今年3月10日,北京人民大会堂。
全国人民代表大会八届二次会议隆重开幕。
国务院总理李鹏作《政府工作报告》,他庄严地宣布:“我国科技事业在深化改革中取得新的进步。基础性研究、应用技术研究、科技攻关等计划实施顺利,取得重大科技成果3万多项,银河;型计算机、曙光一号并行机第一批科研成果达到世界先进水平……”
乘着明媚的春光,记者来到“曙光一号”的诞生地——国家智能计算机研究开发中心的实验室。在安静整洁的计算机房里,中心总工程师祝明发博士指着一台如一般音箱大小的计算机,告诉记者:“这就是‘曙光一号’并行机”。而旁边安装的一个“庞然大物”,则是1991年进口的同类产品,其体积是“曙光一号”的5倍,价格是“曙光一号”的5倍,速度仅是“曙光一号”的五分之一。看完这一切,记者怀着惊喜的心情走访了中心主任李国杰博士。
此时此刻,尽管窗外是“春风贺喜无言语,排比花枝满杏园”,可李国杰博士的心情却难以平静。感慨万千的思绪勾起他对4年前,面对振兴中国计算机产业的呼唤,领衔承接国家“863”高技术计划智能计算机主题关键项目时的回顾……
呼唤、呼唤,人生能有几回搏?
1990年3月,中国科学院计算技术研究所的留美博士李国杰,受命在全球高技术竞争酣战正浓之时组建“国家智能计算机研究开发中心”。
按照863计划内容的第二项,信息技术领域的首选主题项目在本世纪末的目标是研制成我国的智能计算机系统。为此,要建立“国家智能计算机研究开发中心”。该中心受国家科委基础研究高技术司及智能计算机主题专家组直接领导,以中国科学院计算技术研究所为依托,联合其他研究单位,共同研究开发“863计划”关键的目标产品,开发易于推广应用的系统集成产品和进行必要的基础性研究。智能机专家组总结了国内外研制智能机的经验教训,清醒地认识到近期内我们应在较通用的主流计算机平台上推广智能应用,而并行处理是90年代计算机主流技术的重要发展方向。
根据专家组制定的课题指南,新成立的国家智能机中心将研制并行计算机作为主攻方向。
李国杰博士当时是中国科学院计算技术研究所最年轻的研究员。他1943年出生于湖南邵阳,1962年以优异的成绩考入北京大学物理系。毕业后由于文革动乱,先是被分配贵州一个工厂工作,后来又调到湖南的一家计算机厂工作。没料想,这一调动却驱使他与计算机结下了不解之缘。1978年我国恢复研究生制度后,他第一批考入中国科技大学研究生院,十分有幸地成为我国计算机界前辈学者夏培肃先生的学生,因学习拔尖后来被美国普渡大学访华的教授选中,于1981年赴美到该校去攻读博士学位,从师于美国计算机界的新星华云生教授。1985年又与华云生教授一起到在并行处理方面具有世界领先水平的伊利诺依大学工作。短短几年的时间里,李国杰在并行计算机系统,有效搜索方法及VLSI阵列处理这三个研究领域取得出色的研究成果,在国外IEEE计算机学报等权威学术刊物和重要国际学术会议上发表了40多篇学术论文,其重要结果被同行广泛引用,成为我国计算机界在国外发表论文最多,影响最大的学者之一。
1987年,李国杰学成归来。谁言寸草心,报得三春晖。他满怀一腔报国热血,于1990年,不负众望承接了主持国家智能计算机研究开发中心的重任。创业头两年,百业待兴。但是,首先他要正视这么一个令人痛心的现实:
世界计算机硬件市场1991年近3000亿美元,中国占据的份额不到1%;
世界计算机软件市场1991年已达2053亿美元,中国软件出口只有几百万美元;
国内每年新增加微机10万台以上,其中国产微机不足4万台,其余都是外国原装机、组装机,而国内30条微机生产线,年产量超过6万台,积压2万台……
在国际计算机产业高速度增长情况下,中国民族计算机产业却举步维艰,我们自行设计制造的计算机,特别是高性能计算机,基本上都是“公”机不会下蛋,几乎陷入“断子绝孙”的境地,中国工作站以上的高性能计算机市场几乎全被国外厂商占领。
难道中国人不适合于此吗?
不!据统计,执世界计算机产业之牛耳的美国,在遥遥领先、令人望尘莫及的软件业中,华人员工占了很大的比重。可在中国这块神奇的土地上,同样是炎黄子孙,就与高速增长的计算机产业无缘?
如何迎头赶上去,对李国杰来说这是中心为振兴民族计算机产业的一场挑战。“人生能有几回搏!”他毅然在中心门厅挂出了这条横幅。经过充分调研与论证,中心确定了有步骤地研制共享存储多处理机(曙光一号)和分布存储并行计算机(曙光二号)为近期的关键目标产品,李国杰决心带领全中心以“刺破青天锷未残”的气概去创新突破,探索发展并行机的新概念、新理论和新方法,开辟一条前人没有走过的新途径。
行动,行动,组建青年突击队
研制“曙光一号”共享存储多处理机,采取一条什么样的技术路线?这是中心成败与否的关键。
自70年代末,计算机的一个主要发展趋势就是小型化。到80年代中,开始发展开放体系结构。这两个趋势使中小企业可依靠从市场很容易购得芯片(微处理器和存贮器)开发性能较好、价钱便宜、可靠性高、体积小的产品&再加上由于国际上小型化,开放式体系结构并行技术的发展,使大、中小型机受到很大冲击。计算机的一种新的运用方式——客户机/服务器方式应运而生。在这种方式中,所有的用户组成网络,网络由若干服务器支撑,服务器提供高速计算、数据库管理、文件管理、网络管理等功能。这一广阔的市场为共享存储多处理机的研制开发提供了千载难逢的机遇。几经运筹,李国杰博士当机立断采用了这样一个技术路线:“计算机的研制以市场为导向,研制成果一定要具有市场竞争力,不论是采用先进技术还是降低产品成本、缩短研制周期都要在全世界范围内做优化选择。凡是买来比自己做合算的就买,自己研制那些花钱也买不到或买来不合算的,能反映技术特色或附加值高的关键部件。系统设计遵从国际工业标准,与主流技术兼容。对于尚未形成标准的高新技术要集中力量创新突破。以我为主,将产品的核心技术牢牢掌握在自己手里,以自己的知识产权为基础在互利原则下开展国际合作。”面对挑战,闯出新路。要靠能打硬仗,敢攻难关的高技术队伍,李国杰博士把目光投向了青年人。的确,“尖端科学技术是年轻的,也是属于年轻人的”,我国生物化学家曹天钦如是说。
国家智能计算机研究开发中心一成立,就把培养和造就高技术攻关的青年突击队作为己任,尽管中心的福利、奖金并不高,但是中心所承担的是863计划智能计算机主题关键目标产品的研制任务,技术难度大,极具挑战性,对有抱负的青年人产生了强烈的吸引力。
调兵遣将,28岁的刘金水工程师从航天工业总公司二院706所赶来了。这位从广西农村考上清华大学计算机系的高材生,一来即担起“曙光一号”的研制关键:硬件设计、接口设计和大规模的集成电路设计重任。他年青有为,思路敏捷。他向中心建议要加快“曙光一号”的研制速度。其理论根据源于美国一家市场咨询公司的著名结论,即快速上市是新产品研究和开发的第一目标。据该公司的研究,即使产品开发成本增加60%,也不会对该产品整个寿命周期的潜在利润带来多大影响,而推迟6个月上市则会损失三分之一的利润。现在已是高级工程师的刘金水指出,在电子产品更新换代速度大大加快的今天,只有加快“曙光一号”的研制,使之尽可能迅速迆进入市场,以获得丰厚的先入利润是事关事业成败甚至中心命运的大事。
“安得倚天剑,跨海斩长鲸”。很快一批青年学者向中心云集。
27岁的樊建平博士赶来了。
24岁的刘昌平博士赶来了。
34岁的北京大学毕业的白硕博士、26岁的清华大学毕业的杜晓黎博士、计算所毕业的张玉志博士、韦明博士及硕士刘文卓、刘宏、董向军、孙凝晖、吴建明等纷纷应聘而来,一共12个博士,20多个硕士,他们平均年龄只有20多岁。与此同时,还聘请了北京大学、清华大学等高等院校、中国科学院等许多科研单位的100多名科研人员承担中心课题或作为中心的客座人员开展科研,与中心协作攻关。
充满活力的青年学者们为中心带来了浓厚的学术风气。中心基础研究与预研课题资责人白硕博士告诉记者,他们主要从事推理、机器学习、分布式人工智能等方面研究。他们小组每2星期在中心召开一次人工智能讨论会,吸引了北京地区广大的青年学者,已产生一定的学术影响。中心将在1995年主办第四届“国际青年计算机科学家大会”。
采访中,记者发现中心的青年学者们,有的也有过出国或经商的经历,但来到中心后普遍感到很充实。并没有为失去发财机会而遗憾。其中很多人为了“曙光一号”的研制工作带病坚持工作,辛苦奔波。他们认为能在中心这样一个计算机技术的国家队工作,能像搞“两弹一星”的老科学家那样,承担着国家863计划的主题项目,而且领导上敢压担子,敢放权,使他们的青春年华没有虚度,起码比那些去经商而荒废了专业的同学值!话语中流露出一股自豪感。
第一流的人才,第一流的目标,必须要配备第一流的设备,国家给予中心在经费、设备购置上强有力的重点支持,使中心装备了国内外最先进的成套设备,光工作站就有几十台,同时还装备数十台微机以及各种外部设备。并装备了全套最先进的FPGA及ASIC设计软件,Cadence和Mentor EDA软件及相应的硬件仿真器、高档逻辑分析仪等设计开发软件工具和仪器设备。
这是振兴中国计算机产业的“曙光”,这里将成为中国计算机领域内设备和环境很先进,设备能力很强,人才相对集中的开放实体。
“兵马”齐备,该到“决胜于千里"之时了。1992年3月,陈鸿安副研究员、樊建平博士和刘金水高级工程师领头组成的“曙光一号行动敢死队”,开始对“曙光一号并行机”十分复杂的硬件、软件的设计及制板、安装*包括两片超大规模FPGA芯片设计进行“全封闭式”的攻关。
当时为壮军行,还召开了餐师大会。那气氛,大有“风萧萧、易水寒,壮士一去不复还”之势。
冲刺、冲刺、曙光在前
1993年10月22日。“曙光一号”并行机终于诞生了。这是我国第一套用微处理器芯片构成的全对称多处理机系统。它具有全对称紧耦合共享存储体系结构,包含4到16个处理机定点速度可达每秒6.4亿次,主存容量为64兆字节到768兆字节。输入输出系统包含1~4个以太网接口,2~8个快速通道,可联上千台终端设备,数十台磁盘和磁带机,并配有多种国际上流行的主要计算机语言和数据库系统。而且该系统广泛采用国际计算机界公认的工业标准,如标准UNIX操作系统,X Window Motif等。具有良好的开放性、可扩充性和软件可移植性。该系统在对称式体系结构、多线程细粒度并行和高性能计算机工艺等方面取得了一系列技术突破。经过试算事务处理、石油勘探和天气预报等实用程序,获得了满意的效果。银行、证券交易、税务、保险、民航交通、海关、新闻出版等领域的大量事务和大规模数据都可以在“曙光一号”上高速处理。数百个用户同时上机,系统响应时间只比单个用户上机增加10%左右。
经国家鉴定认为,有很强联网能力的“曙光一号既适合作大规模事务处理和大规模数据处理的中心服务器,又适合作高等院校、科研院所计算中心主机,同时也是科学与工程计算、智能应用各实时仿真的理想平台,具有十分广阔的应用前景。
更为可喜的飞跃是,“曙光一号”的研制仅用10来人,历时仅一年即成功,并达到国际上1991~1992年推出的同类机器技术水平,可谓“紧紧地咬住了国际计算机先进技术的尾巴”。这与我国以往开发高性能计算机相比,“曙光一号”称得上是高速度、高效率、高水平。
“曙光一号”刚一问世,即在1993年10月底北京图书馆举办的“计算机信息查询展览”上初露锋芒。会上,组织者把北京信息工程学院苏东庄教授主持研制的信息查询系统安装在几台国外公司的计算机系统上,同时也装在唯一由中国研制的“曙光一号”计算机系统上。展览中突遇一次停电,所有计算机系统一下子都停止了运行。当电源再次接通时,“曙光一号”当即恢复了正常运行和演示,而有些国外机器却一时运行不起来……
谈起“曙光一号”在质量和系统的可靠性问题,中心副总工程师陈鸿安介绍,“曙光一号”经过10个月的运行和种种考验,性能稳定可靠,至今尚未发生软件硬件故障。
“曙光一号”不但是一项重大的科研成果,而且是—个具有市场竞争力的产品,但市场开拓、规模生产、产品销售和服务,仍是一个亟待解决的新课题。为此中心专门成立了北京曙光计算机公司。张玉志博士挑起了公司经营管理的重担。国家科委常务副主任朱丽兰对博士搞市场深为赞许。目前已有几十个部门和单位前来洽谈订货,有的大工程项目准备批量订货,市场前景看好。凭借中心的人才优势,装备优势,信息优势和政策优势,公司还陆续推出了集成式印刷汉字识别系统,新一代彩色图文排版系统等一系列具有国际先进水平的信息产业产品。
今年1月“曙光一号"被列为国家火炬计划项目,国家科委党组已决定将它列为1994年重大科技产业工程的首选项目。一个以“曙光一号”为拳头产品的新的曙光股份有限公司正在抓紧筹建。该公司将凭借国家政策的支持,依靠一支有实力、能打硬仗、朝气蓬勃的软硬件技术队伍,联合国内有关应用软件开发单位,广泛开展国际合作。争取在不太长的时间内创建中国自己的高性能计算机系统产业,为国民经济信息化提供系统设备、应用软件和全方位的服务。目前我国正在计划实施规模庞大的“三金工程”,这为“曙光一号”及其后续产品的推广应用提供了新的机遇。摩托罗拉公司、微软公司等许多国外著名的计算机公司纷纷来函来人,希望与中心合作。
“曙光一号”推出后,其升级工作正在紧张进行。中心目前正在向研制“曙光二号”冲刺,这台扩展性很强的计算机,可以扩充成包括几百台处理机的大规模并行系统。机器的峰值速度可达到每秒100亿次以上浮点计算。届时,我国信息技术领域将会看到又一个“新曙光。