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機器人專家轉型教師,帶神經多樣性學生復原歷史電腦ENIAC

2026年05月11日 首頁 » 熱門科技

湯姆·布里克一直認為自己是個建造者。多年來,他設計過機器人,製造過復古淚滴形拖車,最近又帶領一群學生建造了一台1940年代關鍵電腦的全比例復原品。

布里克是亞利桑那州吉爾伯特市PS學院的技術教師,這是一所專為自閉症及其他特殊學習需求學生服務的中高學校。在2025至2026學年開始之際,他與學生共同啟動了一個項目——為紀念"電子數字積分電腦"(ENIAC)建造80周年,按原尺寸復原這台歷史性電腦。ENIAC是世界上最早的可編程電子電腦之一,建成時的運算速度約為同期其他機器的一千倍。

在成為教師之前,布里克在2000年代經營了一家機器人公司長達十年。當一場經濟低迷迫使他關閉公司後,他轉身走上了教學之路。"在我年輕的時候,有很多了不起的人幫助過我,他們真心付出時間和資源,深刻改變了我人生的軌跡,"布里克說,"我覺得我需要把這份善意傳遞下去。"

布里克幼年成長於賓夕法尼亞州拉特羅布市,他從小就迷上了電視劇《迷失太空》,劇中有一個保護全家人的機器人角色。"它是那個小男孩最好的朋友,我完全被迷住了。我記得當時心裡想,我也想擁有這樣的存在。就是從那時起,我與機器人和科技結下了一生的情緣。"

他開始用能找到的各種材料拼裝玩具機器人,初中時又加入了電子元件。"到了高中初期,我已經能製造完全自主的、由微處理器控制的機器了,"他說。15歲時,他建造了一台重達150磅的鋼製消防機器人,並因此獲得了IEEE及其他組織頒發的獎項。

布里克持續鑽研機器人技術,並主動向附近的大學尋求幫助。他最初聯繫到了卡內基梅隆大學的一名學生,對方邀請他前往參觀校園。"我父母下個周末就開車送我去了,他帶我參觀了機器人實驗室,我完全看呆了。他送我回家時給了我大學教材,還有一大堆金屬零件、齒輪和電線,"布里克回憶道。他每次只讀一頁教材,反覆研讀直到真正理解為止。為了填補知識空缺,他又聯繫上了家鄉聖文森特學院的一位機器人學教師,獲准旁聽課程。他說,這些大人們"都幫助改變了我人生的走向"。

臨近高中畢業時,布里克意識到大學並不適合自己。"我更嚮往解決現實問題,而不是按部就班地完成課程,所以我選擇走自己的路,"他說。此外,布里克患有計算障礙症,這使傳統數學學習對他來說更具挑戰性。"這反而促使我開發出了另闢蹊徑的工程方法。"

畢業後,他先後從事了多份技術工作,隨後自立門戶。2000年,他開設了一家電腦零售店,並附設了一家機器人業務公司——白盒機器人。創業靈感來自他用標準現成零件組裝"白盒"PC時的頓悟——機器人領域竟沒有類似的產品。

於是,他開始研發一個模組化通用平台,將白盒PC的理念引入移動機器人領域。"機器人的底盤就像一盒樂高積木,"他說。用戶可以拼接兩個軀幹來增加承載量、更換驅動系統,或換上不同的傳感器頭。他為這款名為"914 PC-Bot"的平台申請了實用專利和外觀設計專利,並在與加拿大國防機器人公司Frontline Robotics合併後正式投產。布里克表示,他們最終在17個國家銷售了約200台機器人。

然而,2008年金融危機隨之而來。白盒機器人公司苦苦支撐了幾年,最終於2010年底關閉。"我活出了自己的人生夢想,整整十年,"他說。關閉公司後,他經歷了一段"內心探索",重新思考未來的方向。他想起了曾經的導師們對自己的深遠影響,決定以教學的方式將這份善意傳承下去。

2013年,布里克開始在一個面向自閉症青年的職業培訓項目中工作。該項目當時沒有技術模組,於是他親手創建並運營,直至2019年被PS學院亞利桑那校區聘為技術教師。

布里克覺得自己能與學生產生共鳴,因為他本人也屬於神經多樣性群體。童年時代,他因計算障礙症的診斷而不斷被告知自己"做不到這個""做不到那個"。"人們總告訴你它帶走了什麼,卻從不告訴你它給予了什麼,"布里克說。

成年後,他意識到自己的某些優勢其實也與計算障礙症有關,例如出色的三維空間推理能力。"我腦子裡有一個全天候運轉的CAD程序,"他說,"我認為我在機器人領域能夠成功,真正的原因正是計算障礙症……對我來說,它一直是一種超能力。"

每當學生對自己的自閉症狀況流露出負面情緒時,他都會分享自己的親身經歷。"你也許只是需要比別人多一點韌勁,因為有些關卡你確實得硬著頭皮闖過去,但你闖過之後,會收穫屬於你的天賦與力量,"他對學生們說。

布里克的課程也致力於發揮學生的這些優勢。"我不希望我的技術課程感覺像手工課,"他說。通過復原ENIAC這樣的項目,學生們可以充分發揮他們許多人共有的特質——例如高度專注的能力和精確重複操作的能力。

布里克已向學生講授ENIAC相關知識多年。在研讀資料的過程中,他發現這台重達27噸的巨型電腦在1955年退役後曾被拆解,部分設備遭到銷毀。儘管ENIAC最初的40塊面板中有幾塊陳列於博物館,但"再也沒有機會看到它完整地矗立在那裡了。我們想把這份體驗帶給世界,"布里克說。

他和學生們首先系統學習ENIAC的相關知識,就連布里克本人也對這台有著80年歷史的電腦之複雜程度感到震驚。他們先製作了一個十二分之一比例的模型,幫助學生直觀了解其外觀。看到學生們眼中迸發的光芒,布里克對他們挑戰全尺寸復原的能力充滿信心,隨即開始採購材料。

ENIAC由40塊排列成U形的大型金屬面板組成,內部容納了大量真空管、電阻器、電容器和開關。其中20塊面板是設計相同的累加器,學生們從這些面板入手,再逐步完成其他小批量面板的製作。布里克說,這些重複面板賦予了ENIAC一種對稱美感,但也是復原過程中最大的挑戰之一——一個零件稍有偏差,下一個也會隨之出錯,誤差會不斷累積放大。

面板組裝完成後,他們又添加了ENIAC的三張功能表(通過開關矩陣儲存數值常量),以及兩台穿孔卡片機,最後安裝了18,000根仿真真空管。整個項目共消耗近300平方米的厚卡紙、1,600根熱熔膠棒和7加侖黑色油漆。

這台機器的規模——以及學生們的付出——令布里克深受震撼。"完工的那一刻,我感覺自己置身於一屋子科學家之中,"他說。

在此之前,布里克的學生們曾建造過一輛8英尺長的可駕駛特斯拉Cybertruck("配備了400瓦立體聲音響和低音炮"),他計劃延續這股勢頭,開啟下一個復原項目——或許會是阿波羅登月任務的相關內容。

"我每天去上班,對機器人和科技充滿熱情,並能把這份熱情與學生們分享,"布里克說,"我能感受到當年幫助過我的那些人所處的位置是什麼滋味。這讓那個循環得以閉合,我覺得這真的很有意義。"

Q&A

Q1:ENIAC是什麼?為什麼值得復原?

A:ENIAC全稱"電子數字積分電腦",是世界上最早的可編程電子電腦之一,建於1940年代,運算速度約為同期其他機器的一千倍。它在1955年退役後被拆解,部分設備遭到銷毀,現存的幾塊面板分散陳列於各博物館,無法再以完整形態呈現。布里克和學生們復原它,正是希望讓公眾有機會親眼看到這台歷史性機器完整的樣子,紀念其建造80周年。

Q2:布里克的學生是如何完成ENIAC全尺寸復原的?

A:學生們先系統學習ENIAC的歷史與結構,隨後製作了十二分之一比例的模型加深理解,再正式挑戰全尺寸復原。整個項目共使用近300平方米厚卡紙、1,600根熱熔膠棒、7加侖黑色油漆,並安裝了18,000根仿真真空管,最終還原了ENIAC的40塊面板、三張功能表及兩台穿孔卡片機,精確呈現了原機在1950年代被拆解前的完整外觀。

Q3:計算障礙症如何影響了布里克的工程與教學生涯?

A:計算障礙症使布里克在傳統數學學習上面臨挑戰,但也促使他發展出替代性的工程思維方式,並培養出極強的三維空間推理能力。他將這種能力比作"腦內全天候運轉的CAD程序",認為正是這一特質成就了他在機器人領域的成功。在教學中,他也以自身經歷鼓勵神經多樣性學生,引導他們將自身特質轉化為優勢,在實踐型項目中發揮專注與精確重複操作的能力。

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