名人嘉宾报道——图灵奖得主罗伯特·梅兰克顿·梅特卡夫

罗伯特·梅特卡夫 （Robert M. Metcalfe） 出生于布鲁克林，在纽约长岛湾岸 （Bay Shore） 的郊区牧场别墅中长大。他的父亲是一家航空航天公司的工会技术员，他的工作重点是测试陀螺仪。Metcalfe 继承了他父亲对技术的热爱，玩玩具火车和用继电器制造机器。他在数学和科学方面表现出色，继续在麻省理工学院学习，尽管压力很大，而且熬夜，但他“享受其中的每一分钟”。

为了在大学期间养活自己，梅特卡夫在雷神公司工作，用汇编语言对潜艇目标计算机进行编程。他最初专注于数论，然后是物理学，最终获得了两个本科学位，一个来自电气工程系（当时麻省理工学院计算机科学家的所在地），另一个来自管理学。与他共事的教授包括 Jay Forrester 和 Marvin Minsky。

ARPANET

为了攻读研究生，梅特卡夫穿过城镇前往哈佛大学的应用数学课程，那里是计算机专家的所在地，他“从第一天起就讨厌这里”。不久之后，他还回到麻省理工学院为 Project MAC 工作，这是一个由国防部高级项目研究局 （ARPA） 资助的小组，旨在探索交互式计算的新模式。与其他 ARPA 资助的研究中心一样，M IT 也在规划 ARPANET，这是第一个基于分组交换方法的网络，是当今有线和无线网络的基础。

传统网络（如用于设置电话的网络）在通话两端之间打开电路并维护它们，直到通话结束。数据包交换将消息分成多个数据包。每个数据包都标记了地址信息，并在网络中单独路由。ARPA 为每个网络站点提供了一个 IMP，这是一台经过编程以与其他 IMP 交换数据的小型计算机。每个数据包都通过租用的电话线从 IMP 复制到 IMP，直到最终到达目的地。

Metcalfe 开始工作时“不知道网络是什么”，但他的本科课程包括数字设计和计算机工程。他设计了接口硬件和协议，将该小组的主计算机，即数字设备公司 （DEC） PDP-6 连接到当地的 IMP。梅特卡夫为建立阿帕网的小团体做出了几项重要贡献。例如，他为 Telnet 协议的最初提案做出了贡献，该协议允许一台计算机的用户登录另一个系统并通过网络使用其资源。最令人难忘的是，他是 1972 年网络及其应用程序演示的主持人和组织者。该活动在华盛顿特区的希尔顿酒店举行，同时举行了一场大型通信会议，首次引起了对 ARPANET 的广泛关注。

Metcalfe 根据他的 ARPANET 工作写了一篇博士论文。事实证明，哈佛也不喜欢他。梅特卡夫回忆说，在本应是他研究的盛大结局时，他走进了一个“满是我隐约认识的人，但很快就没有成功辩护”。他的论文还不够数学。他接触到夏威夷大学创建的 AlohaNET 系统，该系统用于在位于不同岛屿的计算机和终端之间随机分配数据包，从而获得救赎。所有网络站共享一个公共频率，这意味着一次只有一台机器可以传输数据。当两个设备尝试同时通信但失败时，每个设备都会等待随机确定的时间间隔，然后再试一次。随着网络变得越来越繁忙，这些数据包冲突变得更加频繁，吞吐量下降，等待时间增加。偶然因素使网络性能在负载增加的情况下退化成为一个有趣的统计问题，Metcalfe 正确地相信这个问题将为他修改后的论文增加足够的数学严谨性，使其通过审查。

施乐 PARC

到哈佛最终接受时，他的论文已经在加利福尼亚工作了一年，在施乐的帕洛阿尔托研究中心 （PARC） 工作。PARC 的计算小组是由 Robert Taylor 成立的，他是从 ARPA 招募的，并希望 Metcalfe 发挥他在网络方面的才能。PARC 团队在接下来的几年中取得的成就得到了其他几个图灵奖项的认可：Chuck Thacker 设计了 Alto 工作站，该工作站在 1980 年代后期预测了 15 年最强大的个人计算机的功能;Butler Lampson，以表彰他在 Alto 硬件和软件方面的工作;以及 Alan Kay，感谢他与 Adele Goldstine 一起开发面向对象的编程和图形用户界面。

ARPANET 使用非常适合电子邮件传输或显示大量文本的低速连接，将大型计算机（每台计算机都有许多并发用户）远距离连接在一起。PARC 需要不同的东西：高速本地网络。它在每个研究人员的办公桌下放置了一台功能强大的单用户计算机。Altos 需要相互连接，连接到该组的共享微型计算机，然后从那里连接到 ARPANET。Xerox 还开创了激光打印，这与其核心办公复印机业务非常契合。打印机非常昂贵，因此必须由许多计算机共享。因为他们以高分辨率打印图形，这意味着需要将大量数据从工作站快速移动到打印机。

1973 年，Metcalfe 和他的同事 Dave Boggs 开始开发网络技术来满足这些需求。他们称之为以太网，以太命名，这是一种虚构的物质，早期科学家假设它是将光波穿过显然空旷的太空的不可见介质，以太网既快速又简单。初始版本的理论容量几乎为每秒 3 兆比特，速度足以让饥饿的激光打印机保持数据供应。建筑结构简单：一条长达一英里的粗同轴电缆蜿蜒穿过办公室，水龙头沉入其中以连接工作站。

以太网借鉴了 Metcalfe 在 AlohaNET 方面的工作，但使用同轴电缆而不是无线电频率作为公共介质。一次只能有一台计算机进行传输。其他人听着，等待寄给他们的包裹。与 AlohaNET 一样，如果两个尝试同时传输，则每个 Alpha 都会等待一个随机间隔，然后再尝试一次。后来引入了术语 CSMA/CD，即“带冲突检测的载波侦听多址”，以概括这种技术。

到 1975 年，大约 100 块以太网电路板已安装到 PARC 的 Alto 系统和 MAXC 微型计算机上，作为 ARPANET 的前进门户。将以太网变成一个有用的网络，能够处理文件传输和电子邮件等任务所需的软件和硬件，特别是一组称为 PUP（用于 PARC 通用数据包）的协议。因为它在网络之间路由数据，所以 PUP 必须解决 ARPANET 团队在开始网际网络项目时面临的一些相同问题，该项目最终以定义 Internet 的 TCP/IP 协议套件告终。TCP/IP 的共同设计者 Vint Cerf 承认 PUP 具有重大影响，但由于 Xerox 的律师随后将 PUP 视为专有的，因此 Metcalfe 的同事无法直接与 TCP 团队共享他们的工作。相反，Xerox 员工以间接分享他们经验的方式，对设计草案提供了非常明智的反馈。

Metcalfe 曾短暂离开施乐，前往花旗银行 （Citibank） 的一家高级技术小组。他于 1976 年返回，帮助在创新但商业上不成功的 Star 系列网络图形工作站中实现 Alto 技术的商业化。Metcalfe 和他的合作者将以太网加速到闻所未闻的每秒 1000 万比特，并进一步开发了 Xerox 的网络协议以供商业办公使用。

3Com 公司

以太网运行良好，但到 1978 年，Metcalfe 开始感到沮丧。Star 工作站距离准备销售还有几年时间，Xerox 希望将以太网推迟到准备就绪。Metcalfe 认为以太网的潜在市场比 Star 大得多。他离开 Xerox 以顾问的身份推广以太网。DEC 是整个计算机行业仅次于 IBM 的第二家公司，也是小型计算机的领先生产商，同意采用以太网。英特尔提出制造芯片来支持它。Xerox 同意共享其以太网商标和专利。

1980 年在 IEEE 主持下成立的 802 标准委员会推动了 DEC、Intel 和 Xerox 为推广以太网所做的努力，但也使情况变得复杂。该委员会的指定目标是实现网络设备的标准化，能够在 1 英里范围内每秒传输数百万比特。以太网已经在工作并拥有一些强大的支持者，但其他计算机公司推广竞争对手的技术，因此最终委员会不仅认可了以太网（1983 年正式命名为 802.3），还认可了 IBM 的令牌环 （802.5） 和另一种协议。那时，已有 20 多家公司在制造以太网设备。

其中之一是 3Com，由 Metcalfe 和 Gregory L. Shaw 于 1979 年共同创立。它以计算机、通信和兼容性命名。3Com 早期的其他关键人物是联合创始人霍华德·查尼 （Howard Charney），他是一名律师，也是梅特卡夫的前兄弟会成员，以及 1981 年被聘为公司总裁的比尔·克劳斯 （Bill Krause）。在专业管理和风险投资到来后，Metcalfe 主要专注于销售和营销。

标准化以太网意味着来自不同公司的设备将能够相互交换数据，这反过来又使客户不那么担心围绕未知公司的产品构建网络。其他以太网初创公司专注于将微型计算机连接到终端，但 3Com 的目标是将以太网板销售给制造计算机的公司。它的早期市场很小，因为以太网卡对于个人计算机来说太大且昂贵。以太网还与日益流行的 Internet 协议 TCP/IP 完美搭配，后者在此时已成为基于 UNIX 的小型计算机和工作站的标准功能。正如 Metcalfe 后来所说，“以太网基本上是 Internet 的低级管道。3Com 的第一个重大成功来自于 1982 年推出的 EtherLink 卡，旨在为新推出的 IBM PC 增加联网功能。3Com 使用高度集成的芯片来缩小卡，大大降低了以太网功能的成本。它还引入了更便宜、更简单的布线方法。EtherLink 的强劲销售为 1984 年 3Com 股票的首次公开募股铺平了道路。到 1987 年，3Com 已经超越了竞争对手，成为以太网硬件的领先生产商。

IBM PC 很少连接到 Internet。相反，局域网被用来共享昂贵的打印机和访问服务器计算机上保存的数据文件。在 1980 年代中期，Metcalfe 领导 3Com 的分布式系统部门，专注于服务器和计算技术。3Com 最初尝试销售与其 EtherLink 卡配套的软件和服务器。后来，它提供无盘 PC 工作站，并与 Microsoft 在 LAN Manager作系统上投入了大量资金。这些项目最终输给了 Novell 的 Netware 服务器软件与标准 PC 硬件和 3Com 接口卡的结合。这些产品最终使高速网络成为公司办公室的固定装置。

后来的职业生涯

Metcalfe 于 1989 年离开 3Com。有一段时间，该公司继续快速增长，收购了生产调制解调器和其他通信设备的公司，并多元化进入了 Palm Pilot 系列掌上电脑等领域。然而，最终，将网络功能集成到设备中摧毁了网卡市场。经过几轮裁员，3Com 于 2009 年被惠普收购。

在 1990 年代，梅特卡夫专注于新闻业。他最引人注目的角色是计算机行业新闻杂志 Infoworld 的每周专栏作家，但他也曾担任该杂志的出版人及其母公司科技出版帝国 IDG 的技术副总裁。他最有影响力的思想是梅特卡夫定律，即网络的经济价值随着增长而加速（与用户的平方成正比）。不过，他最臭名昭著的专栏是 1995 年的一篇预测，即 Internet 将在一年内“崩溃”，因为它的增长超过了其核心基础设施的容量。梅特卡夫一向是表演者，他在搅拌机的帮助下吃掉了他的话，从而吸引了头版的注意，使这个失败的预测取得了“辉煌的成功”。

他的下一个职业生涯是从 2001 年开始，在马萨诸塞州的 Polaris Partners 担任风险投资家。Metcalfe 在他投资的公司董事会任职，并经常担任主席。2011 年，他再次转变方向，担任德克萨斯大学科克雷尔工程学院的创新和创业教授，肩负着“领导创新计划”的任务。Metcalfe 于 2022 年退休，但仍与麻省理工学院的计算机科学与人工智能实验室以及 Wolfram 研究所保持联系。

以太网的遗产

以太网端口仍然是在台式计算机、服务器和网络设备之间建立有线连接的标准方式，该标准已多次修订以适应新技术并实现更快的速度。最重要的转变是 1994 年标准化的快速以太网，它的运行速度比最初的商业版本快十倍。在 1990 年代，以太网迁移到布线，将每台计算机直接连接到网络交换机，该交换机能够有效地将每个数据包路由到其目的地。今天，能够达到每秒 10 Gb 的以太网端口出现在消费类硬件中，并且计算机数据中心内使用了更快的变体。所有这些技术都已作为原始 IEEE 802.3 以太网标准的扩展进行了标准化。

原始技术几乎没有幸存下来，即使是让本地网段中的所有设备共享公共连接的基本方法也没有。正如 Metcalfe 在 2006 年所说，“他们现在所说的以太网与 Dave Boggs 和我在 1973 年构建的东西几乎没有相似之处。除了 Metcalfe 称之为“品牌”的以太网名称之外，他认为唯一真正的连续性是标准化、持续兼容性和实现者之间激烈竞争的“商业模式”。

梅特卡夫原始技术方法最直接的渊源不在于现代以太网，而在于笔记本电脑、电话和其他移动设备用来无线连接到附近网络路由器的 WiFi 连接。WiFi 是 IEEE 标准 802.11 的品牌名称，它依赖于每个无线电频率上共存的许多设备，就像最初启发 Metcalfe 的无线 AlohaNET 系统一样。