新中國自研的第一台計算機 是她設計的

今天是3月8日婦女節,我想藉著這個機會,和大家聊聊中國計算機之母——夏培肅。中國第一款芯片以她的名字命名,沒有她,中國的計算機事業可能會停滯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,眾多文人志士都想着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。並獲得中國計算機之母的名號。

大家好,我是差評君。今天這期視頻,咱們從歷史出發,聊聊夏培肅和經她一手孕育的中國計算機事業。

計算機發展的歷史必要性

為什麼要發展計算機

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計算機之父的馮諾依曼。

而他的名字,叫做華羅庚。這一年剛好是世界第一台電子計算機,ENIAC研製成功的那一年。馮諾依曼,正是參與制作這台計算機的科學家之一,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計算機。

當時他就被這台計算機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計算機這個想法

就在他的腦海中扎了根。

發展計算機

1949 年 10 月 1 日,新中國成立,國內環境逐漸穩定下來。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。

新中國自研的第一台計算機 是她設計的

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,建造計算機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。不過計算機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絡研究室的閔乃大,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我國的第一個計算機科研小組,開始我國第一台計算機的研製工作,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,開始從事起了計算機的研究工作。

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。願不願意搞計算機;我當然很願意。因為我在英國的時候已經對計算機有所了解了, 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計算機,工作就是這麼開始的 ”

牽頭開始中國計算機的事業

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,對於計算機方面的科研資料更是基本沒有。夏培肅等人只能一邊搜集着國內外的資料,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,用來培養計算機人才,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。

新中國自研的第一台計算機 是她設計的

夏培肅曾在回憶里寫到:“ 當時的實驗一切得從零開始,王傳英經常背着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,計算機小組愣是完成了,運算器、控制器、還有存儲器的設計,打下了製作通用計算機的基礎。

107 計算機和其的貢獻

不過雖然此時國內計算機研製工作已經開始,但是由於基礎實在是薄弱,更多的技術力量支持,還是來自於蘇聯。

1959 年計算機小組通過研究蘇聯的, M-3 和 BESM-|| 型計算機,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序,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,離開了蘇聯的支持,中國的計算機工業將會止步不前。

但是,中國計算機產業並沒有停下來。

事情並沒有向著西方國家的預想前進,離開了蘇聯的支持,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計算機。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計算機,被成功安裝在了尚在北京的國科大。

新中國自研的第一台計算機 是她設計的

這台 107 電子管數字計算機,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字節,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多個程序,包括檢查程序、錯誤診斷程序,和各種應用程序。

在一開始,各位大佬們全都是手編機器碼,把這些程序寫進去的,也就是這樣的 0101 數字。直到後來才改用彙編程序,而這台 107 計算機也成為了,中國計算機產業的教學鼻祖。

當時的國科大就是以 107 計算機為基礎編寫了計算機原理和程序設計講義,作為該校計算機專業、力學系、自動化系,以及地球物理的教材。直到 107 退役,一共有計算機專業的學生 240 人,和外系學生 360 人自己編寫程序在 107 上算題。

而且除了教學任務外,107 計算機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佈計算等等。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 計算機的貢獻!

精神的傳承   

除開對計算機的研製方面,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。

她堅信計算機事業要發展,沒有新生力量絕對是不行的,而為計算機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 年代末參與了我國第一顆,人造衛星地面測控計算機 717 機的研製。

717 機計算機系統,是我國自行研製的第一個大型實時工程系統。為我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。學成回國后,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計算機,其性能和價格大大優於我國進口的同類型產品,打破國外壟斷,改變了國外對我國高性能計算機的禁運標準。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,高性能計算機的開發和應用,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集成電路的設計和製作,否則將永遠受制於人。而這個超大規模集成電路

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芯片。

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:

新中國自研的第一台計算機 是她設計的

這個名字,就是為了紀念夏培肅在計算機事業上,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。同年中國計算機會為了紀念夏培肅,在中國計算機發展上的突出貢獻,專門設立了夏培肅獎,用於授予為推動中國計算機事業,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。你都想象不到她有多麼嚴格,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:

夏培肅與中國計算機科學的建立和發展、論夏培肅在中國計算機科學中的貢獻、山西科技  2019 年 第 34 卷 第 6 期、

中國計算機發展簡史、科技導報2016,34(14)、

夏培肅 中國計算機之母、中國計算機奠基人之 一 夏培肅院士、

計算機教育 2003.12、

The computer pioneer who built modern China、BBC Future、

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