介绍
鲍勃·梅特卡夫 一直坚信网络的力量。 在 1980 年代和 1990 年代,他帮助普及了网络价值随着用户数量的增加而迅速增长的观点,这一原则现在被称为梅特卡夫定律。 如今,随着互联网无处不在,他的思考范围更广了。 “关于人类状况的最重要的新事实是我们现在突然联系在一起,”他说。
今天梅特卡夫被评为冠军 上午图灵奖,一个年度奖项,被认为是计算机科学领域的最高荣誉,以表彰他在引领我们进入超连接时代方面所做的贡献。 五十年前,梅特卡夫帮助发明了以太网,这是一种将世界各地的个人电脑连接到全球互联网的本地网络技术。 他还在他的发明的标准化和商业化方面发挥了核心作用。
“鲍勃是住在两边的人之一。 他能看到大局,”他说 史蒂夫克罗克,一位计算机网络先驱,曾与 Metcalfe 合作开发名为 Arpanet 的互联网前身。
梅特卡夫的职业生涯与我们的网络能力同步发展。 1946年出生于布鲁克林,在麻省理工学院学习电气工程和工业管理。 当他搬到哈佛大学攻读研究生时,美国国防部刚刚加大对 Arpanet 的投资。 梅特卡夫提议建立一个接口,将网络连接到哈佛的大型计算机,但大学拒绝了他。 他转身在麻省理工学院提出了同样的建议,在他还是哈佛大学研究生的时候被聘为研究员。 当他在 1972 年向他的论文委员会提交一篇描述他的工作的论文时,他没有通过答辩——他们说这个话题不够理论化。
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到那时,梅特卡夫已经接受了施乐公司在加利福尼亚州帕洛阿尔托研究中心 (PARC) 的工作。 实验室主任鲍勃·泰勒 (Bob Taylor) 告诉他无论如何都要来帕洛阿尔托完成他的论文。 一到那里,梅特卡夫就开始为一台新的 PARC 计算机构建另一个 Arpanet 接口,同时寻找一个理论主题来满足哈佛。
当时,计算机网络既是一项工程挑战,也是一项理论挑战。 根本问题是如何在许多用户之间共享对网络的访问。 电话网络以最简单的方式解决了这个问题:双方之间的连接在通话期间锁定了通信信道,使其他用户无法访问该信道,即使它没有被充分利用也是如此。 这种低效率对于电话交谈来说不是一个大问题,电话交谈很少会长时间陷入沉默。 但是计算机以短脉冲形式进行通信,这些脉冲通常被很长的死时间分隔开。
1960 年代初,计算机科学家 Leonard Kleinrock 显示 排队论——模拟交通堵塞和我们排队等候时可能发生的其他事情的数学分支——也可以描述网络中的数据流。 该模型向工程师展示了如何大幅减少死区时间,而 Arpanet 证明它在实践中行之有效。 但是协调网络中的流量并不是一件容易的事。
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1971 年,夏威夷大学教授诺姆·艾布拉姆森 (Norm Abramson) 展示了一种激进的交通协调替代方案,这会让任何城市规划者都感到震惊。 他建立了一个名为 ALOHAnet 的无线电网络,就像 Arpanet 一样,它以微小的数据包传输数据。 但与 Arpanet 不同的是,ALOHAnet 并未尝试避免数据包之间的冲突。 相反,任何因冲突而导致消息丢失或乱码的用户只需在随机时间间隔后重试即可。 这种“随机重传”类似于晚宴上的谈话礼仪:当两个人同时开始说话时,双方都停下来,稍后再试。 等待时间的随机性确保情况会在几次尝试后自行解决。 这种策略在低流量情况下效果很好,但当网络变得足够拥挤时,冲突变得如此频繁,以至于没有消息可以通过。
梅特卡夫发生在 纸 Abramson 描述了 ALOHAnet 背后的排队论,并设计了一种绕过僵局的方法。 在 Metcalfe 的模型中,用户会独立调整传输尝试之间的平均等待时间,同时考虑到冲突的频率:如果冲突很少发生,他们会更快地重试,如果网络拥挤,他们会退缩,以进行通信整体效率更高。 该模型为梅特卡夫的论文提供了足够的理论分量,使其能够通过哈佛大学的考试,他很快意识到自己可以在新工作中将其付诸实践。
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那是因为该实验室当时正在寻求一种不同寻常的计算机网络方法。 Arpanet 被认为是一种允许研究人员共享大型计算机的方法——强大但昂贵的机器。 ALOHAnet 也将许多接入点连接到一个中央集线器。 在 PARC,Taylor 设想了在同一栋大楼中由许多计算机组成的本地网络,他的新雇员 Metcalfe 很快就开始设计它。
梅特卡夫在 1973 年 XNUMX 月的一份备忘录中阐述了他对本地网络的设想。 该提案结合了 Abramson 的随机重传系统、Metcalfe 对时间的调整以及对 ALOHAnet 模型的其他改进,这些改进减轻了碰撞的影响。 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本地网络设计中的人。
梅特卡夫的计划还取消了 ALOHAnet 的中央集线器。 相反,计算机将通过某种被动介质进行连接。 他想到了一种特定类型的电缆,该电缆具有可用于实际实施的吸引人的特性。 但他指出,其他有线或无线网络在理论上也能发挥同样的作用,而且随着技术的进步,在实践中可能会发挥更好的作用。
为了避免强调特定的硬件,梅特卡夫将他的创意称为以太网络,后来简称为以太网。 他受到 19 世纪物理学家(错误地)假设电磁波穿过的假设介质的启发。 “这个词是有待争夺的,所以我们抓住了它,”梅特卡夫说。
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到 1973 年 XNUMX 月,梅特卡夫和他的同事们已经 他们的第一个网络 启动并运行。 他继续进一步开发设计,希望将其扩展到 Xerox 之外,但高管们在将新技术商业化方面进展缓慢。 到 1979 年,梅特卡夫已经受够了。 他离开 PARC 并创立了自己的公司 3Com,以完成 Xerox 不愿做的事情。 “谦虚不是你与鲍勃联系在一起的词,”说 Vint Cerf,现在谷歌的互联网先驱。 “他接受了这个想法并付诸实践。”
在独自出击后不久,梅特卡夫说服施乐、英特尔和现已倒闭的数字设备公司的代表采用以太网作为本地网络的开放行业标准。 其他公司推广他们自己的技术,但以太网最终胜出,这在很大程度上归功于它的简单性和梅特卡夫早期推动的标准化。
1990 年,梅特卡夫离开 3Com,成为一名专家和科技专栏作家。 这是他在大约十年的职业生涯中第二次变得焦躁不安,而且不会是最后一次——他继续担任风险投资家,后来在德克萨斯大学奥斯汀分校担任教授。 梅特卡夫有一个理论来解释是什么驱使他做出如此巨大的改变。 “你一开始什么都不知道,然后你沿着学习曲线上升,然后你什么都知道,”他说,用手指描绘出一条曲线。 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,几乎没有保留原来的技术细节。 但它继续发挥着不可或缺的作用,作为我们现在认为理所当然的个人计算机网络的家庭管道。 “是以太网让这成为可能,”Cerf 说。 “这确实是一项非常有用的技术。”
不到一年前,76 岁的梅特卡夫又一次改变了职业生涯。他现在是麻省理工学院的附属研究人员,研究超级计算机在能源和其他领域的复杂问题中的应用。 “我仍处于学习曲线的早期阶段,”他说。 “我知道的不多,但我正在努力解决这个问题。”
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- Sumber: https://www.quantamagazine.org/bob-metcalfe-ethernet-pioneer-wins-turing-award-20230322/
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