机器人专家转型教师,带神经多样性学生复原历史计算机ENIAC

亚利桑那州PS学院科技教师汤姆·布里克,曾拥有十年机器人创业经历,转型从教后致力于神经多样性学生教育。为纪念ENIAC诞生80周年,他带领自闭症学生团队,历时数月完成了这台1940年代经典计算机的等比例复原模型。项目共使用近300平方米硬纸板、1600根热熔胶棒及18000个模拟真空管。布里克本人也患有计算障碍症,深知神经多样性既是挑战也是天赋,致力于帮助学生发掘自身潜能。

汤姆·布里克一直认为自己是个建造者。多年来,他设计过机器人,制造过复古泪滴形拖车,最近又带领一群学生建造了一台1940年代关键计算机的全比例复原品。

布里克是亚利桑那州吉尔伯特市PS学院的技术教师,这是一所专为自闭症及其他特殊学习需求学生服务的中高学校。在2025至2026学年开始之际,他与学生共同启动了一个项目——为纪念"电子数字积分计算机"(ENIAC)建造80周年,按原尺寸复原这台历史性计算机。ENIAC是世界上最早的可编程电子计算机之一,建成时的运算速度约为同期其他机器的一千倍。

在成为教师之前,布里克在2000年代经营了一家机器人公司长达十年。当一场经济低迷迫使他关闭公司后,他转身走上了教学之路。"在我年轻的时候,有很多了不起的人帮助过我,他们真心付出时间和资源,深刻改变了我人生的轨迹,"布里克说,"我觉得我需要把这份善意传递下去。"

布里克幼年成长于宾夕法尼亚州拉特罗布市,他从小就迷上了电视剧《迷失太空》,剧中有一个保护全家人的机器人角色。"它是那个小男孩最好的朋友,我完全被迷住了。我记得当时心里想,我也想拥有这样的存在。就是从那时起,我与机器人和科技结下了一生的情缘。"

他开始用能找到的各种材料拼装玩具机器人,初中时又加入了电子元件。"到了高中初期,我已经能制造完全自主的、由微处理器控制的机器了,"他说。15岁时,他建造了一台重达150磅的钢制消防机器人,并因此获得了IEEE及其他组织颁发的奖项。

布里克持续钻研机器人技术,并主动向附近的大学寻求帮助。他最初联系到了卡内基梅隆大学的一名学生,对方邀请他前往参观校园。"我父母下个周末就开车送我去了,他带我参观了机器人实验室,我完全看呆了。他送我回家时给了我大学教材,还有一大堆金属零件、齿轮和电线,"布里克回忆道。他每次只读一页教材,反复研读直到真正理解为止。为了填补知识空缺,他又联系上了家乡圣文森特学院的一位机器人学教师,获准旁听课程。他说,这些大人们"都帮助改变了我人生的走向"。

临近高中毕业时,布里克意识到大学并不适合自己。"我更向往解决现实问题,而不是按部就班地完成课程,所以我选择走自己的路,"他说。此外,布里克患有计算障碍症,这使传统数学学习对他来说更具挑战性。"这反而促使我开发出了另辟蹊径的工程方法。"

毕业后,他先后从事了多份技术工作,随后自立门户。2000年,他开设了一家电脑零售店,并附设了一家机器人业务公司——白盒机器人。创业灵感来自他用标准现成零件组装"白盒"PC时的顿悟——机器人领域竟没有类似的产品。

于是,他开始研发一个模块化通用平台,将白盒PC的理念引入移动机器人领域。"机器人的底盘就像一盒乐高积木,"他说。用户可以拼接两个躯干来增加承载量、更换驱动系统,或换上不同的传感器头。他为这款名为"914 PC-Bot"的平台申请了实用专利和外观设计专利,并在与加拿大国防机器人公司Frontline Robotics合并后正式投产。布里克表示,他们最终在17个国家销售了约200台机器人。

然而,2008年金融危机随之而来。白盒机器人公司苦苦支撑了几年,最终于2010年底关闭。"我活出了自己的人生梦想,整整十年,"他说。关闭公司后,他经历了一段"内心探索",重新思考未来的方向。他想起了曾经的导师们对自己的深远影响,决定以教学的方式将这份善意传承下去。

2013年,布里克开始在一个面向自闭症青年的职业培训项目中工作。该项目当时没有技术模块,于是他亲手创建并运营,直至2019年被PS学院亚利桑那校区聘为技术教师。

布里克觉得自己能与学生产生共鸣,因为他本人也属于神经多样性群体。童年时代,他因计算障碍症的诊断而不断被告知自己"做不到这个""做不到那个"。"人们总告诉你它带走了什么,却从不告诉你它给予了什么,"布里克说。

成年后,他意识到自己的某些优势其实也与计算障碍症有关,例如出色的三维空间推理能力。"我脑子里有一个全天候运转的CAD程序,"他说,"我认为我在机器人领域能够成功,真正的原因正是计算障碍症……对我来说,它一直是一种超能力。"

每当学生对自己的自闭症状况流露出负面情绪时,他都会分享自己的亲身经历。"你也许只是需要比别人多一点韧劲,因为有些关卡你确实得硬着头皮闯过去,但你闯过之后,会收获属于你的天赋与力量,"他对学生们说。

布里克的课程也致力于发挥学生的这些优势。"我不希望我的技术课程感觉像手工课,"他说。通过复原ENIAC这样的项目,学生们可以充分发挥他们许多人共有的特质——例如高度专注的能力和精确重复操作的能力。

布里克已向学生讲授ENIAC相关知识多年。在研读资料的过程中,他发现这台重达27吨的巨型计算机在1955年退役后曾被拆解,部分设备遭到销毁。尽管ENIAC最初的40块面板中有几块陈列于博物馆,但"再也没有机会看到它完整地矗立在那里了。我们想把这份体验带给世界,"布里克说。

他和学生们首先系统学习ENIAC的相关知识,就连布里克本人也对这台有着80年历史的计算机之复杂程度感到震惊。他们先制作了一个十二分之一比例的模型,帮助学生直观了解其外观。看到学生们眼中迸发的光芒,布里克对他们挑战全尺寸复原的能力充满信心,随即开始采购材料。

ENIAC由40块排列成U形的大型金属面板组成,内部容纳了大量真空管、电阻器、电容器和开关。其中20块面板是设计相同的累加器,学生们从这些面板入手,再逐步完成其他小批量面板的制作。布里克说,这些重复面板赋予了ENIAC一种对称美感,但也是复原过程中最大的挑战之一——一个零件稍有偏差,下一个也会随之出错,误差会不断累积放大。

面板组装完成后,他们又添加了ENIAC的三张功能表(通过开关矩阵存储数值常量),以及两台穿孔卡片机,最后安装了18,000根仿真真空管。整个项目共消耗近300平方米的厚卡纸、1,600根热熔胶棒和7加仑黑色油漆。

这台机器的规模——以及学生们的付出——令布里克深受震撼。"完工的那一刻,我感觉自己置身于一屋子科学家之中,"他说。

在此之前,布里克的学生们曾建造过一辆8英尺长的可驾驶特斯拉Cybertruck("配备了400瓦立体声音响和低音炮"),他计划延续这股势头,开启下一个复原项目——或许会是阿波罗登月任务的相关内容。

"我每天去上班,对机器人和科技充满热情,并能把这份热情与学生们分享,"布里克说,"我能感受到当年帮助过我的那些人所处的位置是什么滋味。这让那个循环得以闭合,我觉得这真的很有意义。"

Q&A

Q1:ENIAC是什么?为什么值得复原?

A:ENIAC全称"电子数字积分计算机",是世界上最早的可编程电子计算机之一,建于1940年代,运算速度约为同期其他机器的一千倍。它在1955年退役后被拆解,部分设备遭到销毁,现存的几块面板分散陈列于各博物馆,无法再以完整形态呈现。布里克和学生们复原它,正是希望让公众有机会亲眼看到这台历史性机器完整的样子,纪念其建造80周年。

Q2:布里克的学生是如何完成ENIAC全尺寸复原的?

A:学生们先系统学习ENIAC的历史与结构,随后制作了十二分之一比例的模型加深理解,再正式挑战全尺寸复原。整个项目共使用近300平方米厚卡纸、1,600根热熔胶棒、7加仑黑色油漆,并安装了18,000根仿真真空管,最终还原了ENIAC的40块面板、三张功能表及两台穿孔卡片机,精确呈现了原机在1950年代被拆解前的完整外观。

Q3:计算障碍症如何影响了布里克的工程与教学生涯?

A:计算障碍症使布里克在传统数学学习上面临挑战,但也促使他发展出替代性的工程思维方式,并培养出极强的三维空间推理能力。他将这种能力比作"脑内全天候运转的CAD程序",认为正是这一特质成就了他在机器人领域的成功。在教学中,他也以自身经历鼓励神经多样性学生,引导他们将自身特质转化为优势,在实践型项目中发挥专注与精确重复操作的能力。

来源:IEEE Spectrum - Robotics

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2026

05/11

09:27

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