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中科院计算所:从“摇篮”到“先锋”

2009-09-27 来源:互联网 点击数: 2163 责任编辑: bj004

1949年以前,中国在计算技术领域基本上是一片空白。1949年11月1日中国科学院成立之后,在中国科学院数学所所长华罗庚的领导下...

    1949年以前,中国在计算技术领域基本上是一片空白。1949年11月1日中国科学院成立之后,在中国科学院数学所所长华罗庚的领导下,1953年1月正式成立了中国第一个电子计算机科研小组,开始了计算技术的早期研究。

  1956年,国务院科学规划委员会组织全国的科学家,在原苏联专家的帮助下,制定了《1956-1967年科学技术发展远景规划纲要(草案)》,其中包括计算技术。同年,科学规划委员会又提出了“四大紧急措施”,将计算技术列为其中之一。据此,中国科学院在1956年成立了计算技术研究所筹备委员会,以中科院为主,集中了原第二机械工业部、解放军总参三部、高等教育部等几方面的科技力量,共同筹建计算技术研究所。我国计算机事业的摇篮——中国科学院计算技术研究所由此诞生。

  历经50多年的创新求索之路,而今的计算所已经步入一个“新的辉煌时期”,承担起“创新科技,引领未来”的历史重任,不仅成为“发展信息科学的先锋”,还成为“产业先锋”,在提升我国传统产业智能化水平、冲击信息科技世界前沿的战斗中发挥着重要作用。

  中国计算机的大本营

  何绍宗曾经担任过计算技术研究所筹备委员会第一任办公室主任。对他来说,1956年6月14日是一个极其难忘的日子。在中南海怀仁堂草坪,毛泽东主席、朱德委员长、周恩来总理、邓小平总书记等党和国家领导人,接见了参加制定全国十二年科学规划工作的500多位科学家,并合影留念。就是在这次接见之后,开始了我国第一个计算技术研究所的筹建工作。

  当时,国内懂计算机的专业人员很少。筹备委员会按照规划中提出的“先集中,后分散”的组建原则,以中国科学院为主,集中了原第二机械工业部、解放军总参三部等几方面的科技力量,全国大协作,共同开拓我国计算技术事业。到1956年底,在筹委会临时办公的西苑大旅社聚集了314人,组建了计算机整机、元件电路、计算数学三个研究室。1958年2月,计算所迁到了中关村新落成的科研楼。

  据记者了解,1956年筹建计算技术研究所时,我国各大学都还没有计算机专业。为了解决研究和教学人员的来源,当时采取了两方面的措施。一方面派遣科技人员到苏联考察计算机、进修和读研究生,派遣高中毕业生去苏联学习计算机知识和技术;另一方面,面向全国抽调高等学校在学的三、四年级学生来北京,开办为期一年到两年的计算机训练班和计算数学训练班。从1956年到1962年举办了四届,共培养出具有大学本科毕业水平的计算技术专业人员700多人。通过国内外途径培养的这批技术人才,就是我国计算机事业初创时期的基本技术队伍。

  在计算机研究方面,筹备委员会确定了先仿制,后自行设计的原则,决定引进苏联的计算机图纸资料,邀请苏联专家来华指导和帮助,组织国内自己的力量进行生产和调试。仅用了短短两年时间便仿制出了我国第一台小型电子管数字计算机和第一台大型通用电子管数字计算机。

  1958年8月1日,103计算机可以运行短程序,标志着我国第一台通用数字电子计算机已经诞生,计算技术在我国不再是空白学科。为了纪念这个日子,计算所也把这台机器称为八一型计算机。

  之后,104大型数字电子计算机于1959年4月开始试算,国庆节时宣布研制工作完成。在这台计算机上演算过许多重大科学课题,我国第一颗原子弹研制当中的计算任务,军委测绘总局的大地测量计算任务,铁路车站最优分布计算,以及5个大型水坝应力计算任务都是在这台计算机上实现的。

  筹备期间,计算所还研制出了我国第一台自行设计的107通用数字电子计算机;研制成功我国第一台小型和第一台大型通用电子数字计算机;率先开始了计算数学和程序设计的研究,并用其成果在电子计算机上完成了国家许多重大工程科学计算任务。

  经过1956年到1960年约4年时间的集中,参加协作的各单位人员相继返回原单位,开展各自的计算技术研究工作,建立起了各具特色的计算机研究所;来进修的有关高等院校的同志也先后回到地方建立了计算机专业。地方科学分院如雨后春笋般地在上海、沈阳、武汉、西安、成都、兰州、合肥、南京、天津、太原等地先后建立起近20个计算所、计算站、计算机研究室。

  “有人说‘中科院计算所是个大熔炉’,有人说‘是中国计算机的大本营,为全国各部门、各地区培养输送了大批计算技术骨干’。是的,的确是这样。”何绍宗说,全国有相当一些计算机研究所的所长、大学计算机系的主任是在计算所工作、学习过的。

  经过艰苦的创业历程,计算所自身的科技力量有了很大发展。1959年5月17日,中国科学院第七次院务常务会议通过,正式成立中国科学院计算技术研究所。当年底,全所人员达到983人。

  此外,计算所在自身发展过程中不断“分蘖”派生出新的研究实体,继专用机、固体电路和计算数学研究室分立出去先后成立了中科院微电子学研究所和中科院计算中心以后,软件研究方面的三个研究室又于1985年分立出去成立了中科院软件研究所。上世纪90年代,以计算所网络研究室为基础,又组建了中科院网络中心。计算所像一只老母鸡,不断“沿途下蛋”,促进了我国信息领域学科的发展,完善了我国计算技术的科学体系。

“两弹一星”的功臣

  在纪念计算所成立50周年的庆典仪式上,计算所所长李国杰院士曾对计算所成立之初的目标进行过这样的概括,那就是“为研制‘两弹一星’提供先进的计算机设备”。

  实际上,计算所在前20多年里,发展方向和任务一直十分明确:发展计算机科学技术,研制计算机系统,为发展国防尖端技术服务。在这个发展阶段,计算所研制了几十台计算机,包括高性能通用计算机、各种专用计算机以及各种配套设备,提供给国防部门在研制“两弹一星”工作及其他重大任务中使用。

  在104机仿制工作后期,于1959年夏,开始了119型通用计算机的自行设计和研制工作。这台机器立足于当时国内的技术条件,用电子管和晶体二极管构成逻辑元件,吸收国外新型计算机设计上的长处,改进了104机编程和使用上的不便之处,着眼于提高机器的实际解题效率。119机在1964年4月研制成功,经国家科委组织鉴定后交付使用。该机是我国第一台自行设计和研制的大型通用电子数字计算机,获得过1964年全国工业新产品展览一等奖,是我国计算机领域里的一项重大创造,它标志着我国自主发展计算机进入了一个新阶段。在119计算机上完成过我国第一颗氢弹研制的计算任务、全国首次大油田实际资料动态预报的计算任务等。

  109丙机是我国自行研制的一台通用大型晶体管数字计算机,其技术指标和主要设备都具有当时国内最先进的水平。1967年9月研制成功,经原国防科委组织鉴定后,交付二机部九院使用。这台机器为九院工作了15年,有效算题时间10万小时以上,它为我国第一代核武器的研制、定型和发展作出了重要贡献,被原国防科委领导誉为功勋计算机。

  按照原国防科委要求,1968年又复制成功一台109丙机,交付原七机部使用,机器代号为015机。这台机器在704所运行16年,工作稳定,总共开机9万多小时,有效机时8万多小时,交机率历年平均90%。它为我国航天战略武器、运载火箭的多个型号从方案设计到定型生产多个阶段的理论计算,提供过大量的重要数据和决策依据。015机为我国航天事业的发展发挥了重要作用。

  计算所最早研制的专用计算机是18010车载数字计算机,用于遥测数据的自动记录与处理。1964年研制成功,鉴定后交付原七机部一院使用,曾获中国科学院优秀奖。

  1966年,计算所研制出了156组件计算机,它是我国第一台自行设计的用于控制导弹弹体的专用机,提供原国防部五院(后改为七机部)使用。

  除为国防部门提供整机之外,计算所还研究出了先进的数值计算方法,供国防任务使用。计算所的计算数学研究室有一支实力雄厚的流体力学计算队伍,承担着国防工程和尖端武器研制当中的重要计算任务,研究和应用领域包括:黏性与无黏性高速绕流、内外流场、爆炸波与低速流等。

  他们的计算成果为增强国防力量作出了重要贡献,其中,“初边值问题差分方法和绕流计算”是一套有独创性的数值方法,在理论上深入研究了方法的数学基础,用此方法为导弹、卫星设计提供了大量的计算数据。这项成果获得全国科学大会重大成果奖。全国天文大地网整体平差计算方法的研究和首次平差计算任务的完成,对我国解放以来积累的大量天文、大地、重力等测量数据进行了综合处理和全面整理,为空间技术、国防和国民经济的发展奠定了一个坚实的测地基础,使我国在大规模天文大地网平差方面走在了世界前列。

  如今,中华世纪坛青铜甬道上铭刻着计算所研制的四个计算机的型号名称,计算所为国家作出的贡献已永载史册。

  世界级企业的诞生地

  1984年10月,在北京中关村科学院南路2号计算所一间20平方米的小平房里,一家不起眼的公司悄然诞生了。那时,谁也没有想到,它会以“联想”这一名字享誉世界,成为中国最大的IT公司,成为国际一流企业。

  20世纪80年代,我国进入了改革开放的新时期,处在社会转型期的计算所面临着重大变革。

  首先是研究所的科研方向由为国防建设服务转变为面向国民经济建设的主战场,面向市场,为促进我国传统产业改造、促进计算机推广应用作贡献。另一方面,由国家下达科研任务、国家拨款搞科研的时代已经过去。从上个世纪80年代中期开始,中科院实行“一院两制”,对从事应用研究的所,要求80%的人员进入国民经济主战场,对其事业费的投入逐年减少20%。

  在这个时期,计算所在科研工作上选择了两个新的突破口。一是计算所为了能保留其国家研究所地位,为探索计算机科学技术前沿课题继续作贡献。计算所争取到国家智能计算机研究开发中心的依托单位,并成立了院级CAD开放实验室,为今天计算所的发展奠定了基础。二是争取面向国民经济建设的重大课题任务以及成立公司实现科技成果转化成产品、商品。

  在改革开放的大潮中,计算所成功地做成了两件具有长远影响的工作。

  1984年,成立了计算所新技术发展公司,它就是联想集团的前身。公司将联想式汉字微机系统科研成果转化成联想汉卡,作为创业阶段的主要产品推向市场,实行科研、开发、生产、销售一条龙的企业化管理体制。后来,公司更名为北京联想计算机集团公司。1991年,纳入中国科学院院管公司进行管理。联想集团的成功是中国科学院办企业的成功典范,是计算所对社会的重大贡献,亦是为贯彻执行“中共中央关于科技体制改革的决定”探索出的一条成功之路。从20世纪80年代中期开始,计算所陆续创办了近20家企业,中关村创业初期影响较大的“两通两海”公司(四通、信通、科海、京海)都有计算所人参与创建,为中关村今天的辉煌奏响了序曲。

  1986年,国家启动的“863”高科技计划给计算所的发展提供了新的机遇。基于计算所的科研实力和努力争取,当时的国家科委经过论证,选中了计算所作为“国家智能计算机研究开发中心”的依托单位。1990年3月智能中心成立。中心把符合国际技术主流和市场需求的高性能计算机及其应用系统作为主攻方向。

  3年后,第一项成果——曙光一号并行计算机开始走向市场。这是一台全对称共享存储多处理机,是国内首次采用商品化微处理机芯片和UNIX操作系统,走与国际接轨道路研制并行机的一次尝试,为我国在对外开放的形势下研制高性能计算机探索了一条新路,获得了1994年度中国科学院科技进步特等奖,1995年度国家科技进步二等奖。1995年,中心又推出曙光1000大规模并行计算机系统,它是我国自行研制成功的第一台实际运行速度超过每秒10亿次浮点运算的并行机,对推动我国并行计算应用发挥了重要作用,再次获得中国科学院科技进步特等奖,在1997年,获得国家科技进步一等奖。经过10多年的奋斗,中心领导和成员研制出了多种系列的高性能计算机产品,使计算所几代科技人员为之奋斗的夙愿变成了现实。如今的计算所是我国高性能计算机研制的一支重要力量,并在产业化方面起着领头雁的作用。

  除此之外,计算所围绕国民经济主战场还做了大量的研究开发工作,石油物探是计算所选择的重要方向。从上世纪80年代初到90年代中期,先后研制成功150-AP高速数据处理机,KJ8920和KJ8950大型数据处理系统成功用于油田开发。此外在CAD、CAT、计算机图形学、网络工程、数字磁记录、测试与容错、机器翻译、人工智能等方面也取得了一大批应用基础研究与实用性开发成果。

  站在高技术的制高点上

  李国杰在总结计算所50多年的发展历史时说过这样一番话:“高技术是在激烈的竞争中发展的,不论是满足国家战略需求,还是引导产业发展,都必须站在高技术的制高点上。一个研究所能不能为国家、为企业作出大的贡献,归根结底要看它的学术水平有多高,要看它有多强的知识积累和掌握多少别人没有的‘杀手锏’。”

  1998年,中国科学院作为国家创新体系建设的试点,率先启动知识创新工程。计算所是首批进入的试点单位之一。

  计算所在知识创新工程战略方针的指导下,以“基础性、战略性、前瞻性”的要求为准则,以“着眼国际前沿领域,关注国计民生,推动中国信息产业”为己任,率先在科学院内举行战略研讨,2002年计算所职工代表大会通过了《计算所发展战略》,确定了计算所以“成为计算机领域国家重大科技行动计划的龙头,成为我国信息行业共性关键技术的源头,成为国际上同行关注的国家研究所,在若干研究方向上起到领头雁的作用”为自己的历史使命。

  与此同时,计算所通过凝练科研目标,确定了“高”(高性能计算与网格计算)、“广”(网络与数字化技术)、“深”(知识处理与智能化Internet软件)的研究方向。经过几年的努力,计算所逐步形成了一些符合“三性”要求的重要科研方向和新生长点,如高性能通用CPU及SoC、高端计算机、编译技术、网络存储、空间信息处理、下一代互联网和宽带移动网络、传感器网络、智能化人机交互、普适计算、网络信息安全、应用网格与知识网格、智能信息处理、生物信息学等。

  CPU芯片是计算机的心脏、信息产业的支柱、知识经济的基石。计算所敏锐地看到研制通用高性能处理器是带动整个信息产业发展的重要突破口,2001年开始进行龙芯CPU芯片的研制。

  2002年9月,在“迎十六大——计算所创新成就展”上,计算所发布了龙芯1号通用CPU芯片。龙芯1号流片成功,表明计算所已开始掌握CPU设计的核心技术,结束了中国人不能设计通用CPU芯片的历史。

  在随后的3年里,在中国科学院知识创新工程二期和国家“863”计划的支持下,计算所开展了龙芯2号CPU芯片的研制。2006年初流片成功的龙芯2E实际性能已相当于中、低档的奔腾Ⅳ,但功耗只有8瓦左右。龙芯CPU为提高我国信息产业的自主创新能力、改变我国信息领域核心技术受制于人的被动局面作出了杰出贡献。

  2002年,以计算所的知识产权为基础,创建了北京神州龙芯集成电路设计有限公司,通过龙芯产业联盟共同进行龙芯的产业化工作。2006年,计算所与意法半导体公司签署了有关龙芯2E生产销售和升级开发的协议,开创了我国在集成电路领域向国外大公司实施技术许可的先河。计算所的CPU设计技术被国外大公司有偿使用,说明计算所已具备在核心技术上参与国际竞争的实力。

  曙光系列超级服务器的研制在知识创新工程二期中也取得了累累硕果。2003年通过验收的曙光4000L是当时国内最大的百万亿字节(100TB)数据处理超级服务器,该款产品被专家们誉为超级服务器中的“航空母舰”,在支持数据密集应用的技术上实现了多项重大突破。2004年通过鉴定的曙光4000A实现了技术和应用的双跨越,成为国内计算能力最强的商品化超级计算机,作为中国国家网格最大的节点主机安装在上海超级计算中心。曙光4000A在2004年6月世界高性能计算机TOP500中位列第十,标志着我国成为继美国、日本之后第三个能够制造、应用10万亿次商品化高性能计算机的国家。

  创新能力植根于扎实的知识积累。进入知识创新工程以来,计算所逐步加强了基础研究,设立了计算所基础研究基金。目前,计算所牵头承担两项“973”重大基础研究项目和几十项自然科学基金项目;近5年来,计算所在SCI、EI、ISTP上发表的论文数在全国研究所中名列前茅;近年来被重要国际会议接收的文章明显增加。

  计算所在提高自身自主创新能力的同时,力争为产业提供共性关键技术,探索了一种开放办所的新模式。近年来,计算所的产业化模式逐渐从自办企业为主转变为以技术转移与技术辐射为主,主要模式有企业孵化、技术成果交易、与地方共建计算所分部等,范围从中关村、北京逐渐扩大到全国。现在,计算所已先后建立了苏州、上海、宁波等7个分部。计算所分部共计吸引地方政府投资1.75亿元,成为技术转移和规模产业化的重要途径,促进了当地经济的发展,提高了地方企业的竞争力,并为地方培养了人才。计算所通过分部的建立把产业化做到地方,把关键技术送到企业,正在探索一条技术转移、院地合作的创新模式。

  在庆祝计算所成立50周年之际,全国人大常委会副委员长、中国科学院院长路甬祥对计算所给予了很高的期许——“创新科技,引领未来”,利用自身在信息技术方面的优势提升传统产业,在帮助我国传统产业提升智能化水平、冲击世界前沿的战斗中再立新功,为世界信息科技发展作出引领式的成果。宋健院士更称赞其为“发展信息科学的先锋”,胡启恒院士在题词中也赞誉其为“产业先锋”。

  计算所成为我国信息行业若干共性关键技术的“源头”的作用已初步得到体现,更加辉煌的未来必将指日可待。1956年4月至6月,我国制定了十二年科学发展远景规划,毛泽东、朱德、周恩来、邓小平等党和国家领导人在中南海怀仁堂草坪接见了科学家并合影留念。之后,开始了我国第一个计算技术研究所的筹建工作。2001年,江泽民参观曙光3000超级服务器。2004年12月29日,胡锦涛参观中国科学院知识创新成就展,听取李国杰所长关于计算所龙芯1号、曙光4000、IPv6网络关键技术等科技成果的情况汇报。龙芯1号CPU芯片2002年研制成功,结束了中国人不能设计通用CPU芯片的历史。曙光4000A超级服务器2004年研制成功并通过鉴定,在2004年6月世界高性能计算机TOP500强中位列第十,被评为年度中国十大科技进展之一。

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