鲍勃·梅特卡夫肖像

挑战怀疑者

在父亲和八年级理科老师的启发下,鲍勃·梅特卡夫(Bob Metcalfe)早期对科学和工程产生了兴趣。在成年后追求这些激情的同时,他决定尽量减少将办公电脑连接到打印机和互联网所需的电线数量。在1973年的一份备忘录中,梅特卡夫提出了以太网作为解决方案的想法。接下来是一段漫长而成功的旅程,开发、专利和商业化这条今天在世界各地使用的电线。

12分钟读取

采访
鲍勃·梅特卡夫

每个月,我们的创新之旅系列讲述了发明家或企业家的故事,他们的突破性创新在世界上产生了积极的影响。用他们自己的话听或读下面的抄本。

BOB METCALFE公司:你知道,每年有数十亿的以太网络被运送;数十亿!它随处可见。F16有以太网,国际空间站也有以太网,每次我去参观一家初创公司,我首先要寻找的是其中的所有以太网。

琳达酒店:很难想象没有以太网的世界。曾经备受争议的单根电缆现在无处不在,它连接着各种形状和大小的计算机,提供了一种快速廉价的连接标准。

我是美国专利商标局的琳达·霍斯勒。鲍勃·梅特卡夫的工作超前于时代。使用一条共享线将多台计算机连接到互联网的概念是前所未闻的。当然,也有人怀疑他的努力。梅特卡夫坚持不懈,直到他让世界相信他的发明的力量。

梅特卡夫最初的以太草图

鲍勃·梅特卡夫(Bob Metcalfe)1973年对他最初的“以太网”愿景的草图。照片由Bob Metcalfe和Palo Alto Research Center Inc.提供。,施乐公司。 

琳达酒店:发明源于发现需要解决的问题。你能谈谈是什么导致了你想要解决的问题,以及你是如何解决的吗?

BOB METCALFE公司:我想我们要谈论的是我的发明是以太网,它被一项美国专利所涵盖,现在已经过期。施乐研究中心给了我解决问题的机会。1972年或[197]3年,我们在研究中心决定在每张桌子上都放一台电脑,这在1973年是令人愤慨的。我试图解决的问题是,我们如何将所有这些台式机连接到打印机和互联网?

“所有以前的网络技术都使用了太多的电线……我们的目标是尽可能少地使用电线,我们最终实现了一条。”

-鲍勃·梅特卡夫

琳达酒店:你有没有发现什么?你能为我们介绍一下你是如何解决这个问题的吗?或者,你知道,这只是一种脚踏实地的工作吗?

BOB METCALFE公司:这更多的是一项站在肩膀上的工作。因此,以太网是在我1973年5月22日写的一份备忘录中发明的,那时我已经在互联网上工作了三年,当时称为ARPANET。

所以有很多令人惊叹的时刻,但主要是Ethernet来自数据包交换。因此,以太网是一个数据包交换的局域网。然后,我们选择的特定方法是最小化电线数量。以前所有的网络技术都使用了太多的电线和复杂的连接器等等。所以,我们把尽可能少的电线作为目标,我们一路做到了一根。

夏威夷大学还有另一个网络,称为Aloha网络,这是一个分组无线网络;当然,分组无线网络是零线的。因此,这是可取的。但是,Aloha网络仅以每秒4800位的速度运行,速度还不够快,调制解调器和个人电脑一样大,而且价格昂贵,因此在1973年无线电就不实用了。因此,我们不得不将Wi-Fi再推迟25年,而芯片的发展方向是无线化,从一根线到零。

以太网电缆

以太网电缆。照片由Bob Metcalfe提供。

因此,我们将这条用于以太网的电线称为“以太”,它是一条粗粗的大电缆,沿着走廊向下延伸,然后每个办公室的电脑都会接入同轴电缆,然后就可以将数据包发送到该电缆中。

剩下的一个问题是:这些不同的PC如何共享该电缆?我们想到了这个主意,这几乎是一个令人惊叹的时刻,我偶然读到了诺姆·艾布拉姆森(Norm Abramson)在夏威夷大学发表的一篇论文,内容是关于在夏威夷这个分组无线网络中共享无线频道。关键是使用随机再传输。

因此,以太网采用了这种方法,即使用随机重新传输共享电缆,这意味着连接的PC将发送数据包,如果数据包通过了,没关系,但如果它受到另一个试图发送数据包的站点的干扰,然后,这两个电台会选择一个随机数字,并进行计数,然后再试一次。随机化的目的是防止传输重复碰撞,从而实现电缆共享。

因此,以太网的神奇时刻与借鉴了互联网本身,然后是信道共享思想,从Aloha分组无线网络随机重新传输。

“有一次,我的联合开发人员Dave Boggs……说了一件有趣的事。他说,‘以太网在理论上不起作用,只有在实践中才起作用。’”

-鲍勃·梅特卡夫

琳达酒店:有没有一个特定的时间,你记得你觉得自己失败了,或者你真的为发明的某一方面而奋斗? 

BOB METCALFE公司:因为IBM和通用汽车都反对以太网,他们都使用自己的网络技术,在我们试图使以太网标准化的10年中,对以太网的攻击是恶意的。有一次,我的合作开发人员Dave Boggs说了一件有趣的事,他的名字在专利上。他说:“以太网在理论上不起作用,只有在实践中才起作用。”

琳达酒店:嗯。这是一句好话。 

鲍勃·梅特卡夫:这些人不断发明理论,证明以太网无法工作,但我们部署了数千个,它们工作得很好。 

琳达酒店:我想转换一下话题,问你一些关于你的背景和童年的事情。有没有什么特定的人或经历首先激发了你对科学技术的兴趣? 

BOB METCALFE公司:嗯,我父亲是一名测试技术员,他的专业是陀螺仪。他在长岛从事航天工业。他不是工程师,但在我们的地下室里有一家商店。他从工作中带回家的是小螺丝、螺栓和示波器,还有,你知道的,小doo-dads。在某个时候,他帮助我建造了一套火车。但我们又向前迈进了一步。我们用我爸爸下班带回家的一些doo-dads构建了一个带有拨动开关、霓虹灯和继电器的控制系统,用于控制火车。 

然后在八年级的时候,我的科学老师Lester Gosier先生说服我使用拨动开关、电灯和继电器,并用它们制作一台电脑。它真的不是一台电脑;这是一个大盒子,可以把一、二和三之间的任意数字加在一、二、三之间的任何其他数字上,得出二到六之间的总和。这是一个开始。 

有点离题——几年前,我入选了湾岸高中名人堂。我们中的五个人是在长岛湾岸的一家餐厅被选入名人堂的。我们突然被要求为我们进入名人堂做两分钟的接受演讲,但我们真的没有做好准备。 

但我决定用我的两分钟思考一下这是多么的有价值,我很钦佩我八年级的科学老师戈西尔先生,他让我真正开始了,并从我父亲留下的地方开始,让我对建筑、科学和工程越来越感兴趣

在我结束了两分钟的演讲后,100人的观众全都看向了左边。所以我向左看。在后面的角落里有一个坐轮椅的男人,是戈西尔先生。 

琳达酒店:多么精彩的故事啊。太棒了!

“我八年级的科学老师……让我对建筑、科学和工程越来越感兴趣。”

-鲍勃·梅特卡夫

BOB METCALFE公司:想象一下闭合循环。那是1959年,我上了他八年级的科学课,造了我的小电脑。我甚至还记得他给我的分数。我想他是在分数膨胀;我在我的小电脑上得到的分数是A三加[A+++],很好。 

无论如何,我要感谢几十年后的戈西尔先生。他后来去世了,但我很幸运,几十年后,我成功地与他达成了共识。 

琳达酒店:我相信他一定很激动。事后你和他谈过了吗? 

BOB METCALFE公司:是的,他不太记得我了,因为时间太长了,但是,嗯,我们有我们的时刻。 

琳达酒店:我们是美国专利商标局,所以我当然也要问你有关知识产权的问题。你能谈谈专利和知识产权在你的职业生涯中扮演的角色吗? 

大约1973年,鲍勃·梅特卡夫坐在办公桌旁

鲍勃·梅特卡夫大约在1973年。照片由Bob Metcalfe提供。

BOB METCALFE公司:我与专利的第一次互动是,施乐持有的专利使他们能够聘请我成为一名科学家。施乐帕洛阿尔托研究中心的费用来自施乐公司专利保护发明的所有权和利润。 

以太网一开始工作,施乐公司就派了一名律师,按照他们的做法,看看那里是否有什么可以申请专利的东西,他和I-John Chapman是他的名字,他和我起草了以太网专利。

然后,实际上,我们获得了四项专利。其中一个是主要的,然后是其他三个次要的。我的名字出现在所有四项专利上,但有不同的联合发明人组合。 

梅特卡夫美国专利号4063220的图1

第4063220号美国专利的图1,标题为“具有碰撞检测的多点数据通信系统”

然后专利发布了,长话短说,我们都认为以太网需要成为行业标准。IEEE,即电气和电子工程师协会,有一个标准制定活动,所以我们在那里创建了一个项目——IEEE项目802——其目的是使以太网标准化,以供所有制造商使用。IEEE对施乐公司采取强硬态度,并表示:“除非你同意以象征性的费用许可该专利,否则我们不会将你的以太网标准化。”

因此,该专利实现了两件事:一是它给了我们所有人操作的自由。我们不会让人们进来对我们征税或阻止我们。第二个专利的用途是施乐公司和IEEE不情愿——我完全忘记了他们是怎么做到的——但除非你同意遵守标准,否则他们不会授予你专利许可。如果不构建一个与IEEE正在执行的标准兼容的以太网,就无法使用以太网。

顺便说一句,以太网络——我在1973年5月22日的备忘录中虚构的“以太网”一词,呃,已经注册了商标。当决定以太网将成为施乐公司的产品时,他们更改了它的名称,并将其命名为施乐电线。然后,制作了一系列广告,并出现在电视广告“施乐电线”(Xerox Wire)上,这是以太网的商业名称。

但当我们说服业界将以太网作为标准时,他们说:“好吧,我们将使其成为标准,但我们不会称其为施乐电线。”于是,问题出现了,我们将如何称呼它?有人指出以太网是施乐公司的商标。所以我们都同意使用旧名称,就在那时,施乐公司将以太网商标重新纳入了公共领域。它又被称为以太网,就是今天的以太网。  

琳达酒店:因此,根据你自己的经验,并在广大观众面前发言,你对其他创新者有什么建议?

BOB METCALFE公司:嗯,创新是一项崇高的使命。根据我的经验,初创公司是一种非常有效的创新工具。初创公司之所以容易受到攻击,是因为目前的现状是足智多谋且恶毒的。因此,初创公司需要他们能获得的所有工具,其中包括专利。所以,尽你所能申请专利,并迅速执行。这是我的建议。 

琳达酒店:发明对一些人来说很容易,而对其他人来说更具挑战性。你认为成为一个成功的发明家需要什么?

BOB METCALFE公司:你必须知道一些事情。这是我告诉那些渴望创业的学生们的,你知道什么?你知道其他人不知道的什么是真正有价值的? 

“尽你所能申请专利,并迅速执行。这是我的建议。”

-鲍勃·梅特卡夫

琳达酒店:回顾你发明的影响,你最自豪的是什么?

BOB METCALFE公司:你知道,每年有数十亿以太网络发货;数十亿!它随处可见。F16有以太网,国际空间站也有以太网,每次我去参观一家初创公司,我首先要找的就是里面的所有以太网。我想,回到你的问题上来,这是人们能够在以太网的基础上做新的奇妙事情的方式。  

它们,嗯,所以以太网只是提供了这种基本的连接。它的速度非常快,而且非常便宜,而且是以标准的方式,所以这就是它的优点。但随后,其他人拿起它,走开了,用它做了一些令人惊叹的事情。能瞥一眼秘密盒子里的以太网电缆,真是令人欣慰。

琳达酒店:正是鲍勃·梅特卡夫(Bob Metcalfe)对创新的承诺为我们今天共享的连通性奠定了基础。Bob对以太网的开发甚至使分享这个故事成为可能。我们要感谢他向我们讲述了他坚持不懈的历程,以及连接我们所有人的专利技术。来自USPTO,感谢您的聆听。 

信用

由USPTO首席通信官办公室制作。有关反馈或问题,请联系inventorstories@uspto.gov.

琳达·霍斯勒访谈。首页的封面照片和本页顶部的肖像由Bob Metcalfe提供。所有其他照片记入标题。曼迪·卡夫(Mandy Kraft)、劳伦·伊曼纽尔(Lauren Emanuel)、玛丽·拉迪诺(Marie Ladino)、杰伊·普雷马克(Jay Premack)和埃里克·艾奇森(Eric Atkisson)的额外贡献。

查看更多信息

丹妮拉·布兰科(Daniela Blanco)是一名棕色头发的年轻拉丁裔女性,她身穿白色实验服,戴着安全眼镜和塑料手套,站在一个库存充足的实验室的化学设备中。她暂停了实验,对着相机微笑。
丹妮拉·布兰科
22分钟读取
一位化学工程师和企业家利用人工智能帮助他人开发更环保的化学品完整故事>
Daniela Blanco,una joven latina de cabello castaño,viste una bata de laboratorio blanca,gafas de seguridad y guates de plástico entre equipos de química en un laboratorio-bien equipado。Pausa su trabajo conunos instrumentos para sonreír a la cámara公司。
丹妮拉·布兰科
22分钟读取
Una ingeniera química y emprendodora utiliza la intelligencia人造para ayudar a otros脱盐产品químicos más ecológicos完整故事>