器公司，投身到探索电子化学仪器的新世界中。

在整个20世纪40年代，贝克曼的公司获得了一系列其他仪器和电子产品的突破，包括他自己发明的一个取得巨大成功的螺旋电位计——Helipot，他的公司快速壮大了起来。1950年，贝克曼的公司更名为贝克曼仪器公司，业务扩展到自动流程控制和电子计算机，而他也成为了自动化和自动工厂的推崇者。他在1952年10月首次向股东的汇报是以“机器解放人力”这句口号开始的。

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贝克曼对自动化的追求被证实是利润丰厚的。到1954年年底，公司销售额已增加了一倍以上，股票的价值也翻了一番；利润接近100万美元，员工数量也攀升到了1750名。加州理工学院将贝克曼选为其董事会的受托人，他是第一位获此殊荣的校友。

在1955年洛杉矶的庆祝会上，贝克曼和肖克利都给对方留下了深刻的印象。两人都是顶尖学校的理工科博士，都曾就读于加州理工学院，都在贝尔实验室工作过，也都拥有高级别的安全调查权限。两个人都拥有划时代意义的发明：肖克利在首个晶体管发明中的作用以及他对面结型晶体管的构想，为晶体管产业奠定了基础；而贝克曼的pH计和紫外分光光度计揭开了现代分析仪器行业的序幕。

在庆祝会上，肖克利承诺给贝克曼寄去机器人眼的新专利，而贝克曼同意评估该专利在其公司自动化工作中的可用性。这一承诺开启了双方的交流，7个月后，两人签订了一份合同，成立了贝克曼仪器公司旗下的肖克利半导体实验室。

就在庆祝会后不久，肖克利给贝克曼寄去了专利的副本，询问他对“这项专利潜在用途的意见”。但贝克曼当时正专心进行几个公司的收购以及公司扩展到欧洲的事宜。在近两个月后，他才坐下来研读了肖克利的专利，并将其转交给了他的得力助手杰克比绍普，寻求他的“研发意见”。

比绍普又将专利副本交给了一名可靠的工程师，这名工程师很快作出了否定的评价：“在我看来，这个系统主要是出于学术兴趣，并且……不应作为现在的重点考虑对象。”这名工程师认为，在工业应用中会有比肖克利的方法更简单、更便宜的方法，尽管“想法是好的”，但竞争对手可以很容易地规避肖克利的专利。换句话说，它没有商业价值。这名工程师的报告到了贝克曼的手中，他又对其作了一个半月的研发评估。

最终，在1955年5月中旬，贝克曼给肖克利回信。他称呼肖克利为“比尔”，并以“阿诺德”署名。他通知这名物理学家，他的工程小组已审查了专利在当前或即将开展的项目中的可用性，但“似乎目前还没有合适的项目”。他最后的几句话稍稍减轻了一些打击：“很高兴再次见到你，我希望我们以后能够经常合作。”

在等待贝克曼的答复时，肖克利也在忙碌着。在那几个月里，经过考虑后，他拒绝了霍华德休斯让他领导休斯飞机公司一个新的综合半导体电子部门的邀请。同样，肖克利也拒绝了加州大学伯克利分校和耶鲁大学物理系的邀约。所有这些职位都是可以名利双收的。然而，它们本质上也是保守的。肖克利为自己寻求了更激进的发展。1955年6月，在他45岁时，他决定离开贝尔实验室，辞去了他在五角大楼高级别的工作，并且离了婚。他想要一种全新的生活和一家自己的公司，通过这家公司，他可以成为自己想法的最主要受益人。

7月底，肖克利给贝克曼打了电话。他告诉贝克曼，他想开设一家新公司，并进行一次新的尝试：采用化学技术制造贝尔实验室新推出的硅晶体管，并且把这些新型“扩散”硅晶体管投放市场。更重要的是，他要开发量产晶体管的自动化方法。同之前对机器人眼的反应不同，这一次贝克曼的回应直接而热情：他立即要求与肖克利会面。两个星期后的一个周六，两人坐下来进行了严肃认真的探讨。

贝克曼很有可能是被肖克利的新领域吸引了，因为它与他的总体自动化战略相吻合。化工厂和石油精炼厂的高温、强震和腐蚀性环境对当时用于传感器和仪器中的真空管电子器件提出了严峻的挑战。因此，坚固耐用且可靠的硅晶体管对于提高贝克曼电子仪器在控制和监测工业生产中的适用性将是无价的。由于硅晶体管的耐用性和可靠性，美国军方也对它们很感兴趣。

在会面之后，贝克曼和肖克利只花了短短几周时间就达成了协议。在1955年9月初，他们签署了协议，成立了肖克利半导体实验室。该协议规定，在两年的时间内，该实验室是贝克曼仪器公司的一部分，在这期间，肖克利拥有不受限制地进行新的电子发明的自由。但两人商定，该实验室的首项工作将是扩散硅晶体管的自动化制造。肖克利坚持认为，贝克曼应亲自关注这项工作，并且贝克曼仪器公司应给实验室提供业务、行政、营销和销售的支持。两年后，将由贝克曼决定是否使实验室成为一家独立的公司，而他和肖克利将拥有这家公司最大的股权。

1955年整个秋天，肖克利都在布置他的新实验室。虽然贝克曼公司的总部设在南加州，但肖克利说服他将实验室设在加利福尼亚州的帕洛阿尔托附近。肖克利是在帕洛阿尔托长大的，他的母亲仍住在那里。斯坦福大学就在附近，而且这片区域在军用和商用市场的电子管生产方面以及新兴的航空航天领域是一片生机，前景大好。北面的旧金山是金融、军事、商业和文化中心，而且这个地区的气候宜人。

肖克利起草了一份新闻稿，宣布他的新实验室成立。这篇新闻稿中阐述了他组建一支半导体创新团队的愿望，从而在旧金山半岛建立半导体社区。他写道：“为新兴电子社区成长贡献力量的机会将吸引社会及技术领域那些具有想象力和独创精神的人们。我希望建立一个平台，使这些人可以作出自己最大的贡献，并最大化地实现他们的自身价值和回报。”虽然不清楚这篇新闻稿是否发表过，但肖克利的愿望确实与硅谷日后的发展相吻合了。

肖克利组建了一支“具有想象力和主动性”的团队，成员包括戈登摩尔、罗伯特诺伊斯、让赫尔尼、尤金克莱纳以及杰拉斯特。随后，在1956年年底，肖克利由于其在建立晶体管电子学中的贡献与其他几人一道获得了诺贝尔物理学奖。然而，虽然取得了这些成就，但肖克利的实验室很快就解散了。

肖克利的竞争倾向和反复无常的管理风格愈演愈烈。他决定放弃扩散硅晶体管，而转向他自己的另一项发明——四层二极管。那些年轻的研究人员，包括摩尔和诺伊斯，对此非常担心并表示了不满，他们向贝克曼寻求帮助。他们告诉贝克曼，他们仍然希望肖克利担任顾问，但他们需要一个真正的管理者。在从肖克利和他在贝尔实验室的高层朋友那里得到“肖克利的方向基本上可靠”的保证后，贝克曼坚持：肖克利将继续领导实验室。

结果，在1957年底，摩尔、诺伊斯及其他6人辞了职，并在仅仅几公里外成立了一家新的公司——仙童半导体公司。在这个硅谷第一家硅电子衍生公司中，这“8个叛逆者”专注于制造被肖克利放弃的扩散硅晶体管。他们在一年之内获得了成功，并在接下来的几年中在“平面工艺”的基础上推出了重要的新晶体管和集成电路。这种工艺是一项突破性的制造技术，使电路可以通过化学方法印制在硅衬底上。由于平面硅晶体管和芯片取代了真空管，“电子学”和“半导体电子学”的意义越来越相近了。

20世纪60到80年代，更多的仙童半导体公司的衍生公司和相关的半导体设备与材料创业公司在旧金山半岛蓬勃发展起来。如果将这些衍生公司的衍生公司也计算在内的话，仙童半导体公司的“后裔”有几百家。1968年，摩尔和诺伊斯创建了这些衍生公司的其中一家：英特尔公司。起初是制造内存芯片，然后是微处理器，最终英特尔成为世界上最大的半导体公司。

从这点看来，肖克利半导体实验室多产得令人难以置信。但对于它的奠基人贝克曼和肖克利来说，实验室是失败的。它从未生产过一个硅晶体管，而四层二极管的客户也寥寥无几。最后，在1960年，贝克曼出售了这家公司，在数年后它倒闭了。肖克利重新回到斯坦福大学任教，而贝克曼会永远遗憾他没有留下那些创办了仙童半导体公司和英特尔的叛逆员工。

直到1989年去世，即使其他人使工业机器人成为现实，肖克利也再没回到他的可训练机器人的宏伟设想中。在20世纪50年代末，乔治C德沃尔建立了机器人公司Unimation，其晶体管化的机械手臂Unimate在20世纪60年代初投入使用，用于在通用汽车厂搬运热金属铸件。随着微芯片的发展使计算能力更为实惠，类似的可编程机械手臂在20世纪70年代大量涌现。随后，在20世纪80年代，强大的机器视觉——肖克利的“机器人眼”的继承者——被添加到了这些机械手臂上。

机器人的发展还在继续，家用机器人、军用无人机、密集自动化的工厂以及自动驾驶的汽车现在看来几乎都是司空见惯的了。最终，肖克利确实证明了实现他所设想的机器人是有利的，但并不是以他所希望的方式。从肖克利的实验室兴起的芯片产业促成了机器人的崛起，但他本人并未真正地参与到机器人革命中。

声明：本文转载自悦智网

作者：DavidC.Brock

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