「計算大師」的另類世界

2020-12-15 中國數字科技館

計算機的誕生是人類發展史上的一個奇蹟。從第一代計算機的產生到現在,它逐步從局部走向世界,從單一走向多功能,從企業走向家庭,在為軍事、外交、醫學等領域作出巨大貢獻的同時,也極大地方便了人們的生活和學習。今天我們就來聊聊幾位對我國計算機發展有著較大影響的「計算大師」,看看他們與眾不同的另類世界。

夏培肅與我國第一臺計算機的誕生

如今,計算機已經變得與人們形影不離。那麼,你可曾想過我們國家的第一臺計算機是何時研製出來的?是誰開創了我國計算機的先河?她就是中國計算機的奠基人之一——夏培肅院士。

夏培肅,1923年生於重慶江津市,1950年獲得英國愛丁堡大學博士學位。1951年,在華羅庚《致中國全體留美學生的公開信》的感召下,夏培肅與其丈夫楊立銘(我國原子核理論研究的開拓者、奠基人)雙雙回國。1952年夏培肅到中國科學院數學研究所工作,在所長華羅庚的鼓勵和支持下組建了中國第一個計算機科研小組。經過多年的奮力拼搏和創新,1960年夏培肅帶領其團隊終於研製出我國第一臺自行設計的通用計算機——107計算機,並通過考試,開始算題。107計算機是一臺小型的串行通用電子管數字計算機,其磁芯存儲器容量1024字,平均每秒運算250次,可以連續工作20小時,在教學工作、潮汐預報計算、原子反應堆射線能量分布計算、爆破波計算等方面都有著重要應用。

除107計算機外,夏培肅還研製了陣列處理機、多臺分布式計算機和並行計算機,解決了大型計算機中高速信號傳輸的關鍵問題。她編寫了中國第一本電子計算機原理書,創辦了中國科學技術大學計算機專業,為中國計算機科技界培養了大批人才。夏培肅還創辦了在中國計算機領域最具影響力的《計算機學報》,以及國際性期刊《Journal of Computer Science and Technology》(計算機科學與技術雜誌),並擔任第一任主編。

溫文爾雅,思維活躍,在學術上嚴肅、認真,對待學生一絲不苟,堅決不同意在學生的論文中署名,這就是中國計算機之母——夏培肅先生。

沈緒榜:中國晶片計算機的開拓者

在最新的世界500強榜單中,中國有219臺超級計算機上榜,可以說中國的超算速度已名列世界前茅。而超級計算機計算速度的快慢主要取決於其核心——晶片技術的發展。我國超級計算機之所以能取得今天的成就,我們要感謝一位執著的自主創新者,他就是計算機設計專家、中國晶片計算機的開拓者和倡導者、中國科學院院士——沈緒榜。

沈緒榜1933年出生在湖南臨澧縣,1957年畢業於北京大學數學系計算機專業,畢業後被分配到中國科學院計算所工作。1965年,周恩來總理領導的中央專委下達了「兩彈一星」的研製工作,成立了中國科學院156工程處(現西安微電子技術研究所),這時年僅32歲的沈緒榜被調入156工程處,並擔任箭載數字計算機設計組組長,負責火箭專用計算機的方案設計、邏輯設計等工作。憑藉自己的技術優勢和不懈努力,沈緒榜帶領團隊逐一解決了計算機體積過大、組件過多、可靠性不高等難題。1971年,我國自主設計製造的小規模集成電路增量計算機在遠程運載火箭首飛試驗中一舉成功,沈緒榜和其團隊為此受到了周恩來總理的表揚。

此後,沈緒榜又研製出了我國第一臺國產PMOS中規模集成電路航天制導計算機、我國第一臺國產NMOS大規模集成電路航天專用16位微計算機,實現了中國晶片計算機的歷史性突破。20世紀80年代初,沈緒榜赴美國參觀學習時,蓬勃發展的矽谷讓他深深地感受到一個國家科技發展離不開晶片技術的發展,這也更加堅定了沈緒榜走自主創新發展國產化晶片計算機的道路。為了實現航天計算機的超小型化,沈緒榜於1996年研製出了3.2億次MPP微處理元晶片與浮點32位RISC微處理器晶片及其計算機,並主持研製出了具有4096(64×64)個處理元PE陣列的MPP計算機,使國產CMOS晶片設計從處理器晶片提升到系統級晶片(SOC)設計階段,實現了跨越式發展。

姚期智:培養具有國際水平的一流計算機人才

不久前,在世界最具影響力的全球性大學排名之一——「2019 U.S.News 世界大學排名」中,清華大學的工科和計算機科學專業排在了第一的位置。這讓無數人感到驚訝,感嘆清華大學的進步居然如此之大。而這些成績的取得離不開一個關鍵性人物——清華大學交叉信息研究院院長姚期智。

姚期智1946年12月出生於上海,幼年隨父母移居臺灣。1967年,姚期智以優異的成績畢業於臺灣大學物理系。次年進入美國哈佛大學深造,之後分別獲得哈佛大學物理學碩士和物理學博士學位。不過,在26歲時他決定放棄物理研究,轉向計算機領域。1975年,姚期智在伊利諾大學拿到了計算機科學博士學位,之後便在麻省理工學院、史丹福大學等一流大學任教。多年來,姚期智所發表的近百篇學術論文,幾乎覆蓋了計算複雜性的所有方面。因為姚期智在基於複雜性的偽隨機數生成、密碼學和通信複雜性等方面的貢獻,美國計算機協會ACM於2000年授予其「圖靈獎」。這也是迄今為止第一個華人獲得此榮譽。

2004年6月,姚期智毅然決定辭掉美國普林斯頓大學終身教授職位,賣掉美國的房子,回中國定居和工作。同年9月,姚期智正式受聘為清華大學高等研究中心教授,同時擔任清華信息科學技術國家實驗室學術委員會主任。姚期智回國任教後,為中國和清華大學的計算機科學的發展作出了許多重要貢獻。2017年2月,他與楊振寧一起放棄外國國籍成為中國公民,正式轉為中國科學院院士,加入中國科學院信息技術科學部。

歸國後,姚期智決定帶出一支計算機學領域一流水準的「姚之隊」。他把工作的中心放在本科生的培養上,在清華大學正式成立了「軟體科學實驗班」(現為「計算機科學實驗班」),並像普通大學老師一樣給學生們上課。姚期智表示:「我們的目標不是培養普通的計算機軟體程式設計師,而是培養具有國際水平的一流計算機人才。」如今,從「姚之隊」走出來的學生已經成了中國乃至世界計算機領域的傑出人才,遍布國內外AI產業和計算機科學研究的關鍵領域。

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