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A14:私人别史
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世事变幻时间从不作答

走访董士海教授:北大计算机研究六十年沉浮记

2018年06月30日 星期六 北京青年报
1961年,教研室部分教师在颐和园合影,前排中为董士海
朱德参观北大一号改进机,左一为张世龙
计算56班自做电阻

    北京大学无线电电子学系计算技术专业1959年成立,可谓人才济济,他们都是我国计算机事业的启航者,众多行业领军人物皆出自其中,数十年的艰苦努力,他们作为引领者开启了我国计算事业的新时代。日前记者采访了北京大学计算机系的董士海教授,听他细数当年。

    只有算盘,和一种手摇式计算机

    1956年,上海少年董士海考入北京大学数学力学系,报名时他报了力学专业,因为向往钱学森的空气动力学。进校后,教学秘书丁石孙委托章学诚老师找到他谈话,“问我愿不愿意转到计算数学专业,我说服从分配呀。”由此,董士海成为北京大学计算数学专业最早的一批学生。这时候,北大数力系还没有电子计算机,只有算盘和手摇的一种旧式计算机,且只作为一般计算使用。

    在董士海老师的讲述中,北大计算技术专业的发展历史中有不少绕不过去的名字,张世龙先生是其中重要的一位。张世龙解放前就在燕京大学求学,物理专业出身,也是一名老资格的地下党员,他可以称得上我国计算机事业的拓荒者。他由原北大党委委员、教学研究科长(相当于现在的教务部长)调到数力系任总支副书记,同时他还准备开设《计算机原理》课并主持建立了计算实验室。

    北大一号机是张世龙从1956年开始做的,后来又为空军第三研究所设计了北大一号改进机,是用于空军指挥时机测距离“计算尺”的电子数字计算机。“我看到过一号机,那是整体式的,一整块板上焊了好多电阻电容,不好改。后来改进机在一号机的结构上也做了改进,做成一个分部件的机柜,采用一个个插件,不行可以换。”

    “当时张先生就是用一号机给王选他们讲课,所以相当于一边研究一边授课,那时他也就二十八九岁。我们一年级的学生还挨不到机器边,三年级以上的学生因为要分专门化,所以张先生给他们讲课。”董士海说:“王选就是在这时选择了计算数学,促使他做出这个选择的重要原因就是他听了张先生的课,了解了计算机的发展前景。张先生有实践,课讲得特别生动。”

    北大一号机是由张世龙领导计算实验室自主研制的,当时各种条件都很差,粗细活都是在北大的一个小平房里,“讨论方案、研究改进、焊接插件都在这个小平房,地点就是现在北大国际关系学院那座楼的位置。”

    只知埋头自己干

    转眼进入1958年大跃进,计算机也要“赶超英国”,北大确定研制在当时指标先进的大型通用数字计算机——北大二号机,后定名为“红旗”计算机。

    “大跃进时我们的目标是超过英国,那时英美都已经很厉害了,包括一些软硬件结合的东西都已经有了,我们比较闭塞,就是埋头自己干。董铁宝先生是美国回来的,他是在美国第一台计算机上算过题的。还有徐献瑜先生,他到苏联考察过。科学院计算所有从英国回来的专家,我们多数人是没有出去过的。”

    “那时候整个国家比较浮躁,像半导体也大跃进,全校学生到处去找,这个是不是半导体?那个是不是?没有严格的训练,就是头脑发热,全民搞半导体,搞超声波,但是还搞不了计算机,因为设备不行。”董士海说,这一阶段好的地方是培养了一批人,坏的地方是平白交了不少“学费”。

    年轻的北大学子自然也受氛围感召,计算数学专业的大字报贴出来:学计算数学没有计算机怎么行?我们要自己造计算机!领导说,行,你们先做做电阻,我们缺特殊电阻。“同学们热情很高的,就自己做电阻。”董老师笑道:“真是敢想敢干,我们分工,有的做‘被碳’,有的做‘刻槽’,最终真的做出来了。”但是实际用途呢?“实际用途是不行的,太土了,和工厂的标准没办法比。”

    这样的经历给董士海留下了大学生活很丰富的记忆,“什么都自己弄,确实是一种锻炼。我们很多同学后来都是非常能干的,什么都能上手。班上有位同学后来下放到湖北沙市的工厂,从做元件开始,又当了车间主任,后来到浙大计算机系当教授,又当出版社总编辑,他写的回忆录都是很厚的一本。”

    这期间北大成立了无线电系,董士海和一些同学由此脱开了计算数学。“成立无线电系时,大家都到办公楼礼堂开会,我当时还是学生,因为晚上加班,就坐在二层楼的后面打瞌睡,说了什么都不太知道。”董士海毕业后即留校,1960年5月成为正式员工,当时叫预备师资。“这时就正式发工资了,一个月39元。助教那时候是56元,见习助教每月46元。那是我第一次拿到工资,给我妈妈寄去,她特高兴,那时候我姐姐还没毕业呢。”董士海说,那时候没什么可花钱的地方,全寄给妈妈。

    当时无线电系建立了计算技术专业,它的教学科研工作由335教研室承担,之所以称335,是因为有一定的保密性质,教研室主任由张世龙先生担任。335教研室最初有30多人,平均年龄不超过27岁。1960年,大批复转军人加入进来,快100人了。 “因为计算机的工作量很大,复转军人的工种是实验员,工艺方面的工作做得多一些。”董士海夸赞地说:“有的复转军人很聪明。1960年北京市评先进,335教研室被评为‘北京市群英会先进集体’,教员王选和实验员吴全富被评为‘先进个人’。王选是科研工作先进,吴全富就是一位复转军人,被评为先进实验员。他比我大一两岁,肯干,刻苦,会动脑筋,突破了很多工艺上的难点,像用大烙铁焊铝板上的粗地线。我们现在还是很好的朋友。”

    红旗营来了全国各地100多人

    1958年冬天,结合“红旗”计算机研制的初期成果,北京大学开办了面向全国高校的计算机训练班,称红旗营,全面安排了计算机逻辑设计、电路设计、磁芯存储和实验调试等训练内容。“因为全国各行业,尤其是学校特别需要,训练班来了100多人。”红旗营采用军事化管理,营长是张世龙,还有教导员,王选和王良训是参谋。

    “参谋就是管设计,王选管的是逻辑设计和电路设计。分三个连,一连是运控连,有很多设计的思想在这里产生;二连是存储连,这里的难度最大,可靠性的问题最多;三连是外部设备。一连下面有四个排,我是四排副排长。”

    董士海对年轻的王选印象非常深刻,“王选管逻辑设计电路设计,等于是负责整个的协调工作。四个排,一排是逻辑设计,二排做主要电路,叫触发器,三排是电位脉冲门,我们四排负责电位门。王选经常来找我,问你们电位门做得怎么样?一个门能带几个门?速度能不能跟上去?”董士海认为王选具有很好的管理能力,又有做改进机的经验,做参谋很合适。

    研制计算机不是一个人或几个人的工作,特别需要良好的团队合作。“计算机是由一大堆东西组成的。最初我做电阻,后来负责生产插件,再后来也负责做插件的测试。我还做学生的工头,给同学们分生产任务,因为插件的需要量非常大,所以我们的工作量也非常大。大批转业军人来之前,数力系的同学全都参与这个工作,当时叫教育和生产劳动相结合。”

    设备是从零开始,但是张世龙他们还是想办法找了不少好的设备, “就是到处跑着去找,北大有仪器设备科,可以申请,但是申请之后不知道什么时候能到手。另外就是去苏联买。张世龙弄到多台脉冲示波器,是给计算机做调机用的,其中有一台是双线脉冲示波器,很贵,还有一台是长余辉慢扫描,也很贵。这些都要保证机房用,平时试验大家都是用普通脉冲示波器。”

    训练班的仪器无疑是非常匮乏的,经常是一个人做实验其他人在旁边看,之后再一个个轮流做。但是,在董士海的记忆里,红旗营的气氛很好,有一股加劲干、加紧学的劲头。“都想把计算机赶快做出来。”

    红旗营两个月左右结束,每个连排都做总结,董士海作为一连四排代表给全体学员做介绍,他形容:“做这个报告就是给大家交底,互相交流,绝对无私的交流。”训练班结束,大多数人回原单位,留了一小部分在北大继续学习。

    北京大学无线电电子学系计算技术专业的建立,就是基于“红旗”计算机试制和科研教学实践的基础上,用任务带动计算机学科的发展,培养了大批计算机专业人才。

    不合格的元器件

    在我国计算机研究初期的很长一段时间,计算机元器件的性能一直比较差,一致性和可靠性都不高,所以,早期的计算机人也被自己钟爱的计算机搞得很是狼狈。“我们在机房里走路都要轻手轻脚,因为一震动动静大了机器就坏,那时候经常这样。”《王选传》中对此有详述,并提及寻找机器的虚焊点曾让王选大费精力。“另外,机房对温度、湿度也都要严格要求,高一度或者低一度都不行。”

    最难的是存储器,要求稳定性很高。张世龙在回忆录中叙述:“我已经挨批了,还得去求计算所,请他们把做好的磁芯给我们一批。因为我们的磁芯是自己做的,做的就不稳定。”

    王选他们给空军做的改进机可以运行,但是磁鼓有问题,当时是从国内的工厂买来的,质量不过关,所以不稳定。机器是给空军拿去了,但是他们只能做简单的运算,不能把数据存在里面。“但是无论王选还是空军方面,都得到了很大的锻炼。这之后,王选就投入到二号机的设计了。”

    董士海认为这是一个发展的过程,“这些障碍使我们特别感觉到要有科学作风,要严格按照客观规律做事,在敢想敢干的同时要有科学性。王选在参加了一号机和二号机的工作后,得到的最大体会就是在工作中的成长锻炼,不光要研究有新的想法,把它做出来还需要严格按照工艺要求。”董士海说:“之后王选做排版、我们做150机都吸取了这其中的教训。”王选做汉字激光排版系统都吸取了这些经验教训,反复叮嘱:“质量一定要过关,一定要产品化,和工厂相结合,做到标准化和产业化,否则光做出样机解决不了全国的问题。”

    “后来到了市场经济时质量好多了,但是国内很多人还是不相信我们自己产品的可靠性,这个事情也折腾了很长时间。王选要不断和国外先进产品竞争,让人家相信我们国内做的比人家还好,也是非常艰难的一段时间。”王选自己曾经说:“有两段时间最辛苦,一段是红旗机调试的时候,每天就睡四五个小时,工作十七八个小时,就睡在实验室里,工作一停下来就睡着了。另一段就是748工程竞争市场的时候。”

    筹建昌平200号电子仪器厂

    北京大学昌平理科分校位于明十三陵附近,筹划于1959年,当时北京市建筑设计院工程号是60-200,人们习惯称之为200号。

    “1966年,北大开始‘文革’,要复课闹革命。把王选从上海也叫了回来,让回来参加运动,不让他再在上海养病。他回来不久1968年我和另外几个同事被隔离审查了,说是隐藏很深的反革命集团,王选算是知情人,刘有文就在审查期间逃走,卧轨自杀了。”

    这之后,8341军宣队进驻北大,给董士海和同事们落实了政策。随即林彪1号令下达,北大大批师生被下放江西鲤鱼洲农场,无线电系全系去了陕西汉中建分校。

    “我们335教研室还是留在了北京,因为军工宣队要搞一个电子仪器厂,做计算机和半导体,地点就在昌平200号,还留了数力系计算数学和物理系搞半导体的人。”

    留在北京的董士海和同事们一起开始了紧张艰苦的建厂筹备工作。

    “办这个厂,先挑了些人。半导体方面就调了黄昆,计算机抽了我,还有几个实验员。黄昆‘文革’前在北大物理系搞了一个能谱实验室,陆平很重视他,‘文革’前拨了不少经费给他。‘文革’一来他也受批判,说他浪费国家的钱,没做出什么东西来。”

    董士海提到的黄昆,是和王选同一年得到国家最高科技进步奖、国际半导体理论的权威,曾留学英国。在董士海眼中,这位世界一流的大科学家老实、谦虚、听话、低调。“黄昆把工资的五分之四都交党费,自己的子女插队去,不让他们回来。到200号时让他批邓小平,他没办法,也批,后来邓小平说,黄昆批我的我不在乎。杨振宁要去他家看他,他去买沙发罩布,想把家里布置得好一点儿,人家问他,你有钱吗?看他穷酸相。”他还记得黄昆曾对他说:“我浪费了国家好多钱,我要好好向工人阶级学习,要从头学起,要从焊塑料管道学起。”

    那是1969年冬天,董士海他们平时就住在200号筹办电子仪器厂,隔周回来一次,和黄昆的很多谈话,就是坐在来回200号的敞篷卡车上,两个人裹着大棉猴说起的。董士海说:“在200号,他真的天天和工人学塑料管道的焊接,这就是我们当年中国的知识分子。”

    四家合力会战150机

    董士海先筹建整机车间,需要把很多仪器集中安排好,把整机车间的房屋整理好。“那时候大批的人还没来,力气活还特别多,我经常搬东西上下楼梯,有一次崴了脚、但手里的示波器不能松手,这样的事很多,没有人说什么。那时候北大和738厂合作150机的任务还没有定下来。”

    早在1968年,国家为了勘探石油的需要,由石油部、四机部等共同设立了150工程,确定了为这项工程研制一台大型计算机的计划。

    “618厂的蔡伯兴师傅是最早到北大的工宣队员之一,是校教改组成员,也是数学系的工宣队员,那时被派到200号。他把他熟悉的童宣海同志(8341驻数学系的领导)从平谷请了回来,他们俩成为了电子仪器厂的总负责人。”150机的任务就是蔡伯兴等人到国务院的许多单位要下来的。

    “他发现有一个叫150机的任务,是石油部和738厂1968年已经商量定的,启动了但还没有完成。他觉得这个任务好,就把这个合作项目要了下来,多方签了协议。后来就以在北大会战的名义将738厂的30多名技术人员和工人派到200号,把原来老335的人也调回到200号,还调去一批没毕业的学生,还有数学系物理系的一些老师及石油部地质部的人员,这样在军工宣队的统一领导下,会战150机。”

    150机,即我国第一台百万次集成电路电子计算机。1978年,在党中央和国务院联合召开的全国科学大会上,“全国科学大会奖”花落150机,这也是我国第一次以国家名义颁发的奖项。150计算机是一项合作完成的综合性科技成果,研制单位包括北京大学、四机部(即电子工业部)738厂、石油部、地质部。

    “实际上,738厂的孙强南老师是整个研制的主要管理者。他是738厂的元老,也是150机的产品负责人、总设计师。他制定了设计和工艺文件标准和管理制度,建立计算机房和机房管理制度等,并提出了许多可靠性的关键措施。全国科学大会奖,孙强南老师是第一获奖人。他是一个非常非常低调、老实的人,从来不争什么。”

    董士海开始在电子仪器厂的生产组,后来150电源有问题,用的大功率晶体管很贵很容易坏,领导便让他赶快把这一块抓起来。“而我也想到第一线去,我还成了1连2排的排长,还是要服从分配。那时候带队的是工人师傅,大家打乱了分到各个连排。”

    已经有了孙强南他们的设计方案而且他们特别注意质量问题,北大人也很快熟悉了工作。“孙强南老师也和我说,上海同时也在做计算机,他去看了,那里的集成电路不过关,也出现元件质量问题。”那时候酒仙桥有一家专门做集成电路和晶体管的878厂,“孙强南就去和他们要,他们让我们从民用的里面去挑,这样使150机的集成电路的质量稍好一些。”

    说到这里,董士海特别感慨,中国计算机事业建立和发展的风云变幻仿佛又涌上他的心头。他特意强调说:“我觉得红旗机应该写张世龙,150机特别应该写738厂孙强南他们、军工宣队和北大的合作关系。我认为150机当时是军工宣队动员了所有的资源来保证这个项目的完成,而且738厂预先做了大量的工作,这是一个团队、一个集体协作的成果。”

    昌平200号电子仪器厂结束使命时,共生产了4台150机(DJS-11),12台6912机(DJS-18)。北京大学计算技术专业在200号的人,大部分回到计算机系,也有的去了748工程(即汉字激光排版研究室),还有的去了计算中心等等。一场会战随风云流散,却留下了一代计算机人艰辛创业的豪迈痕迹。

    采访临近结束时,董士海老师说,“今年8月25日是张世龙先生逝世十周年,我非常怀念他,特别要学习和宣传他‘敢为人先’的创新精神啊!”  文/本报记者 王勉 供图/董士海