新中國自研的第一台電腦 是她設計的
寫在前面:今天是3月8日婦女節,我想借著這個機會,和大家聊聊中國電腦之母——夏培肅。中國第一款晶片以她的名字命名,沒有她,中國的電腦事業可能會停滯50年。
1923 年 7 月 28 日的重慶市,一位女嬰呱呱墜地。他的父親叫夏鴻懦,曾在江津縣辦學和辦實業,母親黃孝永則是江津女子小學的校長。或許是想要將這個孩子,培養成為一個嚴肅認真做學問的人,他們給這個小孩取名為——夏培肅。
此時的中國社會動蕩,在這個時期,眾多文人志士都想著要通過變革來改變現狀,沒人能想到,就是這個女嬰將來會在中國的,科技現代化中,發揮重要的作用。並獲得中國電腦之母的名號。
大家好,我是差評君。今天這期影片,咱們從歷史出發,聊聊夏培肅和經她一手孕育的中國電腦事業。
電腦發展的歷史必要性
為什麼要發展電腦
1946年,一位只有初中學歷的中國數學家,遠渡重洋,來到了當時的世界科技中心美國。雖然學歷不高,但他當時的身份,是美國普林斯頓大學的訪學學者。甚至在後來
還被普林斯頓高級研究學會任命為研究員。當時他的同事包括愛因斯坦,以及如今被稱之為現代電腦之父的馮諾依曼。
而他的名字,叫做華羅庚。這一年剛好是世界第一台電子電腦,ENIAC研製成功的那一年。馮諾依曼,正是參與制作這台電腦的科學家之一,得益於他與馮諾依曼的關係,他有幸參觀到了,這台當時世界上最先進的電子電腦。
當時他就被這台電腦的先進程度和計算速度所折服,做為一名數學家他深刻知道,計算速度對一個國家科技發展的重要性。從此製作咱們國家自己的電腦這個想法
就在他的腦海中扎了根。
發展電腦
1949 年 10 月 1 日,新中國成立,中國環境逐漸穩定下來。此時的中國迫切需要,那些在海外留學的人才回歸建設國家。
但剛成立不久的新中國,無論經濟條件還是科研條件都和國外條件差距太大,所以是選擇優渥的生活和研究環境,還是義無反顧的投身進建設祖國的征途。這對在海外的留學生來說,一直都是一個兩難的選擇。
除了華羅庚。
他認為中國已經進入了新的階段,他要為中國的科技趕上世界水平做出貢獻同時他深知這件事,需要各個學科的人才一起協力才行。於是,在他回到香港時華羅庚寫了一封《 致中國全體留美學生的公開信 》。
在信中,他這麼寫道:「 朋友們!我們深受過移民律的限制,膚色的歧視,哪一件不是替我們規定了一個圈子。當然,有些所謂『 傑出 』的個人,已經跳出了這個圈子,已經得到特別的『 恩典 』, 『 准許 』 『 歸化 』了的,但如果捫心一想,我們的同胞們都在被人欺凌,被人歧視,如果因個人的被『 賞識 』,便沾沾自喜,這是何種心肝!
朋友們!『 梁園雖好,非久居之鄉 』,歸去來兮!」
隨後的 1950 年 3 月,新華社向全世界播送了這封公開信。另眾多海外學子熱血沸騰報國心切,夏培肅也是其中之一。
華羅庚回國之後,建造電腦這個曾經只停留在腦海中的想法,便可以開始付諸於行動了。不過電腦是一個複雜的交叉學科,只懂數學是做不出來的,他急切的需要在電機和物理方面都有所了解的人才。
於是華羅庚找到,當時在清華大學電訊網路研究室的閔乃大,而閔乃大則向華羅庚又推薦了兩位人選,剛從海外回歸的夏培肅以及王傳英。
從此這三人便組成了中國的第一個電腦科研小組,開始中國第一台電腦的研製工作,不過後續因為閔乃大需要繼續其數學著作而離開,王傳英則是因研製原子彈急需人才,被分配到蘇聯學習加速器。
初始小組的三個人,只剩下了夏培肅一人。
夏培肅的生平
早年求學經歷
夏培肅出生於社會動蕩的 1923 ,經歷了抗戰和內戰的她,依舊順利的在 1945 年從中央大學電機系畢業。
據她所說,之所以選擇這個專業只是簡單覺得,「 自己對電感興趣 」。
而後兩年,夏培肅在交通大學電信研究所,完成了研究生的學習。並在 1947 年留學英國愛丁堡大學電機系,於 1950 年完成博士學位,並於次年回國。
隨後便受到華羅庚的邀請,開始從事起了電腦的研究工作。
據夏培肅回憶道:「 華先生客廳里的沙發上、茶几兒上、和桌子上全是翻開的書、和期刊,我覺得華先生是個做學問的人。後來就坐下來聊,他問我們的學歷和經歷。願不願意搞電腦;我當然很願意。因為我在英國的時候已經對電腦有所了解了, 知道是一 門很有前景的學科。所以我們國家要搞的話我特別願意搞。所以我當時就表示 願意到華先生手下研製電子電腦,工作就是這麼開始的 」
牽頭開始中國電腦的事業
不過任務是接下來了,但是怎麼開始又成為了一個難題。當時新中國剛成立,由於西方國家對中國的封鎖嚴重,不僅科研經費稀缺,對於電腦方面的科研資料更是基本沒有。夏培肅等人只能一邊搜集著中國外的資料,一邊進行鑽研,他們大量翻閱國外的英文期刊文獻,同時聯繫還在國外的留學生們,請求他們搜集一些有關計算的最新資料。
當資料搜集過來之後,夏培肅就將這些資料分類整理吸收,並編寫成講義。甚至還應用講義開了一個培訓班,用來培養電腦人才,但除了資料奇缺外,他們甚至連像樣的科研設備都沒有,在中科院數學研究所期間,夏培肅等人為了建設實驗室,還得四處搜集實驗器材。
夏培肅曾在回憶里寫到:「 當時的實驗一切得從零開始,王傳英經常背著小包到城裡去購買無線電原件、電錶、電線、工具等。有時候甚至還會去舊貨攤上找找,看看有沒有有用的東西 」
然而就是在這種艱苦的條件下,電腦小組愣是完成了,運算器、控制器、還有存儲器的設計,打下了製作通用電腦的基礎。
107 電腦和其的貢獻
不過雖然此時中國電腦研製工作已經開始,但是由於基礎實在是薄弱,更多的技術力量支援,還是來自於蘇聯。
1959 年電腦小組通過研究蘇聯的, M-3 和 BESM-|| 型電腦,仿製出了 103 號和 104 號原型機。可正當他們正準備開始開發應用程式,用於計算時,中蘇兩國關係突然迅速交惡,蘇聯撤走了所有在中國的專家組、儀器設備和材料。此時國際社會普遍認為,離開了蘇聯的支援,中國的電腦工業將會止步不前。
但是,中國電腦產業並沒有停下來。
事情並沒有向著西方國家的預想前進,離開了蘇聯的支援,夏培肅她們決定乾脆摒棄蘇聯的設計,自己設計製作咱們中國人自己的電腦。時間不長,就在兩年後,這台由夏培肅親自設計,並被命名為 107 的中國第一台通用電子電腦,被成功安裝在了尚在北京的國科大。
這台 107 電子管數字電腦,佔用 6個機櫃,總共使用了1280隻電子管,字長32位,磁芯儲存器容量1024位元組,機器主頻625KHz,平均每秒能運算250次,功耗6000瓦。這台機器能夠運行大概100多個程式,包括檢查程式、錯誤診斷程式,和各種應用程式。
在一開始,各位大佬們全都是手編機器碼,把這些程式寫進去的,也就是這樣的 0101 數字。直到後來才改用彙編程式,而這台 107 電腦也成為了,中國電腦產業的教學鼻祖。
當時的國科大就是以 107 電腦為基礎編寫了電腦原理和程式設計講義,作為該校電腦專業、力學系、自動化系,以及地球物理的教材。直到 107 退役,一共有電腦專業的學生 240 人,和外系學生 360 人自己編寫程式在 107 上算題。
而且除了教學任務外,107 電腦還接受了一些其它單位的計算任務,比如潮汐的預報計算、原子反應堆射線能量分布計算等等。甚至第一機械工業部還按照 107 的圖紙。仿製了另外一台,專門用於彈道計算,這在研究導彈和氫彈的實驗中發揮了重要作用。
可以說,當今中國的安全離不開,夏培肅和她設計的 107 電腦的貢獻!
精神的傳承
除開對電腦的研製方面,夏培肅關注的另一件事就是教書育人。
從上世紀 60 年代起,夏培肅開始培養研究生,她共培養了 60 多名研究生。其中有兩名獲全國優秀博士學位論文獎,三人獲中國青年科技獎,夏培肅認為培養研究生主要是為國家培養人才,而不是為了協助導師完成科研任務。
她堅信電腦事業要發展,沒有新生力量絕對是不行的,而為電腦事業培養人纔則是她應盡的責任。夏培肅在 60 年代培養的第一位碩士生韓承德,在 60 年代末參與了中國第一顆,人造衛星地面測控電腦 717 機的研製。
717 機電腦系統,是中國自行研製的第一個大型實時工程系統。為中國第一顆人造衛星的發射做出了巨大貢獻,夏培肅在 70 年代培養的碩士生李國傑,在夏培肅的推薦下去國外留學。學成回國後,帶領年輕的團隊,運用有限的人力和資金,研製成功曙光系列高性能電腦,其性能和價格大大優於中國進口的同類型產品,打破國外壟斷,改變了國外對中國高性能電腦的禁運標準。而且夏培肅一直認為
研究工作一定要有很強的超前性。90 年代初,她就明確的意識到,高性能電腦的開發和應用,關係到國家的整體實力,在推動相關工作的同時,提出國家應該大力開展超大規模積體電路的設計和製作,否則將永遠受制於人。而這個超大規模積體電路
咱們現在簡單理解就是 CPU 。
而她科研工作的最後一個課題,就是龍芯一號,這是第一款真正意義上,咱們擁有完全自主知識產權的晶片。
而帶領團隊領導這個龍芯課題的人,正是夏培肅的學生,如今的龍芯之父——胡偉武。
而這款龍芯一號還有一個別稱,叫做夏 50 。
並被設計印在了龍芯一號的金屬層上:
這個名字,就是為了紀念夏培肅在電腦事業上,辛苦耕耘的 50 年。從此夏培肅淡出科研界,安享天年。
結尾
2014 年 8 月 7 日,時年 91 歲的夏老在北京因病醫治無效逝世。同年中國電腦會為了紀念夏培肅,在中國電腦發展上的突出貢獻,專門設立了夏培肅獎,用於授予為推動中國電腦事業,做出傑出貢獻的女性科技者。至今已有 9 位傑出女性獲此殊榮。
2021 年 6 月,夏培肅老師的學生胡偉武,在一次採訪中回憶自己的老師「 我的老師在很多地方對我影響很大。比如說她講科學精神,我把論文交給老師,我的老師給我改了 8 個月,總共 26 稿。你都想像不到她有多麼嚴格,真的是手把手的教我做學問,但更重要的還有對國家的情懷。」
從這段話中,我們或許可以窺見到,為什麼夏老的學生們,總是想要堅守自主創新這一條路吧。
而中國正是有了這些嚴謹的愛國科學家們,才能不斷的在科技路途上實現一個又一個新突破。
參考資料:
夏培肅與中國電腦科學的建立和發展、論夏培肅在中國電腦科學中的貢獻、山西科技 2019 年 第 34 卷 第 6 期、
中國電腦發展簡史、科技導報2016,34(14)、
夏培肅 中國電腦之母、中國電腦奠基人之 一 夏培肅院士、
電腦教育 2003.12、
The computer pioneer who built modern China、BBC Future、