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在研制104機(jī)同時(shí)，夏培肅院士領(lǐng)導(dǎo)的科研小組于1960年4月，首次自行設(shè)計(jì)研制成功一臺(tái)小型通用電子計(jì)算機(jī)——107機(jī)。 |
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| 夏培肅在英國(guó)愛丁堡大學(xué)留學(xué)時(shí)的留影。 | 提要：二十世紀(jì)50年代，一位年輕的女性設(shè)計(jì)出了第一臺(tái)有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的通用電子計(jì)算機(jī)；半個(gè)世紀(jì)過去了，她的學(xué)生又用一顆中國(guó)“芯”，結(jié)束了中國(guó)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)“無芯”的尷尬歷史。她就是中國(guó)計(jì)算機(jī)事業(yè)的創(chuàng)始人之一，中國(guó)科學(xué)院院士、電子計(jì)算機(jī)專家夏培肅。她曾參加我國(guó)第一個(gè)計(jì)算技術(shù)研究所的籌建，成功研制我國(guó)第一臺(tái)自行設(shè)計(jì)的通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)，還負(fù)責(zé)研制成功多種不同類型的高性能計(jì)算機(jī)，為我國(guó)計(jì)算技術(shù)的起步和發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。
命運(yùn)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)
夏培肅，1923年出生于重慶江津市，從小就表現(xiàn)出強(qiáng)烈的求知欲，尤其在數(shù)學(xué)方面有極高的天賦。高中畢業(yè)時(shí)，她以數(shù)學(xué)滿分的成績(jī)考入國(guó)立中央大學(xué)(現(xiàn)東南大學(xué))電機(jī)系，1945年考上交通大學(xué)電信研究所研究生。兩年后，又自費(fèi)考取了英國(guó)愛丁堡大學(xué)電機(jī)系。1950年獲博士學(xué)位后留校做博士后，1951年回國(guó)后，在清華大學(xué)的電訊網(wǎng)絡(luò)研究室研究通信網(wǎng)絡(luò)，后轉(zhuǎn)到中國(guó)科學(xué)院從事電子計(jì)算機(jī)的研究。
關(guān)于當(dāng)年為何把自己的研究領(lǐng)域轉(zhuǎn)為當(dāng)今非常紅火的計(jì)算機(jī)專業(yè)，夏培肅自己的回答是，“一個(gè)人在一生中，常常會(huì)有一些改變命運(yùn)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。對(duì)于我來說，這個(gè)重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)在1952年我第一次謁見華羅庚教授時(shí)。”
1952年秋天的一個(gè)晚上，在清華大學(xué)華羅庚教授接見了他從清華大學(xué)電機(jī)系物色來的閔乃大、夏培肅和王傳英。他們一起探討在工業(yè)技術(shù)相對(duì)落后的中國(guó)研制計(jì)算機(jī)的前沿話題。正是這一晚，揭開了20世紀(jì)中國(guó)計(jì)算機(jī)研制的序幕。這場(chǎng)談話也被夏培肅認(rèn)為是一生中一個(gè)“重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)”，這次會(huì)面之后，夏培肅從清華大學(xué)調(diào)到了中科院數(shù)學(xué)所，開始與計(jì)算機(jī)結(jié)下了長(zhǎng)達(dá)半個(gè)世紀(jì)的情緣。
實(shí)現(xiàn)“零”的突破
中國(guó)的計(jì)算機(jī)研究跟國(guó)際上相比是從零開始的，沒有實(shí)驗(yàn)室，找不到任何資料，甚至連一本完整的介紹計(jì)算機(jī)原理的書都找不到。就連我國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)最早的奠基人——華羅庚教授也僅僅在馮·諾依曼教授的實(shí)驗(yàn)室看過而已。但即便是這樣，華羅庚教授很清楚新出現(xiàn)的這個(gè)龐然大物的巨大潛能，他認(rèn)為我們中國(guó)搞計(jì)算機(jī)研究勢(shì)在必行。
1952年，全國(guó)高等學(xué)校院系調(diào)整時(shí)，時(shí)任中國(guó)科學(xué)院數(shù)學(xué)所所長(zhǎng)的華羅庚主張從清華大學(xué)調(diào)一些人到數(shù)學(xué)所開展電子計(jì)算機(jī)研究工作。當(dāng)時(shí)主持清華大學(xué)電機(jī)系的閔乃大教授是電訊網(wǎng)絡(luò)專家，華羅庚希望閔先生出山主持電子計(jì)算機(jī)的研究工作。之后閔乃大教授和他的兩個(gè)助手夏培肅、王傳英組成了最早的計(jì)算機(jī)三人小組。1953年4月，由閔乃大、夏培肅和王傳英組成的計(jì)算機(jī)小組提出制造一臺(tái)串行的電子管計(jì)算機(jī)的設(shè)想，其規(guī)模與當(dāng)時(shí)美國(guó)和英國(guó)分別完成不久的EDVAC和EDSAC相當(dāng)，但不用國(guó)外采用的水銀延遲線作存儲(chǔ)器，而準(zhǔn)備采用示波管存儲(chǔ)器。
1954年，計(jì)算機(jī)組轉(zhuǎn)到錢三強(qiáng)領(lǐng)導(dǎo)的近代物理研究所。當(dāng)時(shí)小組有兩個(gè)部分課題，一部分是示波管存儲(chǔ)器的研制，由吳幾康負(fù)責(zé)；另一部分是運(yùn)算器和控制器的設(shè)計(jì)由夏培肅負(fù)責(zé)。1956年，夏培肅參加了周恩來總理主持制定的發(fā)展我國(guó)科學(xué)技術(shù)的12年遠(yuǎn)景規(guī)劃的“計(jì)算機(jī)技術(shù)的建立”部分，這使她對(duì)我國(guó)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展有了戰(zhàn)略性的認(rèn)識(shí)。就在這一年，夏培肅已經(jīng)完成了一臺(tái)數(shù)字電子計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)，但是因某些原因她的方案被暫時(shí)擱置了兩年。
1958年計(jì)算技術(shù)研究所決定研制一臺(tái)自己設(shè)計(jì)的小型通用計(jì)算機(jī)。夏培肅夜以繼日地工作，對(duì)過去在近代物理研究所設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)進(jìn)行了修改，最大的改動(dòng)就是將示波管存儲(chǔ)器改為磁芯存儲(chǔ)器。在當(dāng)時(shí)極端困難的條件下，她憑著堅(jiān)實(shí)的業(yè)務(wù)基礎(chǔ)和不懈的鉆研精神，終于使中國(guó)第一臺(tái)自行設(shè)計(jì)研制的通用數(shù)字計(jì)算機(jī)——107機(jī)在1960年問世。1960年4月，107機(jī)通過考試并正式開始算題，這是中國(guó)第一臺(tái)自行設(shè)計(jì)的通用電子數(shù)字計(jì)算機(jī)。接著第一機(jī)械工業(yè)部第一研究所按照107機(jī)的圖紙仿制了一臺(tái)，用于彈道計(jì)算。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)以107機(jī)為依據(jù)編寫計(jì)算機(jī)原理和程序設(shè)計(jì)講義，作為該校計(jì)算機(jī)專業(yè)、力學(xué)系、自動(dòng)化系、地球物理系的教材。除為教學(xué)服務(wù)外，107機(jī)還接受了外單位計(jì)算任務(wù)，包括潮汐預(yù)報(bào)計(jì)算、原子反應(yīng)堆射線能量分布計(jì)算、原子核結(jié)構(gòu)理論中的矩陣特征值及特征向量計(jì)算、功率譜計(jì)算延遲線參數(shù)計(jì)算、爆破波傳播計(jì)算、隧道二極管特性計(jì)算、自動(dòng)控制中的最佳控制計(jì)算、單擺運(yùn)動(dòng)計(jì)算、建筑工程中的震動(dòng)曲線計(jì)算等等。
107機(jī)的研制成功實(shí)現(xiàn)了中國(guó)自主設(shè)計(jì)通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)零的突破，在中國(guó)計(jì)算機(jī)科學(xué)發(fā)展歷程中具有里程碑式的意義。此后，夏培肅在高速計(jì)算機(jī)、并行計(jì)算機(jī)的研制方面取得了卓著的成果，一直活躍在我國(guó)計(jì)算機(jī)科研的最前線。
1400萬次計(jì)算機(jī)賽過了美國(guó)
在完成107機(jī)研制后，夏培肅一直在想怎么能夠研制出國(guó)際水平的高性能的機(jī)器。有一年，石油部做勘探要用很高級(jí)的計(jì)算機(jī)，可是國(guó)外禁運(yùn)得特別厲害。石油部就將買到的一臺(tái)國(guó)外淘汰主機(jī)拿給夏培肅看，希望她能夠在這個(gè)主機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，研制出滿足石油勘探需要的計(jì)算機(jī)。夏培肅看了以后，覺得可以做得到。當(dāng)時(shí)國(guó)家有100萬次的計(jì)算機(jī)，夏培肅與她的同事們經(jīng)過不懈努力，與石油部合作做成了1400萬次的正面處理器，比原來機(jī)器的速度提高了14倍。他們還處理了石油部的好多機(jī)器，效果并不比外國(guó)差。
后來賣淘汰主機(jī)給石油部的美國(guó)CDC公司知道中國(guó)能制造出1400萬次的機(jī)器，就邀請(qǐng)夏培肅訪問美國(guó)。到了美國(guó)后，夏培肅才知道她研制的1400萬次的計(jì)算機(jī)比美國(guó)的1200萬次計(jì)算機(jī)還快呢。當(dāng)時(shí)，美國(guó)CDC公司主管國(guó)際事務(wù)的副總裁就跟夏培肅談判，他們的設(shè)想是把自己公司的主機(jī)賣到中國(guó)，讓夏培肅做更高性能的東西接到他們的主機(jī)上去。夏培肅覺得可以考慮，但她希望美國(guó)公司能將他們機(jī)子的接口情況告訴她，雖然硬件接口她已經(jīng)找到了，可是軟件接口太復(fù)雜了。美國(guó)副總裁請(qǐng)示過上司后說，上面規(guī)定任何接口都不能讓中國(guó)知道，此次合作設(shè)想自然沒有成功。
甘為人梯 桃李滿園
在計(jì)算技術(shù)研究所一直流傳著這么一句話：“夏老師的學(xué)生就是不一樣。”夏培肅花大量的精力來培養(yǎng)計(jì)算機(jī)的新生力量。計(jì)算技術(shù)研究所在籌備時(shí)，高等學(xué)校還沒有計(jì)算機(jī)專業(yè)的學(xué)生。當(dāng)時(shí)在有關(guān)高校的配合下，計(jì)算技術(shù)研究所舉辦了四屆為期一至二年的訓(xùn)練班，培養(yǎng)了計(jì)算技術(shù)專業(yè)的大學(xué)畢業(yè)生約700余人。夏培肅是歷屆計(jì)算機(jī)訓(xùn)練班的業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人和主講教授，訓(xùn)練班學(xué)員中的許多人后來成為所在單位的領(lǐng)導(dǎo)和業(yè)務(wù)骨干。
對(duì)于研究生的培養(yǎng)，夏培肅說“研究生就是要攀登科學(xué)高峰的人，他要有攀登高峰的愿望，而且要有創(chuàng)新的能力。我覺得中國(guó)的計(jì)算機(jī)要達(dá)到世界領(lǐng)先水平一定要經(jīng)過好多代人的努力，不是一兩個(gè)人就可以完成的，要有一個(gè)集體一個(gè)梯隊(duì)，而且是一個(gè)人梯，就是讓年輕的站在上一代人的肩上一層層往上搭人梯才能夠通天。我自己即使不能達(dá)到世界最高的頂峰，可是我希望我的學(xué)生能夠達(dá)到。我給他們做人梯，我給他們鋪路，讓他們踩著我過去。”
在她培養(yǎng)的40多名碩士和博士研究生中，3名獲中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)獎(jiǎng)學(xué)金特別獎(jiǎng)，2名獲全國(guó)優(yōu)秀博士學(xué)位論文獎(jiǎng)。目前，她的學(xué)生已經(jīng)接好了老師的“接力棒”，將中國(guó)計(jì)算機(jī)研制工作帶上了新的高峰。中國(guó)工程院院士、第三世界科學(xué)院院士、計(jì)算技術(shù)研究所所長(zhǎng)李國(guó)杰，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)首席科學(xué)家韓承德，“龍芯一號(hào)”和“龍芯二號(hào)”CPU芯片的主要研制人唐志敏和胡偉武都是夏培肅的得意門生。他們無論在國(guó)際還是國(guó)內(nèi)計(jì)算機(jī)研究領(lǐng)域都是一流的計(jì)算機(jī)專家。
從2001年開始，在李國(guó)杰所長(zhǎng)和唐志敏研究員領(lǐng)導(dǎo)下，胡偉武率領(lǐng)幾十名年輕骨干日夜奮戰(zhàn)，2002年9月28日成功發(fā)布中國(guó)第一枚通用CPU龍芯一號(hào)，終結(jié)了中國(guó)計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)“無芯”的尷尬歷史。作為研制龍芯的功臣胡偉武博士成了所有媒體和公眾關(guān)注的焦點(diǎn)。當(dāng)媒體問起他最想感謝的人是誰？他的回答是：我的恩師夏培肅先生。他們把這個(gè)芯片命名為“夏50”，是為了紀(jì)念夏培肅從事計(jì)算機(jī)事業(yè)和從教50周年。
在治學(xué)中，夏老師工作認(rèn)真、一絲不茍。早年她在計(jì)算機(jī)訓(xùn)練班和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)講課時(shí)，所講內(nèi)容雖已講過多次，但每次在講課前她仍像第一次講課那樣認(rèn)真準(zhǔn)備，而且每次都要增加新的內(nèi)容。她進(jìn)入古稀之年后仍未停止研究工作，在每周一次的內(nèi)部討論班上常作學(xué)術(shù)報(bào)告。例如她介紹“最大時(shí)間差”流水線加法器設(shè)計(jì)及其邏輯電路其思維之嚴(yán)密、構(gòu)思之巧妙、設(shè)計(jì)之細(xì)致令人很難相信設(shè)計(jì)者已經(jīng)年過古稀。
夏老師一絲不茍的治學(xué)態(tài)度令她的學(xué)生至今難忘，且受益匪淺。據(jù)胡偉武回憶，夏老師對(duì)學(xué)生的論文要求非常嚴(yán)格。胡偉武的博士論文是1995年6月完成初稿的，一直到1996年2月29日才答辯，中間根據(jù)夏老師的要求修改了26次，歷時(shí)8個(gè)月。他的論文是用英文寫的，夏老師不顧年逾古稀，對(duì)他的論文從學(xué)術(shù)內(nèi)容到章節(jié)安排、單詞的用法，甚至標(biāo)點(diǎn)符號(hào)，都進(jìn)行了仔細(xì)的推敲和修改。一個(gè)在他看來理所當(dāng)然的結(jié)論，夏老師都要求給出嚴(yán)格的證明。到答辯的時(shí)候，他的論文與初稿相比已經(jīng)脫胎換骨了。
夏培肅不僅教會(huì)了他們?cè)鯓幼鰧W(xué)問更重要的是教會(huì)了他們?cè)鯓幼鋈恕Ｗ鰧W(xué)生的都有一個(gè)習(xí)慣就是在自己完成的每一篇論文中，都把導(dǎo)師的名字加上，這即使在國(guó)外也是無可厚非的。但夏老師卻不允許她的學(xué)生這樣做，除非論文中的確包括她的實(shí)質(zhì)性工作。不僅在論文的署名上，在成果和榮譽(yù)方面夏老師也十分謙讓。例如她主持的自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目“并行計(jì)算機(jī)及并行算法”，后來該項(xiàng)目獲中科院科技進(jìn)步獎(jiǎng)。在申報(bào)獎(jiǎng)勵(lì)時(shí)，由于獲獎(jiǎng)人數(shù)的限制夏老師覺得自己具體工作做得較少，就把自己的獎(jiǎng)讓給了年輕人。一個(gè)項(xiàng)目獲了獎(jiǎng)而項(xiàng)目主持人卻沒有獲獎(jiǎng)這恐怕在科技界是罕見的。遺憾的是這種普遍存在于老科學(xué)家身上的謙虛、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度在學(xué)術(shù)界已經(jīng)被嚴(yán)重地淡化了。
夏培肅從事計(jì)算機(jī)研究事業(yè)近半個(gè)世紀(jì)，可以說，她以其赤誠(chéng)的報(bào)國(guó)之心，嚴(yán)謹(jǐn)、執(zhí)著的學(xué)術(shù)精神，為我國(guó)計(jì)算機(jī)的發(fā)展奉獻(xiàn)了整整一生，她是計(jì)算機(jī)科學(xué)家的楷模。
(作者單位：東南大學(xué)STS研究中心) |