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數(shù)字計(jì)算機(jī)和晶體管的先驅(qū)--意大利的好利獲得

IEEE電氣電子工程師 ? 來源:lq ? 2019-09-22 10:02 ? 次閱讀

“我決定報(bào)廢我們的第一版計(jì)算機(jī),然后從頭開始。”1957年秋天,一位年輕有為的意大利華裔電子工程師馬里奧?朱(Mario Tchou),在好利獲得(Olivetti電子研究實(shí)驗(yàn)室對他的團(tuán)隊(duì)這樣說。這座實(shí)驗(yàn)室位于比薩郊區(qū)一座改建的別墅里,距離比薩斜塔不遠(yuǎn)。實(shí)驗(yàn)室里滿是真空管、電線、電纜和其他電子器件,與華麗房間的高雅裝飾形成了鮮明對比。每個(gè)工作日都有約20名物理學(xué)家、技術(shù)人員和工程師在那里從事設(shè)計(jì)、開發(fā)、焊接和協(xié)商工作。在不到兩年的時(shí)間里(要求的時(shí)間為4年),他們已經(jīng)完成了第一臺原型主機(jī),稱作Macchina Zero。此前,還沒有意大利公司制造過計(jì)算機(jī)。他們?yōu)榇松罡凶院馈?/p>

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在一個(gè)星期天,馬里奧?朱召集了他的老板和3名團(tuán)隊(duì)成員,討論了一項(xiàng)大膽的決定,他希望這個(gè)決定能讓好利獲得領(lǐng)先于世界上所有其他計(jì)算機(jī)制造商。

他說,Macchina Zero使用的是真空管,而真空管很快就會被淘汰,它們尺寸過大,溫度過高,很不可靠,而且耗能太多。公司希望能制造一款先進(jìn)的機(jī)器,而晶體管則是計(jì)算機(jī)技術(shù)的未來。馬里奧·朱說:“好利獲得將推出一款全晶體管化的機(jī)器。”

實(shí)驗(yàn)室將在一年內(nèi)完成新機(jī)器的原型。為了支持這項(xiàng)工作,好利獲得還成立了自己的晶體管公司,并與仙童半導(dǎo)體公司建立戰(zhàn)略聯(lián)盟。1959年,好利獲得的第一臺主機(jī)ELEA 9003面世,它是一項(xiàng)令人驚艷的工業(yè)設(shè)計(jì)成果——模塊化、技術(shù)先進(jìn)、以人為本。以打字機(jī)、加法機(jī)和圖標(biāo)廣告而著稱的好利獲得,突然成為了一家計(jì)算機(jī)公司。

大多數(shù)歷史記錄都在很大程度上忽略了好利獲得作為計(jì)算機(jī)和晶體管先驅(qū)的角色,這一事實(shí)可能與ELEA 9003面世后發(fā)生的一系列悲劇事件有關(guān)。不過,這是一段值得重溫的歷史,因?yàn)楹美@得的這份遺產(chǎn)仍然在以某些令人驚訝的方式存在著。

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第二次世界大戰(zhàn)期間,計(jì)算機(jī)昂貴、易損而隱秘,且僅限于軍事和科學(xué)用途。戰(zhàn)后,為了滿足對信息管理日益增長的需求,企業(yè)紛紛開始采用計(jì)算機(jī)。當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)都依賴于真空管、打孔帶和打孔卡,它們速度慢而且可靠性差,但比被取代的手動和機(jī)械系統(tǒng)要快得多。

1908年,工程師兼企業(yè)家卡米洛?奧利維蒂(Camillo Olivetti)成立了好利獲得公司,它是意大利第一家打字機(jī)制造商。這家公司的工廠位于都靈附近的伊夫雷亞,其生產(chǎn)后來擴(kuò)展到了機(jī)械計(jì)算器和其他辦公設(shè)備。

20世紀(jì)20年代,卡米洛的長子阿德里亞諾(Adriano)開始更多地參與家族生意。阿德里亞諾曾在都靈理工大學(xué)學(xué)習(xí)化學(xué)工程。卡米洛是一名社會主義者,最初他讓兒子在好利獲得工廠當(dāng)非技術(shù)工人。之后,他把阿德里亞諾送到美國學(xué)習(xí)工業(yè)化方法。1926年,好利獲得根據(jù)科學(xué)管理原則,對公司的生產(chǎn)進(jìn)行了重組。1938年,阿德里亞諾成為了好利獲得的總裁。

阿德里亞諾認(rèn)為,工業(yè)的利潤應(yīng)該進(jìn)行再投資,從而推動社會進(jìn)步。在他任職期間,公司給工人提供的福利在當(dāng)時(shí)的意大利無可匹敵,福利包括更公平的女性薪酬、全方位的醫(yī)療服務(wù)、9個(gè)月的帶薪產(chǎn)假和免費(fèi)兒童托管服務(wù)。此外,伊夫雷亞工廠還有一個(gè)藏書3萬冊的大型圖書館。

阿德里亞諾還建立了一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的營銷與廣告部門,圍繞他的是年輕而聰明的設(shè)計(jì)師、建筑師、藝術(shù)家、詩人、攝影師和音樂家。阿德里亞諾的各種舉措組合在一起,促使公司擁有了更廣泛的國際知名度。

二戰(zhàn)后,阿德里亞諾相信電子產(chǎn)品會是公司的未來,因此與法國布爾機(jī)器公司創(chuàng)辦了一家合資企業(yè)。布爾公司當(dāng)時(shí)是歐洲最大的穿孔卡片設(shè)備制造商之一,剛剛涉足計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)。好利獲得-布爾公司成為了布爾產(chǎn)品在意大利的官方經(jīng)銷商,該合作關(guān)系正好有助于好利獲得了解其國內(nèi)計(jì)算機(jī)市場的潛力。

1952年,在阿德里亞諾最小的弟弟迪諾?奧利維蒂(Dino Olivetti)的建議下,好利獲得在美國康涅狄格州新迦南建立了一所計(jì)算機(jī)研究中心。迪諾曾在麻省理工學(xué)院學(xué)習(xí),并擔(dān)任好利獲得美國公司的總裁。(同年,迪諾在紐約現(xiàn)代藝術(shù)博物館舉辦了一場專門展示好利獲得產(chǎn)品和設(shè)計(jì)的展覽。)實(shí)驗(yàn)室密切關(guān)注美國的發(fā)展,因?yàn)樗翘幱陔娮雍陀?jì)算機(jī)行業(yè)發(fā)展最前沿的國家。

好利獲得公司想要為自己的計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)尋求一個(gè)有價(jià)值的學(xué)術(shù)合作伙伴。在20世紀(jì)50年代初與羅馬大學(xué)的聯(lián)盟失敗后,該公司在1955年開始和比薩大學(xué)合作。當(dāng)時(shí),意大利僅有兩臺計(jì)算機(jī),一臺是安裝在米蘭理工學(xué)院的國家現(xiàn)金出納機(jī)CRC 102A,另一臺是安裝在羅馬應(yīng)用數(shù)學(xué)研究所的Ferranti Mark I*。

比薩大學(xué)開始建造研究計(jì)算機(jī),由好利獲得提供財(cái)務(wù)支持、電子元件、專利許可和雇員。作為交換,好利獲得的員工獲得了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。雖然比薩項(xiàng)目只是為了給研究人員制造一臺科學(xué)機(jī)器,但好利獲得則希望針對商業(yè)市場開發(fā)一系列商用計(jì)算機(jī)。

阿德里亞諾尋覓了專家工程師和經(jīng)理,想要在公司內(nèi)建立一個(gè)計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室,并領(lǐng)導(dǎo)好利獲得的計(jì)算機(jī)團(tuán)隊(duì)。終于,他在馬里奧?朱身上看到了這兩種角色兼具的可能性。馬里奧?朱1924年出生在意大利,是中國駐羅馬和梵蒂岡城大使館外交官朱殷(Yin Tchou,音)的兒子。在羅馬第一大學(xué)學(xué)習(xí)電氣工程后,馬里奧?朱獲得了華盛頓特區(qū)美國天主教大學(xué)的獎(jiǎng)學(xué)金,并獲得了該校的電氣工程學(xué)學(xué)士學(xué)位。1949年,他移居紐約,獲得了布魯克林理工學(xué)院物理學(xué)碩士學(xué)位,3年后,他成為了哥倫比亞大學(xué)電氣工程副教授。

1954年8月,阿德里亞諾?奧利維蒂在紐約遇到馬里奧?朱,并立即認(rèn)定他就是最佳人選。馬里奧?朱是數(shù)字控制系統(tǒng)專家,在美國最先進(jìn)的電子和計(jì)算研究實(shí)驗(yàn)室工作。他的母語還是意大利語,了解公司的文化。阿德里亞諾和他的兒子羅伯托(Roberto)說服馬里奧?朱回到意大利,并負(fù)責(zé)領(lǐng)導(dǎo)他們在比薩的電子技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室。

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實(shí)驗(yàn)室的第一個(gè)項(xiàng)目Macchina Zero如期推進(jìn),但1957年馬里奧?朱決定轉(zhuǎn)向晶體管,這一決策有很高的風(fēng)險(xiǎn),且可能造成延誤。每次安裝,公司將至少需要10萬個(gè)晶體管和二極管,但意大利和其他地方一樣,晶體管供應(yīng)不足。公司決定不從美國或其他地方進(jìn)口元件,而是自己制造。這一舉措能夠?yàn)楹美@得提供安全而持續(xù)的元件來源以及有關(guān)該領(lǐng)域最新進(jìn)展的專業(yè)知識和見解。

1957年,好利獲得與意大利電信公司Telettra成立了SGS公司(Società Generale Semiconduttori的首字母縮寫)。SGS在通用電氣授權(quán)的技術(shù)基礎(chǔ)上,很快開始生產(chǎn)鍺合金結(jié)型晶體管。

不過,SGS的下一代晶體管是與仙童半導(dǎo)體公司合作制造的硅晶體管。當(dāng)時(shí)的這家加州初創(chuàng)公司和SGS同年成立,由一群年輕的科學(xué)家和工程師組成,其中包括羅伯特?諾伊斯和戈登?摩爾。1959年年底,SGS通過好利獲得新迦南實(shí)驗(yàn)室與仙童半導(dǎo)體公司取得聯(lián)系,次年,仙童半導(dǎo)體公司和好利獲得與Telettra一樣,成為了SGS的平等合作伙伴。好利獲得由此拿到了仙童半導(dǎo)體公司開創(chuàng)性技術(shù)的使用權(quán),其中包括平面工藝,這是仙童半導(dǎo)體公司1959年取得專利的技術(shù),現(xiàn)在仍用于制造集成電路

馬里奧?朱推動晶體管計(jì)算機(jī)取得進(jìn)展靠的是ELEA 9003,這是意大利制造的第一臺商用計(jì)算機(jī)。它于1959年面世,1960到1964年間,有大約40臺主機(jī)出售或出租給了意大利客戶,這些客戶主要從事銀行業(yè)和工業(yè)。

ELEA屬于計(jì)算機(jī)歷史學(xué)家認(rèn)定的第二代計(jì)算機(jī),也就是使用晶體管和鐵氧體磁芯存儲器的機(jī)器。在這方面,ELEA 9003和IBM 7070以及西門子 2002很相似。磁芯存儲器是穿有銅線的微小磁環(huán)陣列。每個(gè)核芯都可以被順時(shí)針或逆時(shí)針磁化,表示1比特信息——1或0。在米蘭附近的Borgolombardo工廠里,好利獲得的工人將ELEA存儲器進(jìn)行手工線裝,ELEA就是在那里組裝的。

ELEA 9003中存儲器的最小單位是字符,由6位比特加1位奇偶校驗(yàn)位組成。存儲器字符的總范圍為2萬到16萬個(gè),一般安裝約4萬個(gè)字符。好利獲得的兩位工程師喬治?撒切多迪(Giorgio Sacerdoti)和馬丁?弗里德曼(Martin Friedman)此前曾為Ferranti計(jì)算機(jī)工作。他們的背景可能影響了9003的一些設(shè)計(jì)決策,尤其是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)。不過,撒切多迪在羅馬研究的Ferranti Mark I*使用的是威廉姆斯-基爾伯恩管(Williams-Kilburntube)和真空管,而不是磁芯存儲器和晶體管。

為了監(jiān)督新計(jì)算機(jī)的美學(xué)設(shè)計(jì),阿德里亞諾帶來了意大利建筑師小埃托?索特薩斯(Ettore Sottsass Jr.)。在荷蘭設(shè)計(jì)師安德烈?范?昂科(Andries Van Onck)的協(xié)助下,索特薩斯專注于人機(jī)界面設(shè)計(jì),利用人為因素和人體工程學(xué),讓計(jì)算機(jī)更易操作和維修。例如,他將機(jī)架的高度標(biāo)準(zhǔn)定為150厘米,讓各處一邊的工程師和技術(shù)人員能彼此進(jìn)行視覺溝通,因?yàn)楫?dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)噪聲非常大。

ELEA 9003安裝在一系列模塊化機(jī)柜中。彩色條帶標(biāo)出了每個(gè)機(jī)柜的內(nèi)容物,例如電源、存儲器、算術(shù)邏輯單元和外圍設(shè)備的控制單元(包括打印機(jī)和Ampex磁帶驅(qū)動器)。某些ELEA 9003裝置的電源和磁帶倉中還使用了真空管。

為了便于測試和修理電路板,索特薩斯將每個(gè)機(jī)架分為中央部分和兩翼三部分,使其可以像書一樣打開。他還在機(jī)架上方的槽道內(nèi)安排了接線電纜。那個(gè)時(shí)代典型主機(jī)的電纜都位于地板下,導(dǎo)致維護(hù)麻煩而昂貴。

控制臺的顯示器使用了彩色立方體網(wǎng)格,類似馬賽克瓷磚。每個(gè)立方體都刻有一個(gè)字母或符號。顯示器的不同部分會顯示9003組件的狀態(tài)。操作員可以使用控制臺的鍵盤來輸入指令,每次一條,可直接執(zhí)行。

索特薩斯設(shè)計(jì)的好利獲得ELEA 9003復(fù)雜而優(yōu)雅。1959年,它獲得了著名的黃金羅盤(Compasso d’Oro)工業(yè)設(shè)計(jì)獎(jiǎng)。

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好利獲得致力于將ELEA推向國際市場。公司沒有將計(jì)算機(jī)指令和縮寫從意大利語翻譯成英語、法語或德語,而是設(shè)計(jì)了一個(gè)大膽的解決方案。它委托烏爾姆設(shè)計(jì)學(xué)院(當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的設(shè)計(jì)中心之一)開發(fā)了一種獨(dú)立于任何一種語言的符號系統(tǒng)。雖然所開發(fā)出來的圖標(biāo)系統(tǒng)從未在ELEA系列中使用,但它預(yù)示了如今計(jì)算機(jī)界面中圖標(biāo)的廣泛使用。

好利獲得出口計(jì)算機(jī)的重大計(jì)劃包括1959年收購美國打字機(jī)制造商安德伍德(Underwood)。好利獲得希望通過這一舉措,利用安德伍德強(qiáng)大的商業(yè)網(wǎng)絡(luò)推進(jìn)自己在美國的銷售。可惜此次收購耗盡了公司的資金。更糟糕的是,好利獲得發(fā)現(xiàn)安德伍德的制造設(shè)備已經(jīng)過時(shí),其財(cái)務(wù)狀況也很差。

1960年2月27日,阿德里亞諾?奧利維蒂在從米蘭乘火車前往洛桑時(shí)因中風(fēng)而去世,時(shí)年58歲。次年,馬里奧?朱在一次車禍中喪生,年僅37歲。馬里奧?朱去世時(shí)就已經(jīng)率先開發(fā)了新一代的好利獲得計(jì)算機(jī),該計(jì)算機(jī)包含了SGS-仙童的硅組件。伴隨這些不幸的事件,好利獲得的計(jì)算機(jī)部門失去了最具魅力和遠(yuǎn)見的領(lǐng)導(dǎo)者。

接下來的幾年,公司充滿動蕩。羅伯托?奧利維蒂試圖讓計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)繼續(xù)發(fā)展,甚至呼吁意大利政府提供援助,但政府不認(rèn)為電子和計(jì)算機(jī)涉及國家利益,因此拒絕救助好利獲得的電子部門。(政府也沒有支持好利獲得開發(fā)ELEA,與美國和英國政府對其國內(nèi)計(jì)算機(jī)制造商的大力支持形成了鮮明對比。)與此同時(shí),據(jù)報(bào)道,美國政府通過其前駐意大利大使克萊爾?布斯?魯斯(Clare Boothe Luce)對好利獲得施壓,迫使其出售電子部門,最終,好利獲得在1964年將其電子部門出售給了通用電氣。

好利獲得出售給通用電氣的部分不包括其小型可編程計(jì)算器,公司繼續(xù)對其進(jìn)行開發(fā)。1965年,Programma 101一經(jīng)上市便大受歡迎。(見插圖《可用作計(jì)算機(jī)的計(jì)算器》。)

收購好利獲得是通用電氣進(jìn)入歐洲計(jì)算機(jī)市場戰(zhàn)略的一部分。好利獲得的法國合作伙伴布爾公司同樣面臨財(cái)務(wù)困難,也于1964年被通用電氣收購。通用電氣繼續(xù)在好利獲得的小型模塊基礎(chǔ)上制造計(jì)算機(jī),并將其作為GE 100系列出售。例如,ELEA 4115變成了GE 115。最終,通用電氣的GE 100系列售出了大約4000臺機(jī)器。

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我們無法推測,如果阿德里亞諾?奧利維蒂和馬里奧?朱活得更久,將能使其計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)開展到何種程度。我們所知道的是,其電子部門留下了重要的設(shè)計(jì)遺產(chǎn)、先進(jìn)的硬件和才華橫溢的工程師。

毫無疑問,好利獲得是當(dāng)時(shí)最優(yōu)雅的計(jì)算機(jī)。阿德里亞諾認(rèn)為計(jì)算機(jī)應(yīng)該是復(fù)雜的手工藝品,其美學(xué)、人體工程學(xué)和用戶體驗(yàn)都必須與技術(shù)并行,需要精心雕琢。他投身于公司的方方面面,包括工廠、工人、廣告和營銷,從整體上進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)。IBM的小托馬斯?J. 沃森(Thomas J. Watson Jr.)在其1973年的著名演講《好設(shè)計(jì)就是好生意》中,稱贊阿德里亞諾?奧利維蒂激發(fā)了IBM在20世紀(jì)50年代后期的全面美學(xué)改革。

好利獲得的計(jì)算機(jī)遺產(chǎn)也通過其晶體管業(yè)務(wù)而繼續(xù)存在。1987年,SGS與法國國有公司——湯姆遜半導(dǎo)體公司合并,成立了意法半導(dǎo)體公司,現(xiàn)在它已經(jīng)成為了一家跨國微芯片制造商。

好利獲得聘用的人才也在繼續(xù)發(fā)揮自己的才干。在好利獲得眾多才華橫溢的工程師和科學(xué)家中,有一位脫穎而出。1960年,該公司聘用了一位名叫弗德里克?法金(Federico Faggin)的19歲年輕人在其電子實(shí)驗(yàn)室工作。法金在好利獲得工作期間,學(xué)習(xí)了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)、邏輯學(xué)和電路設(shè)計(jì),并幫助建造了一臺小型實(shí)驗(yàn)計(jì)算機(jī)。

后來,在獲得帕多瓦大學(xué)物理學(xué)學(xué)位后,法金在意大利的SGS-仙童合資公司短暫地工作了一段時(shí)間,然后去了位于加州帕洛阿爾托的仙童研發(fā)實(shí)驗(yàn)室,之后去了英特爾公司。憑借在好利獲得和SGS的經(jīng)驗(yàn),他很快加入了創(chuàng)建第一臺商用微處理器英特爾4004的團(tuán)隊(duì)。因此,雖然好利獲得建造大型機(jī)計(jì)算機(jī)的工作未能持續(xù)下來,但這一努力間接促成了今天我們身邊微型計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的誕生。

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可用作計(jì)算機(jī)的計(jì)算器

1964年將計(jì)算機(jī)業(yè)務(wù)出售給通用電氣后,好利獲得成功地保留了對小型電子計(jì)算器的掌控權(quán)。其中最著名的是Programma 101。

這款可編程臺式計(jì)算器于1965年10月在紐約商業(yè)設(shè)備制造商協(xié)會展會上一經(jīng)推出,便名聲大噪。它也被稱為P101或Perottina,以設(shè)計(jì)它的總工程師皮爾?喬治?貝羅特(Pier Giorgio Perotto)命名,最終售出了超過4萬臺,銷售地主要為美國,部分在歐洲。NASA購買了大量P101供1969年阿波羅11號登月的工程師使用。

該機(jī)器的賣點(diǎn)之一是它的便攜性。它的大小大約與電動打字機(jī)相當(dāng)。在程序模式下,它可以利用已儲存的指令,像計(jì)算機(jī)一樣使用;而在手動模式下,它又是一臺高速計(jì)算器。它的存儲器由磁致伸縮延遲線組成,利用沿鎳合金線圈傳播的聲脈沖來存儲數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)和程序指令。其他幾種小型計(jì)算機(jī)和計(jì)算器上也使用了這種存儲器,包括小型商業(yè)計(jì)算機(jī)Ferranti Sirius,以及臺式計(jì)算器Friden EC-130和EC-132。

P101有一個(gè)36字符的鍵盤、一個(gè)內(nèi)置機(jī)械打印機(jī)和一個(gè)磁卡讀卡器/記錄器,用于存儲和檢索程序。好利獲得提供了一個(gè)常用程序庫。當(dāng)時(shí)還沒有像現(xiàn)在這樣的顯示器。

P101只使用高級指令,所以使用它編程非常簡單。正如宣傳廣告視頻所宣稱的:“一位好秘書在幾天之內(nèi)就能學(xué)會操作它!”廣告展示了在實(shí)驗(yàn)室、游泳池邊,甚至是在賭場中應(yīng)用P101的畫面。相比當(dāng)時(shí)需要程序員、工程師和操作員團(tuán)隊(duì)才能運(yùn)行的大型機(jī)計(jì)算機(jī),P101緊湊的尺寸、良好的功能和簡易的操作都非常出色。不過其售價(jià)不低,P101可以按月租用,也可以按3 200美元(約合今天的2.5萬美元)的價(jià)格一次性購買。相較之下,IBM系統(tǒng)/360大型機(jī)的月租金從2 700美元到11.5萬美元不等,購買價(jià)格從13.3萬美元到550萬美元不等。

該計(jì)算器的技術(shù)參數(shù)隨后被模仿。據(jù)稱,由于惠普HP 9100可編程計(jì)算器的架構(gòu)和磁卡與P101相似,惠普向好利獲得支付了大約90萬美元的版稅。

P101的美學(xué)和人體工程學(xué)設(shè)計(jì)由才華橫溢的意大利年輕建筑師馬里奧?貝里尼完成。和索特薩斯的 ELEA 9003未來主義的外觀相比,貝里尼的P101富于曲線和感官之美,同時(shí)便于使用。它圓潤的邊緣可以舒適地支撐用戶的腕部和手部。磁卡可以很容易地插進(jìn)中央插槽。在右側(cè),紅綠色燈光增添了一抹色彩,同時(shí)還會提示操作員是否出現(xiàn)故障。P101現(xiàn)已被紐約現(xiàn)代藝術(shù)博物館永久收藏。

如果你擁有一臺P101并且需要修理,請不要絕望。包括P101原始設(shè)計(jì)師、前好利獲得工程師以及志愿者在內(nèi)的團(tuán)隊(duì)能夠幫助你恢復(fù)并修復(fù)它。他們的實(shí)驗(yàn)室位于都靈附近小鎮(zhèn)伊夫雷亞的Museo Tecnologicamente,那里也是好利獲得的成立之地。

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原文標(biāo)題:數(shù)字計(jì)算機(jī)和晶體管的先驅(qū)--意大利的好利獲得

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