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在研制104機同時，夏培肅院士領導的科研小組于1960年4月，首次自行設計研制成功一臺小型通用電子計算機——107機。 |
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| 夏培肅在英國愛丁堡大學留學時的留影。 | 提要：二十世紀50年代，一位年輕的女性設計出了第一臺有自主知識產權的通用電子計算機；半個世紀過去了，她的學生又用一顆中國“芯”，結束了中國計算機產業(yè)“無芯”的尷尬歷史。她就是中國計算機事業(yè)的創(chuàng)始人之一，中國科學院院士、電子計算機專家夏培肅。她曾參加我國第一個計算技術研究所的籌建，成功研制我國第一臺自行設計的通用電子數字計算機，還負責研制成功多種不同類型的高性能計算機，為我國計算技術的起步和發(fā)展作出了重要貢獻。
命運的轉折點
夏培肅，1923年出生于重慶江津市，從小就表現(xiàn)出強烈的求知欲，尤其在數學方面有極高的天賦。高中畢業(yè)時，她以數學滿分的成績考入國立中央大學(現(xiàn)東南大學)電機系，1945年考上交通大學電信研究所研究生。兩年后，又自費考取了英國愛丁堡大學電機系。1950年獲博士學位后留校做博士后，1951年回國后，在清華大學的電訊網絡研究室研究通信網絡，后轉到中國科學院從事電子計算機的研究。
關于當年為何把自己的研究領域轉為當今非常紅火的計算機專業(yè)，夏培肅自己的回答是，“一個人在一生中，常常會有一些改變命運的轉折點。對于我來說，這個重要的轉折點出現(xiàn)在1952年我第一次謁見華羅庚教授時�！�
1952年秋天的一個晚上，在清華大學華羅庚教授接見了他從清華大學電機系物色來的閔乃大、夏培肅和王傳英。他們一起探討在工業(yè)技術相對落后的中國研制計算機的前沿話題。正是這一晚，揭開了20世紀中國計算機研制的序幕。這場談話也被夏培肅認為是一生中一個“重要的轉折點”，這次會面之后，夏培肅從清華大學調到了中科院數學所，開始與計算機結下了長達半個世紀的情緣。
實現(xiàn)“零”的突破
中國的計算機研究跟國際上相比是從零開始的，沒有實驗室，找不到任何資料，甚至連一本完整的介紹計算機原理的書都找不到。就連我國計算機科學最早的奠基人——華羅庚教授也僅僅在馮·諾依曼教授的實驗室看過而已。但即便是這樣，華羅庚教授很清楚新出現(xiàn)的這個龐然大物的巨大潛能，他認為我們中國搞計算機研究勢在必行。
1952年，全國高等學校院系調整時，時任中國科學院數學所所長的華羅庚主張從清華大學調一些人到數學所開展電子計算機研究工作。當時主持清華大學電機系的閔乃大教授是電訊網絡專家，華羅庚希望閔先生出山主持電子計算機的研究工作。之后閔乃大教授和他的兩個助手夏培肅、王傳英組成了最早的計算機三人小組。1953年4月，由閔乃大、夏培肅和王傳英組成的計算機小組提出制造一臺串行的電子管計算機的設想，其規(guī)模與當時美國和英國分別完成不久的EDVAC和EDSAC相當，但不用國外采用的水銀延遲線作存儲器，而準備采用示波管存儲器。
1954年，計算機組轉到錢三強領導的近代物理研究所。當時小組有兩個部分課題，一部分是示波管存儲器的研制，由吳幾康負責；另一部分是運算器和控制器的設計由夏培肅負責。1956年，夏培肅參加了周恩來總理主持制定的發(fā)展我國科學技術的12年遠景規(guī)劃的“計算機技術的建立”部分，這使她對我國計算機技術的發(fā)展有了戰(zhàn)略性的認識。就在這一年，夏培肅已經完成了一臺數字電子計算機的設計，但是因某些原因她的方案被暫時擱置了兩年。
1958年計算技術研究所決定研制一臺自己設計的小型通用計算機。夏培肅夜以繼日地工作，對過去在近代物理研究所設計的計算機進行了修改，最大的改動就是將示波管存儲器改為磁芯存儲器。在當時極端困難的條件下，她憑著堅實的業(yè)務基礎和不懈的鉆研精神，終于使中國第一臺自行設計研制的通用數字計算機——107機在1960年問世。1960年4月，107機通過考試并正式開始算題，這是中國第一臺自行設計的通用電子數字計算機。接著第一機械工業(yè)部第一研究所按照107機的圖紙仿制了一臺，用于彈道計算。中國科學技術大學以107機為依據編寫計算機原理和程序設計講義，作為該校計算機專業(yè)、力學系、自動化系、地球物理系的教材。除為教學服務外，107機還接受了外單位計算任務，包括潮汐預報計算、原子反應堆射線能量分布計算、原子核結構理論中的矩陣特征值及特征向量計算、功率譜計算延遲線參數計算、爆破波傳播計算、隧道二極管特性計算、自動控制中的最佳控制計算、單擺運動計算、建筑工程中的震動曲線計算等等。
107機的研制成功實現(xiàn)了中國自主設計通用數字電子計算機零的突破，在中國計算機科學發(fā)展歷程中具有里程碑式的意義。此后，夏培肅在高速計算機、并行計算機的研制方面取得了卓著的成果，一直活躍在我國計算機科研的最前線。
1400萬次計算機賽過了美國
在完成107機研制后，夏培肅一直在想怎么能夠研制出國際水平的高性能的機器。有一年，石油部做勘探要用很高級的計算機，可是國外禁運得特別厲害。石油部就將買到的一臺國外淘汰主機拿給夏培肅看，希望她能夠在這個主機的基礎上進行改進，研制出滿足石油勘探需要的計算機。夏培肅看了以后，覺得可以做得到。當時國家有100萬次的計算機，夏培肅與她的同事們經過不懈努力，與石油部合作做成了1400萬次的正面處理器，比原來機器的速度提高了14倍。他們還處理了石油部的好多機器，效果并不比外國差。
后來賣淘汰主機給石油部的美國CDC公司知道中國能制造出1400萬次的機器，就邀請夏培肅訪問美國。到了美國后，夏培肅才知道她研制的1400萬次的計算機比美國的1200萬次計算機還快呢。當時，美國CDC公司主管國際事務的副總裁就跟夏培肅談判，他們的設想是把自己公司的主機賣到中國，讓夏培肅做更高性能的東西接到他們的主機上去。夏培肅覺得可以考慮，但她希望美國公司能將他們機子的接口情況告訴她，雖然硬件接口她已經找到了，可是軟件接口太復雜了。美國副總裁請示過上司后說，上面規(guī)定任何接口都不能讓中國知道，此次合作設想自然沒有成功。
甘為人梯 桃李滿園
在計算技術研究所一直流傳著這么一句話：“夏老師的學生就是不一樣�！毕呐嗝C花大量的精力來培養(yǎng)計算機的新生力量。計算技術研究所在籌備時，高等學校還沒有計算機專業(yè)的學生。當時在有關高校的配合下，計算技術研究所舉辦了四屆為期一至二年的訓練班，培養(yǎng)了計算技術專業(yè)的大學畢業(yè)生約700余人。夏培肅是歷屆計算機訓練班的業(yè)務負責人和主講教授，訓練班學員中的許多人后來成為所在單位的領導和業(yè)務骨干。
對于研究生的培養(yǎng)，夏培肅說“研究生就是要攀登科學高峰的人，他要有攀登高峰的愿望，而且要有創(chuàng)新的能力。我覺得中國的計算機要達到世界領先水平一定要經過好多代人的努力，不是一兩個人就可以完成的，要有一個集體一個梯隊，而且是一個人梯，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。我自己即使不能達到世界最高的頂峰，可是我希望我的學生能夠達到。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名獲中國科學院院長獎學金特別獎，2名獲全國優(yōu)秀博士學位論文獎。目前，她的學生已經接好了老師的“接力棒”，將中國計算機研制工作帶上了新的高峰。中國工程院院士、第三世界科學院院士、計算技術研究所所長李國杰，計算機體系結構首席科學家韓承德，“龍芯一號”和“龍芯二號”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。他們無論在國際還是國內計算機研究領域都是一流的計算機專家。
從2001年開始，在李國杰所長和唐志敏研究員領導下，胡偉武率領幾十名年輕骨干日夜奮戰(zhàn)，2002年9月28日成功發(fā)布中國第一枚通用CPU龍芯一號，終結了中國計算機產業(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注的焦點。當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。他們把這個芯片命名為“夏50”，是為了紀念夏培肅從事計算機事業(yè)和從教50周年。
在治學中，夏老師工作認真、一絲不茍。早年她在計算機訓練班和中國科學技術大學講課時，所講內容雖已講過多次，但每次在講課前她仍像第一次講課那樣認真準備，而且每次都要增加新的內容。她進入古稀之年后仍未停止研究工作，在每周一次的內部討論班上常作學術報告。例如她介紹“最大時間差”流水線加法器設計及其邏輯電路其思維之嚴密、構思之巧妙、設計之細致令人很難相信設計者已經年過古稀。
夏老師一絲不茍的治學態(tài)度令她的學生至今難忘，且受益匪淺。據胡偉武回憶，夏老師對學生的論文要求非常嚴格。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，中間根據夏老師的要求修改了26次，歷時8個月。他的論文是用英文寫的，夏老師不顧年逾古稀，對他的論文從學術內容到章節(jié)安排、單詞的用法，甚至標點符號，都進行了仔細的推敲和修改。一個在他看來理所當然的結論，夏老師都要求給出嚴格的證明。到答辯的時候，他的論文與初稿相比已經脫胎換骨了。
夏培肅不僅教會了他們怎樣做學問更重要的是教會了他們怎樣做人。做學生的都有一個習慣就是在自己完成的每一篇論文中，都把導師的名字加上，這即使在國外也是無可厚非的。但夏老師卻不允許她的學生這樣做，除非論文中的確包括她的實質性工作。不僅在論文的署名上，在成果和榮譽方面夏老師也十分謙讓。例如她主持的自然科學基金重大項目“并行計算機及并行算法”，后來該項目獲中科院科技進步獎。在申報獎勵時，由于獲獎人數的限制夏老師覺得自己具體工作做得較少，就把自己的獎讓給了年輕人。一個項目獲了獎而項目主持人卻沒有獲獎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家身上的謙虛、嚴謹的治學態(tài)度在學術界已經被嚴重地淡化了。
夏培肅從事計算機研究事業(yè)近半個世紀，可以說，她以其赤誠的報國之心，嚴謹、執(zhí)著的學術精神，為我國計算機的發(fā)展奉獻了整整一生，她是計算機科學家的楷模。
(作者單位：東南大學STS研究中心) |