倪光南：大国匠“芯”

作者简介

陈玉新，男，河北秦皇岛人，毕业于贵州大学历史系，硕士学历，现就职某门户网站。

内容简介

第一章　结缘中科院计算所 第一节　战火中萌生的强国梦 镇海位于浙江省宁波市东北部，它的东面是舟山群岛，西面有宁绍平原，南面是北仑港，北面则是杭州湾。这里不仅有全国闻名的镇海中学，同时还有历史悠久的商帮文化，同时，这里还是“中国院士第一乡”。 截止到2017年底，从镇海区已经走出了30位中国“两院”院士，而倪光南正是这30位院士中的一员。 倪光南出生于1939年，时值艰苦卓绝、烽火连篇的抗战岁月，整个中国都处于战争的旋涡之中。 尚处童年，倪光南不知道战争为什么发生，但却可以感受到战争带来的苦难，而逃难似乎成为了自己跟父母唯一能做的事——这个过程是痛苦的，也是危险的。 倪光南出生在香港，祖籍宁波镇海。 1942年6月，日军进攻香港，倪光南只能随着父母辗转逃难回到上海。 在炮火下成长起来的人，总是对那个时代有着刻骨铭心的记忆。对倪光南来说，从小逃难的经历是深刻而难以忘怀的。这些难以磨灭的记忆会潜移默化地影响他：国家积弱，就会被人欺凌。他渐渐明白，一个国家只有富强起来，才不会遭受战争的蹂躏。落后只能挨打，不想办法进步，就要一直挨打。 抗日战争结束之后，倪光南告别了自己颠沛流离的生活，开始进入钱江小学读书。在同一时期，大洋彼岸已经开始了计算机时代。冯?诺依曼第一次提出了建立在二进制基础上的现代存储程序计算机概念。在1944年到1945年之间，冯?诺依曼创造了现在使用的将一组数学过程转变为计算机指令语言的基本方法。 到了1946年，世界上第一台电子数字积分计算器诞生。随后，1948年，晶体管的发明大大促进了计算机的发展，电子设备的体积开始不断缩小。1952年，第一台大型计算机系统IBM701问世。1964年，第一个采用集成电路的通用电子计算机系统IBM360系统诞生。直到1981年个人计算机诞生，可以说，倪光南成长的时代正是计算机飞速发展的时代，但倪光南最初接触到的却不是计算机。 刚刚进入钱江小学读书的倪光南并不知道当时世界上发生了什么，由于性格内向，倪光南总是给人一种沉默寡言的印象。除了学习，倪光南还喜欢背诵《唐诗三百首》，目的是为了锻炼自己的记忆能力。他说：“我并没有文学细胞，只是喜欢而已。我背诗的另一个目的是锻炼记忆力，因为我看到有些书上是这么说的，不论是否有充分的根据，多动脑筋总是有益的吧！” 小学毕业之后，倪光南进入复兴中学学习，在这里他学到了很多治学和做人的道理。更为重要的是，从小喜欢动手的他，在中学期间学习了很多手工制作，这对于日后他从事工程实践产生了很大的帮助。 描述到这一方面的内容，倪光南说：“我们那时候不像现在的学生有这么重的负担，我们有一些课余活动小组，有做航空模型，有做小电机，做收音机，这样锻炼了动手能力。我是做工程的，动手能力挺重要。” 倪光南后来之所以能够与计算机结缘，也与这些课余活动有着不小的关系。倪光南很喜欢动手实践，经常会自己组装矿石收音机。矿石收音机是指用天线、地线、基本调谐回路和矿石来制作检波器而组成的没有放大电路的无源收音机。这是一种最为简单的无线电接收装置，但在当时，这也算是一个稀罕物件了。 最初，倪光南所组装的多是单管收音机，在玩腻了单管之后，开始尝试组装2管机、3管机。到了高中，倪光南依然没有放弃这项爱好，而这时，他组装的矿石收音机已经达到了7管，这在当时已经算是非常高级的收音机了。 倪光南之所以喜欢组装这种矿石收音机，主要是因为这个动手的过程，能够让自己的大脑得到锻炼。事实上，正是这个动手的过程，让倪光南对无线电产生了浓厚的兴趣，随着对无线电的兴趣与日俱增，倪光南最终决定报考“南京工学院无线电系”。 在当时中国的大学中，工科院校最好的就是南京工学院，而无线电系又是南京工学院中最热门的系。可以看出，在学习方面，倪光南对自己是很有信心的。最终，凭借着优异的成绩，倪光南得偿所愿进入南京工学院。 从1956年秋天开始，倪光南便进入了南京工学院学习。南京工学院是现在东南大学的前身，在1952年进行全国院系调整时，以原南京大学工学院为主体，又并入了复旦大学、交通大学、浙江大学和金陵大学等学校的有关系科，在当时中央大学本部的原址上建立了南京工学院。倪光南所就读的，就是调整重建之后的南京工学院。 同样在1956年，同样是临近秋天，中国科学院计算技术研究所成立，这也标志着中国早期的计算机事业拉开了帷幕。作为中国第一个专门从事计算机学科技术综合性研究的学术机构，中科院计算所研制成功了我国第一台通用数字电子计算机，并形成了我国高性能计算机的研发基地，我国首枚通用CPU芯片也诞生在这里。中科院计算所的主要研究方向非常广泛，迄今为止，它已经在信息处理、信息检索、网络安全、大数据处理、智能技术研究、生物信息计算和虚拟现实技术等方面展开了研究。 中科院计算所是我国计算机事业的摇篮。伴随着计算所的发生发展，先后为国家培养了几百名我国最早的计算技术专业人员，在这里工作或学习过的院士有二十余位。随着学科与技术发展，从计算所陆续分离出中科院微电子学研究所、计算中心、软件所和网络中心等多个研究机构，以及联想、曙光等高技术企业。六十多年来，计算所在科学研究和科技成果等方面取得了显著成就。截至2018年底，计算所获得国家、院、市、部级科技奖励227项，其中，国家级科技奖励50项（含非第一完成单位13项），院、市、部级科技奖励178项（含非第一完成单位16项）。 倪光南与中科院计算所的缘分似乎是命中注定的一样。但实际上，倪光南之所以能够从南京工学院进入中科院计算技术研究所，很大原因还在于他自己的刻苦努力。 倪光南在南京工学院度过了5年的求学时光，对于倪光南来说，这5年是充实而高效的。他学习了无线电发送接收技术、放大整流技术、脉冲技术、微波技术，同时还接触到了许多此前从未见过、听过的陌生领域的知识。 对于在南京工学院学习的时光，倪光南说道：“对我来说，这好比是面对一座丰富的宝藏，在勘探和开垦的过程中，充满了无穷的乐趣。” 在大学阶段，倪光南最喜欢的就是上实验课，几乎每一次实验他都是最快完成的学生。对于这一点，倪光南略带调侃地说道：“因为我那时上课完全看不清黑板，只能靠动手了。” 倪光南的视力确实存在一点儿问题，早在初中时，他的视力就降到了0.4，但即使到了大学他都不肯配戴眼镜。他将此解释为是受到了米丘林理论的影响，认为只要长时间坚持，自己的眼睛也能够适应环境。 米丘林是苏联著名植物育种学家和农学家，苏联科学院荣誉会员，米丘林学说的奠基人，他发现了植物幼体对生活条件具有很强的适应能力。为此，他将一些正在苏联南方才能生长的果树进行耐寒性驯化，最终培养出了可以在北方生长的果树新品种。 倪光南似乎将自己看作米丘林的果树，认为自己也能够通过适应环境摆脱近视问题。为此，倪光南即使在冬天也会故意少穿一些衣服，将其作为磨炼意志的方法。 倪光南大学时期的刻苦学习为他以后的工作打下了坚实的基础。如果当时没有选择无线电专业，倪光南可能就要与计算机研究失之交臂。不得不说，在这方面倪光南是幸运的。从无线电到计算机，隔行如隔山，倪光南最初并不适应。在1958年南京工学院成立计算机系的时候，整个系里没有一个学生见过计算机，学生们只能进行理论学习。 没有见过计算机的倪光南想象了许多不同的场景。他曾认为有了计算机，就能够自动将外语翻译过来，这样大家不必再学外语了。当时的计算机在中国并不常见，大多数人只是听过，很少有人见过，所以很容易将其想象得无所不能。 倪光南也是一样，将计算机看作无所不能的物件。随着自身知识水平的增长，以及中国计算机行业的发展，倪光南逐渐认识到了当时计算机的局限，同时也认识到了中国计算机水平的局限。这也更加坚定了他想要进入这一行业的决心。 第二节　初入中科院计算所 1961年是一个平年。辛丑年，也就是牛年。 4月12日，苏联宇航员尤里?加加林成为世界上第一个太空人。 6月17日，中国女子登山运动员西绕（藏族）和潘多（藏族）登上新疆境内海拔7595米的公格尔九别峰顶峰，打破了女子登山高度的世界纪录。 夏天，中科院计算所来了位年轻人，他的名字叫倪光南。 当时，倪光南以全5分的成绩从南京工学院（现东南大学）无线电系毕业，被分配到中科院计算所研制外围设备的第六研究室输入组工作。最初，倪光南参加了我国自行研制第一台大型电子管计算机（吴几康领导的119机）的工作，倪光南担任外围设备的值班长，负责调机。后来担任插件（线路）组长，负责设计和改进线路。1964年4月，119机研制成功，倪光南被评为计算所先进工作者和中科院北京地区先进工作者。这时，他已成为所里小有名声的“业务尖子”。此后，倪光南主要从事新输入技术的研究。 当时计算技术研究所大多数是与倪光南年龄相仿的年轻人，7个人被安排在一个宿舍中。刚刚离开大学校园的年轻人，充满了蓬勃的朝气和力量。对于当时的工作环境，倪光南说：“大家工作热情都很高，工作完了就回宿舍睡觉，睡醒了就接着工作，时间好像都不存在了，每天都过得很充实。” 这种充实更多是因为这些年轻人对当时的工作充满兴趣。那时中国的计算机事业刚刚起步，一切都是未知，一切都是创新。这些年轻人与其说是在工作，不如说是在为国家探索一个新的行业、新的领域。 在此期间，倪光南结识并与六室党支部书记兼主任王中田成为知己。 王中田是一位1945年参加革命的老干部，他与一般党政干部的最大不同是对技术有强烈的兴趣，他常说，“我们当领导的，即使不会演戏，至少也要能听戏”。为此，这个“提着裤腰带闹革命”的党政干部，变成勤奋学生，业余时间几乎都用来学习技术，他的“老师”就是倪光南。从与王中田的接触中，倪光南学到了许多优秀品质，特别是王中田不计个人得失、坚持真理的精神给了倪光南很大的教育，两个人常常在实验室里研讨技术直到深夜。 当时，计算机输入手段十分落后，计算所的几台计算机都采用穿孔纸带输入，严重地妨碍了计算机的应用。 王中田希望倪光南研究计算机新输入技术，倪光南欣然从命。从那时起，倪光南就步入研制新输入技术之漫长历程。倪光南认为，要改进计算机输入技术，应该依靠计算机本身。于是，他逐渐形成了自己的研究目标，一是用计算机辅助汉字输入，二是用计算机识别文字；前者发展为联想式汉字输入方法，后者发展为手写文字识别机。 以下，是倪光南院士写的一篇回忆王中田的文章： 我的良师益友——记中科院计算所原六室主任王中田同志 1961年夏天，我从南京工学院（现东南大学）无线电系毕业，进入中科院计算所，被分到研制外围设备的第六研究室输入组，很快就和室党支部书记兼主任王中田成了好朋友。 王中田是一个老干部，1945年参加革命，曾任山西晋中地委副秘书长兼办公室主任，1960年10月调入中科院计算所工作，他带领六室科技人员为计算所自行设计的119机、109乙机、109丙机、013机等大型计算机研制了外部设备。 王主任与一般党政干部的最大不同是他对技术有强烈的兴趣，他不满足于做一般的党政领导，而要求自己能了解技术，他常说，“我们当领导的，即使不会演戏，至少也要能听戏”。为了在我国计算机的最高学府能够“听戏”，这个具有超前意识的党政干部老黄牛，变成了一个勤奋的学生。业余时间，王主任几乎都用来学习技术，他不耻下问，虚心向科技人员请教各种技术问题。可能是因为我回答问题比较耐心的缘故吧，王主任和我在一起讨论问题的时间最多。实际上不只是王主任从我这里学技术，我也从与王主任的接触中学到了他的许多优秀品质，特别是王主任不计个人得失，坚持真理的精神给了我很大的教育。我们两个人，一个是党政干部，一个是科技人员，常常在实验室里研讨技术，谈古论今，直到深夜。 2000年7月，王主任不幸去世，当时我和六室老同志们聚在一起，含泪回忆王主任的生平，我们一起商议后，在王主任的悼词中加了这样一段话来寄托我们的哀思：“王中田同志作为一个党政干部，不仅认真学习马列主义、毛泽东思想和党的方针、政策，还以甘当小学生的精神，孜孜不倦地学习现代科学技术，为广大科技人员树立了榜样，同时也提高了自己的领导水平。他这样做在今天看来似乎不足为奇，但在当时需要有极大的勇气，甚至要冒一定的风险。但王中田同志不计个人得失，坚持真理、崇尚科学，坚持‘学习、学习、再学习’的正确方向，他的这种大无畏精神值得我们每个同志学习。” 如果是在今天，一个干部像王主任那样，如痴如醉地学习科学技术，肯定会受到人们的尊敬，但在上世纪六十年代，王主任这样做却遭到了许多非难和指责，甚至被扣上“只专不红”“业务挂帅”等帽子，在“文化大革命”中被揪出来挂上“修正主义分子”的牌子遭到批斗。后来，王主任因工作调动离开了六室，六室的科技人员一直都很想念他。 在王中田当六室主任期间，他就有远见地希望我研究新的汉字输入技术，给了我很大的科研自由度。这样，从上世纪六十年代起，我就开始了研制计算机新的汉字输入技术的漫长历程。我认为，要改进汉字输入，应该充分发挥计算机的智能，从而产生了利用“联想”功能辅助汉字输入的设想。1974年我在计算所阶梯教室做了一个关于联想汉字输入方法的报告，后来，这一创意发展成为联想汉字信息处理成果。1984年底我们研究所创办了计算所公司实施所内成果转化，这一成果就转化为联想式汉字系统拳头产品，计算所公司即以此起家并在1989年改名为联想集团。我想，如果王主任泉下有知，他一定会为此感到欣慰。 1956年，中国制定了12年科学远景规划，将开创计算技术事业作为四大紧急措施之一。中国科计算技术研究所就是在这一背景下成立起来的。当时中国科学院成立了计算技术研究所筹备委员会，面向全国招募优秀人才，同时依靠从苏联获得的技术图纸和苏联援建的电子管工厂来设计并生产中国自己的计算机。 1958年和1959年，中国分别研制成功了103计算机和104计算机，这让中国计算机完成了从无到有的跨越。由于是仿制的苏联先进的计算机，所以当时的103计算机和104计算机在技术水平上仅次于美国和苏联。 到了1960年，107计算机研发成功，这是一台小型的串联通用电子管数字计算机，也是中国第一台自主设计的计算机。 107计算机的诞生标志着中国的计算机制造完成了从模仿到自主设计的跨越。 在107计算机之后，由于一些历史方面的原因，中国无法再从苏联获得援助，同时，西方国家也对中国进行了严格的技术封锁。这就使得中国只能依靠自主设计、自主生产来开发自己的计算机。 在当时，中国自主研发计算机首先需要迈过晶体管研发这道坎。在20世纪60年代初，晶体管制造技术对于中国来说几乎是一项不可能完成的挑战，西方国家和苏联也认为中国没有办法掌握这项技术，认为只要能够在这项技术上钳制中国，中国的计算机就无法获得突破。 为了能够攻克这项技术，中国人民解放军军事工程学院四系404教研室的康鹏进行了大量的实验研究。最终，他成功研发出了“隔离-阻塞振荡器”，也就是后来所说的“康鹏电路”。“康鹏电路”的问世解决了晶体管制造的难题，中国也开始进入晶体管时代。 在解决了晶体管制造难题之后，1964年，中国成功研发出第一台全晶体管计算机441B-I。这一计算机的问世只比美国第一台全晶体管计算机RCA501晚了6年。同样在1964年，119计算机研发成功，这台计算机的运算能力为每秒5万次，稍强于美国在1958年制造的IBM709计算机。倪光南当时所参与研发的就是这台计算机。 在当时的中国，计算机属于一种新学科，一直到1963年中国才出现计算机专业的毕业生。所以与倪光南同时代的人大多都是“改行”过来的，他们有的是学习电机的，有的是学习无线电的，还有的是学习数学的。这些人当时为了掌握计算机技能，主要是靠自学。 在刚刚进入计算所时，倪光南就表现出了强烈的学习欲望。当时，在119计算机的控制台上，密密麻麻地分布着几百个氖灯和部件，倪光南凭借自己过硬的记忆力，就记住了它们的位置和功能。 当时的倪光南仍然没有佩戴眼镜，他依然相信“米丘林理论”。直到一次在与同事一同看电视时闹出了笑话，倪光南才放弃了自己的坚持。对于当时的情景，倪光南这样形容：“有一次新闻里播一场体操比赛，同事问我，这是男运动员还是女运动员，我反正也看不清，就胡乱猜了个‘男的’，结果好一阵哄笑……” 紧接着第二天，倪光南就去配了眼镜。他抛弃了“米丘林理论”，并说道：“我忽然明白人是要尊重客观规律的，有些事是不以人的意志为转移的。”看上去这并不是一件多么重大的事情，但对于倪光南来说，从中悟出的这个道理，却值得他牢记一生。 在119计算机研发成功之前，世界上能够研发巨型机的国家只有美国、苏联、英国和法国等几个大国。在119计算机问世之后，中国的计算机研发水平也进入了世界先进行列。 在119计算机研发过程中，倪光南凭借优秀的表现被评选为计算所先进工作者和中科院北京地区先进工作者。 在谈到119计算机时，倪光南总是如数家珍。他说：“当时119计算机的内存是2.4万颗小磁芯，每颗小磁芯都要人工穿上四根线才能用，猜猜它的内存容量是多少？只有24K，现在的一个U盘，容量就是它的几万倍。当时119计算机的速度是5万次，而现在家用电脑的速度则是10亿次……” 每次谈到这里，倪光南都会感叹计算机事业发展的速度如此之快，快到令人难以想象。所以在计算机行业中，永远都有事情可做。每一个身处其中的人都会面对巨大的压力，如果跟不上计算机行业的发展速度，就没有办法看到这个领域的潮流是什么。如果不跟着潮流进行学习，一两年之后，原有的知识也就毫无用处了。 “不断学习”也成为了倪光南的人生信条，即使过了几十年，倪光南依然走在计算机行业的前列。他总是有一种危机感，只要还在这个行业之中，就不能让自己掉队。正是这种危机感在推动他不断向前，不断进步。 计算机行业的发展速度确实快得惊人，这一领域的潮流也在瞬息万变。在大洋彼岸，集成电路已经闪亮登场，成为了计算机行业的重要技术。 当时中国研发的119计算机虽然在运算速度上已经达到了世界领先水平，但仍然采用的是电子管。随着晶体管的问世，这种电子管开始逐渐失去了优势。晶体管的出现让计算机开始向小型化转变，计算机也开始从纯计算转向了其他领域的研究。 在这股潮流的推动下，汉字信息处理成为中国计算机行业的一个新的难题。 阅读本书前先思考三大问题： 1.倪光南院士为什么这么执着地要实现核心技术国产化？ 2.倪光南院士的思考是否具有前瞻性？ 3.为什么现在国家在大力发展芯片事业？