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  羅切斯特於1941年獲得麻省理工學院電氣工程學士學位。他畢業後留在麻省理工,在輻射實驗室工作了三年,然後轉到了希凡尼亞公司,負責雷達裝置和其他軍事裝置的設計和建造。他的團隊為麻省理工學院的旋風計算機構建了算術元件。

  1948年,羅切斯特轉到 IBM,在那裡他設計了 IBM 701,這是第一個通用的大規模生產的計算機。他寫了第一個符號彙編程式,它允許程式以簡短、可讀的命令而不是純數字或密碼編寫程式。他成為 IBM 700系列電腦的首席工程師。

  1955年,IBM 組織了一個小組,研究模式識別、資訊理論和開關電路理論,由羅切斯特領導。在其他專案中,該小組模擬了一臺 IBM 704計算機上的抽象神經網路的行為。  那年夏天,年輕的達特茅斯學院數學家約翰·麥卡錫(John McCarthy)也在 IBM 工作。他和馬文·閔斯基開始認真討論智慧機器的概念。他們向羅切斯特和 克勞德·夏農提出了一個關於這個問題的會議。在兩位資深科學家的支援下,他們從洛克菲勒基金會獲得了7,000美元,以資助1956年夏天的一次會議。這次會議現在被稱為達特茅斯會議,被廣泛認為是「人工智慧的誕生」。  羅切斯特繼續監督 IBM 的人工智慧專案,包括阿瑟·塞繆爾的跳棋專案、赫伯特·格勒尼特的幾何定理以及亞歷克斯·伯恩斯坦的國際象棋專案。1958年,他擔任麻省理工學院的客座教授,在那裡他幫助麥卡錫開發 Lisp 程式語言。  在 IBM 開發的人工智慧程式開始產生大量的宣傳效果,並且在《科學美國人》和《紐約時報》上都有報道。IBM 股東開始向 IBM 總裁小托馬斯·J·沃森施壓,要求他解釋為什麼研究資金被用來處理這些「無聊的事情」。此外,IBM 的營銷人員已開始注意到,客戶害怕「電子大腦」和「思維機器」的概念。大約在1960年編寫的一份內部報告,建議 IBM 停止對人工智慧的廣泛支援。因此 IBM 終止了人工智慧計劃,並開始大力傳播這樣一個資訊:「計算機只能做他們被告知的事情」。

  在1960年代,羅切斯特繼續在 IBM 工作,從事低溫和隧道二極體電路的前沿研究。 1975年,他在 IBM 劍橋研究所工作,研究 IBM 和絃鍵盤。後來他加入了 IBM 的資料系統部門,開發了程式語言和先進的電腦科學。

  1967年,羅切斯特被任命為 IBM 會士(Fellow),這是該公司的最高技術職位。1984年,他獲得了 IEEE 計算機協會的計算機先驅獎。
納撒尼爾·羅切斯特(英語:Nathaniel Rochester,1919年-1月14日-2001年-6月8日),是IBM 701總設計師,編寫了第一個組合語言,並參與了人工智慧領域的創立。