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揭秘“當代畢昇”王選背后的科研故事

叢中笑
2021年05月13日14:11 |
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原標題:王選手稿引發的故事

來源:《中國科學報》2014-3-28報道

我國著名計算機應用專家、“當代畢昇”王選院士,一生著述豐富,留下了大量手稿筆跡,既有研制漢字激光照排系統的設計手稿,也有總結科研工作和人生歷程的論述文章,字裡行間,蘊涵著獨到的方法哲理、高遠的精神品格,體現了王選院士曲折豐富的科研人生。

科研之源:閱讀文獻

2002年,王選獲得國家最高科學技術獎,這年8月,他提筆寫下《閱讀文獻的習慣使我終生受益》一文,結合自己取得科研成功的經歷,對閱讀科研文獻的重要性和方法進行了總結闡述。當時他已患重病,肺部做了大手術,這篇3000字的文章他寫一會兒,歇一下,幾天才完成。

他在文中寫道:“我的一生取得了兩項科研成果:60年代的高級語言編譯系統和后來的激光照排。這兩個項目均是高起點,沒有走彎路,有所創新,這與閱讀文獻有很大的關系。”

1958年,北大開始自行研制的每秒定點運算1萬次的“紅旗機”。當時他剛從北大數學力學系計算數學專業畢業留校工作,參加了“紅旗機”的邏輯設計和整機調試工作,每天工作14小時以上,最緊張的時候40個小時都不曾合眼,被大家稱為“拼命三郎”。

忙碌的科研工作之余,王選堅持每天晚上擠出時間閱讀英文文獻,以了解計算機技術的最新發展動態。上世紀60年代初,美國的計算機工業已很發達並形成了產業﹔英國也有許多耀眼的創新成果紛紛問世,如變址、閉子程序、微程序和虛擬存儲器等等。王選研究發現,如果不懂軟件,不從使用的角度來研究計算機,照樣產生不出創新的想法。正如王選在文中寫的那樣:“大量閱讀文獻使我下決心一定要同時具備軟件和硬件兩方面的第一線實踐經驗,我相信通過跨領域的研究,一定能找到創造的源泉,這是我1961年作出的一生中最重要的一次抉擇。”

正當王選准備著手從事這一研究時,過度的疲勞和飢餓摧垮了他的身體,低燒不退,胸悶憋氣。這場大病使王選不得不在1962年回到上海父母身邊治病。

治療期間,王選仍堅持閱讀科技文獻。缺乏資料,他請師姐陳堃銶幫忙。陳堃銶比王選高一屆,學的也是計算數學專業,畢業后留在北大數學系工作。她給王選寄來了美國計算機學會權威雜志Communications of ACM等英文資料。王選如獲至寶,為了加快閱讀速度,他想出一個辦法——通過收聽英語廣播來提高反應能力。

1963年,王選身體稍有恢復,又想到了自己的目標——軟件、硬件相結合的研究。當時國際上流行的、被聯合國教科文組織下屬工作小組批准的國際標准程序設計高級語言是ALGOL 60,因此,王選決定從研制ALGOL 60高級語言編譯系統入手。這一次,王選又從陳堃銶那裡得到了幫助,陳堃銶幫他找到了一本油印的英文資料《ALGOL 60修改報告》。開始時,王選感覺像是在看“天書”,漸漸地他鑽了進去,終於“茅塞頓開”,馬不停蹄地開始了設計。

1965年夏,王選身體好轉回到北大,與陳堃銶、許卓群等同事一起,在DJS 21計算機上研制成功ALGOL 60高級語言編譯系統,在幾十個用戶中得到推廣,被列入“中國計算機工業發展史大事記”中。他與陳堃銶也結為夫妻,成為相濡以沫的終生伴侶。

科研之道:了解國外最新動態

這是王選在《閱讀文獻的習慣使我終生受益》一文中總結的另一條經驗:“在從事激光照排系統研制過程中,由於我們碰到的難題,例如漢字字形存儲量大、字形變倍后的筆畫勻稱問題,激光逐線掃描和不能等待的困難等,在文獻中找不到解決辦法。所以我較多的是瀏覽最新情報,以確定自己選定的方向是否正確,同時也可以發現能為我所用的國外最新的硬件、外設、芯片和軟件平台。”

王選在研制漢字精密照排項目伊始,正是從科技文獻和情報中了解到相關領域的最新動態,捕捉到他人不易察覺的技術發展趨勢,從而作出“漢字字形信息數字化存儲”“選擇激光照排作為輸出方案”等異於常人的方向判斷和大膽技術決策,成為系統研制成功的關鍵。

1974年8月,在周恩來總理的親自關懷下,一項影響漢字傳承乃至中華文明發展進程的科技工程在中國悄然設立,這就是被稱為“748工程”的漢字信息處理系統工程。1975年初,38歲的王選從陳堃銶那裡得知了這一工程。當聽到其中一個子項目是“漢字精密照排系統”時,王選預感到這是一個價值和前景不可估量的重大項目,當即決定著手研究這一項目。

按照習慣,王選先要把國內和國際上在照排系統方面的研究現狀和發展動向了解清楚,他開始到位於和平街的中國科技情報所查閱資料。從北大到情報所車費是二角五分,少坐一站就可以節省五分錢,由於沒有經費來源,車費無從報銷,王選就提前下車,拖著虛弱的身子走到情報所。

王選發現,許多有關照排系統的文獻以及Graphic Arts Monthly等印刷雜志的借閱登記卡上都是空白的,他是那些雜志的第一個借閱者。這說明涉獵這一領域的人寥寥無幾。王選如飢似渴地瀏覽著,字數不多的就動手抄在隨身攜帶的筆記本上。

王選了解到,上世紀40年代美國發明了第一代手動照排機,到70年代,日本流行的是第二代光學機械式照排機,歐美則已流行第三代陰極射線管照排機。英國的一家公司正在研制第四代激光照排機,但還處於研制階段。

我國當時已有五家攻關班子從事漢字照排系統的研究,其中有兩家選擇了二代機,三家採用了三代機。在漢字信息的存儲方面,這五家採取的全部是模擬存儲方式。

經過分析王選得出結論:模擬存儲沒有發展前途,必須採用“數字存儲”的技術途徑。這是王選研制照排項目作出的第一個重要決策。在此基礎上,王選針對漢字字數、字體繁多等技術難點,發明了世界首創的“用輪廓加參數的數學方法描述漢字字形的信息壓縮技術”,一舉解決了漢字字形信息的計算機存儲這一難關。

接下來橫亙在王選面前的是第二道難關——採用什麼樣的輸出方案,將壓縮后的漢字信息高速、高質量地還原和輸出,這是照排系統的關鍵。經過大量的資料研究后,王選在1976年作出研制照排系統的第二個重要決策:跨過當時流行的二代機和三代機,直接研制世界上尚無商品的第四代激光照排系統。

科研之魂:自己動手

1976年,王選的技術方案上報北大,幾經曲折,得以報批。王選和同事們開始了研制原理性樣機的攻堅戰。然而,由於技術太過超前,王選的方案長期以來一直遭受懷疑。直到1989年系統開始全面佔領市場,局面才戲劇性地根本扭轉。

20世紀70年代末,改革開放的大門打開,高校開始流行出國進修,而激光照排項目開發條件差,科研隊伍頗受沖擊。外國照排廠商也開始覬覦中國印刷出版市場。面臨嚴峻的內憂外患,王選帶領科研團隊加緊研制原理性樣機。由國產元器件組成的樣機體積龐大,很不穩定,每次關機、開機都會損壞一些芯片,為了保証進度,隻好不關機,大家輪流值班,晝夜攻關。

經過幾十次試驗,終於在1979年和1980年排印出第一張報紙樣張《漢字信息處理》和第一本樣書《伍豪之劍》,取得了重大成果。

經過艱苦努力,1981年,中國首台計算機——激光漢字編輯排版系統原理性樣機終於通過部級鑒定。但不久卻傳來了令王選震驚的消息:負責激光照排軟件系統研制的妻子陳堃銶,因勞累過度不幸患了直腸癌!王選隻照顧了妻子一兩個月就又投入到II型系統的緊張研制工作中。陳堃銶手術后休息了一年也投入了工作。

正是憑借這種非凡毅力和執著精神,王選和科研團隊馬不停蹄,不斷創新,從1975年到1993年,先后研制出六代出版系統,大規模推廣應用,最終引發了我國印刷出版行業的技術革命,成為用自主創新技術改變傳統行業的典范。此后又走出國門,不僅佔領了華文報業市場,還出口到發達國家。而這18年,王選夫婦卻連一個完整的節假日都沒有休息過。

王選生前十分推崇這樣一句話:“獻身科學就沒有權利再像普通人那樣生活,必然會失掉常人所能享受的不少樂趣,但也會得到常人所享受不到的很多樂趣。”這話也正是王選科研人生的真實寫照。

(責編:董菁、楊鴻光)

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