苏联援助撤走后 她设计出了中国第一台计算机

2021-03-08 15:40:58 观察者网

1960年4月,中国第一台自主研制的通用电子数字计算机“107机”诞生,其背后的总工程师、总设计师夏培肃在中国计算机发展史上书写了浓墨重彩的一笔。

BBC刊文《建设现代中国的计算机先驱者》,作者莱拉·麦克尼尔

20世纪上半叶,中国经历了数十年的抗日战争和国共内战之后,中国的技术创新已大大落后于许多发达国家。到了冷战时期,新成立的中华人民共和国遭到西方资本主义国家的政治孤立、军事遏制和经济封锁,中国科学家在很大程度上只能依赖于苏联的硬件设备和专业技术来增强他们的计算能力。

1959年中苏关系破裂,中国再次被孤立,只能从内部汲取力量来寻找前进的道路,走向越来越计算机化的新世界。就在苏联撤走对华援助不到一年,夏培肃就成功设计试制了 “107计算机”——这是中国计算机领域走向独立的第一步。

如今,中国在计算机生产方面领先世界。2011年,中国超越美国成为全球最大的个人电脑市场。今年,中国计算机行业中仅仅是台式电脑的营业收入预计将超过64亿美元(合450亿人民币)。

但是,除了生产计算机之外,还有更多的工作需要完成。为了建立和发展全新的计算机产业及其依托的全新计算机科学,中国需要训练有素的人才。在此方面,夏培肃起到了关键作用。

她帮助建立了中国最早的一批计算技术和计算机科学院校,并编写了相应的培训材料。她在全国开设的第一个计算机理论课程中担任主讲教师。在她的教师职业生涯中,她带领成百上千名学生投身到中国蓬勃发展的计算机科学领域。

在战争和政治动荡平息之后,夏培肃塑造了一个崭新的科学领域和产业。她生平始终强调技术创新,不仅影响了她教的一批又一批学生,而且对中国计算机领域的影响延续至今。

1923年7月28日,夏培肃出生在重庆一个知识分子家庭,小时候基本没上过学。她四岁时第一次上小学,八岁时开始在家接受辅导,后来高中在南渝中学(译注:现在的重庆南开中学)就读,成绩优异,后转学至国立第九中学,又以全班第一名的成绩毕业。

1940年,夏培肃家乡重庆遭到日军空袭

当时,中国正处在抗日战争的阵痛之中。这场持续八年的战争蹂躏了中国,夺走了数百万中国平民的生命。1937年战争爆发,日本人占领了中华民国首都南京,而夏培肃的家乡重庆成了南京难民的避难所。原本位于南京的国立中央大学被迫西迁到重庆后,仍然坚持教学。1941年,夏培肃进入国立中央大学电机系。

1945年,她顺利毕业并获得电机学士学位。同年,她遇到了因战乱从南京逃难到重庆的中央大学校友、后来的南京大学物理系教授的杨立铭。夏杨二人开始恋爱,即便在夏培肃去上海交通大学电信研究所修读研究生、赴英国爱丁堡大学跟随诺贝尔奖得主马克斯·玻恩学习期间,他们也一直保持着恋爱关系。

两年后,夏培肃开始在爱丁堡大学攻读电机博士学位,此时她与前往爱大从事博士后研究的杨立铭重聚了。在她的论文《论电子线路中的变参数振荡和非线性系统的图解法分析》中,她提出了一种方法可以更准确地预测电子系统中的频率和振幅的变化,这可以广泛应用在所有带有电子频率的系统中:从收音机到电视,再到计算机。

1950年,夏培肃获得了博士学位。同年晚些时候,她和杨立铭在爱丁堡结婚。夫妇二人都具有科学头脑,且都愿意将自己的知识和智慧投入到祖国的建设工作中。第二年,他们就一同回到了中国,都进入了清华大学,杨立铭担任物理系副教授,夏培肃从事电讯网络研究。

夏培肃在爱丁堡大学电机系获得博士学位

然而,当夫妇二人再次回到祖国时,国内情况已发生了巨变。

1949年,国共内战结束,新中国成立。经历了抗日战争和解放战争后,中国的经济、工业和基础设施都在衰退,大大落后于西方国家。

抗日战争给中国家带来了沉重打击。斯坦福大学历史学家教授、新书《中国计算机》作者托马斯·穆兰尼说:“基本上,所有高等院校、金融中心、工业生产中心以及国民政府都转移到了武汉。武汉失守后,又转移到了更为偏远、贫困的地区四川重庆……当时的国民政府的首要考虑是维持生存,根本无力发展电子工程、武器研制等等。”

中国共产党执政以后,曾试图重建基础设施,但这谈何容易。国共内战时,美国支持国民党,但国民党败退。后来美国与西方其他资本主义国家一道拒绝向共产党领导的新中国提供任何援助和出口,接着共产党转向了他们北方的邻居苏联。苏联看到了将中国带入东方共产主义阵营的机会,于是与中国建立了伙伴关系,同意帮助中国发展经济和科技,包括计算机。

1950年中苏两国签署《中苏友好同盟互助条约》

夏培肃深度参与了中苏技术合作,要追溯到1953年,当时数学家华罗庚到清华大学电机系访问,接着把夏培肃招进了中科院的计算机科研小组。她成为中国第一个计算机科研小组的三位创始成员之一。后来,中科院成为中国计算技术研究的摇篮,而夏培肃是重要奠基人之一。

华罗庚和夏培肃的研究小组投身电子计算机研制方案持续了三年。1956年,中国政府批准执行《1956-1967年科学技术发展远景规划》——也被称为“十二年科技规划”,这才在计算机科学这一领域有了正式发展规划。中央政府和中国科学院结合苏联专家意见,将计算机技术确定为中国国防建设的四大关键科技领域之一。

穆兰尼教授表示,电子计算机可以广泛应用在中国基础设施和国防建设方面,包括核武器的研制和试验、大型复杂运输系统的管理以及卫星计划或太空计划的开发。他说:“当时世界其他大国,如苏联、美国、英国和后来的法国都在大力开发电子计算技术支持以上这些领域。而中国明白如果要在经济和军事上具有国际竞争力,就必须能够进入这个领域。”

中国要生产自己的计算机,还有很长的路要走。首先,搭建计算机行业的基石需要数学、工程和物理多个学科领域,而不是单一的计算机科学。需要先整合这些学科的知识和技术,然后传授给工程师团队,才能建成一台计算机。

夏培肃在电机和数学两个专业的积累,使她成为这个方案设计者的不二人选。

1956年,中国派出赴莫斯科和列宁格勒代表团,对苏联在计算机技术的研究、生产与教育进行考察,夏培肃是代表团成员之一。同年,代表团回国后,她负责将苏联的计算机设计资料从俄文翻译成中文,其中包括一本1000页的手册,这本手册后来成了教授中国学生苏联计算机设计的教材。

同年,在中国科学院数学研究所和物理研究所的赞助下,夏培肃担任了中国第一个计算机理论课的主讲教师。她还协助中科院计算机技术研究所成立了计算所。1958年,由中国科学院出资创办的中国科学技术大学在成立之初就设置了计算机专业。夏培肃参与了这两所院校的计算机科学课程的设计,并担任业务负责人和主讲教师。1956-1962年间,她负责数百名学生的培训与教学。

穆兰尼指出:“夏培肃一手创办了当时(中国)最需要的(计算机人才)培训项目”。

到1959年,中国基于苏联计算机M-3和BESM-II,成功研制了103机、104机两种电子计算机。但就在中国开始在计算机生产方面取得进展时,中苏关系开始破裂。两国领导人就谁才是共产主义世界的中心,哪条通往全球共产主义的道路才是正确的展开了激烈争论。

穆兰尼说,1960年两国关系急转直下,苏联从中国撤走了全部援助,无论是硬件设备还是专家顾问。苏联撤走技术援助后,许多其他国家认为中国的计算机产业的发展肯定会戛然而止。

不过事实证明并非如此。

在没有任何外部援助的情况下,中科院的研究人员继续进行计算技术和计算机科学研究。夏培肃设计的“107机”是苏联撤走所有援助之后中国开发的第一台计算机。与基于苏联经验设计的103机和104机不同,107机是中国第一台自主设计和研制的计算机。107机很快在全国各地的科研培训机构进行再生产和安装。

1960年苏联撤走专家后,中国继续推进建立计算机产业

整个20世纪60年代,在孤立无援的情况下,中国持续在中科院推进研制更强大、更精密的计算机,从107机所使用的电子管电路到晶体管,一直到70-80年代初的集成电路。1972年,当一个美国计算机科学家代表团访华时,他们没有料到中国计算机产业会如此蓬勃发展。穆兰尼说:“从我们所掌握的几份鉴定材料来看,这个代表团的所有成员都对(中国目前取得的进展)表示惊讶。”

这段时间,夏培肃一边在研制高速计算机,一边培养新的计算机科学家和工程师。1978年,她协助创办了《计算机学报》和《计算机科学与技术学报》(Journal of Computer Science and Technology)——中国第一本计算机英文杂志。1981年,她成功研制高速阵列处理机150-AP。104机的运算速度为100万次/秒,而150-AP达到了1400万次/秒。

计算机科学能在中国发展为一个独立学科,中国计算机产业筚路蓝缕到异军突起,在很大程度上得归功于夏培肃。穆兰尼说:“从她所担当的角色,以及在科学核心领域起到的牵头作用,应该说在那个年代我还没有遇到过像她这样的女性。”

1970年代,中国采用集成电路研制了功能更强的计算机(图源:BBC)

夏培肃设计研制的“107机”创造了历史,但更重要的是她协助设立和一手创办的计算机科学院校与课程,培养了一批又一批学生,铸造了中国计算机科学的未来。穆兰尼说:“正是这些学生为我们今天所看到的一切奠定坚实基础”。

后来,她的一位学生胡伟武成为龙芯系列CPU的首席设计师。2002年,他为了纪念自己的导师夏培肃从事计算机事业50周年,将中国首枚通用处理芯片龙芯1号命名为“夏50”。

享有“中国计算机之母”美誉的夏培肃至今仍被视为中国计算机行业的奠基人之一。中国计算机联合会每年都会向“在计算机科学、工程、教育和产业领域做出杰出贡献、取得突出成就的资深女性科技工作者”颁发“夏培肃奖”。2019年,获此殊荣的是陈左宁和黄令仪:陈左宁长期从事高性能计算系统方面的研发工作,黄令仪参与了CPU芯片和其他计算机核心设备的研究。她们沿着前辈夏培肃开辟的这条发展道路上,为推动中国计算机事业做出了杰出贡献。

被遗忘的天才

一提到科学家,我们脑海中浮现的通常是异性恋的白人男性形象。一直以来,很多志愿加入科学、数学或工程等领域的人,因为自己不符合这样的刻板印象而遇到重重阻碍。

然而,也有许多来自多样化背景的人塑造了我们对生命和宇宙的理解,但他们的故事至今仍鲜为人知。我们要赞美那些“被遗忘的天才”,是他们成就了今天的世界。

(原标题:苏联援助撤走后,她设计出了中国第一台计算机)

(责任编辑:林启辉_NB13068)

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