中国计算机事业的航船从哈军工扬帆起航

作者: 郭德逊 日期: 2018-09-06 来源: 党史博览

  电子计算机和核能、航天技术是20世纪人类的重要发明。巨型计算机和“两弹一星”一样反映了一个民族的能力,也是一个国家兴旺发达的标志。如果说中国的原子弹、导弹、飞船惊天动地的巨响和所向披靡的冲击波给中国人民反对一切敌人的入侵增加了底气的话,那么,1958年9月8日中国第一台电子管专用数字计算机在哈军工(设在哈尔滨的中国人民解放军军事工程学院简称)的诞生,如同初生婴儿在产房里的两声啼哭,对未来的影响丝毫不亚于原子弹。它拉开了人类科学的新纪元——信息时代的序幕。继之,在此基础上发展起来的中国的“天河一号”巨型计算机,以它极高的运算速度大大地促进了中国科学技术的进步。

  如果说中国是一个制造和应用计算机大国和强国的话,中国计算机事业的巨大航船就是从哈军工扬帆起航的。如果说“巨型计算机之父”慈云桂院士门下的康鹏是20世纪70年代的年轻的“数字英雄”的话,那么,为获得世界速度五连冠的“天河超级计算机”作出巨大贡献的柳克俊院士、周兴铭院士、卢锡城院士,康继昌、陈福接、金士尧、裘伯君等一大批出自哈军工-国防科大的计算机专家,更无愧于“数字英雄”的称号。

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  1954年9月,陈赓在哈军工第二期开学典礼上阅兵。

  ■陈赓:我们干我们的!不一定都照着苏联的办■

  中国海岸线长达3.2万公里(其中大陆海岸线1.8万公里,岛屿海岸线1.4万公里)。解放初期,中国海军舰炮的指挥技能十分落后。要命中处于运动状态下的敌舰,尤其是舰艇如何对付空中高速运动中的飞机,几乎全靠一个经验丰富指挥者的感觉、估算、修正和瞄准射击来完成。这种凭感觉来指挥战斗的“本事”显然不能适应包括舰载导弹、火炮、鱼雷和深水炸弹等各种新武器的射击需要。1953年2月,毛泽东给海军下达了“为了反对帝国主义的侵略,我们一定要建立强大的海军!”的指示。当年9月成立的哈军工,其海军工程系(三系)就是为实现“建立强大的海军”的目标而设立的。其舰炮射击指挥仪专业的具体任务就是要研制出一种用来替代人感觉的自动化的指挥仪。

  1956年,哈军工从哈尔滨工业大学“抢”到了一个年仅23岁的研究生柳克俊。他1933年生于江苏省南京市,1950年考入清华大学电机系。1953年毕业后,即到哈尔滨工业大学自动化专业读研究生。1956年研究生毕业,按原计划应返回清华大学建立自动化系,但是,他被急需高科技人才的哈军工“抢”到海军工程系,成了舰炮射击指挥仪专业的一名教员。

  柳克俊非常注意了解国外科技发展的信息。当他从杂志上看到20世纪40年代末50年代初一些资本主义国家已经有了“电子模拟式”计算机的时候,眼睛一亮,心想,要想实现舰炮射击指挥的自动化,开发计算机在舰船上的应用是唯一的途径。于是,他就利用业余时间搜集世界电子计算机的资料,从逻辑代数、自动机理论、数值计算、程序编排、脉冲技术、电子器件等着手,反复思考、研究,开始在图纸上设计。

  1956年5月初,哈军工的《工学》报刊登一条消息:“柳克俊同志经过一个月来废寝忘食的勤奋工作,终于把一架新型电子计算机的草图设计完成了……”

  这条消息传到了海军工程系的苏联专家那里,他们听说柳克俊带着一群和他一样的“毛头小伙子”要搞军用数字计算机,耸肩摇头地劝说柳克俊:“计算机不是什么人都能搞的,要有苏联科学院列别杰夫院士那样顶尖的专家才能动手,你们这些同志是不是想得太简单了?”

  1956年6月,家住北京灵镜胡同的哈军工院长陈赓接到门卫通报,有一个叫柳克俊的年轻人从哈尔滨来京要见他,陈赓立即应允。柳克俊将自己提出的军用电子数字计算机设计方案作了简要介绍后,说有些同志总是认为这是不可能研制成功的事,就连系里的苏联专家也都不予支持。

  柳克俊坚定地说:“数字计算工具的祖先——算盘,就是中国人发明的。中国有五千年的文明,中国人是勤劳智慧的,中国人为什么不能搞计算机?非用你苏联进口的、昂贵的、庞大的模拟解算装置!”陈赓高兴地说:“小柳啊,你别管他什么列别杰夫,我们干我们的!不一定都照着苏联的办,舰艇上落后的机械拉杆式指挥仪,一定要取代它。经费、材料有困难找院领导,找系领导,让他们出面去解决。”

  柳克俊从陈赓那儿获得新的动力。他人勤快,跑到中国科学院请教专家,专家建议用并联方案解决计算机的记忆装置。柳克俊回到哈军工和大家研究,如果按文献和科学院专家的意见,上并联方案,电子管要用600个以上,还得是TY-50特大电子管,这么大的体积根本上不了舰。

  1957年5月18日,为了学习国外军事院校的办学经验,陈赓代表哈军工给中央军委、周恩来写了一份派遣参观团赴苏联、波兰、捷克斯洛伐克参观军事技术院校的请示报告,报告很快就得到了中央军委的批准。这个参观团的成员主要是哈军工的院、系领导及专家。鉴于参观团人数的限制,不可能为参观团配备类似秘书、翻译、医生一堆服务人员。然而,无论如何翻译是不可缺少的,精通俄文的柳克俊自然成了合适人选。他身兼数职,既是翻译,又是秘书,还是医生(临时学了一点医护常识),成了团中最活跃、最忙碌的成员。临行前,陈赓对柳克俊说:“柳克俊啊,你们就要到苏联去了,我不久前跟钱学森到苏联去过一趟,你们到那儿该看的就看,该弄的就弄,该怎么搞就怎么搞,你柳克俊算是年龄最小的了,就尽力气干吧,不用怕!”柳克俊意识到陈赓是在鼓励自己放开手脚干。

  对于柳克俊而言,自己还有一个“小算盘”,要看看国际上电子数字化计算机取代当时比较先进的自动机电解算装置的新动向。他利用担任翻译的特殊身份,借各种机会搜集有关数字计算机和数字式指挥仪的资料。由于苏方的保密控制,在正式场合的收获并不很多。在一个偶然的场合,他发现了苏联军校一名研究生学习数字指挥仪的毕业论文,其中所谈的几乎都是他一直想询问的问题。鉴于在现场当翻译不可能详细阅读,柳克俊灵机一动,就借口说首长要了解学生论文书写的格式,想把该论文拿到宾馆研究一下,阅后送还,苏方不假思索地应允了。柳克俊如获至宝,用两天时间通宵达旦地研究该论文,基本吃透了数字机的总体结构、信息流程、软硬件的关系、晶体管数字电路的基本类型和特性要求,以及数字计算机在数字指挥仪中的功能作用等关键技术,并作了必要的记录。在后续的行程中,他就以这篇论文为基础,利用各种机会继续深入地了解和补充细节知识。通过这次考察,柳克俊目睹了国外科技的发展,眼界大开。在参观团回程中,他就已经形成了数字计算机和数字式指挥仪的总体方案。

  ■“331科研组”的成立■

  从国外回到哈军工以后,柳克俊开始了他的刻苦钻研。1957年8月10日,他向系领导写了一份《关于发展舰用电子计算机,研究试制供快艇用的快速电子指挥仪的报告》。该报告详细地报告了数字式指挥仪的技术现状和未来应用的广阔前景,提出学院应该进行立项研究的建议和方案设想。报告中又说:“1956年底,结合世界电子计算技术的发展情况,已萌生想用电子数字计算技术来解决鱼雷快艇的问题,经过不断地实际探索,特建议发展海军舰用电子计算机。……由于这台机器是在我们学院三系三科,故先起名为33号电子计算机。现把我设想的该机器的总体方案报上,请审批,呈系首长并转有关部门。”

  柳克俊在写这份报告时,还特别向系副主任慈云桂汇报了自己的科研计划,以求得到这位知识渊博的声呐和雷达技术专家的支持。

  慈云桂,1917年出生于安徽省桐城县。1943年7月毕业于湖南大学电机系。同年8月被保送到当时依托于昆明西南联大的清华大学无线电研究所当研究生,潜心于微波理论与雷达技术的研究。1946年1月至7月,他被选派赴英国考察雷达技术。8月,分配到清华大学物理系,从事无线电实验室的创建。1954年11月,他被选调到哈军工,任海军工程系教育副主任。

  9月初,海军工程系政委邓易非在柳克俊的报告上批示:“柳克俊同志的报告,写得很好,同意搞。要有中国人的志气,一定要搞好,相信一定能搞好!”该报告经教研室和三系领导同意后报到院里,得到批准实施。系领导还特意抽调八个专业优秀的人员组成了一个由柳克俊负责的计算机研制小组。

  当时,尽管国外出现了晶体管,它以体积小和使用弱电的方式完全能够取代数字电路中的电子管,给数字计算机的应用开辟了广阔的前景;但是,苏联专家仍然坚持中国的“武器指挥专业”只能从“机械-电子模拟式”,最多是从“电子模拟式”起步。他们建议先派人去苏联学习,走仿制的路。柳克俊只是谦虚地笑笑,算是予以回答。他信心十足,和同志们一起讨论说:“我们并不笨,要搞就搞出自己的计算机!”

  1957年底,正式成立了“331科研组”(三系三科第一台数字计算机)。当然,该科研组主要设计人员是三系指挥仪教研室的教员。他们白天给学员讲授电子模拟式指挥仪,业余时间就开展数字计算机的研制工作。

  计算机研制组共有八个人,即柳克俊、胡克强、胡守仁、陈福接、卢经友、耿惠民、张玛娅、盛建国等,平均年龄只有25岁。“331科研组”的任务就是研制出解决鱼雷快艇攻击指挥问题的军用电子计算机,要把数字计算机用于指挥仪。根据中国的工业和技术水平,以及鱼雷快艇使用要求,经反复研究,科研组提出了该项研究分三步走的设想:第一步是在中国现有的水平上研制出电子管的数字计算机,用以熟悉这门新技术,同时开展晶体管电路的研究工作;第二步将电子管的数字电路改换成晶体管的数字电路,形成数字指挥仪的雏形;第三步形成可用的数字式指挥仪,为183K型鱼雷快艇研制数字式鱼雷射击指挥仪,取代艇上落后的机械拉杆式指挥仪。

  1958年春,他们一边开办讲座,由柳克俊讲解计算基础,学习计算机原理,一边筹集材料,制定方案。经过日夜奋战,模型试验告捷之后马上开始了研制工作。计算机的组装、调试也都是在海军工程系雷达实验室里进行的。

  1958年5月,正在北京参加中共八大二次会议的刘居英副院长打来电话,询问“331科研组”的进展。他让海军工程系的黄景文主任转告大家:毛主席号召破除迷信,解放思想,请同志们坚定信心,打破一切框框,走自己的路。黄景文和邓易非经常蹲在“331科研组”,鼓励大家坚持上专业机这个方向,不要动摇。系领导提出“只许成功,不许失败”的口号,全组同志积极响应,把“十一献礼”作为大家的奋斗目标。

  当时最感困难的并不是苏联专家的一瓢冷水,而是元器件奇缺,国内新研制的元器件质量不过关。柳克俊和全组同志不断重新考虑方案,大家集思广益,终于搞出一个小管子的串联磁心方案,电子管降为100多个,解决了上舰的体积问题。

  8月底,正式样机尚未安装,由于忙乱又烧坏了一些器件。大家总结经验教训,理清了思路,整顿了工作程序,工作进度加快。在14天的时间内,焊接完数以万计的元件和接插件,安装出一台完整的机器。

  9月16日,邓小平视察哈军工,学院领导建议他去看柳克俊等人研制的计算机。此时,“331科研组”正处于紧张的总调阶段,舰载电子计算机胜利在望。邓小平详细询问柳克俊有关样机的研制情况,他甚至蹲下来看示波器,与教员们探讨技术问题。当邓小平得知这些年轻人平均年龄才25岁时,喜笑颜开地说:“好啊!不要迷信外国,我们中国人要有这个志气,攀登科学高峰就要有你们这种拼劲!”

  功夫不负有心人。9月28日凌晨4时,计算机开始算题了,青年人一片欢呼。中国历史上第一台军用电子计算机的科研样机在这个简陋的实验室诞生了!

  海军工程系领导闻讯赶来,柳克俊兴奋地向他们汇报机器准确计算椭圆积分的情况。大家沉浸在喜悦之中。

  9月30日上午,学院政委谢有法、教育长徐立行、政治部主任张衍等都从海军工程系返回来。“一切正常。”谢有法喜形于色,对刘居英说:“老刘啊,向军委报捷吧!”

  “快拿发报纸。”刘居英吩咐秘书李木迅速草拟电文,签上字,补写“加急”两字,递给谢有法。谢有法点点头,对院办主任杜鸣珂说:“马上发!”

  在办公室里,聂荣臻拿起秘书刚刚送来的急电,仔细读着。

  报聂总、黄总长、陈副总长、海司肖苏首长:

  海军工程系自行设计、自行试制的331型舰用数字电子计算机,经三个月苦战,已于二十八日完成。经检验算题,证明成品完全合乎要求。该机如装到我快艇和潜艇上,将会很大地提高战斗力。特电报捷。

  军事工程学院谢有法、刘居英

  九月三十日

  聂荣臻笑眯眯地在电文上签了字,对秘书说:“好哇!军工给国庆节送来一份大礼!快把电报送给黄总长和陈副总长吧!”

  1958年国庆节前,“331”初见成果,一台小型的电子管数字计算机开始运行。尽管其运行速度只有每秒几万次,而且该计算机的十几个机柜占用了好几个房间,但其计算机的基本功能都已具备。通过“331”练兵式的研制,达到了认识数字机和取得经验的目的。

  ■“一百零八将”撸起袖子向第二代半导体计算机冲刺■

  1958年国庆节前夕研制成功中国第一台军用计算机后,这台被命名为901计算机的样机作为向国庆十周年敬献的礼物从哈尔滨运往北京。在北京展出期间,周恩来、朱德、陈毅等给予了高度的赞扬。陈赓指示:“计算机已经做出来了,三系要建立计算机专业,培养人才。”

  电子导弹指挥仪的研制成功鼓舞了海军工程系的士气。柳克俊领导“331科研组”开始了向第二代半导体计算机目标冲刺的时候,海军工程系领导决定将这个科研组的人员扩大到了108人,号称“一百零八将”。国防科工委也非常重视此项科研工作,决定把最新研制的晶体三极管提供给这个科研组。

  1960年,开始了“331-2”的研制。“331-2”主要要求计算机改用晶体管数字电路,并且要求设备体积和功耗尽量缩小,向数字机能够被装舰使用的目标冲击。

  数字机是由使用强电的电子管电路到使用弱电的晶体管电路的技术换代,国外用了将近20年的时间才完成,而哈军工则要求在1962年底前的短短三年内完成,可想而知其任务之艰巨。

  由于专业人才的聚集,计算机研制工作也突飞猛进。这批年轻的科研工作者信心百倍,努力工作,终于又在1961年研制成功中国首台完全国产化的半导体军用电子计算机,随后生产出用于海上实验的军用样机。1962年夏,在旅顺海军基地做了海上鱼雷攻击射击指挥试验,以及海上夜间鱼雷攻击试验,均获得成功。为使科研成果转变成产品,在柳克俊的倡议下,武汉无线电厂、抚顺电子仪器厂、江西德安浔阳电子仪器厂专门建立了电子计算机生产车间,保质保量地生产出了计算机。随着科研和生产的深入发展,海军提出了更高要求,在各大海区进行试验,并能满足各个季节海军作战的需求。

  1960年,海军工程系将304教研室改为计算机(数字指挥仪)教研室,由慈云桂任教研室主任,同时又“拔青苗”从1957级(四年级,还有两年毕业)各专业抽调11名学员骨干,组成了57-323班(这是中国第一个计算机专业,第一个计算机学员班。它逐步成长为我国最大的培养计算机人才和从事巨型计算机研制的基地)。57-323班也同样由慈云桂直接领导,安排教育计划和科研任务,边干边学,提前授衔,1964年毕业答辩后全部留校工作。

  ■电子管计算机向晶体管计算机的跨越■

  电子技术的发展极大地推进了武器装备现代化的进步。1961年哈军工成立了电子工程系,慈云桂任副主任。为了做出适合于各行各业通用的计算机,哈军工在电子工程系成立了一个研究通用计算机的“404教学组”。这个教学组同样由慈云桂直接领导。

  1961年9月,慈云桂随中国计算机代表团出访英国。他敏锐地预感到国际上计算机发展的主流方向将是全晶体管化。然而,在国内由他主持的一台电子管通用计算机正在研制,并且已签订了生产和销售协议。慈云桂坐卧不宁。他认为,中国计算机事业既以赶超世界先进水平为宏伟目标,就不能无视世界计算机发展的新动向,要赶超就得不断地加速。他一面写信回国,建议停止电子管计算机的研制;一面争分夺秒,白天参观访问,留意先进的机型,通宵达旦地开始了晶体管计算机的设计。终于,他在回国前完成了晶体管计算机体系结构和基本逻辑电路的方案性设计。回国后,他向国防科委领导作了汇报,得到大力支持。聂荣臻指示:尽快用国产晶体管研制出通用计算机。

  慈云桂回到哈军工后宣布电子管计算机下马,立即上马晶体管计算机。然而,许多人并不理解。下马意味着否定自己用心血换来的成果,还意味着撕毁协议。上马又谈何容易?当时,设计生产晶体管通用计算机的最大拦路虎是当时国内生产的晶体管质量很不稳定,尽管早在1959年,国内就有单位开始用国产晶体管研制计算机了,但是,几分钟就出一次毛病,不是管子被烧坏,就是电路出现故障。1961年,机器虽然安装起来了,但还是不能投入生产。因此,许多专家断言:5年之内用国产晶体管做不出通用计算机。面对强大的舆论压力,慈云桂总是坚定地说“路总是人蹚出来的”,鼓舞年轻的助教和学生聚集到他的身边加油干。为了克服国产晶体管的质量问题,慈云桂提出在基本电路、系统可靠性设计和生产工艺三个方面狠下功夫。

  可喜的是,年仅24岁的青年教员康鹏经过反复试验,发明了一种电路,叫作推拉式触发器。它的原理是用振荡器电路产生的脉冲作用到触发器的两个触发端,一推一拉,使电路可靠反转。这种高可靠、高稳定的隔离阻塞式推拉触发器电路,有效地解决了晶体管电路不稳定的问题。哈军工用这一电路完成了100多台不同型号的晶体管计算机的改造,供国防科研基地使用。这项发明立即被当时我国数字技术的教科书所采用,轰动了当时的中国计算机界,但是没有康鹏的名字。

  为了表彰康鹏的科研成果,聂荣臻还特地给康鹏颁发了发明证书。然而,“文化大革命”混乱之中的哈军工没有人知道这份发明证书的下落,即使康鹏也没有得到这方面的任何信息。1969年7月的《光明日报》刊登了一篇题为《追寻中国数字英雄》的文章。文中介绍了五六十年代为中国计算机作出贡献的英雄人物,其中就有哈军工的青年教师康鹏。作者不仅在北京查到了奖励档案,还查到了发明证书编号,文章称他为“中国最早的数字英雄”。

  ■一脉相承的哈军工-国防科大■

  哈军工把计算机的研制视为一门很重要的任务,设在各个系,海军工程系研制舰载机,空军工程系研制机载机,电子工程系研制通用机。虽然各单位有互通,有协作,都经历了电子管、超小型电子管、锗晶体管、硅晶体管的几代计算机的研制过程,但力量总显得分散。为此,哈军工于1965年专门成立了一个计算机系和计算机研究所,慈云桂任主任。

  哈军工计算机系是由电子工程系中的电子计算机专业(当时其标志性成果是441-B计算机)和海军工程系中的指挥仪专业(其代表性成果是901舰载计算机)的教学、科研队伍和学员队伍组建起来的。它集中了除空军工程系机载计算机以外的全院计算机专业人才,教学和科研力量得到增强,学员班的总数达到4个班,每期培养120名计算机专业学员。由慈云桂直接领导的601教研室为主研制的030型集成电路计算机是哈军工计算机系成立后研制的第一台通用计算机,也是我国第一台国产全集成电路计算机。

  然而,电子计算机系刚刚成立不到一年,1966年4月哈军工接到国务院、中央军委的决定,全体军人集体转业,由原来直接隶属于中央军委领导的部队建制退出部队序列改为由国防科工委领导的地方建制,学校改名为哈尔滨工程学院。随后,接踵而来的“文化大革命”风暴席卷到哈军工,柳克俊被打成了“反动学术权威”,慈云桂也成为“重点审查对象”,被关进了“牛棚”。

  对于哈军工“030计算机”研制小组的科技工作者而言,军装可以脱下,脑子里的武装不能解除。当造反派逼着身陷囹圄的柳克俊写检讨时,他交出来的竟是研制计算机正确性的阐述。哈军工计算机专业的年轻人只有一根筋,胸中装的只有国防急需的计算机的研制任务。他们丝毫没有退缩,满脑子都是计算机问题。造反派为争权夺利大打,他们却在实验室里大干。为了不影响科研工作,任务组干脆搬到了北京南锣鼓巷中国科学院半导体所宿舍。1966年秋到1968年春,他们一直在北京坚持工作,任务组的同志数年里全是“自己领导自己”,自觉坚持工作,没有回过学校。

  030计算机是在北京有线电厂(738厂)生产、安装、调试的。当时的海军副司令员周希汉曾到厂视察过这台机器。机器先后安装在东海舰队大谢岛潜艇22支队的03和33型潜艇上,在海上进行了半年多的实战试验。试验证明,其硬件工作非常可靠,软件适合潜艇作战指挥需要。

  1970年哈军工南迁长沙,改名为长沙工学院,后改为国防科学技术大学。恢复了计算机系和研究所。慈云桂任计算机系主任兼计算机研究所所长。

  1971年九一三事件后,上百万次计算机151机紧急上马,030组人员服从系里安排,全部调入了151组。其集成电路也全部是在中科院109厂研制的。1976年,计算机系研制人员冒着唐山大地震的余震,在北京738厂调好机器。1980年,中国在太平洋上成功完成第一颗洲际导弹发射试验,151机功不可没。

  151机是在当时国内计算机界认为“国产集成电路可靠性差,不能制造大型计算机”的逆流声浪中拼命拼出来的。在研制过程中,计算机系人员个个都像战场上无畏的战士一样坚强勇敢。工作的繁重,生活的艰辛,使得研制骨干几乎每年都有人去世,而他们又都是上有老下有小的三四十岁年纪。

  1983年10月,慈云桂等研制的巨型计算机顺利通过国家鉴定:计算速度,超过每秒1亿次。张爱萍闻讯,欣然为它命名“银河”,并题诗一首:“亿万星辰汇银河,世人难知有几多。神机妙算巧安排,笑问繁星任高歌。”

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