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战争是万恶的，但它往往催生尖端科技。计算机与互联网诞生，与战争息息相关。1941年，珍珠港事件爆发，美军对日宣战，1944年，战争最艰苦阶段，爱因斯坦给罗斯福写信，提议研制原子弹，早日结束战争。奥本海默牵头，支持“曼哈顿计划”，却遭遇计算瓶颈，数学家冯诺曼依，带着弟子方象升与戈登，进入美军莫尔实验室，以精深的数学造诣，解决逻辑结构问题，提升计算机效力，发明EDVAC计算机，一举助原子弹爆炸成功，摧毁日军长崎广岛基地。
二战结束举国欢庆，方象升激动地上街，参加时代广场游行，结识唐人街少女。方象升在导师指点下，完成算法逻辑论文，获得斯坦福博士学位。精通七国外语的方象升，被贝尔实验室聘用，与开餐馆的女友结婚。肖恩博士发明晶体管，获得诺贝尔奖，携巨款辞职创业，在加州圈地建厂，取地名为硅谷，带走方象升和戈登等9人。方象升专注于算法结构，并发明网络传递数据，军方兰德咨询看中，主持SAGE防空系统开发，负责算法逻辑结构，建议军方投资硅谷。
朝鲜战争白热化，方象升与同事发生冲突。为对抗美国威胁，中国两弹一星计划，招募海外半导体人才，方象升与戈登发生分歧，放弃丰厚原始股，冲破美军阻挠回国。8位同事集体跳槽，成立神童半导体，被称为“硅谷八叛逆”，成为硅谷的奠基人。后因股权分配不均，戈登和摩尔等人离职，创立英特尔与AMD公司，硅谷芯片业崛起。
方象升夫妇回到祖国，进入中科院21基地，带领一群年轻学生，利用算法逻辑结构，研制109差分机，助力两弹一星计划，成为军工产业功臣，奠定中国信息科学基础，后被调去燕京大学，筹建计算机与微电子专业。1966年文革红卫兵上门，批斗美国间谍方毅，打伤方象升夫妇，打死方知卓女友，将计算机砸坏封存。方家被下放水电站，担任工程师10年，解决水坝溃堤问题。艰苦生活过度劳作，令方母落下宿疾。少年方有道贪玩，夫妇棍棒教子，逼他学数学和英语。
1976年，四人帮伏诛，方家重回燕京大学，打扫房屋重建家园。一群孩子在大院玩耍，调皮闯入密封仓库，搬出生锈的109机，被方象升当场抓住，开始计算机启蒙。两个儿子已长大，长子闭门读书，次子翻墙泡妞，IT专家干苦力。方象升痛心荒废一代人，建议尽快恢复高考，选拔信息化人才。2年后高考重启，方毅亲自出题，选拔一群年轻人，来自上海的柳毅，只有16岁，却精通数学物理，懂四国语言，人品出类拔萃，令方象升大为惊喜，收为关门弟子着力培育。
方象升收到好友的信，带妻子回美国探亲，柳毅随行，去硅谷公司考察，发现今非昔比。昔日同事成富豪，神童公司，英特公司，MD公司，BM公司，坚果公司，各种肤色人群，聚集在斯坦福，谈的技术他不懂，硅谷大公司林立，技术氛围优良，专利层出不穷。反观中国之落后，20年的巨大差距，让他内心焦灼不安。归国带的全是书，过海关行李超重，将岳父母的礼物丢弃，惹得妻子生气。为解决人才短缺，燕大举办IT竞赛，打造IT少年班，发现雷鸣、冯轩两位天才。
1984年，方象升陪同邓总理，视察计算机竞赛，发现天才少年马超，带回燕大少年班，生活食宿视如己出。柳毅跟随方象升出国，参加瑞士计算数学大会，特殊交叉培养方案，23岁获博士学位。妻子病重不起，方象升退居幕后，将卫星互联网计划，委托给弟子柳毅。方知卓接系主任，下海成立服务部，遭举报身陷牢狱。方有道厌倦机关，辞职下海创业，骑板车卖电脑，遭到全家反对。方夫人帮他拉生意，拿到军方电脑采购订单，代理IBM个人电脑，赚到第一桶金。
又是一年高考季，燕大计算机面试，发现一个大龄考生，背着铺盖卷，算盘不熟练，按规定淘汰，哪知他彻夜不睡，淋雨站在校门外，恰逢方象升路过，得知他来自山区，家贫上学晚，沂蒙山区烈士后代，乡亲凑鸡蛋送他考试，没有回家路费，破格录取入学，让他住在机房，勤工俭学。大龄男陆振东，毛遂自荐当班长，成方知卓得力助手，认识方家长女方苏，一见钟情狂追。柳毅毕业留校任教，爱上女医生林迪，结婚生下儿子，取名“小光，”3岁展示出IT天赋。