胡巍巍

弗朗西斯·艾倫

全球首位圖靈獎女性得主、首位 IBM 女院士弗朗西斯·艾倫，因阿爾茨海默病并發(fā)癥去世，當(dāng)天正好是她 88 歲生日。

艾倫的主要研究方向是編譯器優(yōu)化，編譯器是一種程序，可以將用計(jì)算機(jī)語言編寫的指令，轉(zhuǎn)換為由機(jī)器執(zhí)行的程序。

親自見過艾倫的伊利諾伊大學(xué)香檳分校計(jì)算機(jī)科學(xué)系的助理教授、《麻省理工科技評論》2020 年度全球 “35 歲以下科技創(chuàng)新 35 人” 上榜者李博回憶稱：“我博士期間曾有幸去IBM，給她老人家講過一次我的研究課題，她人非常 友善，也很有耐心。”對于艾倫的離開，李博也很惋惜：“弗朗西斯·艾倫是編譯原理的鼻祖，她的離開是計(jì)算機(jī)乃至整個(gè)科學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)損失。艾倫在編譯系統(tǒng)架構(gòu)和優(yōu)化并行等方面的開創(chuàng)性研究，對我們當(dāng)今計(jì)算機(jī)發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響。她一生潛心研究，提攜了許多后輩，是學(xué)術(shù)研究和教育行業(yè)的‘雙重楷模，其學(xué)術(shù)成果及科學(xué)精神將繼續(xù)影響更多后輩?！?/p>

對于她的不幸去世，中國科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研究員、國內(nèi)編譯器專家馮曉兵說：“弗朗西斯·艾倫的去世非常令人惋惜，像她這樣的業(yè)界巨擘寥寥無幾。艾倫本身也是計(jì)算機(jī)科學(xué)的先驅(qū)之一，其在編譯系統(tǒng)架構(gòu)、程序分析、優(yōu)化技術(shù)等方面做出的開創(chuàng)性和基礎(chǔ)性工作至今影響深遠(yuǎn)。其于 2007 年斬獲圖靈獎可謂實(shí)至名歸。此外，艾倫長期致力于鼓勵(lì)女性、特別是青年女性投身于科學(xué)（包括計(jì)算機(jī)科學(xué)）事業(yè)，這也是她令人心生敬佩的另一原因?！?/p>

而最初艾倫投身計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域，起源于一場“意外”。

“誤打誤撞” 進(jìn)入 IBM

1954 年，艾倫從紐約州立大學(xué)奧爾巴尼分校，獲得數(shù)學(xué)學(xué)士學(xué)位后，來到當(dāng)?shù)匾凰袑W(xué)教書。為獲得工作所需的認(rèn)證，在中學(xué)工作兩年后，她進(jìn)入密歇根大學(xué)學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)，并于 1957 年獲得數(shù)學(xué)碩士學(xué)位。

當(dāng)時(shí)，IBM 恰好來到密歇根大學(xué)做校園招聘，出生于普通家庭的艾倫，為償還讀研欠下的債務(wù)，決定加入該公司做程序員。但她原本把 IBM 的招聘當(dāng)作 “一次性工作”，打算還完債務(wù)后就離開 IBM，結(jié)果一待就是半輩子。

弗朗西斯·艾倫的老年照片

其在 IBM 的第一項(xiàng)工作，是教給新員工 FORTRAN 語言的基礎(chǔ)知識（FORTRAN 是Formula Translation 的縮寫，意為 “公式翻譯”）。如今，F(xiàn)ORTRAN 已經(jīng)是最古老的計(jì)算機(jī)語言之一，但在當(dāng)時(shí)這是 IBM 引入的全新高級編程語言。和 FORTRAN 的接觸，也是艾倫從事高性能計(jì)算編譯器的開始。繼該項(xiàng)目之后，她的另一代表項(xiàng)目，是20世紀(jì)60年代初的 Stretch-Harvest 計(jì)算機(jī)項(xiàng)目，該項(xiàng)目旨在處理美國國家安全局的機(jī)密密碼破解和情報(bào)收集工作。此后，該項(xiàng)目為 NSA 服役了長達(dá) 14 年。

完成 NSA 的項(xiàng)目后，她參與了 IBM 的高級計(jì)算系統(tǒng)項(xiàng)目，期間她設(shè)計(jì)并構(gòu)建出一套編譯器優(yōu)化組件?；谶@項(xiàng)工作，艾倫于 1966 年發(fā)表一篇圍繞 “程序優(yōu)化” 的開創(chuàng)性論文，該論文描述了一個(gè)可用于程序評估和程序優(yōu)化的新框架。1970 年，艾倫發(fā)表一篇主題為 “控制流分析” 的論文，并提出 “間隔” 和 “節(jié)點(diǎn)優(yōu)勢關(guān)系”的概念，這對此前該領(lǐng)域的研究，做出了重要改進(jìn)。兩年后，她在另一篇論文《優(yōu)化轉(zhuǎn)換目錄》中，首次提到系統(tǒng)化編譯器優(yōu)化轉(zhuǎn)換。該論文的合作伙伴是她在 IBM 同事約翰·科克，后者曾被譽(yù)為 “RISC 體系結(jié)構(gòu)之父”。1980 年至 1995 年期間，艾倫領(lǐng)導(dǎo)著一個(gè)研究并行計(jì)算科學(xué)的團(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)曾提出獨(dú)創(chuàng)性想法——用低成本、高性能的微處理器來進(jìn)行并行處理。

除本職工作以外，艾倫還是 IBM 的熱心導(dǎo)師，在職期間她一直努力培養(yǎng)女性的計(jì)算機(jī)科學(xué)興趣。1989 年，她成為首位女性 IBM 終生院士，IBM Fellow 也是該公司技術(shù)人員的最高榮譽(yù)，此外她還是 IBM 技術(shù)研究院的主席。

此后多年，她在全球各地不斷發(fā)表講話，以敦促女性從事科學(xué)技術(shù)工作。2000 年，為表彰她的努力，IBM 以她的名字設(shè)立了 Frances E. Allen 科技女性導(dǎo)師獎。2002 年，在 IBM 工作 45 年后，艾倫退休，但她仍然是該公司的榮譽(yù)員工。

IBM 緬懷艾倫的文章

世界首位圖靈獎女性得主

艾倫去世的第二天，IBM 研究院專門撰文懷念。IBM 研究院院長達(dá)里奧·吉爾也在郵件中向其致敬，他說艾倫將被銘記為計(jì)算領(lǐng)域的先驅(qū)，她在優(yōu)化編譯器領(lǐng)域做出了開創(chuàng)性貢獻(xiàn)。達(dá)里奧·吉爾還表示，她在 IBM 也留下了不朽烙印，這不僅基于她的技術(shù)遠(yuǎn)見和技術(shù)遺產(chǎn)，更是因?yàn)樗o別人帶來了啟發(fā)和幫助，尤其是在激發(fā)女性從事科學(xué)的熱情方面。

2006年，因 “在優(yōu)化編譯器技術(shù)的理論和實(shí)踐領(lǐng)域做出先驅(qū)性貢獻(xiàn)，奠定了現(xiàn)代優(yōu)化編譯器和自動并行執(zhí)行技術(shù)的基礎(chǔ)”，艾倫成為圖靈獎自 1966 年設(shè)立以來的第一位女性得主。此后至今，只有另外兩名女性獲得該獎項(xiàng)：2008 年的芭芭拉·里斯科夫和 2012 年的沙菲·戈德瓦瑟。另外，她還獲得了計(jì)算機(jī)女性協(xié)會頒發(fā)的 Augusta Ada Lovelace 獎。

除圖靈獎外，艾倫還曾獲得許多其他榮譽(yù)。2020 年初，IBM 和電氣和電子工程師協(xié)會（IEEE），合作設(shè)立 IEEE Frances E. Allen 獎?wù)?，艾倫和其他?shù)十位科學(xué)名人已經(jīng)獲得該獎?wù)拢摢務(wù)聦⒂?2022 年在 IEEE 榮譽(yù)典禮上首次頒發(fā)，據(jù)悉這也將是 IEEE 的最高獎項(xiàng)，而她獲獎理由是畢生致力于開發(fā)計(jì)算領(lǐng)域并開拓新突破，以及專注于激勵(lì)年輕人、特別是女性來從事和她一樣的工作。

除在 IBM 工作以外，艾倫還是美國國家工程院、美國哲學(xué)學(xué)會、美國藝術(shù)與科學(xué)研究院的成員，同時(shí)也是計(jì)算機(jī)科學(xué)協(xié)會（ACM）、IEEE和計(jì)算機(jī)歷史博物館的院士。憑借在計(jì)算領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)，她已被授予兩個(gè)榮譽(yù)博士學(xué)位，并被選入國際科技女性名人堂（WITI，Women in Technology International）。

具體來說，艾倫的成果意義在于，自20世紀(jì)50年代末以來，在大型主機(jī)上工作的程序員，需要逐行手動編寫程序，并且還得花時(shí)間調(diào)整慢速軟件，而這會導(dǎo)致軟件出現(xiàn)錯(cuò)誤。而軟件編譯器的出現(xiàn)，允許程序員對軟件進(jìn)行自動優(yōu)化，從而節(jié)省寶貴時(shí)間。

艾倫作為編譯器組織和優(yōu)化算法的先驅(qū)，其在并行計(jì)算方面的工作，至今仍處于編譯器研究的前沿。她通過把并行計(jì)算轉(zhuǎn)移到 STRETCH HARVEST 編譯器、COBOL 編譯器等產(chǎn)品之中，從而讓并行計(jì)算得到簡化。與此同時(shí)，艾倫作為編譯器組織和優(yōu)化算法的先行者，為編譯器優(yōu)化技術(shù)奠定了基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域做出了開拓性貢獻(xiàn)。

加州大學(xué)伯克利分校名譽(yù)電子工程和計(jì)算機(jī)科學(xué)教授里卡納對媒體表示，艾倫的工作給編譯器設(shè)計(jì)和機(jī)器體系結(jié)構(gòu)帶來顯著進(jìn)步，而這些進(jìn)步是現(xiàn)代高性能計(jì)算的基礎(chǔ)。里卡納認(rèn)為，她的貢獻(xiàn)涵蓋了計(jì)算機(jī)科學(xué)的大部分歷史。她以一己之力，影響整個(gè)計(jì)算機(jī)發(fā)展歷程。

而艾倫的人生，也頗為勵(lì)志。

出生農(nóng)場家庭，被啟蒙老師激發(fā)數(shù)學(xué)興趣

1932 年 8 月 4 日，適逢美國大蕭條時(shí)期，艾倫出生于美國紐約州秘魯鎮(zhèn)的一個(gè)農(nóng)場家庭，父親是一位農(nóng)民，母親則是小學(xué)教師，家中 6 個(gè)孩子，她排行老大。

她的幼年生活很是清貧，從小和家人住在一間沒有電、也沒有暖氣的農(nóng)舍中，但她非常熱愛學(xué)習(xí)，大部分時(shí)間都在讀書。高中時(shí)，一位老師激起了她的數(shù)學(xué)興趣，這也為她后續(xù)從事計(jì)算機(jī)研究奠定基礎(chǔ)。

個(gè)人生活上，艾倫曾與計(jì)算機(jī)科學(xué)家雅各布·施瓦茲合作。施瓦茲曾以訪問學(xué)者的身份來到 IBM 公司，與艾倫和約翰·科克合作，3人在編譯器優(yōu)化、軟件工具等方面做了許多開創(chuàng)性工作。

艾倫后來成為施瓦茲的第二任妻子，兩者于 1972 年結(jié)婚，這段婚姻最終以勞燕分飛告終。施瓦茲也因患上肝癌，于 2009 年撒手人寰。

科學(xué)家身份之外的艾倫，還是一位探險(xiǎn)家，她是美國高山俱樂部和加拿大高山俱樂部的成員，曾作為中美聯(lián)合西部登山探險(xiǎn)隊(duì)的隊(duì)員，3次到訪中國。

她還曾探索加拿大第一大島、世界第五大島嶼巴芬島。2008 年，她告訴美國國家新聞社：“在巴芬島的探索之旅中，我們的團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了六次首次登頂，繪制了未知的山脈。在加拿大北極群島之旅中，我們建立了穿越該島的新路線?！?/p>

不過，探險(xiǎn)只是艾倫的業(yè)余興趣，她認(rèn)為自己長達(dá)半個(gè)世紀(jì)的計(jì)算研究經(jīng)驗(yàn)，才是一次真正的旅行。（本刊綜合整理）（編輯/萊西）