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夏培肅:甘當(dāng)人梯的“中國計算機之母”

來源:學(xué)習(xí)時報 責(zé)任編輯:趙鐳餉 2024-10-05 09:47

夏培肅(1923.7.28—2014.8.27),四川江津人(今重慶江津),著名計算機專家和教育家,我國計算機研究的先驅(qū)和計算機事業(yè)的重要奠基人之一。1945年畢業(yè)于國立中央大學(xué)電機工程系無線電專業(yè),1945年至1947年為國立交通大學(xué)重慶分校電信研究所碩士研究生,1947年赴英國愛丁堡大學(xué)電機系攻讀博士學(xué)位,1950年獲博士學(xué)位并留校做博士后。1951年回國,供職于清華大學(xué)電機系電訊網(wǎng)絡(luò)研究室,1956年調(diào)入中國科學(xué)院計算技術(shù)研究所。1991年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士(學(xué)部委員),2011年獲首屆中國計算機學(xué)會(CCF)終身成就獎。

夏培肅:甘當(dāng)人梯的“中國計算機之母”

■蔡青竹

作為我國計算機研究的先驅(qū),夏培肅為我國計算機事業(yè)的創(chuàng)建、開拓和發(fā)展作出了卓越貢獻(xiàn)。她在20世紀(jì)50年代成功研制我國第一臺自行設(shè)計的通用電子數(shù)字計算機——107機,從60年代開始在高速計算機的研發(fā)方面做出系統(tǒng)的創(chuàng)造性成果,解決了數(shù)字信號在大型高速計算機中傳輸?shù)年P(guān)鍵問題。

珠聯(lián)璧合,立下工業(yè)救國志

1923年,夏培肅出生于重慶一個教育世家。她從兩三歲開始接觸古典詩詞,從各類經(jīng)典書籍中感受仁人志士的精神風(fēng)貌,見識中華文化的博大精深,愛國主義的種子便在她幼小的心靈中扎下了根??谷諔?zhàn)爭期間,目睹民不聊生的動蕩局勢,夏培肅心中無比憤慨,再加之她從小就展露出數(shù)學(xué)天賦,理科成績優(yōu)異,便下定決心報考工科院校,期望日后實現(xiàn)工業(yè)救國。

高中畢業(yè)時,夏培肅以第一名的成績考入國立中央大學(xué)電機工程系,她在這里發(fā)現(xiàn)了自己的特長和興趣,并結(jié)識了留校任教的楊立銘。楊立銘1919年生于江蘇溧水縣,在日軍的轟炸聲中隨家人一路長途跋涉到四川。他同樣早早立下志愿,要學(xué)工程,以工業(yè)報國。兩顆年輕的心在救國理想中走到了一起。他們先后通過留學(xué)生考試,相聚在愛丁堡大學(xué)。1948年,楊立銘獲得理論物理學(xué)博士學(xué)位;1950年,夏培肅獲得電機系博士學(xué)位,兩人在這一年結(jié)為伉儷。當(dāng)時,夏培肅夫婦已在科學(xué)研究上取得多項重要成果,但他們同時也感受到了當(dāng)時西方人對中國人深深的歧視,比如留學(xué)生每年要按照各類犯人的管理要求去警察局登記,地理書上對中國人的刻畫還是男人抽鴉片,女人裹小腳,窮得沒錢點燈,穿衣靠西方國家施舍……多年以后,楊立銘回憶:“當(dāng)時我們已有較好的工作待遇,但作為中國人,我們想一定要回祖國參加建設(shè),何況當(dāng)時解放不久,百廢待興,迫切需要專業(yè)人才。至于回國后的工作條件、生活條件,我們沒有特殊要求,只認(rèn)為我們已具備了必要的專業(yè)基礎(chǔ)和科研經(jīng)驗,可以在任何地方獨立開展工作?,F(xiàn)在正是我們報效祖國的時候?!?/span>興趣相近、知識相通、志向相符,生活與工作的完美結(jié)合成就了他們相知相伴的一生。1991年,楊立銘、夏培肅夫婦同時當(dāng)選為中國科學(xué)院院士,科技雙星,傳為佳話。

幸遇大師,成就命運轉(zhuǎn)折點

1950年,華羅庚一封《致中國全體留美學(xué)生的公開信》引起強烈反響,海外學(xué)子受其感召,紛紛回到祖國母親的懷抱。夏培肅夫婦也在其列。但夏培肅未曾想到,她竟會被華羅庚直接選中,加入中國第一個計算機科研小組。“一個人在一生中,常常會有一些改變命運的重要轉(zhuǎn)折點。對于我來說,這個重要的轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)在1952年秋天的一個晚上、當(dāng)我第一次謁見華羅庚教授時。”回憶起這段經(jīng)歷時,夏培肅恍如昨日,“他問我們的學(xué)歷和經(jīng)歷,愿不愿意搞計算機?我當(dāng)然很愿意,因為我在英國的時候,已經(jīng)對計算機有所了解了,知道是一門很有前景的學(xué)科,所以我們國家要搞的話,我特別愿意搞。所以我當(dāng)時就表示愿意到華先生手下研制電子計算機,工作就是這么開始的”。正是這個夜晚的決定,讓年僅29歲的她走上了開拓中國計算機技術(shù)之路,從此把自己的生命與中國計算機事業(yè)緊緊地聯(lián)系在了一起。

科研小組成立之初僅有3人,團隊在極其艱難的情況下開始工作,從零開始建立自己的實驗室。經(jīng)過半年的調(diào)研和初步的實驗,科研小組提出了研制中國第一臺通用電子數(shù)字計算機的設(shè)想和技術(shù)路線。由于院所調(diào)整和人員變動,到了1958年,最初的3人小組只有夏培肅一人堅持下來。1959年,計算機教研組改名為107計算機研究組,由夏培肅負(fù)責(zé)。就在研制107計算機期間,中蘇關(guān)系降到冰點,蘇聯(lián)終止了對中國所有的技術(shù)援助,國際上都認(rèn)為中國的計算機事業(yè)發(fā)展將止步于此。然而事實并非如此,僅僅一年后,我國第一臺自行設(shè)計的通用電子數(shù)字計算機——107機光榮誕生。夏培肅說:“我們做107計算機是全力以赴。從總體設(shè)計、圖紙設(shè)計,到調(diào)試方案都是我設(shè)計的?!保保梗叮澳辏丛拢保埃酚嬎銠C連續(xù)無差錯地工作了20小時30分鐘,最后是人工停的機。根據(jù)美國公布的資料,馮·諾依曼設(shè)計的EDVAC計算機到1960年才能達(dá)到每天超過20小時的生產(chǎn)性運行,平均無差錯工作時間為8小時。至于當(dāng)時仿制蘇聯(lián)的103計算機,其穩(wěn)定工作時間更是遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于107計算機。107計算機共有六個機柜,計算機房占地面積60平方米。以現(xiàn)在的眼光來看,它是如此笨重,但是在當(dāng)時,它卻是中國計算機領(lǐng)域的驕傲。107計算機的成功用事實證明了中國人有能力、有志氣設(shè)計和研制出自己的計算機。

嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué),探索自主創(chuàng)新路

計算機的更新?lián)Q代不可能一蹴而就,每一次性能的提高都要進(jìn)行不計其數(shù)的試錯。在計算機的研制工作中,夏培肅從來不會盲目跟隨,而是始終保持懷疑精神,大膽假設(shè)、小心求證,最終以實踐作為檢驗真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

20世紀(jì)50年代,電子管在計算機的使用中暴露出很多問題,夏培肅被組織賦予了開展計算機新型器件的預(yù)研工作。剛開始,課題組把希望放在微波分諧波技術(shù)上。然而,在實際運用中,課題組發(fā)現(xiàn)用微波元件有難以克服的諸多困難。深思熟慮之后,夏培肅向領(lǐng)導(dǎo)如實匯報了情況,于1965年上半年結(jié)束了微波計算機的課題。在研制雙穩(wěn)態(tài)微波器件時,夏培肅注意到日本學(xué)者于1958年發(fā)明的隧道二極管。隧道二極管的主要優(yōu)點是能高速工作,這對于一心想做高速計算機的夏培肅來說,無疑是極富吸引力的。于是她親自去南京的一個半導(dǎo)體所對接了器件的來源,又開設(shè)了一門相關(guān)課程幫助課題組成員了解該電路的工作原理。但隨著研究的深入,夏培肅發(fā)現(xiàn)隧道二極管的方案也不可行,而不得不再次終止。此后,夏培肅提出晶體管可能是計算機的主流器件。

夏培肅一生強調(diào)自主創(chuàng)新在科研工作中的重要性。她負(fù)責(zé)設(shè)計研制的高速陣列處理機使石油勘探中的常規(guī)地震資料處理速度提高10倍以上,用低成本實現(xiàn)運算速度高于美國當(dāng)時對中國禁運同類產(chǎn)品的運算速度。她還提出最大時間差流水線設(shè)計原則,將向量處理機的運算速度提升至當(dāng)時國內(nèi)向量處理機的5倍。1985年,因夏培肅在計算技術(shù)方面的貢獻(xiàn),英國赫里奧—瓦特大學(xué)在隆重紀(jì)念該校以蒸汽機發(fā)明者瓦特命名100周年的大會上,授予她名譽科學(xué)博士學(xué)位稱號。獲此殊榮的還有1977年諾貝爾化學(xué)獎獲得者普里戈金等3人。當(dāng)夏培肅將此事告訴華羅庚時,華羅庚說:“這不僅是個人的榮譽問題,是英國人對中國人的友好表示,更重要的是因為中國開始強盛起來了?!边@件事讓夏培肅深受觸動,只有國家強盛了,才會有個人的榮譽。而一個人如果對自己的祖國有所貢獻(xiàn),在國際上也會受到尊重。

從20世紀(jì)80年代到90年代,夏培肅先后負(fù)責(zé)研制完成5個各具特色的計算機系統(tǒng)。20世紀(jì)90年代中期,她擔(dān)任國家攀登計劃B“高性能計算機中的若干關(guān)鍵問題的基礎(chǔ)性研究”的首席科學(xué)家,提出高速互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的思路,可以互連數(shù)以萬計甚至更多的處理機。夏培肅還多次以書面形式向有關(guān)部門建議開展高性能處理器芯片的設(shè)計,建議國家大力支持通用CPU芯片及其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,否則將永遠(yuǎn)受制于人。90年代后期,已經(jīng)年逾古稀的夏培肅在楊立銘的指導(dǎo)下,耗時近一年寫出一篇量子計算的綜述,在量子計算領(lǐng)域為計算機科技人員與物理學(xué)家架起了溝通的橋梁。

甘為人梯,勇攀計算科學(xué)峰

1956年至1962年,清華大學(xué)、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等高校聯(lián)合承辦了4屆計算機訓(xùn)練班。作為“電子數(shù)字計算機原理”課程的主講老師,夏培肅著手編寫了我國第一套計算機原理方面的原創(chuàng)教材。她在翻譯相關(guān)術(shù)語時反復(fù)推敲,力求把每個專業(yè)名詞精準(zhǔn)表達(dá),如英文bit和memory,中國臺灣學(xué)者譯為“元”和“記憶體”,夏培肅則譯為“位”和“存儲器”,這些經(jīng)典意譯一直沿用至今。訓(xùn)練班的許多學(xué)員后來都成為我國計算機界的領(lǐng)軍人物。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的計算機專業(yè)也是夏培肅一手創(chuàng)立的。她還創(chuàng)辦了在中國計算機領(lǐng)域最具影響力的《計算機學(xué)報》和對國外發(fā)行的《JCST》(計算機科學(xué)技術(shù)學(xué)報),為培養(yǎng)我國最早的一批計算機專業(yè)人才作出了重要貢獻(xiàn)。

“我覺得中國的計算機要達(dá)到世界領(lǐng)先水平,一定要經(jīng)過好多代人的努力,不是一個人兩個人就可以完成的,要一個集體,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,人梯才能通天。我覺得我自己即使不能達(dá)到世界最高的頂峰,可是我希望我的學(xué)生能夠,我給他們做人梯,我給他們鋪路,讓他們踩著我過去?!睘榱藢崿F(xiàn)心中的這個理想,夏培肅終生奮戰(zhàn)在科研和教育一線,先后培養(yǎng)了60多名研究生,其中1人當(dāng)選為中國工程院院士,2人獲全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文獎,3人獲中國青年科技獎。在夏培肅的精心指導(dǎo)下,她的學(xué)生們接過了老師手中的“接力棒”,把中國計算機研制工作帶上了新的高峰。李國杰院士領(lǐng)導(dǎo)的曙光系列高性能計算機的研制為打破國外壟斷、促進(jìn)我國高端計算機產(chǎn)業(yè)發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn);胡偉武領(lǐng)導(dǎo)的“龍芯”系列芯片的研制為提升我國信息產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)、保護國家信息安全作出了重要貢獻(xiàn)。2002年9月28日,中國第一枚通用CPU“龍芯一號”成功發(fā)布。為了紀(jì)念夏培肅從事計算機事業(yè)50周年,研制團隊在芯片的每一層都刻上了“夏50”的字樣。這些成績是對夏培肅一直倡導(dǎo)自主創(chuàng)新、掌握中國自己核心技術(shù)命脈的最好回報。

2014年,夏培肅走完了自己默默奉獻(xiàn)、自強不息的一生。同年,中國計算機學(xué)會設(shè)立了夏培肅獎,鼓勵在計算機領(lǐng)域作出杰出貢獻(xiàn)的女性科研工作者。人生雖已落幕,但夏培肅的名字已經(jīng)永遠(yuǎn)鐫刻在中國計算機事業(yè)發(fā)展的豐碑上,永遠(yuǎn)激勵著后人“做得更多一些,做得更好一些”。