FORTRAN之父逝世——一位回头浪子的传奇人生

来源：互联网发布：郑秋冬知乎编辑：程序博客网时间：2024/04/20 07:58

《纽约时报》的讣告专栏，今天报道了计算机科学先驱之一、FORTRAN之父、1977年图灵奖得主、BNF（巴克斯-诺尔范式）的发明者之一、美国科学院院士和工程院院士、John W. Backus（1924.12.3-2007.3.20）逝世的消息。

他的图灵奖颁奖词是：
For profound, influential, and lasting contributions to the design of practical high-level programming systems, notably through his work on FORTRAN, and for seminal publication of formal procedures for the specification of programming languages.
因为他对实际的高级编程系统的设计、尤其是通过FORTRAN上的工作所做出的影响深远的贡献，和关于编程语言精确描述的形式化过程的开创性论文。

他的颁奖典礼上发表的演说是：“Can Programming Be Liberated From the von Neumann Style?”（程序设计能脱离冯诺伊曼风格吗？）

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混沌岁月

Backus 1924年生于美国费城，家庭富裕。他的父亲曾供职于一家火药公司，因为善于分析问题，找到了公司常常发生爆炸事故的原因（原来是德国进口的温度计惹的祸），从普通员工升为公司首席化学家。一战期间军火业火爆，他的父亲因此致富。战后他成为证券经纪人，也非常成功。

因为家庭条件优越，小Backus无忧无虑，在人生的最初岁月，大有玩世不恭的意思，成了一个纨绔子弟。在宾夕法尼亚州著名的Hill中学，他经常考试不及格，而且常常旷课。据他自己回忆：“那时我讨厌学习，功课老不及格，只是晃来晃去地消耗时间。一心想着暑假去新罕布什尔州的夏令营，划船，玩耍。”“学校里有趣的地方就是有那么多规矩你可以去违反。”（The delight of that place was all the rules you could break）

直到18岁时（1942年）才进入弗吉尼亚大学。化学家出身的父亲让他子承父业，他喜欢化学理论，但对摆弄瓶瓶罐罐做试验可不感冒，因此到第二学期的时候，每周就只上一堂课（据说还是音乐欣赏课）了，最终被学校开除，结束了短暂的第一次大学生涯。

很快Backus就参军入伍，在佐治亚州Stewart军事基地担任防空任务。但在能力测试中，他表现出色，被美国军方送到匹兹堡大学学习工程预科，在另一次能力测试中，他显示出医学才能，于是又被送到了哈弗福德学院（Haverford College）医学预科学医。期间他被诊断出脑瘤（一说骨瘤），手术植入了一块金属板。1945年他进入纽约一家医学院，但是他发现学校里“不鼓励思考，只是死记硬背”，9个月后就退学了。

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转折点

在又一次脑部手术之后，1946年Backus退伍了。他自己住在纽约，不知前途何在。他后来回忆说：
“我真不知道自己这一辈子到底该干什么。我想弄一套好的高保真音响，可那时候这种东西还不存在。于是，我进入了一家无线电技师学校。在那里我遇到了一位好老师——这可是我人生的第一次，他让我和他一起为一个杂志计算某些电路的特性。计算很繁琐，但是它让我对数学发生了兴趣。我发现，原来数学是有实际用途的。”

他从头再来，进入哥伦比亚大学学习数学。在1950年毕业前，他偶然地参观了IBM公司麦迪逊大街计算机中心，被宏伟的SSEC大型电子管计算机迷住了。其间他告诉讲解员自己在找工作，这位女讲解员建议他去找主管谈谈。Backus觉得自己蓬头垢面邋邋遢遢的，不想去，但架不住讲解员一个劲儿的鼓励。没想到，只是被不那么正式地口头提问了一些数学题，他就当场通过，这样进入了IBM。

SSEC的控制台

1950年，他成为IBM的程序员。他的工作除了编程（使用打孔带）之外，就是维护那台1948年建成、由一万多个真空管和两万多个继电器组成、还为1969年阿波罗登月计划立下汗马功劳的SSEC。三年中，除了一个复杂的计算月亮位置的程序外，他还开发了一个名为Speedcoding的程序，第一次实现了用诺伊曼提出的比例因子存储和计算浮点数。

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FORTRAN的诞生

二进制层次编程的艰辛和困难，使Backus意识到高级语言的必要性。1953年，他向IBM高层提交了一份备忘录，提出为新型的704计算机开发一种高级编程语言，降低开发成本。他论证说，当时程序员的薪水已经赶上硬件成本。负责应用科学部的Cuthbert Hurd很快就批准了这一计划。Backus后来称赞：“他真的很懂行。”

这其中还有一个小插曲，当时冯诺伊曼正在担任IBM公司顾问，每周一次“升堂”审查公司的各种新科研计划。他当时看到了FORTRAN的想法，丝毫没有兴奋之感，反而这样问Backus：“为什么除了机器语言之外，你还想弄点别的呢？” 当时也在场的Frank Beckman回忆到，冯诺伊曼将这一计划斥为“图灵short code概念的一种应用”。有趣的是，冯诺伊曼此后还一直坚持这种观点，他在普林斯顿的学生Donald Gillies回忆说，为了不像大家那样手工将程序汇编为二进制代码，他曾经开发了一个汇编程序，冯诺伊曼发现后非常生气，说：“这是在浪费宝贵的科学计算设备来干琐碎的杂事！”

最初的FORTRAN语言的用户手册

1954年，Backus很快招募到了Irving Ziller和Harlan Herrick，开始了项目的开发。项目小组最后有10个人，都是二三十岁的年轻人，背景出处各不相同，Backus注重的只有一点：解决问题的能力。Backus的管理非常灵活，没有太正式的工作时间，虽然可能会很长，冬天工作后大家都出去打雪仗，对于公司一套严格的考评制度，Backus认为不适合程序员，将其束之高阁。

设计一种语言并不难，描述FORTRAN语言草案的论文Preliminary Report, Specifications for the IBM Mathematical FORmula TRANslating System, FORTRAN于当年年中发表。难的是编译器的设计，Backus本来希望在六个月内完成，最后却花了两年多。1956年，语言手册完成，1957年4月，有25000行代码存储在磁带上的第一个FORTRAN编译器发布。一个新的时代开始了。

其他贡献

受FORTRAN影响，ACM和德国应用数学与力学学会（GaMM）共同提议开发一种标准化的高级语言。1958年5月于苏黎世举行的国际性会议群贤毕集，有Backus、Bauer、Perlis等等大师。这个国际协作的结果，就是ALGOL语言。

开发FORTRAN之后，Backus开始思考计算机程序设计的其他基础方面，1959年他提出了BNF。后经2005年图灵奖得主Peter Naur改进，又经1984年图灵奖得主N. Wirth扩充为EBNF（Extended BNF）。

此后，Backus在反思FORTRAN设计得失的基础上，全力从事函数级程序设计语言的研究和开发，成果包括FP语言和FL语言。

此外，他还提出了非冯诺伊曼结构的规约机。

思考

Backus的一生值得我们思考的地方很多，这里先举出一些：

他不断进取的精神。在功成名就之后，他仍然耗尽心力，开发未必能够成功的函数级语言。
对后来者的引导极为重要，无论你身处什么位置，请用自己的心去引导那些年青人。看看Backus一生中的两个关键人物：无线电技校老师和IBM的讲解员。
教育制度，如何能够给人以更多的机会？Backus显然是个天才，但是为什么那么长时间没有找到方向？为什么他又能在20多岁进入正轨？
权威审查不可全信。各人都有自己的局限。冯诺伊曼这样的大师也不能免。他之所以会对高级语言如此敌视，与他主要从事理论，缺乏程序设计实践的背景密不可分。

《纽约时报》的讣告是这样结尾的：
“创新，” Backus先生说，“就是不断地尝试和出错的过程。”
“你需要勇于失败，” 他说，“你不得不想出许多想法，然后努力工作，只是为了证明这些想法不可行。如此不断反复，最后你就会发现那个可行的想法了。”