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美国神盾局:03.兵棋游戏

美国神盾局:03.兵棋游戏 来自科学史评话 22:27

上文书讲到了美国总统艾森豪威尔在看到核弹试验的评估报告的时候,倒抽了一口凉气。因为1500万吨当量的核弹假如在白宫爆炸,首都圈立刻就全毁了。几个小时后,费城到纽约这一大圈全都完蛋。未来的几个月里,更大范围内恐怕会有更多人得恶性肿瘤去世的。美国根本经受不起这样的打击。

艾森豪威尔政府制定的策略就是大规模报复策略,你扔我多少,我一定不客气的回敬。当然,美国政府制定这样的策略还有深层次的背景。美国在朝鲜战争过程之中,调动了1/3的陆军,1/5的空军和半数的海军。花银子就像淌水一样,但是仍然没有打赢。

朝鲜战争纪念雕塑

美国人慢慢的发现,要保证自己的安全,核武器反而比常规武装更便宜,更划算。常规武装为什么贵呢?因为需要大量的人力物力,养人头反而贵。武器一代一代升级,这是一个无底洞。核武器反正是末日武器,威力够大就够用了。你只要家里维持一定的数量,别人就不敢动你。要么不打,要打就是全面战争。

实际上,大规模报复战略是一种后发制人的战略,是一种威慑,别人惧怕报复,因此不敢作恶。但是很多人指出这个战略是有缺陷的。指出这种缺陷的就是著名的兰德公司。假如对方不动用核武器,而是地面入侵其他小国,这是一场有限的战争,你能直接扔核弹吗?你觉得这样合适吗?说白了,大规模报复战略是缺乏弹性的。要么什么也不做,要么大家集体自杀。可是美国政府为了省钱,裁减了很多常规军备,放弃了很多海外基地,想进行常规干涉也变得难以做到了。

这个兰德公司是何方神圣呢?这个兰德公司源于军方的立项的兰德计划,由道格拉斯飞机公司接手这个项目。当时军方召集了一群科学家,把运筹学运用在了战争之中。军方觉得这一批人很好用,在战后也就把这个项目延续了下来,他们的目标是“以避免未来的国家灾祸,并赢得下次大战的胜利”。兰德就是“研究与发展”的英文缩写。后来,福特基金会出了100万美元的赞助,兰德公司成立,算是脱离了道格拉斯飞机公司。兰德公司别看挂着一个公司的名称,其实这是一个私营非营利性机构。美国最重要的以军事为主的综合性战略研究机构。在国际上也响当当的一块牌子。

兰德公司的分析员喜欢玩儿一种西洋军象棋(国际象棋的变种)

兰德公司会帮助军方起草有关核武器的报告,但是他们中午吃饭的时候,经常汇聚在在一起玩兵棋游戏。其中一个人来当裁判,就是为了防止大家玩儿着玩儿着玩儿急了眼,但是还是经常会发生砸棋盘和扔棋子的行为。这一玩儿不要紧,一顿午饭能吃4个小时。特别是冯·诺依曼出现的时候,诺依曼并不常来,他只是兼职,他的主要工作是在普林斯顿高级研究院工作,跟爱因斯坦是同事。但是他在兰德公司拿的工资比一般的专职分析员还要高。他的工作也很特别,每天早上刷牙洗脸刮胡子的时候,把奇思妙想写下来就行了。

诺依曼住在新泽西,来加州一趟不容易。因此他一出现就成了大家追捧的明星。对于其他人来讲,有两件事最重要,在兵棋游戏之中击败诺依曼,或者是观察诺依曼玩儿兵棋游戏的思路。早在1926年,诺依曼就写了一篇休息室游戏理论的文章,在这篇文章之中包含了一个原理,那就是最小最大定理。

摩根斯坦和冯·诺依曼

他当时很关注打牌或者是下棋这类博弈活动。一开始理论也只是局限在这些活动方面。但是后来他遇到了摩根斯坦,摩根斯坦拉着诺依曼写了一本书叫《博弈论和经济行为》,他们强调博弈论才是经济学的真正基础。这本书非常厚,大概有1200页。数学部分全是诺依曼动笔,开头的绪论是摩根斯坦写的,他负责煽风点火。目前大家把这本书当做是博弈论的开端。冯·诺依曼就是博弈论之父。当然,我们知道在此之前,已经有一些零星的博弈论研究了。但是没有把博弈论和经济学挂钩,因此影响不大。但是诺依曼的书一下子名气大了,《纽约时报》甚至用一整版来介绍这本书。这本书就是名气很大,地位很重要,但是读者很少的典型。

那么冯诺依曼的研究成果究竟是什么呢?首先他研究的是零和博弈。整个博弈过程里,有人得就有人失,得失相加总是0。这就是零和博弈。剪刀石头布就是最典型的零和博弈。赢家得1分,输家-1,平局都是0,无论是你怎么玩儿,反正大家加起来都是0。

分蛋糕体现的正是最小最大定理

那么最小最大定理是什么意思呢?说白了就是使得自己的最大损失最小化。最小所得最大化。听起来特别绕是吧。我举一个分蛋糕的例子。假如两个人凑份子买了个蛋糕,游戏规则是下手切的人后挑,不切的人先挑。假设大家都是理性人,都愿意拿大的。那么下手切蛋糕的这个人可就头痛了。假如他没有平均分配,切出来总是有大小的,对方一定要大块的,剩下小的。那么他只有拿块小的。他要尽量使得自己的所得尽可能的多,最好的办法就是精确的平分。但凡歪一点,损失都是他承担。

诺依曼在兰德公司露面的时间很短,大家总是抓紧时间向他请教问题,有两个分析员问了诺依曼一个问题,那就是古老的囚徒困境问题。两个人合伙犯罪,被警察抓住了。假如A指认了B,B死扛,那么A就被释放,B关8年。反之亦然。假如互相指认对方,一起判5年。假如双方都死扛,两个人都判1年。这该如何是好呢?诺依曼没能解答这个问题。因为这不是一个零和博弈。

现在我们知道,假如是单次博弈,结果往往是倾向于互相出卖,结果大家各判5年。加起来是10年,这是最坏的一个结果了。大家都是从自己的角度去追求损失的最小化,结果却带来了整体效果的最差。但是多次博弈往往会倾向于最优结果,也就是大家都死扛,各判1年。因为大家会吸收经验教训,而且还有惩罚措施,你出卖我,我出去杀你全家,你怕不怕。当然这是理想的状况,活生生的人要比这复杂得多。

诺依曼时代,这个问题并没有解决。但是这个问题是可以做实验来统计的。于是兰德公司内部经常测试囚徒困境。结果他们发现一个问题,那就是最终结果跟人的信仰有关系。保守主义分子,往往会把人往坏里想,不肯信任对方。理想主义者,自由派,往往愿意信任对方,也愿意为对方死扛。人和人真的不一样。

我们先说清楚,自由派和保守派是有专门的含义的,并不是指思想保守。大家不要望文生义。奥本海默就是个自由主义者,泰勒就是个保守主义者。都是搞核弹的,两个人思维完全不一样。奥本海默主张缓和气氛,有了原子弹,要氢弹干啥呀?泰勒则不同,他特别愿意搞氢弹。西拉德这样的科学家在德国投降以后,就不在支持研发核弹,战后很多人也回归了学术圈,不在触碰武器的研发,无独有偶,苏联核武器研发的功臣萨哈罗夫也不同意大量装备核弹,因此他也成了不同政见者。

劳伦斯是诺奖得主,回旋加速器的发明者,大科学工程之父

像诺依曼、劳伦斯都是支持军备竞赛的。艾森豪威尔总统曾经在城堡氢弹实验完成以后,提议是不是停止大气层核试验,给苏联发出一个缓和信号,结果从上到下全都反对。不管是美国外交部门、情报部门和军方统统不干。总统也只能作罢。

诺依曼认为,美苏两国的核军备竞赛已经陷入囚徒困境。没有任何一方敢停下来,弄不好还是个先发制人的游戏。兰德公司的分析人员心中谨记的一条指导原则就是“不信任”。兰德公司就发现,现在这种双方都拿枪对着对方脑袋的博弈策略是有问题的。因为先下手的人总是占了绝对优势,下手晚的人是没有反击的机会的,人已经死了嘛。所以兰德公司的人认为,需要有二次核反击的能力。也就是说,不能被人家一下子打死。这就要保证政府首脑不能被人家一锅炖了。所有的核反击力量不能被人家全都毁掉。

鸦岩山地堡入口

要解决第一个问题那就是要建立地下掩体,美国在戴维营附近的鸦岩山建立了一个防空掩体,总统可以带着内阁迅速钻进地堡。这就相当于是地下五角大楼。地下有生活区、医院、教堂、理发馆、图书馆和蓄水池。这一招其实是从纳粹德国那儿学来的。这个掩体可以给总统和他的内阁班子提供相当于300米厚度的防护。苏联1949年爆炸了第一颗核弹以后,美国人就启动了这个工程。1954年这个工程完工了,前后花掉了10亿美元。相当于2015年的90亿美元。

兰德公司也帮助军方查找系统漏洞。他们发现,其他的都还好,北美防空司令部本身是最大的BUG,这个司令部在一栋2层的小楼里,别说原子弹氢弹,就连一发迫击炮弹都顶不住。兰德公司给出的建议是找一座山,这座山是一整块硬花岗岩。在山里建造北美防空指挥中心。美国军方在科罗拉多州的夏延山找到了合适的山头。出动大批工兵建造这座综合设施。硬是在一整块花岗岩的山体里面掏出了一个庞大的设施,各种防护措施一应俱全。除非是核弹直接砸在山头上,否则都不会破坏这座地下指挥中心。

 夏延山综合设施里的隧道

这个地下指挥中心在影视剧里面经常会出现。但是没任何一部影视剧是实地拍摄的,人家军方不让进。里面究竟什么样子,其实也全靠想象。反正里面理发馆、超市、生活设施一点都不少。关起门来足够封闭运行很长时间。不过现在军方也愿意搞一些亲民的活动,比如每年冬天追踪圣诞老人。

国家首脑要保护,军方要保护。普通民众也要保护。很多人自己挖了地窖,希望能有防护效果。上次我们说过,幸运城堡氢弹爆炸的时候,观测点都被震得一塌糊涂,那还是有严密防护的。最后大家全都躲在厕所里,坚持了11个小时才被直升机运走。他们差点就全都挂了,主要是含有放射性污染的水漏了进来。民间自己挖的地窖怎么可能跟这种地下掩体相提并论呢?但是总要做点什么,总不能等死吧,当时公众的心态你也可想而知。

核爆炸有5种破坏效应,高温,强光,核污染,冲击波,电磁脉冲。核爆炸可以发射出X射线、伽马射线和中子流。在强射线之下,就连铁皮罐头都挡不住。很可能会受到核辐射的污染。冰箱里的东西也不安全。总之,当时美国的民防部门就想尽办法来解决这些头痛的问题。在接下来的两年里,美国试验了18颗核武器,苏联实验了25颗。双方开始了核军备竞赛。双方都要保证互相能够摧毁,而且还要保证有核反击能力。

劳伦斯利弗莫尔实验室的国家点火装置

大家知道诺依曼还是计算机之父,他对计算机的发展也有很大的推动作用。正是因为大量使用计算机来帮助计算。利弗莫尔实验室逐渐开始和洛斯阿拉莫斯实验室并驾齐驱。利弗莫尔实验室甚至研发出了40斤重的核炸弹,TNT当量2万吨,和广岛原子弹的威力一样大。那可是要大型轰炸机才能运载,现在手提着嫌累,背着是一点问题都没有。核弹已经小型化,这样就可以分散保存,防止被敌人一锅端。

冯·诺依曼后来当了原子能委员会主席。1955年夏天,冯·诺依曼偶尔摔了一跤。本来以为没什么大碍,哪知道医生发现冯·诺依曼已经是癌症晚期。癌细胞已经扩散到了脊柱。第二年1月份,诺依曼就只能坐轮椅了,3月份被转移到了美国陆军顶级的医疗中心。他的病房是有警卫的,寸步不离保护他。原子能委员会开会都改在他的病房进行。哪怕卧床不起,他仍然是美国最倚重的科学家。

诺依曼病的越来越重,他的智力开始迅速下降。他8岁就掌握了微积分,高中毕业就掌握了7种语言。有过目不忘之才,几百页的书看一遍就能全背下来。这么一颗聪明的脑袋,现在开始逐渐的失去智力。诺依曼当然是非常难过的。他一辈子不信宗教,但是去世之前一段时间他开始寻求神父的安慰。最后的几周,诺依曼完全失去了意识,大脑一片空白,他也不再说话。1957年2月8日,冯·诺依曼与世长辞。

诺依曼还有一本书没有完成。手稿保留在了洛斯阿拉莫斯实验室图书馆。他在书里比较了人类的神经系统和计算机的工作模式。他坚信,未来计算机一定会超过人的神经系统。总有那么一天,机器一定会学会思考。人工智能现在的发展,可以说是印证了他的想法。

就在1957年10月4日的下午6点。位于阿拉巴马州的陆军弹道导弹局正在举行鸡尾酒会。即将上任的新国防部长麦克尔罗伊在一大群五角大楼官员的陪同下来到这里。这位麦克尔罗伊过去是宝洁公司的总裁。保洁公司经常在电视剧间隙插播肥皂广告。于是这个时段电视剧就被称为肥皂剧。 这位麦克尔罗伊在营销上很有一套,是个品牌营销大师。现在这位品牌营销大师来转行当国防部长了。

麦克罗伊原来是宝洁公司的总裁

这位新国防部长要到9号才正式就任。现在就是来熟悉一下情况。他看到了正在这里主持工作的冯·布莱恩。这个家伙曾经是个纳粹战犯,现在为美国人研发火箭。这时候,新闻官慌慌张张的跑进来,报告了一个重磅的消息。苏联人发射了第一颗人造卫星。用收音机可以收到这颗卫星发出的广播信号。这下出大事儿了,整个美国被惊得目瞪口呆。

我们下回再说……


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