[Google Doodle] Grace Hopper 商用程式語言COBOL之母 107歲冥誕 日期：2013/12/09 | 作者：點子生活

[Google Doodle] Grace Hopper 商用程式語言COBOL之母 107歲冥誕

日期：2013/12/09  |  作者：點子生活  |  分類：好康新聞稿 • 好有趣 • 軟體快報  |  瀏覽：29858 人次

 

相信許多早期商學院或是資管資工背景的朋友，對於COBOL這程式語言應該不陌生，而今天的Google Doodle出現了一張正在操作早期大電腦的女性，他就是COBOL之母Grace Hopper，今天的GOOGLE就是為了紀年他的誕辰。

COBOL是在1959年五月，美國五角大廈委託Grace Hopper來帶領一個團隊並由Rear Admiral Grace Hopper公司主持開發，在1961年4月正式發布，稱為Cobol 60。雖然Cobol到了2002年版本後已經沒有繼續推陳出新，基本上它就是一個非常成熟的程式語言，在財會工作、統計報表、計劃編製、情報檢索、人事管理等數據管理及商業數據處理領域，都有著廣泛的應用。雖說目前慢慢的被新的程式語言所取代，但目前為止被取代的速度其實相當緩慢。

Grace Hopper 1906年12月9日出生於紐約市，進大學之前，就讀於Wardlaw-Hartridge。在1928年，他從Vassar College取得數學與物理雙學位畢業，期間也是美國資優學生聯誼會（Phi-Beta-Kappa【ΦBK】Society）成員。後來進入耶魯大學就讀研究所，在1934年拿到數學博士。

其實當時的女性，是很少接受高等教育，Grace Hopper 的爸爸是個很特別的人物，當時的工作是為平凡的保險業務員，但對於事情看法相當樂觀正面。因為在其間他爸爸因病失去雙腿得靠義肢行動，他常常勉勵小孩，說他使用義肢都可以出去賺錢，所以沒有什麼是困難的，這也影響了Grace Hopper 的積極態度。

而他的程式生涯是在二次大戰時被啟發的，當時他加入海軍，擔任計算砲彈軌跡…等工作。後來受訓後被分發到哈佛大學的一個後勤的計算局 (Bureau of Ordinance Computation at Harvard University)，當時的主持人是Mark Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ電機計算機的設計及製造者 Howard Aiken (1900–1973)，Grace沒想到第一眼看到巨大的Mark Ⅰ後就愛上了他。

很多朋友都知道，電腦除錯稱為Debug，據傳就是1945 年 9 月 9 日因為天氣炎熱，Grace Hopper的電腦室將窗戶打開，沒想到一隻飛蛾就跑進電腦裡造成短路，最後就是由Grace Hopper用髮夾把蛾弄出來。所以後來大家就把程式錯誤稱為bug、而除去錯誤稱為Debug。

Grace Hopper 逝世於 1992/1/1的凌晨，是在參加Party後過世的。他世界最早一批的程式設計師之一，創造了現代第一個編譯器A-0 系統，以及商用電腦程式語言「COBOL」，被譽為COBOL之母。就在他107歲的冥誕，讓我們一同懷念他。

Grace Murray Hopper

Grace Hopper (1906--1992) 本姓 Murray，Hopper 是夫家的姓。 西元 1906 年 12 月 9 日在紐約出生。 Grace 的爸爸是個很特別的人物，在那個年代裡，很少有人家會供家裡的女生去受教育。 Grace 的爸爸不是個高級的知識份子，在當時的工作是個保險推銷員， 後來得了病，將雙腿鋸掉，以木腿當作義肢。 用義肢練習走路了一段時間後，他又開始從事拉保險的工作， 所以他對這件事情相當樂觀，他常對他的三個子女（一個兒子、兩個女兒）說： 「我用這雙木頭腿都可以出去工作，所以你們應該是任何事情都可以辦得到的， 你們應該沒有辦不到的事情。」這些話對於孩子們的影響很深， 三個小孩都讀到了大學，但是只有 Hopper 拿到了博士學位。

Hopper 回憶她小時候最喜歡上的課是數學課，特別是幾何課。 為什麼她最喜歡上幾何課呢？ 因為她可以把她鉛筆盒裡所有有顏色的筆全部拿出來用。 她從小還有一個特色，雖然她是個女孩子，可是她喜歡玩各種的器具， 舉凡各種量角尺、計算尺，她都喜歡拿來玩，研究它們是用什麼原理作用的。 她還有做一些很像男生的事情，她曾經在六、七歲的時候， 把她家所有的鐘都拆開來，但是沒有一個有裝回去，因此受了很嚴厲的處罰。

Hopper 在 1928 年畢業於 Vassar 大學，取得了數學與物理的學士學位。 隨後到耶魯大學攻讀碩士，並在 1930 年得到數學碩士。 畢業後沒有繼續念博士，而是回到她的母校 Vassar 大學擔任教職。 1930 年 6 月 15 日與 Vincent Foster Hopper 結婚， Vincent 是紐約大學英文系教授，但是他在 1945 年時過世了， 他與 Grace 沒有生育子女。結婚沒多久，Grace 就決定要攻讀博士， 所以 Grace 一邊教書， 一邊在耶魯大學在職進修博士學位， 並在 1934 年取得學位，前後只花了四年的時間，這算是相當快的。 她的博士論文是寫：用一個幾何的方法去解決一個代數的問題， 英文標題是 A new Criterion for Reducibility of Algebraic Equations， 到這個階段為止，還看不出來這個人會跟計算機產生任何的關係。

1941 年，Grace 在她的人生中產生了極大的改變。 當時歐戰爆發，Grace 有了從軍的念頭，她想加入海軍。 當時女人從軍都是做後備軍人，大部分都是護士，再不然就是擔任後勤。 如果是受過高等教育的女性，就會被分配要去做有關計算的工作，例如： 計算彈道，讓前線的砲兵知道如何使用砲彈。 Grace 在受過半年的訓練後，因為有著相當高等的學位， 所以被分派到的工作也比較高級，她被分派到哈佛大學的一個後勤的計算局 (Bureau of Ordinance Computation at Harvard University)， 當時的主持人是 Howard Aiken (1900--1973)。 他是 1939 年的哈佛物理博士， 也是 Mark Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 這一系列電機計算機的設計及製造者。 Mark Ⅰ原來的名字是 ASCC (Automatic Sequence Controlled Calculator)。它是由哈佛與 IBM 合資建造的，完成於 1943 年， 有 35 噸重，內部的線路總共有 500 英哩長。 但是在 1944 年 Mark Ⅰ 啟用典禮之後，IBM 和哈佛鬧翻了， 原因哈佛人認為 IBM 只是個出錢的財主， 主要的智能貢獻是哈佛人的功勞， 而 IBM 認為自己也在工程上做了許多研究和創新， 只是哈佛認為那些工程上的創新都不值一提。 所以 IBM 就從哈佛的 Mark 計畫中抽腿， 後來的十年間，IBM 在學術界的主要合作伙伴，變成了哥倫比亞大學。

Mark 系列計算機的設計理念，與 Babbage 的設計非常類似， 但是增加了電動機械的幫助。 Mark I 的數值都是 23 位的十進制整數 (或定點數)。 做一個加法要 6 秒，一個除法要 12 秒。 Aiken 持續在電機計算機方面發展，直到 1952 年的 Mark IV。 到那時候，已經明顯可見，電機計算機的設計，必將輸給電子計算機。 由此可見，精明如哈佛，也並非一開始就押對了寶。

根據 Grace 自己的說法，當她走進哈佛的計算工廠， 第一眼看到那巨大、醜陋的 Mark I 時， 就立刻愛上它了！ 其實，IBM 是很有格調的公司，他們設計了 Mark I 的外形，還不算醜陋啦。 以下是一張 Mark I 的照片。

因為 Grace 從小就喜歡各種的計算尺，所以當她見到這個電動計算機時， 她說這是她看過最有趣的計算尺。在她之前有兩個男生在 Mark 計算機上寫過程式， 這兩個男生後來幫 Hopper 在三天之內寫出了她的第一個程式。 所以算起來，Hopper 是第三個在電機計算機上寫程式的人。 以下右邊的照片就是 Mark 計畫的工作群，中坐者是 Aiken，唯一的女性， 當然就是 Grace Hopper。而背景就是 Mark I。從這些水手服， 可以看出來，這是海軍開發的計畫。 左邊的照片，就是當時 Hopper 在打了洞的紙卷上檢查程式的情形。 Mark I 的程式，就是靠這些打了洞的紙卷送進去。 這個設計其來有自。早在 Babbage 設計分析機的時候， 就考慮以卡紙傳送程式進入計算機。 而且，資助 Mark I 的 IBM 公司本身，也是從打卡和讀卡機起家的。 

1945 年 9 月 9 日，發生了一樁對電腦界而言非常重要的軼事。 那天因為天氣很熱，他們都把窗戶給打開了，然後飛進來一隻蛾， 結果那隻蛾被打死在一支繼電器裡面，造成電路不通，讓機器當機， 使他們沒辦法算出他們要的結果。經過了近一天的檢查，Hopper 找到了那隻蛾， 她用她的髮夾去把那隻蛾給弄出來， 還把那隻蛾的屍體貼在她的管理日誌上，上面寫著： 「就是這個 bug，害我們今天的工作無法完成。」 這個消息傳開之後，那個實驗室裡的人每逢老闆詢問為何還沒做出結果時， 都把過錯推給 bug。爾後，在電腦界中，遇到程式中有錯，就稱之為 bug。 除錯叫做 debug。 下面這張照片，就是當時的那隻蛾，以及 Hopper 寫的記錄。

1945 年二次大戰結束後，所有的後備軍人應當除役， 但是 Grace Hopper 卻決定辭去 Vassar 那邊的教職， 要專心的在 Aiken 的實驗室裡做個 programer。 1949 年，Hopper 離開哈佛，到了費城， 進入 Eckert 和 Mauchley 合開的電腦公司 (Eckert-Mauchley Computer Corporation) 擔任資深數學家，主要的工作是幫忙設計軟體。 這家公司設計出來的第一套電子計算機，也是全世界第三台， 叫做 UNIVAC Ⅰ，在這上面發展一些組合語言出來。 1950 年因經營不善，被 Remington Rand 併購，再過沒多久， Remington Rand 又跟幾家小公司合併成立 Sperry。 Grace 一直在這家公司做資深數學家、程式設計人員， 到 1971 年她 65 歲屆齡退休，才離開這家公司。

Grace 對電腦界的貢獻相當多，像是 bug 這個名詞的引用， 只是一個小小的插曲， 最大的貢獻是發明了全世界第一套的 compiler 叫做 A-0。 在當時是沒有任何組合語言及程式語言存在的， 所有的程式設計人員，都是要把程式翻譯成機器碼， 就是翻成 0011000101.. 這樣的形式，在紙上打洞，再送到機器裡面去讀。 Grace 在進 Eckert-Mauchley 這家公司之後，她便有了一種想法， 她想設計一種程式，讓人可以用類似英文的語法，把想做的事寫下來， 然後用這個程式把英文翻譯成機器的語法，交給機器去執行。 這個想法就是今日的 compiler（編譯器）。當初她提出這樣的構想時， 眾人皆曰不可。所有人都告訴她電腦只能做計算，只能加減乘除，只能處理數字， 電腦是不懂英文的。由此可見，在 1950 年代， 大部分人尚未意識到電腦是用來處理資訊的工具， 所有的人就是認為電腦是個計算機而已。 Grace Hopper 可能是第一個想到而且有機會做下去的人。 爾後，Grace Hopper 就到處去演講，到處去跟人要錢來作這項計畫。 這段期間，有很多她的朋友問她說：「妳怎麼這麼勇敢呢？萬一搞砸了， 妳該怎麼辦？」，Grace Hopper 回答道：

It's always easier to ask forgiveness than it is to get permission.

(以後要道歉，比現在要拿到錢簡單多了) 這句話成為她一生中的至理名言之一。

在 1952 年 Grace 終於發展出第一套實驗性的編譯器， 在 Sperry 的機器上可以執行的，叫做 A-0，後來又發展了 A-1、 A-2。 當初在寫 A-0 時，為了向出錢的老闆炫耀，她還設計了三個版本：英文、德文、法文。 她給人看 compiler 不僅可以看得懂英文，也看得懂德文跟法文。 但是後來德文跟法文的 compiler 都沒再做下去。 後來 Grace Hopper 漸漸發展她的 compiler 在 UNIVAC Ⅰ & Ⅱ 上面能夠執行， 1956 年她已經做出來一套蠻完整的程式語言，叫做 FLOW-MATIC， 海軍採用了這套系統 (這時 Grace Hopper 還是海軍的一員)。 後來海軍跟一些民間的公司想要把 FLOW-MATIC 變得更標準一點， 這也是 Grace Hopper 第二個對電腦界重大的貢獻。 因為海軍幅員廣大，各地因為自行稍加將 compiler 修改一小部份， 以致發生 A 地的程式在 B 地可能無法執行的問題。 Grace Hopper 寫了一套程式，用來檢查這些程式之間是不是用同樣的編譯方式， 稱作 Validation。後來影響到民間，漸漸發展出一套新的語言， 偏向商業用的語法，這套程式語言就是著名的 COBOL (COmmon Business Oriented Language)。 在那個年代只有三種程式語言，COBOL、ART、FORTRAN (IBM 的產品)。

左邊這張照片，是 Hopper 頒獎給 Knuth 的鏡頭。 前者是開創電腦程式語言的早期領袖之一， 後者是計算機演算法則的當代領袖之一。 這是一張難得的合照。

1966 年 Grace Hopper 滿六十歲，海軍又叫她退休了， 因為她當時的官階是海軍的中校，六十歲就該屆齡退休了。 在退休的那一天，Grace Hopper 說這是她一生中最悲傷的一十了， 因為人家已經告訴她她太老了。 可是海軍在她退休後沒多久，發現沒有她是不行的，因為海軍裡還有很多電腦化、 自動化、正規化的工作尚未完成，所以在她退休的五個月後，海軍就要求她復職。 所以在她退叼的半年後 (1967 年 8 月 1 日)，又回到了海軍， 回去之後擔任了好幾個海軍的計算中心的主持人或是顧問，指揮那些海軍的技術人員， 到處去演講、宣傳她的觀念、管理觀。其中，有件很有趣的事，她在演講之中， 總是沒有辦法讓她的聽眾懂得什麼是 nanosecond (十億分之一秒)。 多快的時間是一個 nanosecond? Microsecond（百萬分之一秒） 跟 nanosecond 差多少的時間？你很難去解釋，因為它們都是很短很短的時間，相差了一千倍。 Grace 想到了個點子，她跑去工程部切了段電線，這節電線是 11.78 英吋 她就拿著這將近一呎的電線跟聽眾說：「這個長度就是電波在一個 nanosecond 可以跑的距離」，同時她又拿了好幾捆的電線放到桌上，差不多一千呎 (約莫三百三十三公尺) 的電線，就是一千倍，然後她就說： 「這個長度就是電波在一個 microsecond 可以跑的距離」 此時，聽眾就清楚了，所以她說： 「你們要小心，絕對不要隨便浪費一個 microsecond 的電。」 左邊的照片，就是 Hopper 拿著她的 nanosecond 演講的鏡頭。 

後來有一位參議員，他從來都沒見過 Grace Hopper。但是他聽說了這個人以後， 就私下做了點調查，然後他在國會裡面主動提出 Hopper 的申請案。 他認為這樣重要的女性不應該海軍裡面只作一個校官而已， 覺得她應該做將官。在國會裡面，很快的通過這個提案，就通知了海軍， 海軍就將 Hopper 升職了，所以她就變成了海軍少將， 是美國第一個女性到達這個官階的人，在 1985 年 11 月得到了這個官階。 在 1986 年，她七十九歲，是所有活著的、最老的、還沒除役的美國軍官。 此時是她第二度要退休。

在她的退休的 party 上，總共來了兩千多個人，有認識的，也有不認識的。 她退休之後，又跑去跟 Digital 公司簽約，Digital 公司聘請她代表他們演講、 推銷他們公司的產品。Digital 公司當時主要的產品是 minicomputer。 事實上，在 1986 年 PC 已經出來了，那時候叫做 microcomputer。 在海軍裡，Grace Hopper 極力推展使用 PC 的人之一。 她在這方面也有一句名言。她說在古老的時候，人都是用牛跟馬來拖東西， 後來人類發展越來越蓬勃，東西越來越重， 但是人們沒有發明更大更壯的物種來搬運東西；事實上， 人們是用更大一批的牛跟馬來做這些更加粗重的工作。 她用這個比喻來說，電腦不應該越做越大，應該用小小的東西， 但是用一大堆來做要做的事情。

Grace Hopper 逝世於 1992 的新年（一月一日）的凌晨，在參加了新年 party 之後。 確實時間不明。她生前的一個心願是，活到西元 1999 年 12 月 31 日的晚上， 因為她說她想參加那一場 party。 顯然，Grace Hopper 是個很喜歡 party 的人。

Grace Hopper 是個非常 amazing 的人，顯然崇拜她的人相當多。 雖然她的事蹟很多，但是很多跟她有一樣事蹟的人並沒有像她這樣受到眾人崇拜。 由其中一點我們可以看得出來。從 1947 年開始 (二次大戰結束後第二年)， 她獲得了第一個榮譽博士學位 (賓州大學)，然後很長一段時間後， 自 1976 年開始，她到處獲得榮譽博士學位，她一生獲得了四十個以上的榮譽博士學位。 她的名言有很多，她自己最喜歡的，也是她最喜歡對所謂的年輕人說的，在她年老時， 她所謂的年輕人就是「年齡不到我的一半的人就叫做年輕人」，這句話是

A ship in port is safe, but that is not what ships are built for.

(船泊港灣是安全的，但那並不是我們造船的目的)

課外讀物：
[1] Aiken 的簡傳 http://www-groups.dcs.st-and.ac.uk/~history/Mathematicians/Aiken.html
[2] Michelle Hoyle 的計算機簡史講義 http://www.eingang.org/Lecture/toc.html

【後記】 2005-02-19 收到物理教師周深淵先生來信 (email)，指出我翻譯的 「這個長度就是電『流』在一個 nanosecond 可以跑的距離」有誤， 應該改成電『波』比較恰當。(事實上他在 2002-01-29 已經寫來一次， 但是不知為何我沒看到。) 原函如下：「電流」兩字用錯了，改成「電波」或許較恰當，這有點類似用水管接上自來水龍頭， 當水龍頭一打開，遠處之開口「馬上」擠出水一樣， 並不是水龍頭處之水一下子跑至遠處之出口， 而是壓力波以音速 (水中音速每秒約走1500米) 傳遞至出口所造成之結果， 事實上電流之速率是相當慢，每秒鐘大約漂移零點多毫米而已， 其計算公式如下 (一般普物書內有證明，下面舉例試算後我亦會簡單證明以供參考)。

其中  代表漂移速率 (drift speed, or magnitude of drift velocity)，  代表電流，  代表可流動之基本電荷數密度，  是基本電荷之帶電量 ()，  代表導線之截面積。
我們舉個實際材料來算算看，一般導線是銅做的，假定每個銅原子提供一個自由電子， 我們可以根據化學資料算出其 ， 現在假定有一導線之截面積為 ， 電流為 ， 代入公式得

 

由此計算結果可知電流之漂移速率確實非常慢，至於電波 (或電磁波) 的速率，大約是 ， 在一個 nanosecond 大約走 1 英呎， ()。
現在簡單證明上示之公式。 如右圖，將導線中截面積 ， 長  的那一小段看成一隊人馬，含有可漂移之電荷的總電量為 ， 經一段時間 ， 整隊人馬會通過右端虛線，漂移速率 ， 而電流為  ， 上式得證。