第二次世界大戰時期的美國：科學家、工程師和設計師1

文/維克多·馬格林（Victor Margolin） 譯/辛向陽、王愉 譯校/孫志祥

第二次世界大戰是史上所有戰爭中最地道的工業大戰。2本文原文系作者選自其三卷本《世界設計史》“二戰中的設計”一章。該書即將由伯格出版社出版。本文譯自DesignIssues 雜志2013年（第29 卷）第1 期。 Kaiser Engineers, www.home.earthlink.net/-peterferko/keweb/aboutke/history

1.引言

第二次世界大戰期間，美國創建了一個周密復雜的系統，調配資源、設計和制造兵器，送往所需要的戰場。該系統牽涉到一個由眾多組織和機構組成的大網絡，其中一些戰前就已經存在，另一些則專門為戰時建立。這個網絡控制著兵器的計劃、研究、融資、設計和生產等方方面面的工作，涉及將已有工廠轉為戰時生產、建造新廠、分配原材料、以及發明提高設計質量的技藝，如運籌學研究、工效學和系統理論。非熟練及半熟練工人必須通過培訓來生產軍用物資，然后，軍事人員必須學習如何使用它們，因此，造就了一種具有創新教學法的龐大的培訓業務。

再者，兵器生產的計劃還必須和軍事戰略相結合。因此，要求軍事計劃人員、新兵器研究組織、以及生產這些兵器的工廠或船廠之間協調一致。3參有關工業在戰時生產中作用的綜述，參見Francis Walton, Miracle of World War II: How American Industry Made Victory Possible (New York: The Macmillan Co., 1956)。研究出來的新兵器常常不符合常規化戰略，但又必須納入新的戰術計劃。科學家第一次和工程師與設計師攜手合作，產生了大量的新裝置、新設備、以及用于研發技術和管理生產的新系統。

美國戰時調動的關鍵就是這種協同努力。管理戰略方面需要重大創新來跟蹤史無前例的復雜系統。沒有一種已有的系統能夠確保對美國政府戰時的研發和制造活動進行有效管理。但是，通過各種相關子系統的結合，加上政府和軍方官員以及科學家、工程師和設計師之間的通訊網絡，終于取得了成功。研究人員按級別分工，這樣就使得他們可以專注于特定的項目，而不需要全面理解戰略全局。

有人會說，不可能只從某個點上管理整個生產過程，分布式計劃是免不了的。但是，這種計劃需要有一種共識，即參與戰爭行動的每個人都是共享事業的一個部分，這個事業要求有一些基本認識，即每一個活動或項目都是整體的一部分，即使不能看清全局戰略的細節。當時，既沒有技術也沒有組織理論來強化這種意識。因此，戰時兵器研究和生產計劃可以說是我們正開始為之計劃和開發技術的當今復雜項目管理能力的現身。

戰時成就的另一個值得注意的方面是，在科學家、工程師和設計師之間存在的專業隔閡和觀念通常阻礙他們攜手合作，但在戰時并非如此。大家致力于用于作戰的機器設備的設計和生產，應對材料、機械效率和可用性等問題，以便做出有價值的產品。這種合作表明，如果能夠緩解專業隔閡，如果專業人員之間能夠為史無前例的研究和設計工作建立新的合作形式，和平時期也可以大有作為。

2.二戰初期的美軍

美國軍事系統、研究實驗室和工業企業在二戰中的合作方式在德國、意大利、日本，甚至英國并不多見。美國軍方組織分成兩部分，海軍部包括了海軍陸戰隊和海岸警衛隊，陸軍部則包括了陸軍航空隊。根據陸軍參謀長馬歇爾（George C.Marshall）的建議，1942年3月對陸軍部進行了改組，分成三個自主單元：陸軍地面部隊、陸軍航空兵（很快就相對獨立了）和軍供服務隊（1943年改名為陸軍勤務部隊）。1有關陸軍部改組的基本資料，參見下列維基網站: Army Service Forces, www.wikipedia.org/wiki/Army_Service_Force, and War Department, www.wikipedia.org/wiki/War_Department (2011年7月27日訪問)。 On Politics and Aesthetics, (London & New York: Continuum, 2010).海軍中的艦船局、航空局、軍械局三個單位參與了軍用物資的生產。2參見William M.McBride, Technological Change and the United States Navy, 1865-1945 (Baltimore, MD: The Johns Hopkins University Press, 2000)。成立于1940年的艦船局負責監管海軍艦船的設計、建造和維護；而航空局則負責海軍飛機的設計、建造和維護。海軍有自己的飛機設計和建造設施：費城的海軍飛機廠；海軍軍械局則負責槍炮、彈藥、炸彈、魚雷和其他相關物料。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。

陸軍部里，陸戰和空戰兵器的研發分成陸軍地面部隊和陸軍航空部隊兩個部分，而勤務部隊則負責確保兵器生產和交付這一復雜工作。4David E.Johnson 討論了陸戰和空戰兵器的研發問題，參見Fast Tanks and Heavy Bombers: Innovation in the U.S.Army, 1971-1945 (Ithaca, NY: Cornell University Press, 1998)。在勤務部隊里，軍械部和軍需部主要負責采購。1941年4月，軍械部建立了25 個顧問委員會，其中有工程師、實業家和軍方人員，負責對包括新兵器的設計、規格、生產和材料等需求的全面審查。5同上, 35。

陸軍供應服務部（原名陸軍勤務部隊）的首領索默韋爾（Brehon B.Somervell）將軍，試圖將陸軍和海軍的分散采購活動統一起來，為此建立了一體化的軍隊供應計劃 (ASP)，控制了包括從合同和生產進度到交付和分配到戰場的整個采購過程的管理系統。6R.Elberton Smith, The War Department: The Army and Economic Mobilization [United States Army in World War II后來，ASP 覆蓋了陸軍和海軍兩個方面的需求、租借法案和其他特別項目。航空軍需則由一個獨立機構——聯合空軍資源管理局負責。7同上, 148。

為了管理復雜的采購流程，ASP 在1944年初引入了一個供應管理系統。8有關該系統的描述，參見Smith, The War Department, 162-71。雖然當時人們并不認為這一系統是設計思維的產物，但在設計界卻被認為是后來設計系統的先驅（例如，20世紀60年代和70年代初用來處理類似阿波羅計劃大型項目的系統）。軍隊供應管理系統的中樞是一套精心設計的表格和記錄，用于收集和記錄ASP 運作各個階段的最新信息。到1944年8月，管理的基本項目數量已達到1900 個。為管理基本項目所重新設計的“詳細表格”囊括了約500 個統計條目，這種表格第一次將每個項目的所有必要的采購信息匯總到一起。到1945年7月，供應管理系統提供了遠遠超出ASP 本身能力的大量詳細數據和頻繁報告。一個月后，美國宣布戰勝日本，戰時采購停止。

3.二戰早期的采購和生產

二戰中運作的采購系統主要承襲了20世紀30年代早期開始的規劃，當時的陸軍部啟動了一系列工業動員計劃，主張把軍備和國民經濟實力二者緊密結合起來。這種調和意味著加強海軍部、陸軍部和美國企業界的聯系。到了1939年，參與動員計劃的人們認為，為應付未來戰爭的軍備應該在戰爭爆發之前就著手準備。9關于動員計劃方面的討論，參見Paul A.C.Koistinen, The Military-Industrial Complex: A Historical Perspective.Introduction by Major Robert K.Griffith, Jr.(New York: Praeger, 1980), 51-61。另可參見Smith, The War Department, 75-81。1940年德國軍隊對西歐發動閃電戰之后，美國加速其戰爭動員。1941年的租借法案目的是為已經和軸心國交戰的國家提供設備，這一法案刺激了美國的軍火生產，為協調制造業行動提供了動力。

圖1 1942年戰時生產委員會標識（維基百科）

圖2 1943年納什·凱文納特《憤怒的螺旋槳》（Blades of Wrath）廣告http://www.marketworks.com/ StoreFrontProfiles/DeluxeSFItemDetail.

1942年初，羅斯福總統號召在年底前生產6 萬架飛機，1943年再生產12.5 萬架飛機，并在兩年內生產12 萬輛坦克。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日訪問)。 Judy Rumerman, “The American Aerospace Industry During World War II,” www.centennialofflight.gov/essay/Aerospace/WWII_Industry/Aero7.htm (2011年7月27日訪問)。到二戰結束時，美國工業已生產30 萬架戰機，12.4 萬艘艦船，10 萬輛坦克和裝甲車，以及240 萬輛軍用貨車。2Donald Nelson, Arsenal of Democracy: The Story of Amercian War Production (New York: Harcourt, Brace and Company, 1946)。

1942年1月，美國總統建立了戰時生產委員會 (WPB)，統領向戰時經濟的轉換，滿足各行業的戰時需求，將稀缺材料分配給戰時生產，禁止生產非必需物品（見圖1），當年的軍工生產達到前所未有的規模。WPB還實行了緊要物資配給制，如汽油、金屬、橡膠、紙和塑料。3戰時生產委員會, www.wikipedia。Org/wiki?War_Production_Board (2011年7月27日訪問)。關于WPB 的詳細討論，參見Nelson, Arsenal of Democracy: The Story of American War Production。Nelson 任該委員會的主席，直到二戰結束后該委員會終止為止。關于整個二戰的動員工作，參見Schubert, Mobilization: The U.S.Army in World War II.The 50th Anniversary。WPB 成立后不久，頒布法令削減汽車、冰箱和其他需用緊要物資制造的物品的產量。1942年5月初，下了一刀切的命令停產400 多種民用產品。4Nelson, Arsenal of Democracy, 283。兩年后，WPB 內部的民需處準備了一項計劃，恢復生產一些不影響軍工生產的物品。5同上, 397。

戰爭危機使不同行業聯合起來，共同滿足軍方的兵器需求。WPB 的首領尼爾森（Donald Nelson）描述了生產軍用物資的各企業之間那種不同尋常的合作。例如，29 家企業協同努力，成功地將60 種不同軍用車輛的生產設備盡可能實現標準化。工程師、生產經理和其他參與制造過程的人一起努力，大幅度減少設備使用的蓄電池種類、火花塞、發電機和風扇皮帶的數量，并且，還同意為所有車輛制造同一種門把手，而不是八個不同品種。生產同一種車輛的不同企業還商定使用類似的設備和相同的分包商。6同上, 240-41。

克萊斯勒（Chrysler）公司是一家參與軍工生產的重要企業，生產了超過35種不同類型的車輛和兵器，包括坦克和坦克裝備、高射炮、回轉羅盤、測距儀以及用于制造原子彈的裝置。參與戰時工作的其他汽車公司包括通用汽車（General Motors）、斯圖貝克（Studebaker）和福特（Ford）。民用航空公司包括諾思拉普（Northrup）、波音（Boeing）、洛克希德（Lockheed）、格魯曼（Grumman）和道格拉斯（Douglas），而平常生產消費品的企業，例如，弗瑞吉戴爾（Frigidaire）、納什·凱文納特（Nash Kelvinator）和雷明頓·蘭德（Remington Rand），則制造螺旋槳、引擎和其他兵器部件（見圖2）。

按戰爭所需的數量來生產兵器，就必須采用大批量生產的方法。在有些生產類別里，尤其是飛機和貨船，大批量生產技術取代了過去主要靠手工的制造過程。為了增援飛機生產廠家，汽車公司改造了組裝線，用來生產航空產品。這類改造要經過相當大的調整，因為飛機需要大量部件，其組裝也需要非常大的空間。廠家還要具備過去從未生產過的飛機品種的設計能力。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日訪問)。 Judy Rumerman, “The American Aerospace Industry During World War II,” www.centennialofflight.gov/essay/Aerospace/WWII_Industry/Aero7.htm (2011年7月27日訪問)。這種改造做法的一個例外是威洛·魯恩（Willow Run）工廠——全國最大的飛機制造廠，是亨利·福特（Henry Ford）專門用來制造B-24 轟炸機的。工廠在鼎盛時期每小時生產一架飛機。2加固型B-24 解放者，Wikipedia:http://en.wikipedia.org/wiki/Consolidated_B-24_Liberator, (2011年8月1日訪問)。3Giovanna Borasi, “City 2.0,” in Actions: What You Can Do with the City, 21.

圖3 （左）自由艦。版權1943 歸維基百科所有

圖4 （中）威利斯越野吉普車（1941年）。出處不明，作者推定為政府所照

圖5 （右）M4 謝爾曼坦克（維基百科）

與此類似的大批量生產轉換也出現在造船業，亨利·凱瑟（Henry Kaiser）的工程公司是建造胡佛水壩（Hoover Dam）的主要承包商，在自由輪制造中引入了批量生產技術。這一轉換的關鍵是用焊接取代鉚接這一造船工藝。在不同地點預制好的大塊型材運到凱瑟（Kaiser）造船廠后焊接到一起。干活的大多是原先沒有焊接或造船經驗的男女工人，只好快速培訓一下就上崗了。

凱瑟引進的大批量生產流程極大地縮短了造船需要的時間，從大約230 天縮短到平均42 天，這樣就生產出了數量創紀錄的自由輪（見圖3）。焊接技術的問題冒了出來，特別是船體和甲板的裂縫，其中一些缺陷是因為使用了不能經受極其寒冷水溫的廉價低質鋼材。不過，問題都得到解決，自由輪大都派上了用場。3關于凱瑟及其企業，參見John Morton Blum, V was for Victory (San Diego: Harcourt Brace Jovanovich, 1976), 111-16。

和在其他國家一樣，投產的部分兵器是過去的老型號，其他則是靠戰時研究設計出來的全新兵器。例如，四輪驅動的威利斯（Willys）吉普車，它是一種輕型偵察車，馬歇爾將軍（Ceorge C.Marshall）把它看作是美國對二戰的最大貢獻（見圖4）。4Arthur Pulos, The American Design Adventure (Cambridge, MA: The MIT Press, 1988), 20。 關于吉普車的歷史和發展，參見Pulos 以及維基網站Willys MB: www.wikipedia.org/wiki/Willys_MB (2011年7月29日訪問)。

陸軍使用最廣泛的機械化戰車是M4 中型坦克，稱為M4 謝爾曼（Sherman）（沿用英國人的做法，用美國內戰時期將軍的名字來命名美國造租借坦克）（見圖5）。5關于M4 及其起源，參見Robert M.Citino, Armored Forces: History and Sourcebook, Histories and Sourcebooks on Combat Forces.(Westport, CT: Greenwood Press, 1994), 88-89。另參見M4 Sherman, www.wikipedia.org/wiki/M4_Sherman (2011年7月29日訪問)。更早的兩種型號M2 和M3 的設計，用來對付德國中型坦克裝甲IV 的火力。1940年，德國成功發動閃電戰，那時美國只有18 輛M2 中型坦克，火力都比不上德國的裝甲車。建造M3 坦克時，工程師在坦克側翼增加了一門更強大的火炮，以增強炮塔上的火炮。由斯帕雷（Sperry）公司制造的側翼火炮還配有回轉穩定器，提高了行進中坦克的射擊精確度。二戰結束時，美國已累計制造出4 萬多輛謝爾曼坦克，雖然質量并未超越德國坦克，但數量上大大壓倒了德國坦克部隊。

4.航空技術進步

到了1939年，盡管美國在軍用飛機的設計和生產方面還落后于德國、英國和日本，但在民用航空方面已經處于世界領先地位，其飛機制造業非常發達。美國加入二戰以后，填補了這一發展差距。二戰初期，格魯曼（Grumman）公司制造的F4F 野貓（Wildcat）戰斗機是太平洋戰區的主要戰斗機型號，但其速度不如更加敏捷的三菱“零式”戰斗機。競爭促使格魯曼公司研發了一種改進型號，即F6F 悍婦戰斗機，這是一種更大的飛機，可以攜帶更多燃料和彈藥。新型的“悍婦”戰斗機比“零式” 戰斗機更快，在與三菱飛機作戰中取得了巨大的勝利（見圖6）。

圖7 道格拉斯C-47信天翁（維基百科）

圖8 樹脂玻璃鼻錐（1942年）維基百科，www.en.wikipedia.org/wiki/File: Boeing_ XB17_(Model 299)

圖9 B-29 超級堡壘（維基百科）

美國加入太平洋戰區之后，要求飛機有遠距離運載兵員和設備的能力，同時要求大型轟炸機能夠攜帶重型負荷穿越相似的路線。柯蒂斯-賴特公司的總工程師兼設計師小喬治·A·佩奇（George A.Page, Jr.）為公司研發了60 多種飛機,曾經把柯蒂斯-賴特（Curtiss-Wright）C-46 Commando 運輸機視為民用飛機Curtiss CW-20。這種飛機雖然最初設計為先進客機，其加壓駕駛艙達到了新標準，但是卻引起了亨利·阿諾德（Henry H.Arnold，昵稱Hap）將軍的注意，有意把它改造成軍用運輸機。改型機有兩個加大貨門，底面可承載重負荷，配有一臺液壓控制的起貨絞車，機艙易于改造，既可載貨也可載人。1Curtiss C-46 Commando, www.wikipedia.org/wiki/Curtiss_C-46_Commando (2011年8月1日訪問)。

與此相關的一種運輸機是道格拉斯C-47 空戰列車（Skytrain），其別稱“信天翁”廣為人知（見圖7），是流線式DC-3 的改進型。DC-3 代表了20世紀30年代民用飛機的高標準。艾森豪威爾（Dwight Eisenhower）將軍把C-47 看作是美國四大“制勝法寶”之一，另外三件是火箭筒、吉普車和原子彈。2火箭筒, www.wikipedia.org/wiki/Bazooka (2011年8月1日訪問)。C-47 用來載運部隊和物資，牽引滑翔機，略加改造后即可以投放傘兵。

20世紀30年代中期，陸軍航空隊開始研發一系列重型轟炸機，它們最終在二戰的空戰中發揮了重要的戰略作用。這些轟炸機中最早的是1935年設計完成的B-17，并于幾年之后開始服役。3關于陸軍航空隊轟炸機序列，參見Chris Bishop, ed.The Encyclopedia of Weapons of World War II (New York: Metro Books, 2002, [1998]), 298-302。有關各種機型以及波音B-17 空中堡壘, 亦可參見www.wikipedia.org/wiki/Consolidates_B-29_Superfortress (2011年8月1日訪問)。它裝有多管火炮，可以遠距離運載重負荷炸彈，因此贏得了“空中堡壘”的稱號。二戰前和二戰中，B-17經過多次革新，其中顯著的改進是鼻錐采用透明樹脂玻璃，這種持久耐用的丙烯酸材料是美國羅門哈斯（Rohm and Haas）公司于1933年第一次投入市場的（見圖8）。

眾所周知，B-17 在二戰中投擲的炸彈數目超過任何其他美國飛機，后來又補充了另外兩種轟炸機：B-24 解放者和B-29 超級空中堡壘（見圖9）。如上所述，B-24最初是由亨利·福特的Willow Run 工廠制造的，調用了最先進的大規模生產能力。生產的轟炸機數量超過1.84 萬架，是美國在二戰中軍用飛機數量最多的一種機型。B-24 比B-17 更快，并且能運載更多炸彈。一項重要的創新是炸彈艙門可以像卷蓋式書桌一樣縮進機身，盡可能減小氣動阻力，以便在飛越地面目標時保持很高的飛行速度。4加固型B-24 解放者, www.wiki-pedia.org/wiki/Consolidates_B-24_Lioberator (2011年8月1日訪問)。

B-29 是美國最大的重型轟炸機，曾將原子彈投向日本。B-29 是針對陸軍航空隊對“超級轟炸機”的要求而設計的，專門用于太平洋戰區，能夠比B-17 或B-24 運載更重的炸彈負荷，飛行更遠的距離。B-29具備許多高級功能，如加壓駕駛艙、電子火力控制系統和用潛望鏡瞄準的遙控炮塔。此外，B-29 還裝備有五種不同的雷達系統。

5.小型軍用物資

圖10 火箭筒（維基百科）

圖11 加爾文制造公司1944年生產的SCR-300 對講機（維基百科）

圖12 埃文斯膠合板公司1942年研發的伊姆斯膠合板夾板。作者推定為政府所照

除了大型車輛、艦船和飛機之外，一些小型的武器和裝備也在戰爭中做出了貢獻。火箭筒是一種便攜式反坦克火箭發射器，由火箭先驅、科學家羅伯特·H·戈達德（Robert H.Goddard）博士設計，并在二戰中得到進一步發展。陸軍軍械官愛德華·楊格（Edward Uhl）將火箭裝入一個金屬管，管上有木制手柄，可以擱在士兵的肩上。按下扳機時，木制肩托里的蓄電池點火，發射火箭榴彈。但是，因為蓄電池的種種問題，很快就被更有效的電火花系統取代。火箭筒一般由兩個人來操作：一個瞄準，另一個裝載火箭（見圖10）。第二種改進型的火力足以摧毀敵方坦克，其他任務包括摧毀碉堡和在鐵絲網上炸開洞眼。在北非戰斗中，德國人捕獲了幾個火箭筒，用逆向工程的方法研發出自己的火箭筒。1Bishop, The Encyclopedia of Weapons of World War II, 204，另可參見Bazooka, www.wikipedia.org/wiki/Bazooka (2011年8月1日訪問)。

加爾文（Galvin）制造公司（1947年變成摩托羅拉）為陸軍通信兵發明了兩臺便攜式雙向無線對講機，提高了地面通信效果。SCR-536 調幅對講機是一種便攜式小型報話機，1941年首次投入使用，是由加爾文公司總工程師唐納德·米歇爾（Donald Mitchell）團隊研發出來的。第二種SCR-300 對講機，也稱為手提無線步話機，是一種背包式收發報機，1944年開始廣泛使用，對移動中的步兵通信很有價值，對步兵與坦克兵之間的通信也很有幫助（見圖11）。SCR-300 是一種在數英里范圍內使用的短距離低功率調頻對講機，盟軍進軍意大利以及太平洋戰場都使用過它，在二戰晚期歐洲戰區的阿登反擊戰中更是發揮了重要作用。2Harry Mark Petrakis, The Founder’s Touch: The Life of Paul Galvin of Motorola (New York: McGraw Hill, 1965), 136-47。

最簡單的裝置之一當屬膠合板夾板，是查爾斯·伊姆斯和蕾·伊姆斯（Ray Eames）（為海軍設計的他們于1941年結婚）。1940年，查爾斯·伊姆斯（Charles Eames）和 埃羅·沙里寧（Eero Saarinen）還是克蘭布魯克藝術學院的學生，他們把自己設計的膠合板家具送到紐約現代藝術博物館參加家具有機設計競賽，受到人們的關注。1942年，查爾斯和蕾從克蘭布魯克（Cranbrook）搬到加利福尼亞，開了一家作坊，為海軍生產輕質成型膠合板夾板，來取代當時普遍使用的令人不適的金屬墊夾板。伊姆斯夫婦設計的膠合板夾板底部有一個淺淺的木槽，上面是一個成型蓋板，能套住小腿或大腿（見圖12）。經過一段小批量試生產之后，他們加入了更大的埃文斯（Evans）產品公司，成為其成型膠合板產品部，可以應對數十萬夾板的大量訂單。伊姆斯夫婦及其團隊還研發了一種膠合板擔架的原型，并用專門設計的機器生產飛機鼻錐，還試驗制作膠合板飛行員座椅和燃油罐。3Pat Kirkham, Charles and Ray Eames: Designers of the Twentieth Century (Cambridge, MA: The MIT Press, 1995), 212-14。還可參閱Pulos, The American Design Adventure, 28。

其他設計師也為二戰出過力。事實上，海軍雇傭了相當多的設計師。瓦爾特·多文· 提格（Walter Dorwin Teague） 的設計事務所為海軍軍械局承擔了包括艦炮控制設計在內的很多項目，,而先前在克利夫蘭（Cleveland）藝術學院教授工業 設計的維克多·史萊克格斯特（Viktor Shreckengost），后來擔任了海軍研究中心的主任，專門研究肌肉運動系統以解決為截肢者安裝假肢的問題。1Jeffrey L.Meikle, Design in the USA (Oxford: Oxford University Press, 2005), 131-32。 關于Servo Lab, 參見Mindell, Between Human and Machine, 210-30。亨利·德萊弗斯（Henry Dreyfuss）為貝爾實驗室的軍用合同工作，延續了幾年前重新設計貝爾電話期間所建立的關系。德賴弗斯還承擔了一個陸軍軍械局的項目，重新設計航空射擊裝置。通過部件重組，把部署和安裝時間從15 分鐘減少到3.5 分鐘。2Pulos, The American Design Adventure, 20。工業設計師承擔的其他項目包括偽裝、顏色編碼和建造仿真模型。例如，諾曼·貝勒·格迪斯（Norman Bel Geddes）模擬了突尼斯海岸線，用來培訓登陸部隊。設計師們也受雇于與戰事無關的項目。

6.科學研究與發展局

1940年6月, 羅斯福總統建立了國防研究委員會（NDRC），其目的是開展與兵器相關的科學研究。卡內基（Carnegie）公司總裁范內瓦·布什（Vannevar Bush）先前是麻省理工學院的知名工程師，向總統提議設立該委員會。事實上，布什曾率領一個實驗室制作了一臺微分分析儀，這是一種早期用于數學計算的機械裝置。NDRC 在其第一年運作中建立了一個研究架構，雖然在把科學研究轉化為軍用技術方面出現了問題，但這一架構（雖有些調整）持續貫穿了整個二戰。布什認為，如果把國防研究委員會 (NDRC)變成一個新機構，即1941年6月創立的科學研究與發展局（OSRD），問題就可以得到緩解。OSRD 的最主要動議包括進一步研發雷達、高射炮火力控制的先進方法以及原子彈。3參見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。有關Bush 和OSRD的評論，參見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 與全美國大約300 家研究和工業實驗室合作，承包了2000 多個項目，并產生了200 多種新設備。4“Science: Yankee Scientist,” Time Magazine，1944年4月3日。www.time.com/time/magazine (2011年7月29日訪問)。在各大學實驗室中，麻省理工學院的三個實驗室是非常杰出的。麻省理工輻射實驗室發明了一種系統，可以讓飛機用電磁波探測到其他物體的位置。基于英國的技術，這后來成為大家熟知的雷達。雷達是塞繆爾·塔克（Samuel Tucker）造的新詞，當時他是海軍軍械局防空部門的負責人。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。美國第一個成功使用的雷達裝置是SCR-720 機載雷達，安裝在英國和美國的飛機上，在夜戰中大派用場，對英國基本空中防御也非常有用。改進后的SCR-584 系統是第一個引導高射炮的自動微波跟蹤系統。1944年，該系統幫助英國炮手擊落了大約85%的德國發射到倫敦的V-1 火箭。

除了SCR-584，該實驗室還生產了更先進的雷達系統和其他產品。1942年，研發SCR-584 的工程師之一伊萬·凱丁（Ivan Getting）成為輻射實驗室一個新系統部門的負責人。凱丁一反常規，不按一般做法將火力控制問題分割成幾個部分交給承包商解決，而是建議采用一體化系統的做法，將雷達、計算機和火力控制裝置等所有部分一起設計，這給各個部件的制造帶來了技術兼容性問題。如何把雷達連接到火力控制機械裝置上是一個挑戰，凱丁的解決辦法是將輻射實驗室定名為“系統整合團隊”。6關于Getting 和系統一體化的討論，參見Mindell, Between Human and Machine, 265-75，另可參見Stephen B.Johnson, “Three Approaches to Big Technology: Operations Research Systems Engineering, and Project Management,” Technology and Culture 38, no.4 (October 1997), 900。利用新辦法產出的產品是Mark 56炮火控制系統，要求兩個操作員在甲板上定位目標和調整雷達天線，而另外兩個操作員在下面的計算機上進行運算。雖然采用了先進的設計方法，但是Mark 56 卻沒能趕在二戰結束前投產。7Mindell, Between Human and Machine, 273。

系統設計的早期工作是由另一個麻省理工學院的工程師哈羅德·漢森（Harold Hazen）實施的，他更強調系統中的人機交互，而不是系統技術部件的設計條件。漢森不是讓人來適應已有設備，而是通過設計讓設備適應人的能力。1941年5月，他就這個主題寫了一篇意義深遠的備忘錄，認為操作人員的能力是系統的機械部件設計的必要決定因素。8參見Harold Hazen,“The Human Being as a Fundamental Link in Automatic Control Systems,” in Design Issues 29, no.1: 34-37。他要求在系統設計過程中建立仿真模型來模擬人類行為。9參見Mindell, Between Human and Machine, 276-77。

伺服系統實驗室由電氣工程師戈登·布朗（Gordon S.Brown）負責，他是伺服控制研究方面的先驅，也參與系統設計。1Jeffrey L.Meikle, Design in the USA (Oxford: Oxford University Press, 2005), 131-32。 關于Servo Lab, 參見Mindell, Between Human and Machine, 210-30。該實驗室專門設計自動瞄準和火力控制系統，幫助炮手擊中目標。這項工作始于海軍對伺服-傳感器系統的興趣，該系統可以通過回饋過程校正機械裝置的性能。由于飛機速度加快要求火炮具有更快的運動速度，所以實驗室的早期研究側重于高射炮遙控的伺服操作。

儀器儀表實驗室由機械工程師查爾斯· 斯 塔 克· 德 雷 珀（Charles Stark Draper），該實驗室專注于制導和控制系統。20世紀20年代末，德雷珀開始在麻省理工學院教授航空器儀表，成為這個領域領軍專家。該實驗室的一項重要發明是與伺服實驗室聯合設計的Mark 14 火炮瞄準器，這是一個小型光學設備，使用陀螺裝置提高高射炮的精準度。

OSRD 最大的計劃是曼哈頓項目——生產原子彈。該項目實際上是科學家專注研究引爆和爆破力問題，他們所關注的并不是需要人工操作的兵器。但是，除了曼哈頓項目，OSRD 的研究都是面向需要人工操作的設備，很多這樣的設備安裝在艦船、飛機或坦克上。相當多的研究致力于火力控制，目的是使火炮擊中快速移動的目標。OSRD的第7部門生產了大量的火炮瞄準器，而第14 部門則專攻雷達測距儀。有了測距儀，炮塔炮手不再需要估計射程，追蹤目標的能力提高了四倍。2Baxter, Scientists Against Time, 90。

OSRD 的航空醫學部門研究飛機事故原因，建議重新設計飛機座椅、控制面板、安全帶和逃生艙口等。此外，還通過了解飛機設備設計與使用者之間關系來補充這項研究。陸軍航空部隊在俄亥俄州代頓市的航空醫學實驗室是此類研究的一個重要中心。該實驗室研究的一個問題是B-17 控制面板的設計：因為副翼和起落架的開關很靠近、形狀也差不多，飛行員有時會把兩者搞錯，從而造成一些跑道墜毀事故。實驗室的心理學家阿爾豐斯·查帕尼斯（Alphonse Chapanis）是工效學（即人因工程學）領域的先驅，他設計出一個解決方案：形狀代碼。在起落架控制器底部貼了一個輪形，在副翼控制器上貼了一個三角形，飛行員只需觸摸就可以輕易辨別。這個辦法消除了飛行員的困惑，進而終止了墜毀事故。3Alphonse Chapanis, www.wikipedia.org/wiki/Alphonse_Chapanis (2011年8月2日訪問)。

NDRC 和OSRD 主要研發規模適中的技術系統或裝置。但是，OSRD 也負責研制一種重要的戰斗車輛：DUKW，這種登陸艇水陸兩用，俗稱“鴨子”，其發明人是游艇設計師羅德·斯蒂芬（Rod Stephens, Jr.）、英國水手丹尼斯·普利斯頓（Dennis Puleston）和弗蘭克·斯皮爾（Frank W.Speir）。DUKW 是一種六輪驅動水陸兩用卡車，主要用來運載貨物和士兵以及兩棲作戰。DUKW 是與通用汽車合作完成的，其設計理念始于對通用汽車公司一種叫作“deuce”的軍用卡車的改造，后來又加上經過改進的底盤和推進器，以及一種能讓司機改變輪胎壓力的裝置，根據車輛所行駛的道路或像沙灘一樣柔軟的表面等情況來調整輪胎軟硬。4Baxter, Scientists Against Time, 70-72, 76-81。請見 http://en.wikipedia.org/wiki/DUKW (1911年7月27日訪問)。最終產品的設計是由通用汽車公司卡車部門的工程師完成的。

7.運籌學

1940年9月，一個英國代表團向美國傳授了運籌學，作為與美國共享英國軍事技術的部分任務，以便美國能夠進一步發展軍事技術，使英美兩國都能受益。5于英國運籌學的起源和發展，參見Joseph McCloskey, “British Operational Research in World War II,” Operations Research 35, no.3 (May-June 1987): 453-70。這項任務還帶來了一項技術，促成了雷達的研發。范內瓦·布什（Vannevar Bush）認為，研究人員和軍官之間的緊密合作不符合他自己在OSRD 推行的管理策略，力圖隔絕軍隊或政府對民用科學研究的干預，因而對運籌學持遲疑的態度。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。還可參閱Joseph F.McCloskey,“U.S.Operations Research in World War II,” Operations Research 35, no.6 (November-December 1987): 910-25。McCloskey 記述了運籌學怎樣納入海軍、陸軍航空兵，并在一定程度上納入了陸軍的作戰戰略，而Rau 重點論述了行政政治，特別是運籌學和Bush 的OSRD 之間的復雜關系。因此，OSRD 幾乎沒有涉及運籌學在勤務部門的應用。

海軍軍械局最早應用運籌學的分析技術，重點研究反潛戰，成立了反潛戰運籌學小組 （ASWORG），提高對北大西洋敵方潛艇的打擊效果。該小組很快發表了一份搜索與攻擊手冊，并對另外兩個領域進行了研究：深水炸彈的投擲和阻柵巡邏的建立，以便更好地探測從日本航行到德國的潛水艇。ASWORG 的成功使海軍成立了運籌學小組，細分為與潛水艇、飛機、防空、兩棲作戰和反擊神風特攻隊戰略等相關的各個子組。

圖13 霍華德·艾肯、IBM 工程師和哈佛Mark1 計算機（1944年）由IBM 公司提供，版權歸IBM 公司所有http://omi2000.glogster.com/firs-generation-ofcomputers/

圖14 1945年約翰·莫克利、J.普雷斯伯·埃克特和ENIAC 計算機（維基百科）

雖然其他空軍指揮部也都配有運籌學部（OAS），但是陸軍航空部隊最初卻把運籌學用來提高駐扎在英國的第八空軍的轟炸精準度。這些運籌學部與各指揮部只保持著松散的合作關系，而不像海軍那樣作為獨立小組行動。在利比亞的OAS 提出了一種稱為“朝尾巴打”的防御性空中打擊的重要概念，即瞄準敵方飛機的尾部而不是前部進行攻擊。OAS 還幫助陸軍信號兵研究無線定位和雷達。雖然運籌學在美國軍方得到有效應用，但并沒有像在英國那樣起到非常重要的作用。運籌學是英國防空系統發展和改良的核心。

8.第一代計算機

早在二戰之前，就產生了研發進行大規模數據運算的計算機的興趣，但戰時處理復雜運算的需求加速了計算機的開發進程。主要動力之一就是炮手在射擊數英里外的目標時需要達到一個合理的精準度。發射表向炮手提供了合適的仰角參數，并標注了對應火炮的射程。這種為特定火炮和炮彈定制的發射表還能夠確定炮彈擊中目標時的速度。

雖然布什的微分分析儀縮短了運算時間，但其速度還不夠快。自動程序控制計算機（ASCC，也稱為Mark 1）加速了這一進程，不僅體積更大，而且是向公眾發布的首臺計算機。其設計者霍華德·艾肯（Howard Aiken）在哈佛攻讀博士時就開始探索機械計算裝置。1關 于Mark 1 的 開 發，參 見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。另可參見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。很多學者認為，這標志著計算機時代的開端。艾肯帶著他的計算機構想找到IBM，IBM 總裁托馬斯·沃森（Thomas Watson）提供了IBM 工程師來繼續其設計工作，雖然資金大部分來自海軍。艾肯專注于研究計算機的運算功能，而由沃森決定其外觀。沃森執意要用拋光鋼和玻璃罩住長51 英尺、高8 英尺的計算機，這就確定了未來同規模計算機的視覺修辭（見圖13）。Mark 1 在所有已建造的同類機器中是最大的，能夠正確無誤地完成一系列程控運算。Mark 1 在1943年初建成，后被移到哈佛大學，并于1944年初開始為海軍艦船局服務，幾個月后轉為公眾服務。后來，Mark 1 還被用于建造原子彈方面的計算工作。

雖然IBM 在Mark 1 上下了很大功夫，沃森把它的研發更多地看作是為軍用，而非商用。相關研究在其他地方也在進行。貝爾電話實驗室的工程師開發了一系列使用金屬裝置也就是繼電器的計算機，用繼電器的開關狀態來控制電流。實驗室的關鍵人物是數學家史提必茲（George R.Stibitz），他在1937年建造了一臺用繼電器技術進行數學運算的計算機。公司高管同意出資開發一個更大的模型，于是，1940年完成了復雜數字計算器（CNC），這標志著計算領域的一個重大飛躍。其工作原理是，電傳打字機作為第一臺計算機終端，可以通過電話線將其指令傳給計算機，而完成的運算結果可以通過同一條電話線回傳給打字機。雖然一次只能使用一個終端,但是該系統可以容納數臺終端。盡管獲得了成功，但是貝爾實驗室對建造通用計算機不感興趣，而是專攻戰時項目，如可以幫助炮手跟蹤移動目標的M-9 火炮射擊指揮儀。1關于貝爾電話實驗室計算機發展情況和Stibitz 為政府工作情況，參見Paul E.Ceruzzi, Reckoners, 73-103。

NDRC 和OSRD 都沒有完全認識到計算機的未來潛力，因此，引發計算機革命的機器是在政府主導的戰時研究組織以外研發的。為了更高效地準備火炮發射表，設計出了電子數字積分計算機（ENIAC）。通常認為，ENIAC 開啟了高速電子計算的時代。[ ENIAC 是最搶眼、也是最受公眾關注的電子計算機，但肯定不是最早的。最早的榮譽應該歸誰尚沒有定論，但最有競爭力者是Atanasoff-Berry 計算機(ABC)。這是John Atanasoff 和Clifford Berry 于1939年到1942年間在愛荷華州立大學設計的。但是，ABC 有嚴重的局限性，包括不能實現程序控制。領先于ENIAC 的還有 Colossus。這是由Tommy Flowers 為主設計的一臺英國計算機。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，并且有能力通過再編程解決范圍更廣的問題。2關于ENIAC 的歷史，參見Michael R.Williams.A History of Computing Technology, 266-83, and Paul E.Ceruzzi, Reckoners, 123-40。雖然海軍資助了Mark 1 設計和研發的大部分工作，但是陸軍軍械部資助了ENIAC，并計劃在其彈道研究實驗室里使用這些計算機。

ENIAC 的設計和生產是在賓夕法尼亞大學的莫爾電子工程學院進行的，該學院與彈道研究實驗室建立了正式的關系。莫爾學院先前已經培訓了幾百個婦女用臺式計算機為實驗室進行彈道計算。在這些機器被稱為計算機之前，大家把這些婦女命名為“計算機”。

但是，她們的工作趕不上對發射表的需求，彈道研究實驗室開始對物理教授約翰·莫克利（John Mauchly）和電氣工程師J.普雷斯伯·埃克特（J.Presper Eckert）的電子數字計算機項目感興趣了。這臺計算機最后在莫爾學院建成，除了莫克利和埃克特兩人之外，還有其他很多人參與了此項目。1943年7月，開始建造，1945年12月，ENIAC 運行了第一個程序（見圖14）。其計算速度比以前類似Mark 1 的機電式計算機快了1000 多倍。最終的結構是由電線互相連接的幾個不同類型的單元組成，在一個大房間里排成了馬蹄形。雖然ENIAC 是由男人設計的，但它所有的程序員都是女性。這些女性都得掌握計算機的數學復雜性及其捉摸不定的運算。3Jennifer Light,“When Computers Were Women,” Technology and Culture 40, no.2 (July 1999): 455-83。

9.結論

美國政府做出極大努力，生產二戰兵器，這為大型技術研發項目的管理人員提供了很多經驗教訓，并為當今和平時期可能開發的項目指明了道路。戰時努力表明，如果能夠協調好各方面工作，把資金用于研發和生產新機器設備，很多事都能做好。二戰的例子還引發了對分散的非政府研究設施與政府需求之間關系的思考。比如，從好處著眼，我們可以預見通過齊心協力能夠顯著改變能源生產和消費方式。一個不容樂觀的例子卻是，2011年9月11日世貿中心和五角大樓遭受恐怖襲擊，導致美國政府資助了一連串的反恐技術研究，而這些技術已經外溢到一些機構應用軟件之中，引發嚴重的個人隱私問題。

許多原本相互競爭的公司在戰時通力合作并取得了顯著的成就，這一點是意義非凡的。創新研究、生產技術、產品測試和用戶培訓，組合在一起會使管理運作困難重重，但卻取得了如此的成功。我們只能心存希望，有那么一天，和平時期的需求也會產生同樣的動力和能量，開展如此大規模的規劃、研究和生產。