——中國數字電子計算機的開創者和引領者。
(2006-09-11 16:18:31)
■中國科學院院士、北京科技大學教授高清時。
編者按:轉眼間，中國的計算機產業走過了50年。在《計算機世界》紀念中國計算機工業發展50年的過程中，我們可以看到，在這50年中，有太多令人興奮的創新，也有太多令人沮喪的創新。
幾代大師為中國計算機事業的發展鞠躬盡瘁，更多的人為中國計算機事業的進步而努力。因此，我們特別邀請中國科學院院士、北京科技大學教授、中國科學院計算技術研究所終身研究員高清時撰寫此文，既紀念過去，慶賀成就，也警醒當下，啟迪未來。
50年後，為了尋求ICT的融合和在計算領域的更大發展，中國正在積極醞釀更好的政策環境。2006年8月29日，全國信息產業科技創新大會在北京召開。
從1946開始，世界上第壹臺數字電子計算機在美國誕生。* *和國泰鬥，世界數學家華教授和中國原子能事業的奠基人，這些與計算機最接近的人，都非常關心這項新技術在中國如何發展。
計算機誕生於中國。
從1951開始，國內外類似於計算機領域的其他領域的人才，尤其是從國外回來的教授、工程師、博士，源源不斷地輸送到這個行業。很多都在華領導的中科院數學所和錢三強領導的中科院物理所，有國際電路網絡權威閔乃達教授，有美國公司多年實踐經驗的範新碧博士，有丹麥公司多年實踐經驗的吳，有英國留學回來的夏博士，有美國留學回來的蔣博士。
他們積極推動計算機的發展納入12發展計劃。
1956年3月，由閔乃達教授、胡世華教授、許憲宇教授、教授、吳副教授和北京大學黨政官員組成的代表團參加了在莫斯科舉辦的“計算技術發展道路”國際會議，並前往前蘇聯“取經”，為我國12計劃的計算機部分做技術準備。當時的代表團主要成員後來參與了12策劃。此外，範新碧、夏和姜也加入了策劃。在隨後的12規劃中，確定了中國要發展計算機，中科院獲批成立計算技術、半導體、電子、自動化四個研究所。
計算技術研究所籌備處由科學院、第三總參謀部、第五國防院(第七機械部)、第二機械部十局(第四機械部)共同組建。北大、清華也相應開設了計算數學、計算機專業。為了快速培養計算機專業人才，這三家單位聯合舉辦了首屆計算機與計算數學培訓班。計算數學培訓班的學生有幸聽到了錢學森教授和剛剛回國的董鐵寶教授的講座。錢學森教授在當時已經是國際控制論的權威專家，而董鐵寶教授在美國有3-4年的編程經驗，也是當時國內唯壹真正接觸過計算機的學者。那時我是學生之壹。
錢學森的數學基礎知識的深度和廣度幾乎涵蓋了我們在數學方面學過的所有課程，他都能運用自如。作為北大數學系的學生，我們很佩服。同時，錢學森教授也幫助我們具體了解了數學是如何應用於現實物理世界的。
在前蘇聯專家的幫助下，中國第壹臺數字電子計算機103(定點32位二進制，每秒2500次)在中國科學院計算技術研究所誕生，並於1958年交付使用。參與R&D的骨幹包括董占秋、王興剛等年輕人。隨後，由總參張孝祥教授領導的我國第壹臺大型數字電子計算機104(浮點40位二進制，每秒10000次)也在1959投入使用，以金怡濂、蘇東壯、劉錫剛、姚錫山、周希齡等人為骨幹。其中磁芯存儲器由計算所副研究員範新碧和七機部高級工程師黃宇恒完成。由鐘和董領導，在104上建立的我國第壹個自行設計的編譯系統，在1961 (Fortran類型)上測試成功。
國防是首要服務對象。
任何壹個先進國家，計算機的發展首先是服務於國防，應用於國家戰略部署，中國也不例外。65438年至0958年，北大張世龍帶領包括當時還是學生的王選在內的北大師生，與中國人民解放軍空軍合作，設計研制了數字電子計算機“北京壹號”，交付空軍使用。當時，中國人民解放軍朱德總司令親自參觀了位於北大北閣的“北京壹號”機房。隨後，張士龍帶領北大師生(包括王選、徐卓群)立即投入到北大設計的“紅旗”計算機的研制中。當時設定的目標高於前蘇聯專家研制的104計算機，1962試算成功。但由於搬遷和文革的幹擾，“紅旗”在搬遷後壹直未能恢復和繼續工作。
與此同時，1958年，在哈爾濱軍事工程學院(國防科技大學的前身)海軍部劉柯君的領導下，哈爾濱軍事工程學院與中國人民解放軍海軍合作，設計了“901”海軍計算機，交付海軍使用。在康吉昌的帶領下，哈爾濱軍事工程學院與中國人民解放軍空軍合作，自行設計的“東風113”空軍機載計算機也交付空軍使用。隨後，由劉柯君領導的國產晶體管軍用計算機也於1961交付海軍。
在1958 ~ 1962期間，中國人民解放軍總參謀部也自主研發了壹些自行設計、完全國產化的計算機。
1964年，中國科學院計算技術研究所吳和範新碧領導的自行設計的119計算機(通用浮點44二進制位，每秒5萬次)也投入使用。它是我國第壹臺自行設計的大型通用電子管計算機，也是當時世界上最快的電子管計算機。當時，美國和其他發達國家已經轉向晶體管計算機領域。119機雖然不能說明中國有了很高的水平，但還是能說明中國有能力做到“外國有，中國就該有；外國沒有的，中國也應該有這個偉大的目標。
它是在119計算機上，由董領導自行設計的編譯系統。該系統以1965 (Algol型)交付，後來移植到109 C計算機上繼續工作。
哈爾濱軍事工程學院計算機系慈雲貴教授設計的晶體管計算機441B(浮點40二進制位，每秒8000次)於1964年研制成功。骨幹人員包括康鵬等人。1965年，441B計算機改進為每秒計算20000次。
與此同時，中科院計算所蔣設計的晶體管計算機109 B(浮點32位二進制，每秒6萬次)也在1965交付使用。為了研制“兩彈壹星”工程，1967年，在中科院計算機所蔣的帶領下，設計並投入使用了計算機109 C，骨幹有沈亞成、梁銀造等人。兩臺109 C機分別安裝在第二發動機部用於核彈研究，第七發動機部用於火箭研究。109 PC使用了15年，被譽為“功勛計算機”。它是中國第壹臺具有分時、中斷系統和管理程序的計算機，中國第壹個自行設計的管理程序建立在它上面。
這些由中國研究人員通過自力更生和艱苦努力研制的第壹臺計算機，代表了中國人民在掌握計算機方面的技術水平和成就，證明了中國有能力發展自己所有的國產計算機事業。
計算超越壹百萬到超過壹億。
雖然中國自己設計和研制了各種類型的計算機，但運算速度從未超過百萬次大關。1973年，北京大學(張世龍培養，徐卓群、)和“738廠”(孫強南、陳)聯合研制的集成電路計算機150(通用浮點48二進制位，每秒1萬次)問世。這是我國第壹臺自主設計的第百萬個集成電路計算機，也是我國第壹臺多程序、自主設計操作系統的計算機。該操作系統由北京大學楊福清教授開發，是中國第壹個自主設計的操作系統。
1973年3月，在國家實際發展目標200-500萬次不能滿足我國飛行體設計計算流體力學需求的情況下，時任國防科委副主任的錢學森要求中科院計算所根據飛行體設計需要，在70年代研制1億臺高性能超級計算機，80年代完成10億和100億臺高性能超級計算機，並指出必須考慮並行計算。中國科學院計算技術研究所根據國防信息研究所和計算技術研究所信息辦公室提供的國際公開資料，分析了1970前後美國研制的高性能超級計算機的優缺點，並於1973年5月提出“1億臺高性能超級計算機(20M低功耗ECL、circuit-4流水線)及其模型機(757矢量計算機、6573由於文革期間的嚴重幹擾和文革後素質參差不齊的領導的混亂指揮，雖然1979年崖城負責的20M低功耗ECL電路的ic芯片研制成功，但“所有器件國產化壹億次、高性能超級計算機”的研發最終因為任務的改變而擱淺。
表1和表2給出了代表中國掌握電子管、晶體管和集成電路的計算機技術發展時間表。水平主要依據創新的“三性”的先進性。需要註意的是，表中所列計算機僅代表我國已掌握的計算機技術水平，其中，帶有* 103、104、119、150、757以及銀河-1、銀河-0的超級計算機。
除了研發水平，產業、市場、應用的發展同樣重要。在計算機的批量生產中，電子工業部及其相關研究所(如著名的15)和工廠(如著名的738廠)功不可沒。中國早期的計算機研制和批量生產不僅依賴於他們，而且他們還自主設計和研制了壹些批量生產的計算機(如108系列和與清華大學合作的DJS-130等))，尤其是在衛星地面系統(如星上320計算機和718計算機)等軍事任務中。這些研究所和工廠做出了傑出的貢獻。科研院所和工廠的研究工作重點主要是技術和工藝。他們的領導人包括莫根生、、和曹、等壹批骨幹人員。中國工程院院士羅領導的仿制IBM系列也發揮了歷史性作用，沈旭邦、李等也對衛星、天上和地面的計算機以及其他任務的計算機作出了重要貢獻。另外，七機部、清華大學、中科院各分院對計算技術的發展也做出了很多貢獻，這裏就不壹壹列舉了。
我國半導體和集成電路計算機的自力更生和國產化，與上世紀五七十年代林蘭英、王守武、王守爵、徐元森等教授領導的中科院半導體所、上海冶金所、109廠的研發工作是分不開的。中科院半導體所和109廠都是從中科院物理所獨立出來的，為我國計算機事業做出了巨大貢獻。
人才培養很重要。
計算機行業的發展離不開人才的培養。上世紀五七十年代，中國科學院計算技術研究所(後為中國科學技術大學)副研究員夏和北京大學、哈爾濱軍事工程學院在組織師生研制計算機、實習、培養人才等方面卓有成效。夏帶領師生研制了壹臺107(定點32位二進制，每秒250次)計算機，於1960年投入使用，並制作了兩臺。107計算機的速度雖然比103(1958交付)和104計算機(1959交付)低10倍到40倍，但在培養人才方面發揮著重要作用。
壹個計算機系統由許多研究成果組成。以範新碧為首的核心記憶長期處於領先地位，其中主要骨幹有吳福寧、、許、傑森、甘洪等。王領導了中國第壹個八層印刷電路板研究設計組。方光旦在磁頭、磁膠、磁帶中的張鹹頻、磁鼓中的谷爾王等方面都有突出貢獻。事實上，大多數計算機R&D是集體的成就。例如，中國有幾千人參加了757計算機R&D。
中國第壹個“計算機系統結構設計”課題組於1957在中國科學院計算技術研究所成立。從50年代到70年代，承擔了代表性計算機(119、109b、109c、757、717等)的系統結構設計任務。)在中科院。參與成員根據前蘇聯計算機領軍人物、前蘇聯科學院院士列別傑夫的建議，由年輕的數學畢業生組成。第壹任組長是國際網絡權威閔乃達教授。第壹次正式的設計任務是1958年5月國防部“導彈防禦系統計算機”系統的結構設計。設計工作由北大張世龍、第二小組組長余承軒和6名數學系畢業的大學生組成。其中，周和沈旭邦後來分別從不同領域(軟件、航空航天、系統結構)、不同單位當選為中科院院士。
我國60年代編譯系統的領導人都是當時的年輕人，如中國人民解放軍總參謀部楊琦、中科院計算所董、鐘、南京大學、國防科技大學陳火旺等。中國60年代的操作系統領軍人物有北大楊福清、南大仲孫秀，當時都是年輕人。軟件的正確性設計(可以很容易地推廣到硬件的正確性設計)是近20年來引起國際關註的壹個具有重大經濟、社會和理論價值的重要問題。中國的領軍人物何基峰院士和周院士，現在都是世界知名的領袖。20世紀70年代，逐漸形成容錯與檢測理論與實踐的領軍人物是魏道正，知識處理的領軍人物是盧如謙。
依賴進口的弊端太大了
70年代末以後，中國研制的計算機幾乎全部采用進口元器件。
由於超大規模集成電路的迅速發展，幾千萬甚至上億個晶體管逐漸可以集成在壹個芯片上。20世紀80年代及以後迅速發展起來的計算機是“個人計算機”(PC)和超強的“微型計算機”(後者可作為服務器或高性能計算機進行並行處理)，而其他各種計算機(包括超中小型計算機)由於性價比問題無法與微型計算機競爭，自然逐漸退出舞臺。CDC、王安等未能及時調整戰略的國際計算機公司相繼倒閉。盡管如此，為滿足中國過渡時期用戶需求而開發的各種型號也做出了巨大貢獻，如張繡領導的KJ8920，它在為用戶提供優質服務軟件方面表現突出。
中國最早意識到個人計算機的發展趨勢，轉向“微型計算機”的研究，做出突出貢獻的領導人是倪光南和韓成德。
國產高性能計算機包括以慈雲貴、呂錫成、、楊為首的銀河系列。以張孝祥、金怡濂、陳左寧為首的神舟系列；李國傑、孫寧輝領銜的黎明系列；朱領導的聯想系列；和周興明領導的銀河2號數字模擬超級計算機。PC有聯想系列、長城系列、方正系列、同方系列等。其學術代表領袖是倪光南，產業代表領袖是柳傳誌。
作為壹個產業鏈，計算機行業的軟件開發依賴於整機的開發和應用需求。整機的發展取決於芯片、元器件、需求的發展；芯片的發展有賴於“集成電路生產線大三角”的發展。這裏的集成電路生產線三角形是指集成電路生產線的三個部分，即大基、中間層和頂層。大基座(價值十幾億美元的集成電路制造工藝生產線)從拉單晶矽到光刻、擴散、雜質摻雜、最後封裝，相當於過去林蘭英、王守武、王守爵、徐元森領導的研究工作。中間層是各種高速低功耗的電路設計，相當於過去江、沈亞成等人的研究工作。20世紀70年代，沈亞成進行的高速低功耗ECL電路設計直到做成芯片才完成。最上層是矽編譯等軟件工作，以前是計算小規模集成電路時把邏輯設計變成工程布線圖的手工工作，加上半導體制造的小規模集成電路的各種掩膜需要的手工工作。在VLSI的情況下，從復雜度和可靠性的角度來看，絕對不能手工完成，需要矽編譯自動完成。
在允許部分進口的環境下，如果壹個產業鏈要求完全國產化，就會造成壹個環節的落後，導致產業鏈後續部分的落後；進口元器件的使用，使得各種類型的整機都可以在國際先進的基礎上開發，然後在國際先進的基礎上開發軟件和應用，從市場經濟的角度來看無疑是正確的。
但是，當我國研制的計算機全部轉向進口元器件時，壹方面，我國高性能計算和PC的發展取決於進口元器件的水平；另壹方面，由於缺乏巨大的經濟支持，中國的集成電路研究力量轉向了其他難度較小的非計算機用途的方向。
“元器件全部進口”的結果，不僅國產的上億臺高性能超級計算機研制暫停，真正自主的國產計算機集成電路研制也中斷了，至今沒有恢復，甚至沒有任何恢復的跡象。這兩個方面對國家安全非常不利。“集成電路生產線大三角”實際上依賴於進口的集成電路生產線，相當於依賴於國外集成電路生產線的水平和國外政府批準的集成電路生產線出口到中國的水平。引進達不到最先進，特殊情況下引進很可能會中斷，引進生產線的備份件也更新不了。
“中國芯”何時真正崛起？
進入21世紀後，李德磊掌管的“方舟”、胡掌管的“龍芯”、掌管的“多思”、掌管的“國安”不斷湧現，計算機產業鏈國產化向前邁進了壹大步。但目前或未來，很多“中國芯”的相似之處，都是“集成電路生產線大三角”的壹個應用。換句話說，它的水平仍然取決於國外集成電路生產線的水平和國外政府批準出口到中國的集成電路生產線的水平，仍然受制於人。
眾多“中國芯”的主要區別在於系統結構或高速低功耗電路的設計是否有重大創新或突破。設計具有明顯的創新性，國外壹些學者稱之為相當於“大學生課程設計”的水平。雖然難聽，但也有壹定道理。雖然能設計出“中國芯”的人或公司越來越多，但能設計出“中國集成電路生產線三角”的人目前不會存在，除非采取措施，否則恐怕在不久的將來還是空白。如果中國造不出中國的“集成電路生產線大三角”，那麽無論“中國芯”有多少種，中國高性能計算機和中國PC的發展水平必然取決於美國“集成電路生產線大三角”的發展水平和美國政府允許對華出口的水平。
現實的道路是，可以通過引進、消化、吸收和自主研究相結合的方式發展芯片產業，建立完全自主的“集成電路生產線三角”應該是國家急需解決的當務之急。
早在1965，中科院半導體所王守爵就開始研制從邏輯圖到掩膜版的自動成型系統“圖形生成器”，比美國早。由於文化大革命的破壞，中斷了三年。1971當初研制成功的時候，比美國晚了壹年多。上述歷史表明，中國人的獨立研究能力和研究環境不容忽視。
如何讓產業鏈各環節的發展都建立在國際最高水平的基礎上，確保國家安全？這不僅是壹個計算機產業鏈問題，也是很多產業鏈的共性問題，更是政策制定者迫切需要處理的政策問題。
中國電子數字計算機行業半個世紀的領軍人物，是華和錢三強兩位功勛科學家關註下的壹個群體。50年前，這個群體是10多名從鄰近領域抽調的三四十歲的中青年領導，五六十名受過專業教育的20多歲的年輕骨幹，幾十名當時還沒有出生的後起之秀。本文列舉了它們。
鏈接:本文部分科學家簡歷。
華:江蘇金壇人。中國是解析數論、典範群、矩陣幾何、自守函數論和多重復變函數論的創始人和開拓者，國際著名數學家。曾當選美國科學院外籍院士、第三世界科學院院士、南錫大學、伊利諾伊大學、香港中文大學名譽博士、德意誌聯邦共和國巴伐利亞科學院院士。
錢三強:浙江湖州人，出生於浙江紹興。核物理專家，中國核與原子科學之父，師從居裏夫人的女兒、諾貝爾獎獲得者艾琳娜？居裏和她的丈夫伊奧裏奧？居裏夫人。在我國原子彈研發過程中，擔任技術總負責人和總設計師，被追授“兩彈壹星功勛獎章”。
範新碧:計算機專家，湖南長沙人。1951年獲得美國斯坦福大學電子學博士學位，在電子器件研究和應用領域獲得8項美國專利。回國後，他領導了中國第壹臺大型計算機及其後多臺大型計算機的磁芯存儲器的研制，領導了中國半導體存儲器件的研究，建立了第壹批國產測試設備。
張孝祥:計算機專家，中國科學院院士(部員)，中國人民解放軍總參謀部計算技術研究所研究員。他領導仿制了中國第壹臺大型通用電子計算機，並在隨後的35年裏主持研制了從中國自行設計的電子管、晶體管到大規模集成電路的各代大型計算機，為中國計算機工業的建立、發展和壯大發揮了重要作用。從65438到0985，他領導完成了中國第壹個億兆並行計算機系統。
錢學森:中國現代物理學家，世界著名火箭專家，中國人民政治協商會議副主席，出生於上海，浙江杭州。錢學森曾任美國古根海姆噴氣推進研究中心講師、副教授、教授、超音速實驗室主任、主任。始於1950，歷經五年努力，於1955回歸祖國。自1958以來，長期處於火箭、導彈、航天器研制的技術領先地位。
董鐵寶，力學和計算數學家，出生於江蘇武進。他是“中國第壹程序員”(王選)。他長期致力於結構力學、斷裂力學、材料力學性能和計算數學的研究和教學，是我國計算機發展和斷裂力學研究的先驅之壹。1945去美國留學，1956回國教書，1968因文革迫害自殺。
金怡濂:中國工程院院士，著名高性能計算機專家，國家最高科學技術獎獲得者，祖籍江蘇常州。我國首批大型計算機研制者之壹，先後提出了各時期各種類型、領先國內或國際先進水平的大型和巨型計算機系統的設計思想和技術方案，為我國高性能計算機技術的跨越式發展和趕超世界先進計算機水平做出了重要貢獻。
王選:江蘇無錫人。著名的計算機應用專家，主要致力於文字、圖形、圖像的計算機處理研究。中國科學院院士，中國工程院院士，第三世界科學院院士，國家最高科學技術獎獲得者。曾任北京大學方正集團董事、方正控股有限公司首席科技顧問、九三學社副主席、中國科協副主席、九三學社副主席、中國科協副主席。2003年當選為第十屆全國政協副主席。
周:計算機軟件專家，祖籍江蘇南匯，中國科學院院士(學部委員)，第三世界科學院院士，中國科學院軟件技術研究所研究員，原聯合國大學國際軟件技術研究所所長。
楊福清:北京大學第壹任計算機科學教授、博士生導師，中國科學院院士，計算機科學與技術和軟件專家，出生於無錫。歷任軟件工程國家工程研究中心主任、北京大學信息與工程科學系主任、北京大學軟件工程研究所所長、北京大學計算機科學與技術系教授。
孫忠秀:計算機科學家，中國科學院院士，祖籍浙江余杭，出生於江蘇南京。歷任南京大學助教、講師、副教授、教授、博士生導師、副校長。1974後，主持開發了中國國產系列計算機的DJS200/XT1、DJS200/XT1P等操作系統。從1979開始，對分布式計算機系統的軟件和應用進行了研究。1982年，ZCZ分布式微型計算機系統在國內首次研制成功，研究開發了幾個實用的分布式計算機系統。
何繼峰:中國科學院院士，計算機軟件專家，生於上海，祖籍浙江寧波。現任華東師範大學終身教授、軟件學院院長、上海嵌入式系統研究所所長、聯合國大學國際軟件技術研究所高級研究員。早年開發過管理信息系統和辦公自動化系統。
吳:安徽歙縣人。計算機專家，中國計算機行業的開拓者之壹。從1951到1953在丹麥做無線電廠的開發工程師。回國後，他被調到中國科學院近代物理研究所，隨後參與了計算技術研究所的創建。1965年負責研制成功兩臺大型通用計算機，後參與組建771微電子研究所，任副所長、研究員。
張子暢:計算機專家。江蘇崇明(今上海)人。歷任航天工業部第二研究所所長、測控公司總工程師、中國計算機聯合會第壹副理事長、中國航天學會第壹屆、第二屆理事。長期從事電子設備和計算機的研制工作，曾負責我國第壹臺計算機的技術工作。他是中國計算機技術的學術帶頭人之壹。
張世龍:教授，北京大學計算機科學與技術系主任。曾參與中國第壹臺自行設計制造的大型計算機119和北大紅旗計算機的系統設計。
慈雲桂:著名計算機科學家、教授，中國科學院學部委員，安徽桐城人。歷任國防科技大學副校長、電子計算機系主任、計算機研究所所長，先後主持我國各型計算機的研制工作，從領導研制我國第壹臺電子管數字計算專用機，到擔任“銀河”億次計算機研制的技術總指揮和總設計師，為國家經濟建設、國防建設和科學研究做出了突出貢獻。
馮康:應用數學和計算數學家，中國科學院院士，在世界數學史上有重要地位的科學家。生於江蘇南京，祖籍浙江紹興。它獨立創立了有限元法、自然化和自然邊界元法，開辟了辛幾何和辛格式研究的新領域。中國現代計算數學研究的先驅。1997年底，國家自然科學壹等獎授予馮康的另壹部作品《哈密頓系統的辛幾何算法》。歷任中國科學院計算技術研究所副研究員、研究員，中國科學院計算中心主任、名譽主任。(排名不分先後)
(計算機世界新聞)