[史话]我国近代工商业发展纪实之十四
夏培肃:中国计算机科学的先行者
    2008-09-19    徐琴    来源:经济参考报

  在研制104机同时,夏培肃院士领导的科研小组于1960年4月,首次自行设计研制成功一台小型通用电子计算机——107机。

  夏培肃在英国爱丁堡大学留学时的留影。
  提要:二十世纪50年代,一位年轻的女性设计出了第一台有自主知识产权的通用电子计算机;半个世纪过去了,她的学生又用一颗中国“芯”,结束了中国计算机产业“无芯”的尴尬历史。她就是中国计算机事业的创始人之一,中国科学院院士、电子计算机专家夏培肃。她曾参加我国第一个计算技术研究所的筹建,成功研制我国第一台自行设计的通用电子数字计算机,还负责研制成功多种不同类型的高性能计算机,为我国计算技术的起步和发展作出了重要贡献。

  命运的转折点

  夏培肃,1923年出生于重庆江津市,从小就表现出强烈的求知欲,尤其在数学方面有极高的天赋。高中毕业时,她以数学满分的成绩考入国立中央大学(现东南大学)电机系,1945年考上交通大学电信研究所研究生。两年后,又自费考取了英国爱丁堡大学电机系。1950年获博士学位后留校做博士后,1951年回国后,在清华大学的电讯网络研究室研究通信网络,后转到中国科学院从事电子计算机的研究。
  关于当年为何把自己的研究领域转为当今非常红火的计算机专业,夏培肃自己的回答是,“一个人在一生中,常常会有一些改变命运的转折点。对于我来说,这个重要的转折点出现在1952年我第一次谒见华罗庚教授时。”
  1952年秋天的一个晚上,在清华大学华罗庚教授接见了他从清华大学电机系物色来的闵乃大、夏培肃和王传英。他们一起探讨在工业技术相对落后的中国研制计算机的前沿话题。正是这一晚,揭开了20世纪中国计算机研制的序幕。这场谈话也被夏培肃认为是一生中一个“重要的转折点”,这次会面之后,夏培肃从清华大学调到了中科院数学所,开始与计算机结下了长达半个世纪的情缘。

  实现“零”的突破

  中国的计算机研究跟国际上相比是从零开始的,没有实验室,找不到任何资料,甚至连一本完整的介绍计算机原理的书都找不到。就连我国计算机科学最早的奠基人——华罗庚教授也仅仅在冯·诺依曼教授的实验室看过而已。但即便是这样,华罗庚教授很清楚新出现的这个庞然大物的巨大潜能,他认为我们中国搞计算机研究势在必行。
  1952年,全国高等学校院系调整时,时任中国科学院数学所所长的华罗庚主张从清华大学调一些人到数学所开展电子计算机研究工作。当时主持清华大学电机系的闵乃大教授是电讯网络专家,华罗庚希望闵先生出山主持电子计算机的研究工作。之后闵乃大教授和他的两个助手夏培肃、王传英组成了最早的计算机三人小组。1953年4月,由闵乃大、夏培肃和王传英组成的计算机小组提出制造一台串行的电子管计算机的设想,其规模与当时美国和英国分别完成不久的EDVAC和EDSAC相当,但不用国外采用的水银延迟线作存储器,而准备采用示波管存储器。
  1954年,计算机组转到钱三强领导的近代物理研究所。当时小组有两个部分课题,一部分是示波管存储器的研制,由吴几康负责;另一部分是运算器和控制器的设计由夏培肃负责。1956年,夏培肃参加了周恩来总理主持制定的发展我国科学技术的12年远景规划的“计算机技术的建立”部分,这使她对我国计算机技术的发展有了战略性的认识。就在这一年,夏培肃已经完成了一台数字电子计算机的设计,但是因某些原因她的方案被暂时搁置了两年。
  1958年计算技术研究所决定研制一台自己设计的小型通用计算机。夏培肃夜以继日地工作,对过去在近代物理研究所设计的计算机进行了修改,最大的改动就是将示波管存储器改为磁芯存储器。在当时极端困难的条件下,她凭着坚实的业务基础和不懈的钻研精神,终于使中国第一台自行设计研制的通用数字计算机——107机在1960年问世。1960年4月,107机通过考试并正式开始算题,这是中国第一台自行设计的通用电子数字计算机。接着第一机械工业部第一研究所按照107机的图纸仿制了一台,用于弹道计算。中国科学技术大学以107机为依据编写计算机原理和程序设计讲义,作为该校计算机专业、力学系、自动化系、地球物理系的教材。除为教学服务外,107机还接受了外单位计算任务,包括潮汐预报计算、原子反应堆射线能量分布计算、原子核结构理论中的矩阵特征值及特征向量计算、功率谱计算延迟线参数计算、爆破波传播计算、隧道二极管特性计算、自动控制中的最佳控制计算、单摆运动计算、建筑工程中的震动曲线计算等等。
  107机的研制成功实现了中国自主设计通用数字电子计算机零的突破,在中国计算机科学发展历程中具有里程碑式的意义。此后,夏培肃在高速计算机、并行计算机的研制方面取得了卓著的成果,一直活跃在我国计算机科研的最前线。

  1400万次计算机赛过了美国

  在完成107机研制后,夏培肃一直在想怎么能够研制出国际水平的高性能的机器。有一年,石油部做勘探要用很高级的计算机,可是国外禁运得特别厉害。石油部就将买到的一台国外淘汰主机拿给夏培肃看,希望她能够在这个主机的基础上进行改进,研制出满足石油勘探需要的计算机。夏培肃看了以后,觉得可以做得到。当时国家有100万次的计算机,夏培肃与她的同事们经过不懈努力,与石油部合作做成了1400万次的正面处理器,比原来机器的速度提高了14倍。他们还处理了石油部的好多机器,效果并不比外国差。
  后来卖淘汰主机给石油部的美国CDC公司知道中国能制造出1400万次的机器,就邀请夏培肃访问美国。到了美国后,夏培肃才知道她研制的1400万次的计算机比美国的1200万次计算机还快呢。当时,美国CDC公司主管国际事务的副总裁就跟夏培肃谈判,他们的设想是把自己公司的主机卖到中国,让夏培肃做更高性能的东西接到他们的主机上去。夏培肃觉得可以考虑,但她希望美国公司能将他们机子的接口情况告诉她,虽然硬件接口她已经找到了,可是软件接口太复杂了。美国副总裁请示过上司后说,上面规定任何接口都不能让中国知道,此次合作设想自然没有成功。

  甘为人梯 桃李满园

  在计算技术研究所一直流传着这么一句话:“夏老师的学生就是不一样。”夏培肃花大量的精力来培养计算机的新生力量。计算技术研究所在筹备时,高等学校还没有计算机专业的学生。当时在有关高校的配合下,计算技术研究所举办了四届为期一至二年的训练班,培养了计算技术专业的大学毕业生约700余人。夏培肃是历届计算机训练班的业务负责人和主讲教授,训练班学员中的许多人后来成为所在单位的领导和业务骨干。
  对于研究生的培养,夏培肃说“研究生就是要攀登科学高峰的人,他要有攀登高峰的愿望,而且要有创新的能力。我觉得中国的计算机要达到世界领先水平一定要经过好多代人的努力,不是一两个人就可以完成的,要有一个集体一个梯队,而且是一个人梯,就是让年轻的站在上一代人的肩上一层层往上搭人梯才能够通天。我自己即使不能达到世界最高的顶峰,可是我希望我的学生能够达到。我给他们做人梯,我给他们铺路,让他们踩着我过去。”
  在她培养的40多名硕士和博士研究生中,3名获中国科学院院长奖学金特别奖,2名获全国优秀博士学位论文奖。目前,她的学生已经接好了老师的“接力棒”,将中国计算机研制工作带上了新的高峰。中国工程院院士、第三世界科学院院士、计算技术研究所所长李国杰,计算机体系结构首席科学家韩承德,“龙芯一号”和“龙芯二号”CPU芯片的主要研制人唐志敏和胡伟武都是夏培肃的得意门生。他们无论在国际还是国内计算机研究领域都是一流的计算机专家。
  从2001年开始,在李国杰所长和唐志敏研究员领导下,胡伟武率领几十名年轻骨干日夜奋战,2002年9月28日成功发布中国第一枚通用CPU龙芯一号,终结了中国计算机产业“无芯”的尴尬历史。作为研制龙芯的功臣胡伟武博士成了所有媒体和公众关注的焦点。当媒体问起他最想感谢的人是谁?他的回答是:我的恩师夏培肃先生。他们把这个芯片命名为“夏50”,是为了纪念夏培肃从事计算机事业和从教50周年。
  在治学中,夏老师工作认真、一丝不苟。早年她在计算机训练班和中国科学技术大学讲课时,所讲内容虽已讲过多次,但每次在讲课前她仍像第一次讲课那样认真准备,而且每次都要增加新的内容。她进入古稀之年后仍未停止研究工作,在每周一次的内部讨论班上常作学术报告。例如她介绍“最大时间差”流水线加法器设计及其逻辑电路其思维之严密、构思之巧妙、设计之细致令人很难相信设计者已经年过古稀。
  夏老师一丝不苟的治学态度令她的学生至今难忘,且受益匪浅。据胡伟武回忆,夏老师对学生的论文要求非常严格。胡伟武的博士论文是1995年6月完成初稿的,一直到1996年2月29日才答辩,中间根据夏老师的要求修改了26次,历时8个月。他的论文是用英文写的,夏老师不顾年逾古稀,对他的论文从学术内容到章节安排、单词的用法,甚至标点符号,都进行了仔细的推敲和修改。一个在他看来理所当然的结论,夏老师都要求给出严格的证明。到答辩的时候,他的论文与初稿相比已经脱胎换骨了。
  夏培肃不仅教会了他们怎样做学问更重要的是教会了他们怎样做人。做学生的都有一个习惯就是在自己完成的每一篇论文中,都把导师的名字加上,这即使在国外也是无可厚非的。但夏老师却不允许她的学生这样做,除非论文中的确包括她的实质性工作。不仅在论文的署名上,在成果和荣誉方面夏老师也十分谦让。例如她主持的自然科学基金重大项目“并行计算机及并行算法”,后来该项目获中科院科技进步奖。在申报奖励时,由于获奖人数的限制夏老师觉得自己具体工作做得较少,就把自己的奖让给了年轻人。一个项目获了奖而项目主持人却没有获奖这恐怕在科技界是罕见的。遗憾的是这种普遍存在于老科学家身上的谦虚、严谨的治学态度在学术界已经被严重地淡化了。
  夏培肃从事计算机研究事业近半个世纪,可以说,她以其赤诚的报国之心,严谨、执著的学术精神,为我国计算机的发展奉献了整整一生,她是计算机科学家的楷模。

(作者单位:东南大学STS研究中心)

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