跳转到内容

贝尔实验室

诺基亚贝尔实验室
公司類型子公司
成立1925年1月(前身为贝尔电话实验室公司)
創辦人亚历山大·格雷厄姆·贝尔
代表人物
總部美国新泽西州默里希尔[1]
業務範圍全球
产业研究、电信、信息技术、材料科学
產品
所有權者诺基亚 编辑维基数据
母公司
网站www.bell-labs.com

贝尔实验室(英語:Bell Labs,2023年起正式名称为诺基亚贝尔实验室)是一家美国工业研究开发公司,总部位于新泽西州默里希尔。实验室归诺基亚所有。[1]

研究人员在贝尔实验室取得的成果包括:射电天文学、晶体管、激光、光伏电池、电荷耦合器件(CCD)、信息论、Unix操作系统以及程序设计语言(包括B、SNOBOL、AWK、BCPL、C++,以及应用最广的C语言)。[2]ALGOL、S、Plan 9、Inferno等语言和操作系统同样诞生于此。

在贝尔实验室完成的工作先后获得十一项诺贝尔奖、五项图灵奖、一项格莱美奖、五项艾美奖和一项奥斯卡奖。

起源与历史地点

[编辑]

贝尔实验室的前身至少可以追溯到19世纪末。其早期沿革与亚历山大·格雷厄姆·贝尔本人的工作,以及AT&T公司和西部電氣两家公司的工程部门都有关系。

贝尔个人的研究工作

[编辑]

1880年,法国政府因贝尔发明电话而授予他伏打奖金(约合当时的5万法郎,约1万美元)。贝尔用这笔钱在华盛顿特区乔治敦创办了伏打资料局,与钱塞勒·赖特、查尔斯·萨姆纳·泰恩特等人合作,开展与留声机、有声电影和电话有关的研究。1887年,伏打资料局更名为伏打实验室协会。贝尔在那里的研究项目包括唱片、用于传输和录制声音的光学技术、航空以及磁存储。

贝尔本人是将科学研究集中开展的早期倡导者之一。他后来创办的机构还有航空实验协会和贝尔工程协会。

早期渊源

[编辑]

1884年,美国贝尔电话公司为研发和测试设立了机械部。1908年前后,西部电气也成立了一个正式的工程研究部门。AT&T的研发部门和西部电气的研究部门在纽约和芝加哥两地开展工作。这些部门后来合并为贝尔实验室。[3]

20世纪初,西方电气公司在纽约市西街463号设有研究实验室。1906年,弗兰克·鲍德温·朱伊特博士在此开始研究电力传输,他后来成为贝尔实验室的首任总裁。西奥多·牛顿·维尔任命朱伊特负责西方电气的工程部门。第一次世界大战期间,朱伊特还曾在美国军队担任通信军官。

正式组建与地点变迁

[编辑]

1925年,西方电气研究部门和AT&T工程部门在一次公司重组后合并,贝尔电话实验室公司由此成立,所有权由西方电气和AT&T各持一半。[3]

1920年代,实验室的两处主要地点分别位于纽约市曼哈顿下城西街463号,以及芝加哥南克林顿街。1930年代,实验室在新泽西州陆续设立多个地点。1941年,实验室在新泽西州霍尔姆德尔购置土地,兴建研发设施。

1928年,AT&T子公司纽约电话公司开始在新泽西州默里希尔购置土地。1930年代初,实验室在那里建起实验楼。1937年,贝尔实验室在默里希尔的主楼动工,1941年实验室人员开始迁入,大楼于1942年完工。

1960年代,实验室在新泽西州的多个地点进一步扩张。1967年,公司总部从西街463号正式迁往默里希尔。

1996年,贝尔实验室随朗讯科技从AT&T分拆。2006年,朗讯与阿尔卡特合并为阿尔卡特-朗讯。2016年,诺基亚收购阿尔卡特-朗讯,贝尔实验室随之成为诺基亚的研发机构,改称诺基亚贝尔实验室。

2023年12月11日,诺基亚宣布将在新泽西州新不伦瑞克建设一座全新的先进研发设施,把已有80余年历史的默里希尔园区在2028年之前迁出。

各时期地点

[编辑]

20世纪上半叶,贝尔实验室在美国和海外设有多处地点。1947年前后的主要地点包括:

  • 纽约州纽约市西街463号
  • 新泽西州默里希尔
  • 新泽西州霍尔姆德尔
  • 伊利诺伊州芝加哥
  • 新泽西州惠帕尼
  • 佐治亚州亚特兰大
  • 马萨诸塞州波士顿
  • 英国伦敦
  • 法国巴黎

1974年,贝尔实验室在美国多地设有研究点,包括新泽西州默里希尔、霍尔姆德尔、惠帕尼、纳特利、哥伦布,纽约州切斯纳特希尔,宾夕法尼亚州阿伦敦,俄亥俄州哥伦布,伊利诺伊州内珀维尔,科罗拉多州科罗拉多斯普林斯,印第安纳州印第安纳波利斯等。

2026年前后,诺基亚贝尔实验室的主要研究地点分布于美国新泽西州默里希尔、加利福尼亚州桑尼维尔、马萨诸塞州剑桥,以及芬兰埃斯波、德国慕尼黑、法国巴黎-萨克雷、英国剑桥、印度班加罗尔、日本东京、以色列特拉维夫、比利时安特卫普等地。

发现与开发成果

[编辑]

贝尔实验室在通信、物理、材料、计算机等领域成果众多,以下按年代列出其部分重要工作。

20世纪20年代

[编辑]

1924年,贝尔实验室工程师沃尔特·A·休哈特首创统计过程控制方法,奠定了现代质量管理的基础。

1926年,实验室发明了最早的有声电影系统之一。1927年,贝尔实验室向外界演示了通过长途电话线传输的电视图像,这是电视发展史上的早期重要尝试。同年,实验室发明了声码器。

1928年,克林顿·戴维孙和莱斯特·格默通过实验证实了物质的波动性,为后来的量子力学发展提供了关键证据。

20世纪30年代

[编辑]

1931年,工程师卡尔·央斯基在研究长途电话的无线电干扰时,发现了来自银河系中心的射电信号,由此开创了射电天文学。

1932年,实验室研制出用于微波传输的波导管。1933年,卡尔·G·詹斯基之外,工程师埃德温·霍华德·阿姆斯特朗在贝尔实验室相关工作基础上完善了调频(FM)广播技术。

1937年,克林顿·戴维孙因证实物质的波动性质获得诺贝尔物理学奖。同年,研究员霍默·达德利在纽约世界博览会上公开展示了声码器和名为Voder的电子语音合成装置,这是最早的电子语音合成设备之一。

1939年,乔治·斯蒂比兹研制出以继电器实现二进制运算的复数计算器(Complex Number Calculator),被视为最早的数字计算机之一。1940年,他还通过电报线路实现了从达特茅斯学院向这台位于纽约的计算器远程发送指令,是远程计算的早期演示。

20世纪40年代

[编辑]
1947年发明的首个晶体管的复制品

1947年,约翰·巴丁、沃尔特·豪泽·布拉顿和威廉·肖克利在默里希尔发明了首个晶体管。晶体管取代了体积庞大、耗电高的真空管,成为现代电子设备的基础元件,三人因此获得1956年诺贝尔物理学奖。

1943年至1945年间,贝尔实验室为美军开发了多种军用通信设备,包括用于战场的无线电和加密电话系统。1945年,实验室发表了关于半导体材料的重要研究报告。

1948年,克劳德·香农在《贝尔系统技术杂志》上发表《通信的数学理论》,系统提出了信息论,用比特(bit)作为信息量的基本单位,为数字通信和数据压缩奠定了理论基础。

1949年,实验室研制出早期的硅太阳能电池原型。

20世纪50年代

[编辑]

1950年代,贝尔实验室在微波通信和电话交换自动化方面取得大量进展。1951年,实验室开始试验直接长途拨号,用户无需接线员即可拨打长途电话。

1954年,研究员杰拉尔德·皮尔逊、达里尔·查平和化学家卡尔文·富勒研制出第一块实用的硅太阳能电池,光电转换效率约为6%。

1956年,跨大西洋同轴电话电缆TAT-1投入使用,连接英国和北美,可同时承载36路电话。

1958年,亚瑟·肖洛和查尔斯·汤斯发表关于激光原理的重要论文,提出在光波频段实现受激辐射放大的方案,为激光的发明奠定了基础。

20世纪60年代

[编辑]

1960年,贝尔实验室参与开发了第一颗有源通信卫星回声一号(Echo 1)相关的通信实验。1962年,AT&T发射的电星一号(Telstar 1)成功中继跨大西洋电视信号,实验室在卫星通信地面站方面承担了关键工作。

1962年,乔治·费希尔等人在语音合成和数字信号处理方面取得进展。同年,实验室研制出用于电话网络的脉冲编码调制(PCM)设备,使语音得以数字化传输。

1964年,阿诺·彭齐亚斯和罗伯特·伍德罗·威尔逊在霍尔姆德尔使用喇叭形天线进行测量时,发现了均匀存在于各个方向的微波背景噪声,后被确认为宇宙微波背景辐射,为大爆炸理论提供了关键证据,两人因此获得1978年诺贝尔物理学奖。

1965年,彭罗兹和詹姆斯·韦恩·福斯特等人在计算机图形和早期调制解调器方面开展工作。同年,实验室研制出用于电话线路的早期调制解调器。

1969年,实验室的计算机科学家肯·汤普森和丹尼斯·里奇开始开发Unix操作系统。Unix引入的许多概念,如分层文件系统、管道、进程和可移植性,深刻影响了后世操作系统。

20世纪70年代

[编辑]

1970年代初,为把Unix从汇编语言迁移到更易移植的平台,丹尼斯·里奇在B语言基础上开发出C语言。C语言随后成为操作系统、编译器和嵌入式系统中应用最广的程序设计语言之一。

1970年,威拉德·博伊尔和乔治·埃尔伍德·史密斯发明了电荷耦合器件(CCD),这种器件能够把光学图像转换为电信号,后来广泛用于数码相机、扫描仪和天文成像,两人因此在2009年与高锟共同获得诺贝尔物理学奖。

1972年,实验室研制出用于数字电话交换的早期系统。1976年,实验室铺设了第一条试验性光纤通信线路。

1978年,实验室在新泽西州和伊利诺伊州芝加哥开展了第一代蜂窝移动电话系统(AMPS)的试验,为后来的商用移动电话网络奠定基础。

20世纪80年代

[编辑]

1980年,亚瑟·阿什金在贝尔实验室发明了光镊技术,利用聚焦激光束操控微小粒子和生物细胞,他因此在2018年获得诺贝尔物理学奖。

1982年, Horst Störmer、崔琦等人在强磁场和极低温条件下研究二维电子系统,后来发现了分数量子霍尔效应,相关工作获得1998年诺贝尔物理学奖。

1983年,比雅尼·斯特劳斯特鲁普在C语言基础上开始开发C++程序设计语言,引入了面向对象、泛型等特性,广泛用于系统软件、游戏和高性能应用。

1984年贝尔系统分拆后,实验室更名为AT&T贝尔实验室。1985年,实验室研制出用于数字信号处理的DSP芯片,并在语音识别方面取得进展。

20世纪90年代

[编辑]

1990年代,贝尔实验室在光通信、无线通信和数字视频方面持续投入。1996年,实验室随朗讯科技从AT&T分拆,并更名为贝尔实验室创新公司。

1997年,朱棣文因开发出用激光冷却和俘获原子的方法获得诺贝尔物理学奖,相关工作始于他在贝尔实验室的研究。

1998年,实验室演示了密集波分复用(DWDM)光通信系统,可在一根光纤上同时传输多路高速信号,大幅提升了长途通信容量。

21世纪初

[编辑]

2006年,朗讯与阿尔卡特合并,实验室成为阿尔卡特-朗讯旗下研发机构。2013年,实验室宣布在传统铜质电话线上实现每秒10吉比特的传输速率,创下当时的宽带速度纪录。

2014年,埃里克·贝齐格因在超分辨率荧光显微技术方面的工作获得诺贝尔化学奖,该研究始于他在贝尔实验室半导体物理研究部门期间。

2015年4月15日,诺基亚同意以价值166亿美元的换股方式收购贝尔实验室的母公司阿尔卡特-朗讯,合并后的首个运营日为2016年1月14日。

2016年9月,诺基亚贝尔实验室与柏林工业大学、德国电信T-Labs和慕尼黑工业大学合作,在光通信现场试验中通过新型调制技术实现了每秒1太比特的数据速率。

2018年,亚瑟·阿什金因光镊及其在生物系统中的应用获得诺贝尔物理学奖,该技术于1980年代在贝尔实验室开发。

21世纪20年代

[编辑]

2020年,阿尔弗雷德·阿霍和杰弗里·乌尔曼因在编译器方面的工作共享图灵奖,相关研究始于他们1967年至1969年在贝尔实验室任职期间。

2021年12月,诺基亚首席战略与技术官决定把贝尔实验室重组为两个独立的职能机构:贝尔实验室核心研究和贝尔实验室解决方案研究。前者负责创造以10年为周期的颠覆性技术,后者寻找能为诺基亚带来增长机会的较短期方案。

2023年,路易斯·布鲁斯因发现和合成量子点获得诺贝尔化学奖,相关工作始于他在贝尔实验室期间。2024年,约翰·霍普菲尔德因在用于机器学习的人工网络方面的工作获得诺贝尔物理学奖。

2026年,贝尔实验室重新整合,原本分开的核心研究和解决方案研究两个单位合并,古鲁·帕鲁尔卡出任合并后的唯一总裁;此前担任联合总裁并负责核心研究部门的彼得·维特退休。位于新不伦瑞克的诺基亚贝尔实验室十层总部大楼于2025年9月4日举行奠基仪式,计划2027年建成,提供34374平方米空间,用于光通信、生成式人工智能和量子物理的实验室及办公室。

荣誉

[编辑]

诺贝尔奖

[编辑]

先后有十一项诺贝尔奖授予了在贝尔实验室完成的工作。[4]

图灵奖

[编辑]

贝尔实验室研究人员先后五次获得图灵奖。

IEEE荣誉奖章

[编辑]

IEEE荣誉奖章于1917年首次颁发,是电气电子工程师学会的最高荣誉。贝尔实验室研究人员先后22次获得该奖章。

  • 1926年:格里诺夫·惠蒂尔·皮卡德,“以表彰他在晶体检波器、环形天线、电波传播和大气扰动方面的贡献”。
  • 1936年:乔治·A·坎贝尔,“以表彰他在电网理论方面的贡献”。
  • 1940年:劳埃德·埃彭施德,“以表彰他作为工程师和发明家的成就、在无线电话发展中的开拓作用,以及对国际无线电协调进展的有力贡献”。
  • 1946年:拉尔夫·哈特利,“以表彰他利用三极管开展振荡电路的早期工作,以及他较早认识并清晰阐明有限带宽传输系统所能传递的信息总量与所需时间之间的基本关系”。
  • 1949年:拉尔夫·布朗,“以表彰他在无线电领域的广泛贡献和在学会事务中的领导作用”。
  • 1955年:哈拉尔德·弗里斯,“以表彰他在拓展无线电频率可用频谱方面的杰出技术贡献,以及他给予年轻工程师的启发和领导”。
  • 1960年:哈里·奈奎斯特,“以表彰他在热噪声、数据传输和负反馈的定量理解方面的基础性贡献”。
  • 1963年:乔治·C·索思沃思(与约翰·H·哈蒙德共同获奖),“以表彰他在微波无线电物理、射电天文学和波导传输方面的开拓性贡献”。
  • 1966年:克劳德·香农,“以表彰他提出的通信数学理论,该理论统一并显著推进了这一领域的水平”。
  • 1967年:查尔斯·汤斯,“以表彰他在量子电子学领域的重要贡献,这些工作促成了微波激射器和激光器”。
  • 1971年:约翰·巴丁,“以表彰他对固体导电性理解、晶体管发明以及超导微观理论的深远贡献”。
  • 1973年:鲁道夫·康普夫纳,“以表彰他通过构想体现全新放大原理的行波管,为全球通信作出的重大贡献”。
  • 1975年:约翰·R·皮尔斯,“以表彰他开创性的具体设想和卫星通信实验的实现,以及他在行波管理论与设计、电子束光学方面对这一成就至关重要的贡献”。
  • 1977年:H·厄尔·沃恩,“以表彰他在首套大容量脉冲编码调制时分电话交换系统开发中的远见、技术贡献和领导作用”。
  • 1980年:威廉·肖克利,“以表彰他发明结型晶体管、模拟型和结型场效应晶体管,以及这些器件运行所依据的理论”。
  • 1981年:西德尼·达林顿,“以表彰他在滤波和信号处理方面促成线性调频雷达的基础性贡献”。
  • 1982年:约翰·图基,“以表彰他在随机过程谱分析和快速傅里叶变换算法方面的贡献”。
  • 1989年:C·库马尔·N·帕特尔,“以表彰他在量子电子学方面的基础性贡献,包括二氧化碳激光器和自旋翻转拉曼激光器”。
  • 1992年:阿莫斯·E·小乔尔,“以表彰他在电信交换系统方面的基础性贡献和领导作用”。
  • 1994年:卓以和,“以表彰他对分子束外延技术发展的开创性贡献”。
  • 2001年:赫维希·科格尔尼克,“以表彰他在激光器和光电子学科学技术方面的基础性贡献,以及在光子学和光波通信系统研发中的领导作用”。
  • 2005年:詹姆斯·L·弗拉纳根,“以表彰他持续的领导作用和在语音技术方面的杰出贡献”。

艾美奖、格莱美奖和奥斯卡奖

[编辑]

贝尔实验室先后五次获得艾美奖:一次在朗讯科技旗下,一次在阿尔卡特-朗讯旗下,三次在诺基亚旗下。

  • 1997年:黄金时段工程艾美奖,以表彰“作为高清晰度电视大联盟一员在数字电视方面的工作”。
  • 2013年:技术与工程艾美奖,以表彰其“在网络数字录像机实施和部署方面的开创性工作”。
  • 2016年:技术与工程艾美奖,以表彰光缆的开创性发明和部署。
  • 2020年:技术与工程艾美奖,CCD(电荷耦合器件)对电视的发展至关重要,使图像能够以数字方式采集,用于录制和传输。
  • 2021年:技术与工程艾美奖,以表彰“ISO基础媒体文件格式的标准化,我们的多媒体研究部门在其中发挥了主要作用”。

光纤方面的发明,以及在数字电视和媒体文件格式方面所做的研究,都完成于原AT&T贝尔实验室时期。

贝尔实验室在阿尔卡特-朗讯旗下获得过一次格莱美奖。

  • 2006年:技术格莱美奖,以表彰其对录音领域的杰出技术贡献。

E·C·温特与贝尔实验室共同获得过一次奥斯卡奖。

  • 1937年:科学技术奖(二等奖),以表彰其多格高频号筒和接收器。

出版物

[编辑]

美国电话电报公司、西方电气以及贝尔系统的其他公司发行过大量出版物,例如供公司内部分发的内部刊物,面向科学界和行业的资料,以及面向包括电话用户在内的公众的读物。

《贝尔实验室记录》(Bell Laboratories Record)是一份主要的内部刊物,既刊登公司新闻、后勤人员简介与活动、设施升级报道等大众性内容,也刊登面向技术或非技术读者的研发成果文章。该刊物随实验室于1925年创办。

一份由贝尔实验室工程师和科学家集中传播原创或转载科研成果的重要期刊,是1922年由AT&T情报部门创办的《贝尔系统技术杂志》(Bell System Technical Journal)。贝尔实验室的研究人员也在行业期刊上发表了大量论文。

其中部分文章被贝尔系统作为专著(Monograph)转载,自1920年起连续编号发行。这些转载超过5000篇,构成了贝尔实验室数十年研究的目录。专著中的研究还配有相应的索引,分别对应专著第1至1199号、第1200至2850号(1958年)、第2851至4050号(1962年)以及第4051至4650号(1964年)。

贝尔实验室几乎所有具有里程碑意义的工作,都收录在一篇或多篇相应的专著中。例如:

  • 第1598号专著:香农《通信的数学理论》,1948年(转载自《贝尔系统技术杂志》)。
  • 第1659号专著:巴丁和布拉顿《晶体管作用所涉及的物理原理》,1949年(转载自《贝尔系统技术杂志》)。
  • 第1757号专著:汉明《检错码与纠错码》,1950年(转载自《贝尔系统技术杂志》)。
  • 第3289号专著:皮尔斯《借助卫星的越洋通信》,1959年(转载自《IRE会刊》)。
  • 第3345号专著:肖洛和汤斯《红外与光学微波激射器》,1958年(转载自《物理评论》)。

历任总裁

[编辑]
序号 任期 总裁姓名 生卒年
1 1925–1940年 弗兰克·鲍德温·朱伊特 1879–1949年
2 1940–1951年 奥利弗·巴克利 1887–1959年
3 1951–1959年 默文·凯利 1895–1971年
4 1959–1973年 詹姆斯·布朗·菲斯克 1910–1981年
5 1973–1979年 威廉·奥利弗·贝克 1915–2005年
6 1979–1991年 伊恩·芒罗·罗斯 1927–2013年
7 1991–1995年 约翰·沙利文·梅奥 生于1930年
8 1995–1999年 丹·斯坦齐奥内 生于1945年
9 1999–2001年 阿伦·奈特拉瓦利 1946–2021年
10 2001–2005年 比尔·奥谢 生于1957年
11 2005–2013年 金钟勋 生于1961年
12 2013年 吉·里滕豪斯
13 2013–2021年 马库斯·韦尔登 生于1968年
14 2021–2026年 蒂埃里·克莱因(贝尔实验室解决方案研究) 生于1971年
14 2021–2026年 彼得·维特(贝尔实验室核心研究) 生于1963年
15 2026年 古鲁·帕鲁尔卡 生于1961年

参见

[编辑]
  • 《贝尔实验室技术杂志》(Bell Labs Technical Journal),贝尔实验室1996年至今出版的科学期刊。
  • 《贝尔实验室记录》(Bell Labs Record)。
  • 乔治·斯蒂比兹,贝尔实验室工程师,被誉为“现代数字计算机之父”。
  • 移动电话的历史,蜂窝电话在贝尔实验室的构想与开发。
  • 诺尔斯原子动力实验室。
  • 有声电影,贝尔实验室为影院影片开发的Westrex还音系统。
  • 艺术与技术实验,艺术家与贝尔实验室工程师、科学家合作创造新艺术形式的项目。
  • 施乐PARC。

注释

[编辑]
  1. ^ 实验室在其历史上曾有过多个正式名称:贝尔电话实验室(1925–1984年)、AT&T贝尔实验室(1984–1996年)、贝尔实验室创新公司(1996–2007年),以及如今的诺基亚贝尔实验室。

参考文献

[编辑]
  1. ^ 1.0 1.1 Nokia Bell Labs Locations – Murray Hill, New Jersey, United States. Nokia Bell Labs. [2020-11-14]. (原始内容存档于2020-11-14). 
  2. ^ R. K. Gehani. Bell Labs: Life in the Crown Jewel. Silicon Press. 1999: cover. ISBN 978-0-929306-23-0. 
  3. ^ 3.0 3.1 Bruce, Robert V. Bell: Alexander Graham Bell and the Conquest of Solitude. Boston: Little, Brown. 1972. ISBN 0-316-11251-8. 
  4. ^ Awards & Recognition – Bell Labs. [2016-03-08]. (原始内容存档于2016-03-08). 
  5. ^ Carroll, Jim. Guru Parulkar Takes Helm of Nokia Bell Labs Research. Converge Digest. 2026-06-25 [2026-08-27] (美国英语). 

延伸阅读

[编辑]
  • 道格拉斯·马丁:《贝尔实验室总裁伊恩·罗斯去世,享年85岁》,《纽约时报》,2013年3月16日,A23版。
  • 乔恩·格特纳:《创意工厂:贝尔实验室与美国创新的伟大时代》(The Idea Factory: Bell Labs and the Great Age of American Innovation),2013年,ISBN 978-0143122791。
  • 詹姆斯·格雷克:《信息简史》(The Information: A History, a Theory, a Flood),Vintage Books,2012年,共544页,ISBN 978-1400096237。

外部链接

[编辑]

40°41′00″N 74°24′03″W / 40.683404°N 74.400744°W / 40.683404; -74.400744