首位图灵奖女性逝世三周年：走出农田，改变世界 | 历史上的今天

整理 | 王启隆

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弗朗西丝·艾伦（Frances Allen）是计算机科学领域的杰出人物，她曾在优化计算机软件程序和高性能计算系统方面作出开创性工作，并于 2006 年成为第一位获得图灵奖（A.M. Turing Award）的女性，这个奖项被誉为计算领域的“诺贝尔奖”。

艾伦因在优化计算机软件程序和高性能计算系统方面的开创性工作而闻名，她在软件编译器这个神秘领域赢得了卓越的声誉。她在 IBM 的 45 年职业生涯中努力帮助软件设计师生成更强大、更高效的代码，从而推动了超级计算机和并行处理的巨大进步，最终影响了各个层面的计算。

她在自己的 88 岁生日那天去世。

三年前的今天，2020 年 8 月 4 日。长期居住在纽约北部郊区的克罗顿-奥恩-哈德逊的艾伦，因与阿尔茨-海默病和帕金森病的搏斗而去世。她的去世得到了她的侄孙瑞安·麦基（Ryan McKee）的证实。

随便找个工作

“我非常喜欢那份工作，”艾伦曾在 2001 年接受 IEEE 历史中心的口述历史采访时向记者透露，“我很乐意成为一名高中数学教师。”

1932 年 8 月 4 日，艾伦出生于加拿大边境以南的秘鲁。这个秘鲁指的是位于美国纽约州的一个地区，名为秘鲁（Peru）。它位于纽约州北部，靠近美国与加拿大的边界。虽然它的名称与南美洲的国家秘鲁相似，但它实际上是指美国纽约州的一个城镇，而不是国际上的国家。

艾伦是六个子女中最年长的一个。她的父亲是一名农民，母亲曾是一名小学教师，现在是家庭主妇。艾伦的童年正值大萧条时期，她在一个没有电力、自来水或中央供暖的农舍里长大，其中大部分时间都在阅读。在农场工作和上学一天后，她经常会点着煤油读书。

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上高中时，一位老师引起了艾伦对数学的兴趣，使她决定走上类似的职业道路。和她这一代的许多女性一样，她就读于纽约州立师范学院（现为纽约州立大学奥尔巴尼分校），并获得数学学士学位，辅修物理学。最终，她得以在老家的高中执教数学，自认为找到了终生的事业。

艾伦在高中教了两年，传授从初等代数到高级三角学的一切知识。然而，为了获得教师资格，她需要硕士学位。为了获得教育学学位，艾伦决定继续学业，并在密歇根大学攻读数学硕士学位。这所大学是 20 世纪 50 年代为数不多的教授计算机科学的机构之一，在她任职期间，艾伦选修了一些基础计算课程，最终于 1957 年获得了学位。

心愿达成后，艾伦开始担心要偿还获得学位所累积的债务。正值 IBM 的招聘人员来到校园，她进行了面试，获得了在纽约州波基普西的著名研究设施工作的机会。

后来艾伦曾回忆道：“我只是打算在 IBM 干一年，还清现有的债务，然后就会回去教书。”她还称之为“随便找个工作”。

然而，这份为了还清助学贷款而“随便找的工作”，却使她的职业生涯发生了 45 年的根本性转变。

桃李满天下：从高中课堂到 IBM 实验室

艾伦曾在图灵奖的网站上如此评价 FORTRAN 的编译器：“这引起了我对编译的兴趣，也塑造了我对编译器的思考方式，因为它的组织方式与现代编译器有直接的渊源。”

20 世纪 50 年代末，世界上还没有大学会提供计算机科学学位，那时的软件程序员使用的大型主机计算机可以塞满一个房间，所以程序员不得不逐行手工编写程序，并花费时间来调整运行速度较慢的软件。

毋庸置疑，这些调整通常会导致软件变得更加复杂并出现错误。所以，软件编译器的出现使得软件能够自动优化，从而节省了程序员宝贵的时间，最终产生更强大、更实用的软件。

1957 年，FORTRAN 编程语言首次发布。鉴于艾伦的教学背景以及快速培训 IBM 研究部门科学家使用这种崭新、复杂的编程语言的需要，IBM 交给艾伦的第一份工作就是教授科学家们怎么使用 FORTRAN。

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IBM 的人对于这位女数学教师能带来什么教学感到兴趣，而艾伦的心也被这门全新的编程语言勾住。由于 FORTRAN 的编译器程序，使得编程语言与计算机的交互更接近人类理解。在这种模式的启发下，艾伦受到鼓舞，将编译器变得更加高效。

她的工作为领域内人士思考编译器优化树立了榜样，弥合了计算机与人类交流的差距，最终，不只是 IBM 的科学家，全 IBM 的工程师以及数据中心之外的其他人也学会了高效使用计算机。

“弗兰·艾伦的工作在编译器设计和机器架构方面取得了显著进展，这是现代高性能计算的基础，” 旧金山加利福尼亚大学名誉电气工程和计算机科学教授鲁塞娜·巴伊奇西（Ruzena Bajcsy）曾如此表示。当艾伦于 2006 年获得图灵奖时，巴伊奇西正是计算机协会图灵奖的委员会主席。

在这个过程中，艾伦阅读了由另一位未来的图灵奖获得者约翰·巴克斯（John Backus）和他的团队开发的 FORTRAN 编译器源代码。从此，艾伦对编译器产生了浓厚的兴趣，并将她的职业生涯致力于为 IBM 研究开发尖端的编程语言编译器。

艾伦的第一个重要项目就是在 1960 年代早期为 Stretch-Harvest 计算机开发的，该项目旨在处理国家安全局的机密代码破译和情报收集任务。后来，这台计算机被国家安全局使用了 14 年。

IBM 的第一位女院士

“我喜欢探索新问题、新思路和新事物，” 艾伦在 2008 年接受投资者商业日报（Investor’s Business Daily）采访时说道， “一旦我理解了正在发生的事情，我会倾向于继续下一个有趣的挑战。”

1962 年，“履立新功”的艾伦开始在 IBM 的托马斯·J·沃森研究中心（位于纽约州约克敦海茨）的新项目“高级计算系统”（Advanced Computing Systems project）上工作。在那里，她得以与著名的 IBM 计算机科学家约翰·科克（John Cocke）一起工作。

Allen 撰写了一篇开创性的论文《程序优化》，该论文于 1966 年首次在 IBM 内部发表。它描述了一个用于实现程序分析和优化的强大的新框架以及一组强大的新算法。

“约翰与人交谈，但弗兰（艾伦的小名）写了所有的论文，” 加州大学伯克利分校教授、编译器专家苏珊·格雷厄姆（Susan Graham）曾在 2002 年接受过报道，透露了这一事实， “她确保了约翰的想法能被传播出去。”

从 1980 年到 1995 年，艾伦领导了一支专注于新兴并行计算科学的 IBM 研究团队。这只团队最初准备用于开发超级计算机，核心想法是使用一组低成本、高性能的微处理器来共享并行处理中的较小任务。这需要能够在这些处理器组之间并行分配软件指令的软件，而艾伦也不孚众望。随着时间的推移，并行处理成为了各种计算平台的一部分，任何台式和笔记本个人电脑都需要将并行处理作为基础功能。

艾伦还在这一期间帮助开发了 IBM 蓝色基因（Blue Gene）项目的软件，这是一个旨在探索蛋白质如何折叠成三维结构的超级计算机项目。时至今日，蛋白折叠也是现代分子生物学的核心研究领域。

艾伦在整个职业生涯中致力于促进女性对计算机科学的兴趣。1989 年，她成为第一位被任命为 IBM Fellows（该公司所授予技术人员的最高荣誉）的女性。她在世界各地的会议上发表演讲，鼓励女性考虑在科学和技术领域担任职业。为了表彰她的努力，IBM 于 2000 年设立了以她命名的“Frances E. Allen 女性技术导师奖”。

2002 年，艾伦从自己工作了 45 年的 IBM 退休，随后成为荣休院士，在退休后继续提供技术指导。艾伦的贡献贯穿了计算机科学的大部分历史，使我们今天在商业和科技领域所依赖的计算技术成为可能。

IBM 研究主任达里奥·吉尔（Dario Gil）曾在一份电子邮件声明中表示：“弗兰将被铭记为计算领域的先驱，她对优化编译器领域做出了开创性贡献。她在 IBM 留下了持久的印记，不仅因为她留下的技术愿景和遗产，还因为她激励和帮助他人，尤其振奋了无数的女性。”

最难忘的旅程

图灵奖颁奖台上的艾伦

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艾伦是家里六名兄弟姐妹中最年长的，她的两个弟弟在她之前去世。在纽约大学任教期间，艾伦与计算机科学家雅各布·施瓦茨（Jacob Schwartz）合作，两人于 1972 年结为夫妻，后来在 1982 年离婚。

艾伦认为自己是一个“多方面的”探索者，她是一位喜欢跑步、滑雪、攀登奥地利的阿尔卑斯山脉和中国的喜马拉雅山脉等地的户外冒险家，一生到访三次中国。在 20 世纪 70 年代，她曾挑战不带地图和无线电，独自在北极旅行。

2008 年，艾伦曾参加过国家新闻服务（States News Service）的节目：“在巴芬岛的一次探险旅行中，我们的队伍攀登了六座未被发现的山峰，绘制了未被勘测过的山脉地图。在埃尔斯米尔岛的一次旅行中，我们开辟了一条穿越该岛的新路线。”

“但是，我们生活的物理空间只是我对探索兴趣的一部分。我喜欢听新思想，结识新人，面对新挑战。这是我内在的一部分。”

当被问到自己最难忘的旅行是什么时，艾伦宣布：“毫无疑问，是我在计算领域的 50 年。多么精彩的旅程！”

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历史上的今天还发生过什么？

2003 年 8 月 4 日：NVIDIA 收购 MediaQ

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2003 年 8 月 4 日，英伟达公司宣布已签署最终协议，以 7000 万美元现金收购芯片制造商 MediaQ；MediaQ 成立于 1997 年，是一家为无线移动设备提供图形和多媒体技术的供应商。其芯片适用于 3G 和 2.5G 手机、PDA、LCD 显示器和其他移动设备。MediaQ 的客户包括领先的手机和 PDA 制造商，例如三菱、西门子、DBTel、戴尔、惠普、Palm、飞利浦、夏普和索尼。

总部位于加利福尼亚州圣克拉拉的 Nvidia 首席执行官黄仁勋在一份声明中表示：“此次收购支持 Nvidia 扩大我们的平台范围并加速我们进入无线移动市场的战略。”NVIDIA 在结合该公司与 MediaQ 在 3D、影片、超低功耗、及无线行动架构方面的技术后，也在接下来的几年里针对迅速成长的移动与手持装置市场提供一套产品发展蓝图，其中包括高色彩数的彩色屏幕手机以及具有多媒体功能的 PDA。如今，移动端 N 卡停滞不前、陷入僵局，你认为下一次性能突破会是在今年吗？欢迎在评论区分享你的真知灼见。

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网络安全挑战大赛 CGC（Cyber Grand Challenge）是由 DARPA 发起的全球性网络安全挑战赛，赛事为机器对战机器，全程无人干预，是世界上第一个自动网络防御比赛。CGC 的举办目标是推动自动化网络防御技术的发展。CGC 一次比赛历时两年，第一年为资格赛，第二年为决赛。

CGC 在结构上类似于 CTF 安全竞赛，特点是采用了更加标准化的评分和漏洞证明系统：所有的漏洞和打过补丁的二进制文件都由裁判基础设施提交和评估。而在 2016 年这场决赛之中，胜出的系统为卡内基梅隆大学衍生创企 ForAllSecure 制造的 Mayhem。在随后 8 月 5 日到 7 日举行的 DEF CON CTF 中，Mayhem 首次与人类对战，还战胜了两支人类战队。

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