這是一個被點上黑點的美麗「神話」,但這個「神話」是真實的。
1957年畢業於北京大學數學力學系的高慶獅,在1956年6月國家制定頒布《十二年科學發展規劃》時,於同年9月獲得機會,參加中科院計算所與北大、清華合辦的第一屆計算機訓練班,並順利進入中國第一個計算機系統結構研究與設計小組。此後,他成為中國第一顆人造衛星地面計算控制中心早期設計負責人之一,成為「兩彈一星」任務中我國第一臺具有分時中斷系統的電晶體計算機——「功勳計算機」的體系結構設計負責人。在「文革」期間,他被指為「走資派的掌上明珠」、「鄧小平伸到科學院的黑手」,前者的指控因衛星任務不在研究所倖免陪鬥,後者因私人幫助「及時」再次躲過一劫。1978年全國科學大會召開之後,他因取得一系列重要科研成果,當選為我國計算機領域最早的兩名中科院院士之一,也是當時技術科學部最年輕的院士,並成為第五屆、第六屆全國人民代表大會代表。
「文革」前:接受良好教育和訓練
高慶獅介紹,小學時,老師教育他「要立志科學建國,不要立志做大官」。
1953年,他以數學100分、物理97分的分數考入北京大學數學力學系。
他說:「這是一個充滿著真理而沒有虛偽的天堂:一大批著名一流教授和很有才氣的講師給我們講課,白髮斑斑的江澤涵教授的美麗簡潔的仿射空間,吳光磊教授的萬變中尋找不動點和不變性質的理論和方法,冷生明教授的抽象難題,戴文賽教授的神奇的宇宙,丁石蓀教授嚴格、精確、絕妙的教學方法,陳杰教授感人的熱誠和嚴謹的學風,才華橫溢的段學復教授和程民德教授的代課……啟發我們,薰陶我們,終身難忘,終身受益。」
他認為自己很幸運,有機會直接聆聽許許多多共和國功勳科學家們的直接教誨。他的第一位功勳科學家老師就是錢學森。他1956年給他們講工程控制論課程。錢老自學的數學使他們十分驚訝,不僅幾乎覆蓋了北大數學系學生所學全部數學課程,而且運用自如,使他們實際領會到數學的實用性。錢老從力學直覺角度看數學方程,使數學與力學融為一體。他們以後在飛行體模擬計算中,數十人使用計算工具、花半年時間算出5個有效位,與實驗對比,結果沒有1個正確。而錢老一個人使用筆和紙、用兩星期時間即算出了2個有效位,並能與實驗吻合。
他回憶:「我本喜歡抽象數學,但為了國家需要兩次被動員改行。」第一次是從抽象數學改讀計算數學專業,這是當時中國第一個與計算機科學有關的專業。第二次是從計算數學到計算機總體設計。由此,他得以進入中國第一個計算機系統結構研究與設計小組。
如今,他常對年輕人講:「改行對個人而言,接受起來有難度,但國家和人民的需要是鍛鍊和發揮個人能力的難逢機會。任何正常人都有優點和特長,應該檢查檢查你的優點和特長在哪裡。人類的需要是陽光,你的優點和特長是水和土壤,有了陽光、水和土壤,你的興趣就會帶你在事業上飛翔。沒有陽光,或者沒有水和土壤,興趣只能給你幻想。」
進入中國第一個計算機系統結構研究與設計小組後,他和後來也當選中科院院士的沈緒榜以及總參的曲佩蘭,自學了前蘇聯的M—3和БЭСМ的翻譯資料,弄清了原理之後,便集中思考一個問題:決定計算機發展變化的因素是什麼?基礎——器件部件發展變化;需求——應用需求的不同和發展;程序語言及其編譯的特點;以及計算機本身系統硬軟融合的發展。
他們認識到,在系統結構設計之前必須首先分析用戶程序。
關注中國計算機發展的人知道,中國從1958年開始研製的第一臺自行設計的大型通用電子管計算機——119、中國第一臺自行設計的大型通用電晶體計算機——109乙機、中國通用第一臺十萬次/秒109丙機、中國第一臺向量計算機757的系統結構設計,都是使用這條途徑成功設計的。前兩臺,高慶獅是系統結構設計負責人之一,後兩臺他是系統結構設計負責人。
「文革」期間:發現「千萬次/秒計算機
實際只有300萬次/秒」
「文革」爆發後,中科院計算技術研究所所長被打成「走資派」,高慶獅是「走資派掌上明珠」,因此造反派多次想揪他去陪鬥。由於1965~1970年他是我國第一顆人造衛星地面計算控制中心早期設計負責人之一,設計組的軍代表保護了他,使他免於陪鬥。
1970年,他從國防科工委回到中科院計算所,發現當時被造反派譽為「文化大革命成果」的「千萬次/秒1025計算機」實際上只有300萬次/秒。於是,他如實報告有關部門,又差點挨批鬥,但再次得到了國防科工委參謀們的幫助,又一次逃過了批鬥。
1973年3月,計算所所長被「解放」復出,便帶領研究所科技處處長和他到錢學森處領取了巨型機的研究任務。錢老指出,發展中國飛行體任務急需巨型機。這項任務他已經布置了多年,回答是中國條件不可能,研製計劃只有200萬~500萬次/秒。錢老希望,在中國的技術條件下,20世紀70年代提交億次巨型機,80年代提交10億和百億次巨型機,90年代提交千億和萬億次巨型機。
中科院計算所把這項任務交給了高慶獅。
1973年5月,高慶獅在分析美國巨型機的優缺點之後,提出了實現向量語言的縱橫加工向量巨型機原理、可全部實現國產化的4-流水線和20兆電路的億次巨型機方案。
高慶獅知道,巨型機都是基於並行計算的,但是計算題目並不都適合併行計算。由於串行算法嚴重影響巨型機的使用效率和使用範圍,高慶獅在研究巨型計算機的同時研究了串行算法並行化。
1974年,他提出了縱橫加工並行算法,比美國雜誌上相近的論文早13年。此後,他又提出了後來被全面推廣使用的Bitonic和Odd-even兩種排序的k-bitonic排序算法。
隨後,他與其他科學家一起提出了757模型機的研究,並在1975年7月通過全國論證會後正式撥款上馬。但不久,老所長被擠出計算所,造反派打著「四人幫」的「反對資產階級法權」的旗號進行阻擾,研製工作停頓,他無法完成國家巨型機任務。
在這種情況下,他得到了錢老的指點:鼓足勇氣給鄧小平寫信。他們沒有想到,鄧小平真的作了批示。不久,胡耀邦調入中科院工作,很快開始幫助解決問題。
然而,好景不長,「四人幫」再次發起了「反擊鄧小平右傾翻案風」,高慶獅立刻變成了「鄧小平伸到科學院的黑手」。當造反派準備批鬥他時,「四人幫」卻倒臺了,他又躲過了一劫。
高慶獅說:「為什麼科研人員出了成果,反而一次又一次地要被批鬥?根源就是科研人員不是工人階級的一分子,而是資產階級知識分子,是被專政對象。1977年鄧小平召開座談會,撥亂反正,講了兩條,『知識分子是工人階級的知識分子,是勞動者』,『解放以來的教育路線是無產階級教育路線』,就是使科研人員從被專政對象成為國家的主人的一部分。」
高慶獅記得,雖然當時參加座談會的絕大部分是長輩,但他也作為科技人員代表住在北京飯店,會議在人民大會堂召開,鄧小平由鄧楠攙扶著出來。
聽完鄧小平講「知識分子是工人階級的知識分子」、「解放以來的教育路線是無產階級教育路線」之後,他一方面高興,一方面擔心。高興的是黨和國家把知識分子當做主人,是工人階級的一部分,是勞動者;擔心的是,講得太快、太突然,社會上可能還會有一股勢力反對,「批判翻案風」也許會重演。他找到鄧楠談了自己的憂慮。當他看到批判「兩個凡是」的文章之後,終於安心了。
1978年,全國科學大會召開,進一步落實了鄧小平思想:「知識分子是工人階級的一部分」,「科學技術是生產力」。
春天裡:100%的精力投入科研,
成果如湧泉
在全國科學大會召開至今的30年中,高慶獅先後開展了機器翻譯、人類智能及其模擬和應用、網絡安全等多方面的科學研究,並在這些領域取得重要成果。
1978年,他提出了虛共存細胞結構縱橫加工向量機原理,在此基礎上,設計了十億次和百億次巨型機方案。他發表在國際系統結構年會的「素數地址快速計算」,克服美國素數巨型機浪費存儲空間的缺點,被美國《計算機系統結構新聞》(Computer Architecture News)收錄。
在串行算法並行化方面,他1974年提出了優化的縱橫加工並行算法,比美國雜誌上相近的論文早13年。之後又全面擴大優化算法的使用範圍,並提出全面推廣著名的Bitonic和Odd-even排序的k-bitonic排序算法。
1980年,中國科學院轉向面向未來智能領域的巨型機系統,1986年被列入「863」計劃。在這項研究中,他發現,人類智能活動的基本方法的模式之一是「宏變換」。
他解釋說,如轉一下魔方是一個基本操作,一連串基本操作構成一個宏操作。大部分宏操作,無論是有意搜索還是無意遇到的,用處都不大。個別有用如魔方,只使一兩個小方塊有變化,其他沒有變的宏操作稱為宏變換。
在此研究中,他在國際會議及國內外學報上,發表了一組有關宏變換和選擇跳躍搜索的論文,包括多項式算法、線性算法、局部搜索和常數算法,這些算法都比美國同類算法早。
在機器翻譯方面,他發現並提出句子不是由詞線性排列構成,而是由帶類型變量對語義單元的語言模式,以及不帶類型變量的語義單元,即「義元」,像地圖拼盤那樣構成。1985~1989年間,他組織20多人進行開發;1990年之後,由他的學生陳肇雄博士組織另外兩個協作單位,進行改進和產品化,即EC-863,該成果獲國家科技進步獎一等獎。
上世紀90年代,他又提出基於變換的多語言互譯新方法。自2000年開始,他全力研究實用(無語無倫次和無正錯混雜)的多語言機器翻譯系統,並且獲得了一組發明專利。
2000年,他開始研究網絡安全問題,提出了國際上第一個從計算機系統結構角度來防止病毒攻擊和盜竊的方案,並獲得了發明專利。接著,他又提出了提高自然語言口語識別和文字手寫,其中,包括在線非在線及印刷體識別的識別率的有效方法,再次獲得了發明專利。
2004年,由於給外語博士生開指導學習課程,偶然發現有40年歷史、有10多個權威國際會議及國際權威雜誌的數千篇SCI文章支持的Zadeh模糊集合論有嚴重錯誤和缺點。於是,他嚴格證明了Zadeh模糊集合不存在補集。
從「鄧小平伸到科學院的黑手」,到至今活躍在計算科學前沿的中科院院士,高慶獅的30年濃縮了中國科學事業一段極不平凡的發展歷程。30年過去了,一個新的30年正待起航,已經74歲的高慶獅仍然躊躇滿志。(王靜)