#5.1.2 在科学研究中诞生（1950-1959）

1950：

• 本·拉波斯基（Ben Laposky）创作了第一批由电子机器生产的图像，

  • 通过操纵电子束在示波器上显示出来，再记录在高速胶片上。
  • 他自称这些作品为“振荡器”（oscillon）和“电子抽象”。

• 工程师约瑟夫·凯茨（Josef Kates）展出了已知最早公开展示的计算机游戏《伯蒂的大脑》（Bertie the Brain，1950），

  • 在加拿大国家展览会上展出，观众可与“人工智能”玩井字棋游戏，棋盘由灯泡阵显示，类似于像素图效果。
  • 它在展览之后便被拆除，因此经常被遗忘。

• “控制论”始创者诺伯特·维纳（Norbert Wiener）出版了《人有人的用处》（1950）一书，
  • 解释自动化对社会的好处，以及人们可以如何面对这种变化。
  • Wiener N. (1950). The Human Use of Human Beings. Boston: Houghton Mifflin.

• 图灵提出著名的“图灵测试”，其后续发展逐渐演变成如今的“人工智能”。

↑ 《伯蒂的大脑》
图源：网络历史照片

1951：

• 诺曼·麦克拉伦（Norman McLaren）制作了立体动画短片《就是环绕》（Around Is Around，1951）

  • 在英国电影节放映，这是已知首部公开展示CG动画片。

  • 他把计算机生成在示波器上的图像，逐帧拍摄到传统电影胶片上。这是早期CG动画片唯一的分发方式，因为当时的电脑设备太珍贵，还不能用于商业放映。

• 英国电脑科学家克里斯托弗·斯特雷奇（Christopher Strachey）编写了一个跳棋游戏程序，
  • 最初在英国国家物理实验室的通用电子计算机“领航自动计算机”（Pilot ACE）上运行，但它耗尽了计算机的内存。👻
  • 随后斯特雷奇转向内存更大的计算机“费兰蒂1号”（Ferranti Mark 1），至1952年夏天该程序终于能以合理的速度进行游戏。

  • 它有时候被认为是第一个视频游戏，尽管斯特雷奇没有为它起名字。

• 第一台能够显示实时文本和图形的数字计算机“旋风计算机”（Whirlwind）面世，

  • 由麻省理工学院服务机实验室于1945年开始研发。

  • 它标志着显示屏开始成为可行的交互界面，也打开了计算机图形学的大门。

  • 该系统还引入了“光笔”作为输入设备。

《就是环绕》动画截图
© 1951 Norman McLaren

斯特雷奇的跳棋游戏
© 1951 Christopher Strachey

1954：

• 威廉·布朗（William Brown）和泰德·刘易斯（Ted Lewis）在密歇根大学开发了《泳池》（Pool）

  • 第一个有实时动画的视频游戏

  • 显示在一个13英寸的圆形CRT显示屏上，用户可以实时看到游戏界面中小球的滚动轨迹并进行操控。
  • 据说该游戏的开发初衷是为了向大众展示计算机的非军事用途。

• 美国国会投影仪公司（Capitol Projector Corp）发行的《自动测试》（AUTO-TEST，1954）
  • 是首款商业投放的街机游戏，也是首款“全动态视频游戏”。
  • 屏幕中播放了一个真实的驾驶场景影像，根据玩家动作与视频需求动作的匹配度得分，
  • 由于实时渲染动画技术还不可行，屏幕前放置了一台真实的小车模型以供玩家参考所在位置。

《OXO》游戏界面
© 1952 Douglas, A.S

《泳池》游戏界面（示波器方框里）
© 1954 William Brown，Ted Lewis

《自动测试》广告海报
© 1954 Capitol Projector Corp

• 德州仪器（Texas Instruments）宣布开始商业化生产硅晶体管。

• IBM推出了世界上第一台使用“固态晶体管”而不是“真空管”的计算机“608”，以及可以在35毫米高速感光胶片上逐点绘制矢量图形图像的“740阴极射线管记录器”（740 CRT Recorder）。

1950年代中：

• 麻省理工学院杰伊·福雷斯特（Jay Forrester）的团队发明了另一款磁芯存储器，

  • 开始取代延迟线、威廉姆斯储存管、鼓存储器等不太靠谱的早期存储器。

1955：

• 美国计算机科学家约翰·麦卡锡（John McCarthy）创造了术语“人工智能”（AI）。

1956：

• 阿瑟·塞缪尔（Arthur Samuel）通过电视节目演示了他在IBM701计算机上编写的跳棋程序。

  • 它通常被认为是第一个自学程序，自1952年已开始研发。

• 安派克斯雷·杜比（Ray Dolby）、查尔斯·金斯伯格（Charles Ginsberg）和查尔斯·安德森（Charles Anderson）

  • 开发了世界上第一台实用的广播质量磁带录像机“Ampex VRX-1000”

  • 它们开始被引入电视广播行业，作为电影胶卷更便宜、更快的替代品。

• 麻省理工学院林肯实验室建造了完全基于晶体管的计算机“TX-0”，

  • 它和几个后续版本都是1960年代交互式计算机图形学发展的重要设备。

• IBM推出了第一块硬盘，以及第一台附带“硬盘”的计算机“305 RAMAC”。

↑ 第一张数字图像
（Russell Kirsch，1957）

• IBM的约翰·巴克斯（John Backus）开发了第一个被广泛采用并流传至今的高级编程语言“公式翻译器”（Fortran）。

  • 随着更多高级编程语言的陆续诞生，鼓励了计算机应用程序的发展。🚀

• 汤姆·戴蒙德（Tom Dimond）申请了一种后来被称为“绘图板”的手写输入设备专利，但这种设备暂时还不会在商业上流行起来。

• 前苏联把世界上第一颗人造卫星成功送到太空，这刺激了美国在次年成立“国防部高级研究计划署”（ARPA），孕育了后来的互联网。

1958：

• 阿尔弗雷德·希区柯克（Alfred Hitchcock）执导的电影长片《迷魂记》（Vertigo，1958）
  • 约翰·惠特尼（John Whitney）与平面设计师索尔·巴斯（Saul Bass）合作，

    • 制作了第一个用于电影长片的CG动画片段。

    • 使用他改装的一台二战时的防空瞄准模拟计算机“M5炮长”，需要5个人才能操作，具体的改造方式从未公布，只知道利用了炮管的无休止旋转和钟摆机构，大概可以理解为一台基于机械计算机运动控制的绘图机。
  • 惠特尼兄弟在1940至1950年代还购买了其他二战后多余的军备，改装成各种各样的动画创作机器，可控制灯光、图像、摄像机等在轨道上执行各种机械运动。
    • 模拟计算机需要在处理信息之前准备好“信息”，就像几百年前那些可编程自动机人偶那样。
  • 惠特尼兄弟创作了一系列实验电影，

    • 被普遍认为是模拟计算机时代的首批基于运动控制技术制作的计算机动画案例，

    • 他们的动画也因此表现出一种特殊的机械美学。

《迷魂记》片头计算机动画片段
© 1958 Alfred J. Hitchcock Productions

• 威利·海金博塞姆（William Higinbotham）开发了首款广为人知的视频游戏《双人网球》（Tennis for Two，1958），

  • 使用模拟计算机，在示波器上实时显示交互动画。
  • 该游戏也是为宣传计算机技术的亲民用途开发和展出的，在布鲁克海文国家实验室的年度公开展览上供参观者娱乐。
  • 次年，海金博塞姆再次展出该游戏的升级版，但它在展览后便被拆除了，毕竟当时的计算机资源十分真贵，还不能被“浪费”在纯粹的娱乐产品上。

• 杰克·基尔比（Jack Kilby）和罗伯特·诺伊斯（Robert Noyce）几乎同时独立地💡发明了“集成电路”，

  • 这是储存技术的重要突破，也是计算机生成图像技术从实验室走向市场的基础，并由此催生了新一代微型电子产业。
  • 基尔比后来获得了🏆诺贝尔物理学奖，诺伊斯成为仙童半导体公司和英特尔的创始人之一。

• 麻省理工学院
  • 林肯实验室开发了基于晶体管的计算机“TX-2”，
    • 成为交互式计算机图形学发展的重要设备。
  • 道格·罗斯等开发了数控数字绘图机“自动编程工具2“（APT II）
  • 约翰·麦卡锡​（John McCarthy）开发了高级编程语言家族“LISP”。

• 上海牌手表和上海照相机实现了中国自造手表、相机的突破，尽管起步晚，但这是我国进入精密机械电子设备制造领域的重要一步。

1959：

• 麻省理工学院的道格·罗斯（Doug Ross）和约翰·沃德（John Ward）开发了第一个有具体角色的视频游戏《迷宫中的老鼠》（Mouse in the Maze，1959）

  • 但当时所使用的计算机“TX-0”的图形显示能力还不合适用于视频游戏。
  • 罗斯在研究把数学语句转换为计算机生成图像时，曾“顺便”创建了一个米奇老鼠图像，

    • 这可能是最早通过计算机绘制的卡通明星图像。

  • 这位看起来喜欢“不务正业”的计算机科学家先驱，还创造了术语“计算机辅助设计”（CAD）。
  • From the Vault of MIT. (2016). MIT Science Reporter—”Automatically Programmed Tools”(1959). https://www.youtube.com/watch?v=ob9NV8mmm20

• 塞缪尔创造了术语“机器学习”，21世纪以后，机器学习和人工智能逐渐成为动画制作技术的关键词。

• 贝尔实验室的研究员穆罕默德·阿塔拉（Mohamed M. Atalla）和达文·康（Dawon Kahng）成功制造了第一个有效的“金氧半场效晶体管”（MOSFET）。

  • 这是CGI技术从实验室走向实用化的重要一步，也是所有电子产品的重要一步。

• 斯特罗姆贝里-卡尔森公司（Stromberg-Carlson）推出一种计算机控制的电影胶片记录仪“SC4020”
  • 把图型和文本输出到缩微胶片或硬拷贝（光敏纸），可安装16毫米电影摄像机，以用于把数字动画输出到电影胶卷。
  • 大多数主要科学实验室都购买了SC4020，其中包括多个早期CG动画技术先驱实验室：
    • 贝尔实验室、利弗莫尔实验室（LLNL）、波音公司、麻省理工学院、NASA、IBM等

  • SC4020是计算机动画技术商业化的重要基础之一，虽然这并不是它被发明的初衷。无心插柳柳成荫的故事，在动画技术发展史上发生了很多次~

• 迪吉多公司（Digital Equipment Corporation）开发了世界上第一台商用小型计算机“PDP-1”。

  • 是TX-0计算机的商业化版本。

计算机生成的米老鼠图像
© 1959 Doug Ross, MIT

SC4020