第二次世界大战时期的美国：科学家、工程师和设计师1

文/维克多·马格林（Victor Margolin） 译/辛向阳、王愉 译校/孙志祥

第二次世界大战是史上所有战争中最地道的工业大战。2本文原文系作者选自其三卷本《世界设计史》“二战中的设计”一章。该书即将由伯格出版社出版。本文译自DesignIssues 杂志2013年（第29 卷）第1 期。 Kaiser Engineers, www.home.earthlink.net/-peterferko/keweb/aboutke/history

1.引言

第二次世界大战期间，美国创建了一个周密复杂的系统，调配资源、设计和制造兵器，送往所需要的战场。该系统牵涉到一个由众多组织和机构组成的大网络，其中一些战前就已经存在，另一些则专门为战时建立。这个网络控制着兵器的计划、研究、融资、设计和生产等方方面面的工作，涉及将已有工厂转为战时生产、建造新厂、分配原材料、以及发明提高设计质量的技艺，如运筹学研究、工效学和系统理论。非熟练及半熟练工人必须通过培训来生产军用物资，然后，军事人员必须学习如何使用它们，因此，造就了一种具有创新教学法的庞大的培训业务。

再者，兵器生产的计划还必须和军事战略相结合。因此，要求军事计划人员、新兵器研究组织、以及生产这些兵器的工厂或船厂之间协调一致。3参有关工业在战时生产中作用的综述，参见Francis Walton, Miracle of World War II: How American Industry Made Victory Possible (New York: The Macmillan Co., 1956)。研究出来的新兵器常常不符合常规化战略，但又必须纳入新的战术计划。科学家第一次和工程师与设计师携手合作，产生了大量的新装置、新设备、以及用于研发技术和管理生产的新系统。

美国战时调动的关键就是这种协同努力。管理战略方面需要重大创新来跟踪史无前例的复杂系统。没有一种已有的系统能够确保对美国政府战时的研发和制造活动进行有效管理。但是，通过各种相关子系统的结合，加上政府和军方官员以及科学家、工程师和设计师之间的通讯网络，终于取得了成功。研究人员按级别分工，这样就使得他们可以专注于特定的项目，而不需要全面理解战略全局。

有人会说，不可能只从某个点上管理整个生产过程，分布式计划是免不了的。但是，这种计划需要有一种共识，即参与战争行动的每个人都是共享事业的一个部分，这个事业要求有一些基本认识，即每一个活动或项目都是整体的一部分，即使不能看清全局战略的细节。当时，既没有技术也没有组织理论来强化这种意识。因此，战时兵器研究和生产计划可以说是我们正开始为之计划和开发技术的当今复杂项目管理能力的现身。

战时成就的另一个值得注意的方面是，在科学家、工程师和设计师之间存在的专业隔阂和观念通常阻碍他们携手合作，但在战时并非如此。大家致力于用于作战的机器设备的设计和生产，应对材料、机械效率和可用性等问题，以便做出有价值的产品。这种合作表明，如果能够缓解专业隔阂，如果专业人员之间能够为史无前例的研究和设计工作建立新的合作形式，和平时期也可以大有作为。

2.二战初期的美军

美国军事系统、研究实验室和工业企业在二战中的合作方式在德国、意大利、日本，甚至英国并不多见。美国军方组织分成两部分，海军部包括了海军陆战队和海岸警卫队，陆军部则包括了陆军航空队。根据陆军参谋长马歇尔（George C.Marshall）的建议，1942年3月对陆军部进行了改组，分成三个自主单元：陆军地面部队、陆军航空兵（很快就相对独立了）和军供服务队（1943年改名为陆军勤务部队）。1有关陆军部改组的基本资料，参见下列维基网站: Army Service Forces, www.wikipedia.org/wiki/Army_Service_Force, and War Department, www.wikipedia.org/wiki/War_Department (2011年7月27日访问)。 On Politics and Aesthetics, (London & New York: Continuum, 2010).海军中的舰船局、航空局、军械局三个单位参与了军用物资的生产。2参见William M.McBride, Technological Change and the United States Navy, 1865-1945 (Baltimore, MD: The Johns Hopkins University Press, 2000)。成立于1940年的舰船局负责监管海军舰船的设计、建造和维护；而航空局则负责海军飞机的设计、建造和维护。海军有自己的飞机设计和建造设施：费城的海军飞机厂；海军军械局则负责枪炮、弹药、炸弹、鱼雷和其他相关物料。3Paul A.C.Koistinen, Arsenal of World War II: The Political Economy of American Warfare, 1940-1945 (Lawrence, KS: University Press of Kansas, 2004), 44。

陆军部里，陆战和空战兵器的研发分成陆军地面部队和陆军航空部队两个部分，而勤务部队则负责确保兵器生产和交付这一复杂工作。4David E.Johnson 讨论了陆战和空战兵器的研发问题，参见Fast Tanks and Heavy Bombers: Innovation in the U.S.Army, 1971-1945 (Ithaca, NY: Cornell University Press, 1998)。在勤务部队里，军械部和军需部主要负责采购。1941年4月，军械部建立了25 个顾问委员会，其中有工程师、实业家和军方人员，负责对包括新兵器的设计、规格、生产和材料等需求的全面审查。5同上, 35。

陆军供应服务部（原名陆军勤务部队）的首领索默韦尔（Brehon B.Somervell）将军，试图将陆军和海军的分散采购活动统一起来，为此建立了一体化的军队供应计划 (ASP)，控制了包括从合同和生产进度到交付和分配到战场的整个采购过程的管理系统。6R.Elberton Smith, The War Department: The Army and Economic Mobilization [United States Army in World War II后来，ASP 覆盖了陆军和海军两个方面的需求、租借法案和其他特别项目。航空军需则由一个独立机构——联合空军资源管理局负责。7同上, 148。

为了管理复杂的采购流程，ASP 在1944年初引入了一个供应管理系统。8有关该系统的描述，参见Smith, The War Department, 162-71。虽然当时人们并不认为这一系统是设计思维的产物，但在设计界却被认为是后来设计系统的先驱（例如，20世纪60年代和70年代初用来处理类似阿波罗计划大型项目的系统）。军队供应管理系统的中枢是一套精心设计的表格和记录，用于收集和记录ASP 运作各个阶段的最新信息。到1944年8月，管理的基本项目数量已达到1900 个。为管理基本项目所重新设计的“详细表格”囊括了约500 个统计条目，这种表格第一次将每个项目的所有必要的采购信息汇总到一起。到1945年7月，供应管理系统提供了远远超出ASP 本身能力的大量详细数据和频繁报告。一个月后，美国宣布战胜日本，战时采购停止。

3.二战早期的采购和生产

二战中运作的采购系统主要承袭了20世纪30年代早期开始的规划，当时的陆军部启动了一系列工业动员计划，主张把军备和国民经济实力二者紧密结合起来。这种调和意味着加强海军部、陆军部和美国企业界的联系。到了1939年，参与动员计划的人们认为，为应付未来战争的军备应该在战争爆发之前就着手准备。9关于动员计划方面的讨论，参见Paul A.C.Koistinen, The Military-Industrial Complex: A Historical Perspective.Introduction by Major Robert K.Griffith, Jr.(New York: Praeger, 1980), 51-61。另可参见Smith, The War Department, 75-81。1940年德国军队对西欧发动闪电战之后，美国加速其战争动员。1941年的租借法案目的是为已经和轴心国交战的国家提供设备，这一法案刺激了美国的军火生产，为协调制造业行动提供了动力。

图1 1942年战时生产委员会标识（维基百科）

图2 1943年纳什·凯文纳特《愤怒的螺旋桨》（Blades of Wrath）广告http://www.marketworks.com/ StoreFrontProfiles/DeluxeSFItemDetail.

1942年初，罗斯福总统号召在年底前生产6 万架飞机，1943年再生产12.5 万架飞机，并在两年内生产12 万辆坦克。1Frank N.Schubert, Mobilization: The U.S.Army in World War II.The 50th Anniversary (Washington: U.S.Army Center for Military History, 1995), www.history.army.mil/brochures/Mobilization/mobpam.htm (2011年7月27日访问)。 Judy Rumerman, “The American Aerospace Industry During World War II,” www.centennialofflight.gov/essay/Aerospace/WWII_Industry/Aero7.htm (2011年7月27日访问)。到二战结束时，美国工业已生产30 万架战机，12.4 万艘舰船，10 万辆坦克和装甲车，以及240 万辆军用货车。2Donald Nelson, Arsenal of Democracy: The Story of Amercian War Production (New York: Harcourt, Brace and Company, 1946)。

1942年1月，美国总统建立了战时生产委员会 (WPB)，统领向战时经济的转换，满足各行业的战时需求，将稀缺材料分配给战时生产，禁止生产非必需物品（见图1），当年的军工生产达到前所未有的规模。WPB还实行了紧要物资配给制，如汽油、金属、橡胶、纸和塑料。3战时生产委员会, www.wikipedia。Org/wiki?War_Production_Board (2011年7月27日访问)。关于WPB 的详细讨论，参见Nelson, Arsenal of Democracy: The Story of American War Production。Nelson 任该委员会的主席，直到二战结束后该委员会终止为止。关于整个二战的动员工作，参见Schubert, Mobilization: The U.S.Army in World War II.The 50th Anniversary。WPB 成立后不久，颁布法令削减汽车、冰箱和其他需用紧要物资制造的物品的产量。1942年5月初，下了一刀切的命令停产400 多种民用产品。4Nelson, Arsenal of Democracy, 283。两年后，WPB 内部的民需处准备了一项计划，恢复生产一些不影响军工生产的物品。5同上, 397。

战争危机使不同行业联合起来，共同满足军方的兵器需求。WPB 的首领尼尔森（Donald Nelson）描述了生产军用物资的各企业之间那种不同寻常的合作。例如，29 家企业协同努力，成功地将60 种不同军用车辆的生产设备尽可能实现标准化。工程师、生产经理和其他参与制造过程的人一起努力，大幅度减少设备使用的蓄电池种类、火花塞、发电机和风扇皮带的数量，并且，还同意为所有车辆制造同一种门把手，而不是八个不同品种。生产同一种车辆的不同企业还商定使用类似的设备和相同的分包商。6同上, 240-41。

克莱斯勒（Chrysler）公司是一家参与军工生产的重要企业，生产了超过35种不同类型的车辆和兵器，包括坦克和坦克装备、高射炮、回转罗盘、测距仪以及用于制造原子弹的装置。参与战时工作的其他汽车公司包括通用汽车（General Motors）、斯图贝克（Studebaker）和福特（Ford）。民用航空公司包括诺思拉普（Northrup）、波音（Boeing）、洛克希德（Lockheed）、格鲁曼（Grumman）和道格拉斯（Douglas），而平常生产消费品的企业，例如，弗瑞吉戴尔（Frigidaire）、纳什·凯文纳特（Nash Kelvinator）和雷明顿·兰德（Remington Rand），则制造螺旋桨、引擎和其他兵器部件（见图2）。

按战争所需的数量来生产兵器，就必须采用大批量生产的方法。在有些生产类别里，尤其是飞机和货船，大批量生产技术取代了过去主要靠手工的制造过程。为了增援飞机生产厂家，汽车公司改造了组装线，用来生产航空产品。这类改造要经过相当大的调整，因为飞机需要大量部件，其组装也需要非常大的空间。厂家还要具备过去从未生产过的飞机品种的设计能力。1Frank N.Schubert, Mobilization: The U.S.Army in World War II.The 50th Anniversary (Washington: U.S.Army Center for Military History, 1995), www.history.army.mil/brochures/Mobilization/mobpam.htm (2011年7月27日访问)。 Judy Rumerman, “The American Aerospace Industry During World War II,” www.centennialofflight.gov/essay/Aerospace/WWII_Industry/Aero7.htm (2011年7月27日访问)。这种改造做法的一个例外是威洛·鲁恩（Willow Run）工厂——全国最大的飞机制造厂，是亨利·福特（Henry Ford）专门用来制造B-24 轰炸机的。工厂在鼎盛时期每小时生产一架飞机。2加固型B-24 解放者，Wikipedia:http://en.wikipedia.org/wiki/Consolidated_B-24_Liberator, (2011年8月1日访问)。3Giovanna Borasi, “City 2.0,” in Actions: What You Can Do with the City, 21.

图3 （左）自由舰。版权1943 归维基百科所有

图4 （中）威利斯越野吉普车（1941年）。出处不明，作者推定为政府所照

图5 （右）M4 谢尔曼坦克（维基百科）

与此类似的大批量生产转换也出现在造船业，亨利·凯瑟（Henry Kaiser）的工程公司是建造胡佛水坝（Hoover Dam）的主要承包商，在自由轮制造中引入了批量生产技术。这一转换的关键是用焊接取代铆接这一造船工艺。在不同地点预制好的大块型材运到凯瑟（Kaiser）造船厂后焊接到一起。干活的大多是原先没有焊接或造船经验的男女工人，只好快速培训一下就上岗了。

凯瑟引进的大批量生产流程极大地缩短了造船需要的时间，从大约230 天缩短到平均42 天，这样就生产出了数量创纪录的自由轮（见图3）。焊接技术的问题冒了出来，特别是船体和甲板的裂缝，其中一些缺陷是因为使用了不能经受极其寒冷水温的廉价低质钢材。不过，问题都得到解决，自由轮大都派上了用场。3关于凯瑟及其企业，参见John Morton Blum, V was for Victory (San Diego: Harcourt Brace Jovanovich, 1976), 111-16。

和在其他国家一样，投产的部分兵器是过去的老型号，其他则是靠战时研究设计出来的全新兵器。例如，四轮驱动的威利斯（Willys）吉普车，它是一种轻型侦察车，马歇尔将军（Ceorge C.Marshall）把它看作是美国对二战的最大贡献（见图4）。4Arthur Pulos, The American Design Adventure (Cambridge, MA: The MIT Press, 1988), 20。 关于吉普车的历史和发展，参见Pulos 以及维基网站Willys MB: www.wikipedia.org/wiki/Willys_MB (2011年7月29日访问)。

陆军使用最广泛的机械化战车是M4 中型坦克，称为M4 谢尔曼（Sherman）（沿用英国人的做法，用美国内战时期将军的名字来命名美国造租借坦克）（见图5）。5关于M4 及其起源，参见Robert M.Citino, Armored Forces: History and Sourcebook, Histories and Sourcebooks on Combat Forces.(Westport, CT: Greenwood Press, 1994), 88-89。另参见M4 Sherman, www.wikipedia.org/wiki/M4_Sherman (2011年7月29日访问)。更早的两种型号M2 和M3 的设计，用来对付德国中型坦克装甲IV 的火力。1940年，德国成功发动闪电战，那时美国只有18 辆M2 中型坦克，火力都比不上德国的装甲车。建造M3 坦克时，工程师在坦克侧翼增加了一门更强大的火炮，以增强炮塔上的火炮。由斯帕雷（Sperry）公司制造的侧翼火炮还配有回转稳定器，提高了行进中坦克的射击精确度。二战结束时，美国已累计制造出4 万多辆谢尔曼坦克，虽然质量并未超越德国坦克，但数量上大大压倒了德国坦克部队。

4.航空技术进步

到了1939年，尽管美国在军用飞机的设计和生产方面还落后于德国、英国和日本，但在民用航空方面已经处于世界领先地位，其飞机制造业非常发达。美国加入二战以后，填补了这一发展差距。二战初期，格鲁曼（Grumman）公司制造的F4F 野猫（Wildcat）战斗机是太平洋战区的主要战斗机型号，但其速度不如更加敏捷的三菱“零式”战斗机。竞争促使格鲁曼公司研发了一种改进型号，即F6F 悍妇战斗机，这是一种更大的飞机，可以携带更多燃料和弹药。新型的“悍妇”战斗机比“零式” 战斗机更快，在与三菱飞机作战中取得了巨大的胜利（见图6）。

图7 道格拉斯C-47信天翁（维基百科）

图8 树脂玻璃鼻锥（1942年）维基百科，www.en.wikipedia.org/wiki/File: Boeing_ XB17_(Model 299)

图9 B-29 超级堡垒（维基百科）

美国加入太平洋战区之后，要求飞机有远距离运载兵员和设备的能力，同时要求大型轰炸机能够携带重型负荷穿越相似的路线。柯蒂斯-赖特公司的总工程师兼设计师小乔治·A·佩奇（George A.Page, Jr.）为公司研发了60 多种飞机,曾经把柯蒂斯-赖特（Curtiss-Wright）C-46 Commando 运输机视为民用飞机Curtiss CW-20。这种飞机虽然最初设计为先进客机，其加压驾驶舱达到了新标准，但是却引起了亨利·阿诺德（Henry H.Arnold，昵称Hap）将军的注意，有意把它改造成军用运输机。改型机有两个加大货门，底面可承载重负荷，配有一台液压控制的起货绞车，机舱易于改造，既可载货也可载人。1Curtiss C-46 Commando, www.wikipedia.org/wiki/Curtiss_C-46_Commando (2011年8月1日访问)。

与此相关的一种运输机是道格拉斯C-47 空战列车（Skytrain），其别称“信天翁”广为人知（见图7），是流线式DC-3 的改进型。DC-3 代表了20世纪30年代民用飞机的高标准。艾森豪威尔（Dwight Eisenhower）将军把C-47 看作是美国四大“制胜法宝”之一，另外三件是火箭筒、吉普车和原子弹。2火箭筒, www.wikipedia.org/wiki/Bazooka (2011年8月1日访问)。C-47 用来载运部队和物资，牵引滑翔机，略加改造后即可以投放伞兵。

20世纪30年代中期，陆军航空队开始研发一系列重型轰炸机，它们最终在二战的空战中发挥了重要的战略作用。这些轰炸机中最早的是1935年设计完成的B-17，并于几年之后开始服役。3关于陆军航空队轰炸机序列，参见Chris Bishop, ed.The Encyclopedia of Weapons of World War II (New York: Metro Books, 2002, [1998]), 298-302。有关各种机型以及波音B-17 空中堡垒, 亦可参见www.wikipedia.org/wiki/Consolidates_B-29_Superfortress (2011年8月1日访问)。它装有多管火炮，可以远距离运载重负荷炸弹，因此赢得了“空中堡垒”的称号。二战前和二战中，B-17经过多次革新，其中显著的改进是鼻锥采用透明树脂玻璃，这种持久耐用的丙烯酸材料是美国罗门哈斯（Rohm and Haas）公司于1933年第一次投入市场的（见图8）。

众所周知，B-17 在二战中投掷的炸弹数目超过任何其他美国飞机，后来又补充了另外两种轰炸机：B-24 解放者和B-29 超级空中堡垒（见图9）。如上所述，B-24最初是由亨利·福特的Willow Run 工厂制造的，调用了最先进的大规模生产能力。生产的轰炸机数量超过1.84 万架，是美国在二战中军用飞机数量最多的一种机型。B-24 比B-17 更快，并且能运载更多炸弹。一项重要的创新是炸弹舱门可以像卷盖式书桌一样缩进机身，尽可能减小气动阻力，以便在飞越地面目标时保持很高的飞行速度。4加固型B-24 解放者, www.wiki-pedia.org/wiki/Consolidates_B-24_Lioberator (2011年8月1日访问)。

B-29 是美国最大的重型轰炸机，曾将原子弹投向日本。B-29 是针对陆军航空队对“超级轰炸机”的要求而设计的，专门用于太平洋战区，能够比B-17 或B-24 运载更重的炸弹负荷，飞行更远的距离。B-29具备许多高级功能，如加压驾驶舱、电子火力控制系统和用潜望镜瞄准的遥控炮塔。此外，B-29 还装备有五种不同的雷达系统。

5.小型军用物资

图10 火箭筒（维基百科）

图11 加尔文制造公司1944年生产的SCR-300 对讲机（维基百科）

图12 埃文斯胶合板公司1942年研发的伊姆斯胶合板夹板。作者推定为政府所照

除了大型车辆、舰船和飞机之外，一些小型的武器和装备也在战争中做出了贡献。火箭筒是一种便携式反坦克火箭发射器，由火箭先驱、科学家罗伯特·H·戈达德（Robert H.Goddard）博士设计，并在二战中得到进一步发展。陆军军械官爱德华·杨格（Edward Uhl）将火箭装入一个金属管，管上有木制手柄，可以搁在士兵的肩上。按下扳机时，木制肩托里的蓄电池点火，发射火箭榴弹。但是，因为蓄电池的种种问题，很快就被更有效的电火花系统取代。火箭筒一般由两个人来操作：一个瞄准，另一个装载火箭（见图10）。第二种改进型的火力足以摧毁敌方坦克，其他任务包括摧毁碉堡和在铁丝网上炸开洞眼。在北非战斗中，德国人捕获了几个火箭筒，用逆向工程的方法研发出自己的火箭筒。1Bishop, The Encyclopedia of Weapons of World War II, 204，另可参见Bazooka, www.wikipedia.org/wiki/Bazooka (2011年8月1日访问)。

加尔文（Galvin）制造公司（1947年变成摩托罗拉）为陆军通信兵发明了两台便携式双向无线对讲机，提高了地面通信效果。SCR-536 调幅对讲机是一种便携式小型报话机，1941年首次投入使用，是由加尔文公司总工程师唐纳德·米歇尔（Donald Mitchell）团队研发出来的。第二种SCR-300 对讲机，也称为手提无线步话机，是一种背包式收发报机，1944年开始广泛使用，对移动中的步兵通信很有价值，对步兵与坦克兵之间的通信也很有帮助（见图11）。SCR-300 是一种在数英里范围内使用的短距离低功率调频对讲机，盟军进军意大利以及太平洋战场都使用过它，在二战晚期欧洲战区的阿登反击战中更是发挥了重要作用。2Harry Mark Petrakis, The Founder’s Touch: The Life of Paul Galvin of Motorola (New York: McGraw Hill, 1965), 136-47。

最简单的装置之一当属胶合板夹板，是查尔斯·伊姆斯和蕾·伊姆斯（Ray Eames）（为海军设计的他们于1941年结婚）。1940年，查尔斯·伊姆斯（Charles Eames）和 埃罗·沙里宁（Eero Saarinen）还是克兰布鲁克艺术学院的学生，他们把自己设计的胶合板家具送到纽约现代艺术博物馆参加家具有机设计竞赛，受到人们的关注。1942年，查尔斯和蕾从克兰布鲁克（Cranbrook）搬到加利福尼亚，开了一家作坊，为海军生产轻质成型胶合板夹板，来取代当时普遍使用的令人不适的金属垫夹板。伊姆斯夫妇设计的胶合板夹板底部有一个浅浅的木槽，上面是一个成型盖板，能套住小腿或大腿（见图12）。经过一段小批量试生产之后，他们加入了更大的埃文斯（Evans）产品公司，成为其成型胶合板产品部，可以应对数十万夹板的大量订单。伊姆斯夫妇及其团队还研发了一种胶合板担架的原型，并用专门设计的机器生产飞机鼻锥，还试验制作胶合板飞行员座椅和燃油罐。3Pat Kirkham, Charles and Ray Eames: Designers of the Twentieth Century (Cambridge, MA: The MIT Press, 1995), 212-14。还可参阅Pulos, The American Design Adventure, 28。

其他设计师也为二战出过力。事实上，海军雇佣了相当多的设计师。瓦尔特·多文· 提格（Walter Dorwin Teague） 的设计事务所为海军军械局承担了包括舰炮控制设计在内的很多项目，,而先前在克利夫兰（Cleveland）艺术学院教授工业 设计的维克多·史莱克格斯特（Viktor Shreckengost），后来担任了海军研究中心的主任，专门研究肌肉运动系统以解决为截肢者安装假肢的问题。1Jeffrey L.Meikle, Design in the USA (Oxford: Oxford University Press, 2005), 131-32。 关于Servo Lab, 参见Mindell, Between Human and Machine, 210-30。亨利·德莱弗斯（Henry Dreyfuss）为贝尔实验室的军用合同工作，延续了几年前重新设计贝尔电话期间所建立的关系。德赖弗斯还承担了一个陆军军械局的项目，重新设计航空射击装置。通过部件重组，把部署和安装时间从15 分钟减少到3.5 分钟。2Pulos, The American Design Adventure, 20。工业设计师承担的其他项目包括伪装、颜色编码和建造仿真模型。例如，诺曼·贝勒·格迪斯（Norman Bel Geddes）模拟了突尼斯海岸线，用来培训登陆部队。设计师们也受雇于与战事无关的项目。

6.科学研究与发展局

1940年6月, 罗斯福总统建立了国防研究委员会（NDRC），其目的是开展与兵器相关的科学研究。卡内基（Carnegie）公司总裁范内瓦·布什（Vannevar Bush）先前是麻省理工学院的知名工程师，向总统提议设立该委员会。事实上，布什曾率领一个实验室制作了一台微分分析仪，这是一种早期用于数学计算的机械装置。NDRC 在其第一年运作中建立了一个研究架构，虽然在把科学研究转化为军用技术方面出现了问题，但这一架构（虽有些调整）持续贯穿了整个二战。布什认为，如果把国防研究委员会 (NDRC)变成一个新机构，即1941年6月创立的科学研究与发展局（OSRD），问题就可以得到缓解。OSRD 的最主要动议包括进一步研发雷达、高射炮火力控制的先进方法以及原子弹。3参见James Phinney Baxter 3rd, Scientists Against Time (Boston: Little Brown and Company, 1946) and David M.Hart, Forged Consensus: Science, Technology, and the Economic Policy in the United States, 1921-1953 (Princeton, NJ: Princeton University Press, 1988), 117-44。有关Bush 和OSRD的评论，参见Larry Owens., “The Counterproductive Management of Science in the Second World War: Vannevar Bush and the Office of Scientific Research and Development,” The Business History Review 68, no.4 (Winter 1994): 63-95。

NDRC 和OSRD 与全美国大约300 家研究和工业实验室合作，承包了2000 多个项目，并产生了200 多种新设备。4“Science: Yankee Scientist,” Time Magazine，1944年4月3日。www.time.com/time/magazine (2011年7月29日访问)。在各大学实验室中，麻省理工学院的三个实验室是非常杰出的。麻省理工辐射实验室发明了一种系统，可以让飞机用电磁波探测到其他物体的位置。基于英国的技术，这后来成为大家熟知的雷达。雷达是塞缪尔·塔克（Samuel Tucker）造的新词，当时他是海军军械局防空部门的负责人。5David A.Mindell, Between Human and Machine: Feedback, Control, and Computing Before Cybernetics, Johns Hopkins Studies in the History of Technology (Baltimore, MD: The Johns Hopkins University Press, 2002), 262。美国第一个成功使用的雷达装置是SCR-720 机载雷达，安装在英国和美国的飞机上，在夜战中大派用场，对英国基本空中防御也非常有用。改进后的SCR-584 系统是第一个引导高射炮的自动微波跟踪系统。1944年，该系统帮助英国炮手击落了大约85%的德国发射到伦敦的V-1 火箭。

除了SCR-584，该实验室还生产了更先进的雷达系统和其他产品。1942年，研发SCR-584 的工程师之一伊万·凯丁（Ivan Getting）成为辐射实验室一个新系统部门的负责人。凯丁一反常规，不按一般做法将火力控制问题分割成几个部分交给承包商解决，而是建议采用一体化系统的做法，将雷达、计算机和火力控制装置等所有部分一起设计，这给各个部件的制造带来了技术兼容性问题。如何把雷达连接到火力控制机械装置上是一个挑战，凯丁的解决办法是将辐射实验室定名为“系统整合团队”。6关于Getting 和系统一体化的讨论，参见Mindell, Between Human and Machine, 265-75，另可参见Stephen B.Johnson, “Three Approaches to Big Technology: Operations Research Systems Engineering, and Project Management,” Technology and Culture 38, no.4 (October 1997), 900。利用新办法产出的产品是Mark 56炮火控制系统，要求两个操作员在甲板上定位目标和调整雷达天线，而另外两个操作员在下面的计算机上进行运算。虽然采用了先进的设计方法，但是Mark 56 却没能赶在二战结束前投产。7Mindell, Between Human and Machine, 273。

系统设计的早期工作是由另一个麻省理工学院的工程师哈罗德·汉森（Harold Hazen）实施的，他更强调系统中的人机交互，而不是系统技术部件的设计条件。汉森不是让人来适应已有设备，而是通过设计让设备适应人的能力。1941年5月，他就这个主题写了一篇意义深远的备忘录，认为操作人员的能力是系统的机械部件设计的必要决定因素。8参见Harold Hazen,“The Human Being as a Fundamental Link in Automatic Control Systems,” in Design Issues 29, no.1: 34-37。他要求在系统设计过程中建立仿真模型来模拟人类行为。9参见Mindell, Between Human and Machine, 276-77。

伺服系统实验室由电气工程师戈登·布朗（Gordon S.Brown）负责，他是伺服控制研究方面的先驱，也参与系统设计。1Jeffrey L.Meikle, Design in the USA (Oxford: Oxford University Press, 2005), 131-32。 关于Servo Lab, 参见Mindell, Between Human and Machine, 210-30。该实验室专门设计自动瞄准和火力控制系统，帮助炮手击中目标。这项工作始于海军对伺服-传感器系统的兴趣，该系统可以通过回馈过程校正机械装置的性能。由于飞机速度加快要求火炮具有更快的运动速度，所以实验室的早期研究侧重于高射炮遥控的伺服操作。

仪器仪表实验室由机械工程师查尔斯· 斯 塔 克· 德 雷 珀（Charles Stark Draper），该实验室专注于制导和控制系统。20世纪20年代末，德雷珀开始在麻省理工学院教授航空器仪表，成为这个领域领军专家。该实验室的一项重要发明是与伺服实验室联合设计的Mark 14 火炮瞄准器，这是一个小型光学设备，使用陀螺装置提高高射炮的精准度。

OSRD 最大的计划是曼哈顿项目——生产原子弹。该项目实际上是科学家专注研究引爆和爆破力问题，他们所关注的并不是需要人工操作的兵器。但是，除了曼哈顿项目，OSRD 的研究都是面向需要人工操作的设备，很多这样的设备安装在舰船、飞机或坦克上。相当多的研究致力于火力控制，目的是使火炮击中快速移动的目标。OSRD的第7部门生产了大量的火炮瞄准器，而第14 部门则专攻雷达测距仪。有了测距仪，炮塔炮手不再需要估计射程，追踪目标的能力提高了四倍。2Baxter, Scientists Against Time, 90。

OSRD 的航空医学部门研究飞机事故原因，建议重新设计飞机座椅、控制面板、安全带和逃生舱口等。此外，还通过了解飞机设备设计与使用者之间关系来补充这项研究。陆军航空部队在俄亥俄州代顿市的航空医学实验室是此类研究的一个重要中心。该实验室研究的一个问题是B-17 控制面板的设计：因为副翼和起落架的开关很靠近、形状也差不多，飞行员有时会把两者搞错，从而造成一些跑道坠毁事故。实验室的心理学家阿尔丰斯·查帕尼斯（Alphonse Chapanis）是工效学（即人因工程学）领域的先驱，他设计出一个解决方案：形状代码。在起落架控制器底部贴了一个轮形，在副翼控制器上贴了一个三角形，飞行员只需触摸就可以轻易辨别。这个办法消除了飞行员的困惑，进而终止了坠毁事故。3Alphonse Chapanis, www.wikipedia.org/wiki/Alphonse_Chapanis (2011年8月2日访问)。

NDRC 和OSRD 主要研发规模适中的技术系统或装置。但是，OSRD 也负责研制一种重要的战斗车辆：DUKW，这种登陆艇水陆两用，俗称“鸭子”，其发明人是游艇设计师罗德·斯蒂芬（Rod Stephens, Jr.）、英国水手丹尼斯·普利斯顿（Dennis Puleston）和弗兰克·斯皮尔（Frank W.Speir）。DUKW 是一种六轮驱动水陆两用卡车，主要用来运载货物和士兵以及两栖作战。DUKW 是与通用汽车合作完成的，其设计理念始于对通用汽车公司一种叫作“deuce”的军用卡车的改造，后来又加上经过改进的底盘和推进器，以及一种能让司机改变轮胎压力的装置，根据车辆所行驶的道路或像沙滩一样柔软的表面等情况来调整轮胎软硬。4Baxter, Scientists Against Time, 70-72, 76-81。请见 http://en.wikipedia.org/wiki/DUKW (1911年7月27日访问)。最终产品的设计是由通用汽车公司卡车部门的工程师完成的。

7.运筹学

1940年9月，一个英国代表团向美国传授了运筹学，作为与美国共享英国军事技术的部分任务，以便美国能够进一步发展军事技术，使英美两国都能受益。5于英国运筹学的起源和发展，参见Joseph McCloskey, “British Operational Research in World War II,” Operations Research 35, no.3 (May-June 1987): 453-70。这项任务还带来了一项技术，促成了雷达的研发。范内瓦·布什（Vannevar Bush）认为，研究人员和军官之间的紧密合作不符合他自己在OSRD 推行的管理策略，力图隔绝军队或政府对民用科学研究的干预，因而对运筹学持迟疑的态度。6Eric P.Rau, “The Adoption of Operations Research in the United States During World War II,” in Systems, Experts, and Computers: The Systems Approach in Management and Engineering, World War II and After, Agatha C.Hughes and Thomas P.Hughes, eds.(Cambridge, MA: The MIT Press, 2000), 57。还可参阅Joseph F.McCloskey,“U.S.Operations Research in World War II,” Operations Research 35, no.6 (November-December 1987): 910-25。McCloskey 记述了运筹学怎样纳入海军、陆军航空兵，并在一定程度上纳入了陆军的作战战略，而Rau 重点论述了行政政治，特别是运筹学和Bush 的OSRD 之间的复杂关系。因此，OSRD 几乎没有涉及运筹学在勤务部门的应用。

海军军械局最早应用运筹学的分析技术，重点研究反潜战，成立了反潜战运筹学小组 （ASWORG），提高对北大西洋敌方潜艇的打击效果。该小组很快发表了一份搜索与攻击手册，并对另外两个领域进行了研究：深水炸弹的投掷和阻栅巡逻的建立，以便更好地探测从日本航行到德国的潜水艇。ASWORG 的成功使海军成立了运筹学小组，细分为与潜水艇、飞机、防空、两栖作战和反击神风特攻队战略等相关的各个子组。

图13 霍华德·艾肯、IBM 工程师和哈佛Mark1 计算机（1944年）由IBM 公司提供，版权归IBM 公司所有http://omi2000.glogster.com/firs-generation-ofcomputers/

图14 1945年约翰·莫克利、J.普雷斯伯·埃克特和ENIAC 计算机（维基百科）

虽然其他空军指挥部也都配有运筹学部（OAS），但是陆军航空部队最初却把运筹学用来提高驻扎在英国的第八空军的轰炸精准度。这些运筹学部与各指挥部只保持着松散的合作关系，而不像海军那样作为独立小组行动。在利比亚的OAS 提出了一种称为“朝尾巴打”的防御性空中打击的重要概念，即瞄准敌方飞机的尾部而不是前部进行攻击。OAS 还帮助陆军信号兵研究无线定位和雷达。虽然运筹学在美国军方得到有效应用，但并没有像在英国那样起到非常重要的作用。运筹学是英国防空系统发展和改良的核心。

8.第一代计算机

早在二战之前，就产生了研发进行大规模数据运算的计算机的兴趣，但战时处理复杂运算的需求加速了计算机的开发进程。主要动力之一就是炮手在射击数英里外的目标时需要达到一个合理的精准度。发射表向炮手提供了合适的仰角参数，并标注了对应火炮的射程。这种为特定火炮和炮弹定制的发射表还能够确定炮弹击中目标时的速度。

虽然布什的微分分析仪缩短了运算时间，但其速度还不够快。自动程序控制计算机（ASCC，也称为Mark 1）加速了这一进程，不仅体积更大，而且是向公众发布的首台计算机。其设计者霍华德·艾肯（Howard Aiken）在哈佛攻读博士时就开始探索机械计算装置。1关 于Mark 1 的 开 发，参 见I.Bernard Cohen, “Howard Aiken and the Dawn of the Computers – History and Architectures, Raul Rojas and ULF Hashagen, eds.(Cambridge, MA: The MIT Press, 2000), 107-20。另可参见Paul E.Ceruzzi, Reckoners: The Prehistory of the Digital Computer, From Relays to the Stored Program Concept, 1935-1945 (Westport, CT: Greenwood Press, 1983), 43-72, and Michael R.Williams, A History of Computing Technbology, 2nd ed.(Washington, DC:IEEE Computer Society Press, 1997), 235-43。很多学者认为，这标志着计算机时代的开端。艾肯带着他的计算机构想找到IBM，IBM 总裁托马斯·沃森（Thomas Watson）提供了IBM 工程师来继续其设计工作，虽然资金大部分来自海军。艾肯专注于研究计算机的运算功能，而由沃森决定其外观。沃森执意要用抛光钢和玻璃罩住长51 英尺、高8 英尺的计算机，这就确定了未来同规模计算机的视觉修辞（见图13）。Mark 1 在所有已建造的同类机器中是最大的，能够正确无误地完成一系列程控运算。Mark 1 在1943年初建成，后被移到哈佛大学，并于1944年初开始为海军舰船局服务，几个月后转为公众服务。后来，Mark 1 还被用于建造原子弹方面的计算工作。

虽然IBM 在Mark 1 上下了很大功夫，沃森把它的研发更多地看作是为军用，而非商用。相关研究在其他地方也在进行。贝尔电话实验室的工程师开发了一系列使用金属装置也就是继电器的计算机，用继电器的开关状态来控制电流。实验室的关键人物是数学家史提必兹（George R.Stibitz），他在1937年建造了一台用继电器技术进行数学运算的计算机。公司高管同意出资开发一个更大的模型，于是，1940年完成了复杂数字计算器（CNC），这标志着计算领域的一个重大飞跃。其工作原理是，电传打字机作为第一台计算机终端，可以通过电话线将其指令传给计算机，而完成的运算结果可以通过同一条电话线回传给打字机。虽然一次只能使用一个终端,但是该系统可以容纳数台终端。尽管获得了成功，但是贝尔实验室对建造通用计算机不感兴趣，而是专攻战时项目，如可以帮助炮手跟踪移动目标的M-9 火炮射击指挥仪。1关于贝尔电话实验室计算机发展情况和Stibitz 为政府工作情况，参见Paul E.Ceruzzi, Reckoners, 73-103。

NDRC 和OSRD 都没有完全认识到计算机的未来潜力，因此，引发计算机革命的机器是在政府主导的战时研究组织以外研发的。为了更高效地准备火炮发射表，设计出了电子数字积分计算机（ENIAC）。通常认为，ENIAC 开启了高速电子计算的时代。[ ENIAC 是最抢眼、也是最受公众关注的电子计算机，但肯定不是最早的。最早的荣誉应该归谁尚没有定论，但最有竞争力者是Atanasoff-Berry 计算机(ABC)。这是John Atanasoff 和Clifford Berry 于1939年到1942年间在爱荷华州立大学设计的。但是，ABC 有严重的局限性，包括不能实现程序控制。领先于ENIAC 的还有 Colossus。这是由Tommy Flowers 为主设计的一台英国计算机。Colossus 于1943年12月完成，并于1944年2月投入使用。]ENIAC 比前任速度快了很多倍，并且有能力通过再编程解决范围更广的问题。2关于ENIAC 的历史，参见Michael R.Williams.A History of Computing Technology, 266-83, and Paul E.Ceruzzi, Reckoners, 123-40。虽然海军资助了Mark 1 设计和研发的大部分工作，但是陆军军械部资助了ENIAC，并计划在其弹道研究实验室里使用这些计算机。

ENIAC 的设计和生产是在宾夕法尼亚大学的莫尔电子工程学院进行的，该学院与弹道研究实验室建立了正式的关系。莫尔学院先前已经培训了几百个妇女用台式计算机为实验室进行弹道计算。在这些机器被称为计算机之前，大家把这些妇女命名为“计算机”。

但是，她们的工作赶不上对发射表的需求，弹道研究实验室开始对物理教授约翰·莫克利（John Mauchly）和电气工程师J.普雷斯伯·埃克特（J.Presper Eckert）的电子数字计算机项目感兴趣了。这台计算机最后在莫尔学院建成，除了莫克利和埃克特两人之外，还有其他很多人参与了此项目。1943年7月，开始建造，1945年12月，ENIAC 运行了第一个程序（见图14）。其计算速度比以前类似Mark 1 的机电式计算机快了1000 多倍。最终的结构是由电线互相连接的几个不同类型的单元组成，在一个大房间里排成了马蹄形。虽然ENIAC 是由男人设计的，但它所有的程序员都是女性。这些女性都得掌握计算机的数学复杂性及其捉摸不定的运算。3Jennifer Light,“When Computers Were Women,” Technology and Culture 40, no.2 (July 1999): 455-83。

9.结论

美国政府做出极大努力，生产二战兵器，这为大型技术研发项目的管理人员提供了很多经验教训，并为当今和平时期可能开发的项目指明了道路。战时努力表明，如果能够协调好各方面工作，把资金用于研发和生产新机器设备，很多事都能做好。二战的例子还引发了对分散的非政府研究设施与政府需求之间关系的思考。比如，从好处着眼，我们可以预见通过齐心协力能够显著改变能源生产和消费方式。一个不容乐观的例子却是，2011年9月11日世贸中心和五角大楼遭受恐怖袭击，导致美国政府资助了一连串的反恐技术研究，而这些技术已经外溢到一些机构应用软件之中，引发严重的个人隐私问题。

许多原本相互竞争的公司在战时通力合作并取得了显著的成就，这一点是意义非凡的。创新研究、生产技术、产品测试和用户培训，组合在一起会使管理运作困难重重，但却取得了如此的成功。我们只能心存希望，有那么一天，和平时期的需求也会产生同样的动力和能量，开展如此大规模的规划、研究和生产。