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天才的数学家:巴贝奇  

2007-05-06 12:31:10|  分类: 管理学家 |  标签: |举报 |字号 订阅

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                                        王肖婧
     作为英国维多利亚时代最杰出的人物之一,查尔斯·巴贝奇是一位颇具争议的人物。他是一位数学天才,却又在数学领域的发展中转向了研究经济;他以计算机的发明闻名于世,但他设计的解析机却从来没有真正完成过;他的一生都在为计算机的发明卧薪尝胆,却因为好奇心和广泛的兴趣提出了新的管理思想。这些因素,使他在泰罗创立科学管理之前,就已经提出了与科学管理密切相关的理论和方法,成为管理思想领域中的一位重要人物。
     查尔斯·巴贝奇(Charles Babbage)1791年12月27日出生于英格兰得文郡(Devon Shire)一个富有的家庭,父亲是一位出色的银行家。幼年的巴贝奇体弱多病,没有接受学校的正规教育,而是由家庭教师对他进行辅导,直到14岁才进入中学学习。因为聪明好学,19岁的巴贝奇被保送进剑桥大学三一学院,攻读数学和化学。在这里,巴贝奇显示出了过人的数学天赋,他所掌握的数学知识甚至超过了老师。那时的剑桥大学,以数学教学为中心,推崇牛顿的科学理论,而排斥其他新的学术思想。学校为此专门设立了数学竞赛荣誉学位奖。巴贝奇不是循规蹈矩地去追逐这一官方荣誉,而是参与创建了致力于数学研究和科学普及的“分析学会”。该学会后来对数学在英国的复兴起到了重大的推动作用,与此同时,巴贝奇的学术地位和名望也与日剧增。1814年和1817年,巴贝奇先后在三一学院取得了学士和硕士学位。从1815年起,他开始在伦敦进行科学活动,这些研究一直持续到1827年。之后的两年,他又在欧洲大陆从事对工厂的考察。1816年,25岁的巴贝奇被选为英国皇家学会会员,他参与了英国天文学会和统计学会的创建,并且是天文学会金质奖章获得者,同时还是巴黎伦理科学院、爱尔兰皇家学会和美国科学院的成员。1828年至1839年,巴贝奇在剑桥大学担任“卢卡斯讲座”(Lucasian)的数学教授,这一职位只有具有极为高深学术造诣的学者才能担任,此前这项殊荣仅仅有两个人获得过——牛顿的老师巴罗和牛顿本人。
      巴贝奇以他卓越的数学才能征服剑桥的同时,还从事过许多发明创造。如运用运筹学理论提出的“一便士邮资”制度,统一了邮资收费,简化了邮局工作;发明了供火车使用的速度计和排障器;提出保持灯塔灯光闪烁的方法,以便更好地为过往船只导航。管理史学家雷恩在《管理思想的演变》中说,巴贝奇的一生,一直致力于寻找“在儿童心灵中引起惊讶的所有小东西和事件的根源”。巴贝奇认为,儿童在获得一个新玩具后提出的第一个问题必定是:“妈妈,这里面是什么东西?” 如果妈妈的答复不能令人满意的话,他必定要把玩具打开。或许正是因为执着于满足这样的好奇心,他才制造了世界上第一部实用机械计算机——差分机。
     为巴贝奇带来巨大声誉的差分机制造于1822年,而制造它的真正起因是由于错误百出的《数学用表》。18世纪末,法国集中大批数学家,组成人工手算的流水线,编制了长达17卷的《数学用表》,却因为人工计算难以消除的缺陷存在着大量的计算错误。据说巴贝奇面对错谬满篇的《数学用表》甚至喊出:“天哪,这些计算错误已经充斥弥漫了整个宇宙!”正因为如此,巴贝奇在政府的支持下耗费了十年光阴,制造出了能够按照设计者的控制自动完成一连串运算的差分机,用来代替人工去完成繁琐复杂的计算工作。后来的实践表明,这部机器对于编制航海和天文方面的数学用表非常适合。
     差分机的成功,鼓励巴贝奇在制造计算装置方面走得更远。通过制造差分机,巴贝奇看到了制造一种在性能上大大超过差分机的计算机的可能性,这个机器就是后来他一直努力完成的解析机。解析机能够自动跟踪指令,是一部具有多种用途的计算机,而且在概念上已经具备了现代化计算机的全部要素:储存装置、计算装置、穿孔卡片输入系统、外存储器以及条件运转器。遗憾的是,这部闪耀着天才光芒的解析机始终没有被制造出来。由于制造工作本身的浩大与繁琐,要完成它困难重重,而此时性格暴躁的巴贝奇又失去了政府的支持,使解析机的制造陷入困境。
     就在制造解析机陷入困境的时候,巴贝奇遇到了为自己伸出援手的伯爵夫人奥古斯塔·艾达(Augusta Ada)。艾达是英国著名诗人拜伦的独生女,母亲享有“平行四边形公主”的美誉。艾达没有继承父亲的诗人气质,却继承了母亲的数学天分,她对数学和工程学都十分精通,是真正理解巴贝奇思想的为数不多者之一,她对巴贝奇思想的阐述甚至比本人还要准确。同时,晚年的巴贝奇由于咽喉疾病不能说话,解析机的文字介绍部分几乎都是由她完成的。除了帮助制造解析机之外,艾达还同巴贝奇一起制造了赛马系统,来筹集制造解析机所需的资金。在这个系统设计失败后,她甚至不惜变卖自己的珠宝。遗憾的是,这位与巴贝奇志同道合的才女英年早逝,36岁时就怀着对解析机的美好梦想与世长辞。
     失去了艾达支持的巴贝奇,陷入更加艰难的处境,他一个人又默默坚持了20年,终于在1871年带着对解析机的遗憾离开人世。尽管巴贝奇的解析机始终没有制造出来,但是他的设计却处处闪耀着天才的光芒。为了加快运算速度,他设计了先进的进位机构,设计了穿孔卡片机来存储信息并且指导运行,并设计了一种条件转移指令,可以使机器代替人进行逻辑判断。当20世纪现代计算机被发明出来后,人们惊奇地发现,早在维多利亚时代,巴贝奇就已经考虑到了计算机应有的各个组成部分,并且对此做出了精心的设计。有人甚至不无幽默地说,巴贝奇的思想太超前了,他已经为计算机准备好了一切,就是缺一个电源。
     巴贝奇对于管理领域的影响,不在于他提出了什么理论,而在于他将数学方法引入到管理领域,试图用数学方法来解决管理问题。巴贝奇之前,没有人将数学方法和管理结合起来,这是他区别于其他先驱最伟大的贡献。
     在1832年出版的《论机器和制造业的节约》一书中,巴贝奇提出了在科学分析的基础上有可能制定出企业管理的一般原则。他在书中说道:“我在过去十年中曾被吸引去访问英国和欧洲大陆的许多工场和工厂,以便熟悉其机械工艺。在这一过程中,我不由自主地把我在其他研究中自然形成的各种普遍原则应用到这些工场和工厂中去。”而后来的科学管理之父泰罗在他的《科学管理原理》中也有过类似的话:“有些人的教育使他们养成了概括并在各处寻找规律的习惯。当这些人碰到了在每一行业中都存在并极为相似的许多问题以后,他们不可避免地试图把这些问题进行逻辑归类,并找出解决这些问题的某些规律或规则。”巴贝奇还探讨了“制造业的节约原则”,对作业的操作、有关的技术以及每一道工序的成本都进行了分析。之后,他还发明了一种“监督制造厂的方法”,为经营者提供了一种印有使用原料、正常消耗、开支、工具、价格、最终市场、工人、工资、所需技术以及工作周期等问题的表格,作为管理工具。
     在人事管理方面,巴贝奇是工厂制度的拥护者,他认为工厂制度有利于工人生活状况的改善,同时他认为工人和工厂主的利益是一致的。他说:“工厂主的繁荣和成功对工人的福利是十分重要的……。工人作为一个阶级,会因为他们雇主的富裕而得到好处,这是千真万确的,但是我并不认为每一个工人分享到的好处将同他为雇主的富裕做出的贡献完全成比例……。如果支付报酬的方式能够安排得使每个被雇用的人都会从整个工厂的成功中得到好处,以及每一个人的收益会因工厂本身获得的利润而增加,而又不必对工资做出任何改变,那么这将是极为重要的。”这同泰罗的观点极为相似。巴贝奇所提出的报酬制度,是最早的分享利润计划。雷恩把巴贝奇的分享利润计划总结为两个方面:(1)工人的部分工资要视工厂的利润而定;(2)工人如果能提出任何改进建议,他就应获得另外的好处,即建议奖金。而实行利润分享的好处是:(1)每一个工人同公司的繁荣有直接的利害关系;(2)会极力促使每一个工人都来防止浪费和不当的管理;(3)会使每一个部门的工作都有所改进;(4)工厂将只招收技术高、品行好的工人,工人作业组合将会采取行动淘汰使分红减少的不受欢迎的工人;(5)工人和管理者利益一致,没有谁压迫谁,大家都将共同繁荣。
      巴贝奇还进一步发展了亚当·斯密关于劳动分工的思想,分析了分工可以提高工作效率的原因。这些原因被总结为:(1)分工节省了学习所需要的时间。生产过程中包含的工序种类越多,学习这些工序所需要的时间就越长。假如一个工人仅仅做其中的少数工序,甚至一道工序,就只需要花费少量的学习时间。(2)节省了学习中所耗费的材料。学习中都要花费一定的材料,随着学习时间的减少了,所耗费的材料也会相应减少。(3)节省了一道工序转变到另一道工序所耗费的时间。(4)节省了改变工具所耗费的时间。许多工艺中,工具通常很精细,需要大量时间进行精密的调节,分工减少了工具的变更,也减少了调节工具的时间。(5)由于经常重复同一操作,技术熟练工人工作速度加快。另外,劳动分工后注意力集中在比较简单的作业上,能改进工具和机器,从而提高劳动生产率。除此之外,最值得一提的是巴贝奇将脑力劳动也进行了分工,他以法国人普罗尼编制数学用表为例来说明这种分工。普罗尼在工作中把相应的人员分成熟练、半熟练和不熟练三类,按照这样的分类,把比较复杂的任务交给能力强的数学家去完成,而把比较单一的但又是必须做的杂务交给只会简单数学计算的人去做,从而保证了较强能力的数学家专注于复杂的计算工作。
     可以看出,巴贝奇的许多观点和泰罗极为相似,比如对规律、原则的追求,比如对工厂制度的拥护。所以,后来有人曾经误以为是泰罗“抄袭”了巴贝奇。然而,这位科学管理先驱并没有像泰罗那样提出一整套系统的关于工厂制度的思想,他仅仅是零星地散射出管理思想的火花,而泰罗所构建的却是整个工厂制度的大厦。
     纵观巴贝奇的一生,这位天才的发明者、科学管理的先驱,一生踌躇满志却最终并不得志,即使在数学领域,他也太超前了。他的那些具有远见的思想,直到许多年以后才被世人所重新瞩目。还好,这位先驱式的人物给我们留下了为数不少的著作,可以使后人一窥他的思想。巴贝奇的主要著作和论文有:《机器在数学表计算中的应用》(1822)、《论用符号表示机器动作的方法》(1826)、《各种人寿保险机构的比较观点》(1926)、《关于调节机器应用一般原则的论文 》(1829)、《关于科学在英国的衰落及其某些原因的思考》(1830)、《论机器和制造业的节约》(1832)、《有关征税原则的思考,关于财产税及其减免》(1848)、《一个哲学家生涯的片段》(1864)等。

本文发表于《管理学家》2007年第3期

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