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夏培肅：中國計(jì)算機(jī)之母

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一枚碼字工

人物簡介

姓 名：夏培肅
國 籍：中國
出 生 地：重慶江津
出生日期：1923年7月28日
逝世日期：2014年8月27日
職 業(yè)：教育科研工作者
畢業(yè)院校：國立中央大學(xué) 國立交通大學(xué) 英國愛丁堡大學(xué)
主要成就：
主持研制了中國第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)107計(jì)算機(jī)
編寫了中國第一本電子計(jì)算機(jī)原理書，為中國計(jì)算機(jī)科技界培養(yǎng)了大批人才
創(chuàng)辦《計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)》和英文學(xué)報(bào)《Journal of Computer Science and Technology》
1991年，當(dāng)選為中國科學(xué)院院士
2010年，中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)終身成就獎(jiǎng)

夏家有女

1923年，孫中山從陳炯明手中奪回廣州，發(fā)表和平統(tǒng)一宣言。京漢鐵路大罷工，爆發(fā)“二七慘案”。毛澤東創(chuàng)辦《新時(shí)代》雜志。張作霖創(chuàng)立東北大學(xué)。魯迅出版第一部小說集《吶喊》。

和其他年景一樣，光陰以摧枯拉朽之勢，徐徐拉開大幕，暗潮涌動(dòng)。

此時(shí)，地處內(nèi)陸的重慶，還只是一個(gè)商埠的名稱。這一年，重慶商會(huì)在人和門外江岸，修建了重慶第一座客貨輪碼頭-人和碼頭。此后重慶開始修建、整治碼頭。直到六年后，1929年，重慶正式建市。

江津縣位于重慶的西南，地處長江要津，因而得名，是長江上游航運(yùn)樞紐和物資集散地。江津人杰地靈，誕生了大元帥聶榮臻、前女排主教練鄧若曾等名人，還包括一批中科院院士：李先聞、李亞農(nóng)、周澤昭等，夏培肅，也是其中之一。

1923年7月28日，夏培肅出生于江津一個(gè)書香世家。她的祖父夏風(fēng)薰，是前清秀才，曾執(zhí)教于江津中學(xué)，任江津教育會(huì)會(huì)長，一輩子從事教育工作，受人景仰。父親夏鴻儒是清末舉人，在江津辦學(xué)和辦實(shí)業(yè)。母親黃孝永，從師范學(xué)校畢業(yè)后，曾任江津女子小學(xué)校長和江津女子中學(xué)教員。江津夏家非常重視子女的教育。

三四歲時(shí)，母親就教她背誦《長恨歌》，引導(dǎo)她接觸傳統(tǒng)文化。上了四年半小學(xué)后，因身體原因，她不得不休學(xué)在家。為了不耽誤功課，母親為她精心挑選了家庭教師，安排學(xué)習(xí)課程和讀物。

少女時(shí)期的夏培肅不僅博覽群書，也很有數(shù)學(xué)天賦。當(dāng)時(shí)，她的數(shù)學(xué)家庭教師認(rèn)為數(shù)學(xué)教育有重復(fù)之處，就把初、高中的數(shù)學(xué)知識(shí)融合在一起，重新編排了講義。穎而好學(xué)的夏培肅僅用了一年半的時(shí)間，就把代數(shù)、平面幾何、立體幾何和三角都學(xué)完了，還做了《歐氏幾何》《范氏大代數(shù)》中的不少題目，這大大提升了她的思維邏輯性，并且激發(fā)了她對數(shù)學(xué)的濃厚興趣。

1937年，14歲的夏培肅考上私立南渝中學(xué)的高中部，她在南渝中學(xué)就讀時(shí)依然出類拔萃，是出了名的學(xué)霸。

求學(xué)之路

此時(shí)，抗日戰(zhàn)爭全面爆發(fā)，不到半年時(shí)間,上海、南京相繼失守,安徽省境也遭到日寇的踐踏。許多人背井離鄉(xiāng),流離失所,其中包括大批師生。國民黨正式遷都重慶。

1938年,教育部在江津德感壩設(shè)立了以安徽籍流亡師生為主體的國立安徽第二中學(xué),后改名為國立第九中學(xué)。國立九中校長鄧季宣，作為抗日戰(zhàn)爭時(shí)期江津有名的“四鄧”之一，是著名的學(xué)者和教育家，也是“兩彈元?jiǎng)住编嚰谙鹊乃氖?。他博學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，有深厚的中西文化底蘊(yùn)，不僅傳授文化科學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)，也注重培養(yǎng)學(xué)生愛國、正直、進(jìn)取、友愛的優(yōu)良品質(zhì)。

在艱苦的環(huán)境下，鄧季宣帶領(lǐng)國立九中高舉“教育救國”的旗幟，在此辦學(xué)八年之久，培養(yǎng)出一批國家棟梁和中堅(jiān)力量。這里誕生了九名院士，包括“兩彈元?jiǎng)住编嚰谙取⒑藙?dòng)力專家趙仁愷，以及夏培肅等。

1939年，夏培肅從南渝中學(xué)轉(zhuǎn)到國立九中學(xué)習(xí)。第二年，她以全班第一的成績畢業(yè)。她的理科成績十分優(yōu)異，立志報(bào)考工科院校，以實(shí)現(xiàn)工業(yè)救國的抱負(fù)。

1940年高中畢業(yè)后，夏培肅考入重慶國立中央大學(xué)電機(jī)系主修電氣工程專業(yè)。在這里，她發(fā)現(xiàn)了自己的興趣。她最喜歡的課程是交流電路，特別是對電路瞬變過程的分析，她的畢業(yè)論文就是關(guān)于電機(jī)工作過程的分析和測試。

1945年，夏培肅獲得電氣工程學(xué)士學(xué)位，經(jīng)推薦，免試進(jìn)入交通大學(xué)重慶分校電信研究所攻讀研究生，在張鐘俊院士門下研究電路張量分析，是該所1949年之前招收的兩名女生之一。

這年春天，正值芳華的夏培肅遇到了生命中的另一半，中央大學(xué)的校友、時(shí)任南京大學(xué)物理系教授的楊立銘。二人志同道合，他比她大四歲，有一樣的科學(xué)救國抱負(fù)。兩人開始了一段戀情。

不久，楊立銘被公派到英國學(xué)習(xí)，在愛丁堡大學(xué)攻讀博士學(xué)位，后來跟隨諾貝爾獎(jiǎng)得主馬克斯·波恩學(xué)習(xí)。

1947年，夏培肅也通過留學(xué)考試，赴英國愛丁堡大學(xué)攻讀電機(jī)系博士學(xué)位。她的主要研究方向是研究電路理論、自動(dòng)控制和非線性常微分方程及其應(yīng)用。她在研究中提出了一種解非線性常微分方程的圖解法，還利用非線性理論研究電子線路的變參數(shù)振蕩。這為她后來從事計(jì)算機(jī)電路的研究和設(shè)計(jì)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

分別兩年之后，她與楊立銘這對年輕的戀人在愛丁堡大學(xué)的校園重逢。

夏培肅在英國讀書的時(shí)候，除了忙于學(xué)業(yè)與愛情，還發(fā)生過一樁軼事。心靈手巧的她曾忙里偷閑參加過一家當(dāng)?shù)貓?bào)刊舉辦的編制毛衣比賽，并獲得了獎(jiǎng)項(xiàng)。

1950年7月，夏培肅獲得了博士學(xué)位。同年晚些時(shí)候，她和楊立銘在愛丁堡舉行了婚禮。此后，兩人一起經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的風(fēng)雨，相互陪伴，直到生命的終點(diǎn)。

零的突破

1950年，華羅庚攜家眷從美國經(jīng)香港回北京，歸國途中，他寫了一封致全體留美學(xué)生的公開信。信中說到：“梁園雖好，非久居之鄉(xiāng)，歸去來兮······科學(xué)沒有國界，科學(xué)家是有自己的祖國的……為了選擇真理，我們應(yīng)當(dāng)回去，為了國家民族，我們應(yīng)當(dāng)回去，為了為人民服務(wù)，我們應(yīng)當(dāng)回去”。這封信給了夏培肅和楊立銘這對年輕的夫婦很大的觸動(dòng)，也堅(jiān)定了他們回國參加祖國建設(shè)的決心。

1951年，夏培肅和丈夫楊立銘碾轉(zhuǎn)回國。夏培肅擔(dān)任清華大學(xué)電機(jī)系電訊網(wǎng)絡(luò)研究室副研究員，楊立銘任清華大學(xué)物理系副教授。后來高校院系調(diào)整，楊立銘轉(zhuǎn)到北京大學(xué)物理系，先后任副教授、教授、博士生導(dǎo)師。

不久，夏培肅遇到了人生中的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。后來，夏培肅談到自己涉足計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的緣起：“一個(gè)人在一生中，常常會(huì)有一些改變命運(yùn)的重要轉(zhuǎn)折點(diǎn)。對于我來說，這個(gè)重要的轉(zhuǎn)折點(diǎn)出現(xiàn)于1952年的一個(gè)晚上，我第一次謁見華羅庚教授時(shí)?！?/p>

華羅庚曾經(jīng)在普林斯頓高等研究院做數(shù)學(xué)研究，在那里，他和“計(jì)算機(jī)之父”馮·諾伊曼有過密切的交往，接觸到了剛剛起步的電子計(jì)算機(jī)技術(shù)。他以數(shù)學(xué)家的遠(yuǎn)見卓識(shí)，敏銳地意識(shí)到計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)大發(fā)展前景?；貒?，時(shí)任中科院數(shù)學(xué)所所長的華羅庚就提出，要在中國研制電子計(jì)算機(jī)。

1952年，數(shù)學(xué)研究所成立了中國第一個(gè)計(jì)算機(jī)科研小組。這個(gè)小組只有三個(gè)人，都是從清華大學(xué)電機(jī)系電信和電子學(xué)方面的科技人員，包括閔乃大、夏培肅、王傳英。

中國計(jì)算機(jī)研制的序幕因此拉開。

夏培肅曾這樣回憶中國計(jì)算機(jī)的初創(chuàng)時(shí)期，“那時(shí)候一切都從零開始，什么都沒有！”

最大的困難，是當(dāng)時(shí)中國找不到一本系統(tǒng)、完整地介紹計(jì)算機(jī)原理的書。華羅庚雖然帶回來了一些計(jì)算機(jī)方面的材料，但也只是皮毛?？蒲行〗M只能到圖書館查找英文期刊，零零星星地搜羅相關(guān)內(nèi)容。沒有復(fù)印設(shè)備，所有的內(nèi)容只能一個(gè)字一個(gè)字地抄錄。

1953年12月，計(jì)算機(jī)小組工作分成了兩部分。夏培肅負(fù)責(zé)基本邏輯電路、運(yùn)算器、控制器的設(shè)計(jì)。剛剛留學(xué)歸國的吳幾康負(fù)責(zé)存儲(chǔ)器的設(shè)計(jì)。

1954年，為了助力核武器的研制工作，計(jì)算機(jī)組從數(shù)學(xué)所調(diào)整到中科院物理研究所。早期計(jì)算機(jī)的發(fā)展與核武器研制密不可分。美、蘇研制計(jì)算機(jī)成功后，直接應(yīng)用到核武器研制中。當(dāng)時(shí)的中國科技落后，既沒有計(jì)算機(jī)，也沒有掌握核武器，但已經(jīng)意識(shí)到二者的關(guān)系。事后證明，中國的計(jì)算機(jī)對核武器研制做出了無可替代的貢獻(xiàn)。

在中科院物理所所長錢三強(qiáng)的帶領(lǐng)下，計(jì)算機(jī)研究組也在不斷壯大，發(fā)展到幾十人的規(guī)模。1955年，王傳英被派往蘇聯(lián)留學(xué)，改學(xué)原子能專業(yè)。1958年，閔乃大隨德國妻子去德國定居。最初的計(jì)算機(jī)研究三人組，只有夏培肅一直堅(jiān)守在中國計(jì)算機(jī)領(lǐng)域。

1960年，夏培肅完成了該機(jī)的總體功能設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)、工程設(shè)計(jì)、部分電路設(shè)計(jì)以及調(diào)試方案設(shè)計(jì)，并參與電路測試和部件、整機(jī)調(diào)試。這也意味著中國第一臺(tái)自行設(shè)計(jì)的電子計(jì)算機(jī)-107計(jì)算機(jī)試制成功，由此實(shí)現(xiàn)了我國自主設(shè)計(jì)通用數(shù)字計(jì)算機(jī)零的突破。

107是一臺(tái)小型的串行通用電子管數(shù)字計(jì)算機(jī)，采用馮·諾伊曼體系結(jié)構(gòu)，可以執(zhí)行16種操作。第一臺(tái)107被安裝在玉泉路中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)。中科大結(jié)合107計(jì)算機(jī)，編寫了計(jì)算機(jī)原理和程序設(shè)計(jì)的講義。很快，107被復(fù)制安裝在各地高校。

薪火相傳

在研制107計(jì)算機(jī)的過程中，夏培肅曾經(jīng)編寫了一本《電子計(jì)算機(jī)原理》講義。這是我國在計(jì)算機(jī)方面的第一套系統(tǒng)完整、理論聯(lián)系實(shí)際、通俗易懂的原創(chuàng)教材。當(dāng)時(shí)，計(jì)算機(jī)的一些基本術(shù)語和名詞都是英文的，她反復(fù)推敲，將之譯為中文，沿用至今。為了推廣電子計(jì)算機(jī)，她還創(chuàng)辦了一個(gè)計(jì)算機(jī)原理講習(xí)班，講授電子計(jì)算機(jī)的基本原理，為高校、研究所和國防、工業(yè)等部門培養(yǎng)了700多名計(jì)算機(jī)方面的人才。

正是夏培肅在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的持續(xù)鉆研和人才培養(yǎng)，使得我國在計(jì)算機(jī)技術(shù)方面的研究成果，曾一度處于世界領(lǐng)先水平。

此后，夏培肅又開始研究高性能計(jì)算機(jī)。1968年，她提出最大時(shí)間差流水線原理，這一發(fā)現(xiàn)領(lǐng)先美國學(xué)者一年。這種高速數(shù)字集成電路系統(tǒng)的并行設(shè)計(jì)技術(shù)，可以大大提高流水線計(jì)算機(jī)的時(shí)鐘頻率。

上世紀(jì)70年代末，夏培肅提出總體功能設(shè)計(jì)、邏輯設(shè)計(jì)和工程設(shè)計(jì)一體化的設(shè)計(jì)思想，運(yùn)算速度顯著提高。她主持研制高速陣列處理機(jī)150-AP并取得成功。150-AP的最高運(yùn)算速度為每秒1400萬次，高于美國當(dāng)時(shí)對中國禁運(yùn)的同類產(chǎn)品的運(yùn)算速度。這種設(shè)計(jì)成本較低，在國際上受到了巨大關(guān)注。150-AP曾為中國石油勘探作出了重大貢獻(xiàn)。

之后，夏培肅主持研究分布式計(jì)算機(jī)和并行計(jì)算機(jī)，先后負(fù)責(zé)GF-10功能分布式陣列處理機(jī)系列和BJ 并行計(jì)算機(jī)系列的研制。

在研發(fā)的過程中，夏培肅深刻意識(shí)到高性能處理器芯片的重要性和研發(fā)困難。為此，她在上世紀(jì)80年代親自設(shè)計(jì)并試制成功高速算術(shù)邏輯部件芯片。她多次以書面的形式向領(lǐng)導(dǎo)部門建議中國開展通用CPU芯片的研究和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，否則，中國在高性能計(jì)算技術(shù)領(lǐng)域?qū)⒂肋h(yuǎn)受制于人。

1986年10月，諾貝爾獎(jiǎng)獲得者李政道先生在北京設(shè)立了高等科學(xué)技術(shù)中心。夏培肅負(fù)責(zé)其中研制高性能并行計(jì)算機(jī)的任務(wù)。

歷史，總是驚人的相似。曾經(jīng)，華羅庚帶領(lǐng)夏培肅在內(nèi)的三人小組，開展國內(nèi)對于計(jì)算機(jī)的研究，這是0到1 的突破?，F(xiàn)在，夏培肅也帶領(lǐng)了同樣的三人小組，探索高性能并行計(jì)算，進(jìn)行1到100的飛躍。

這個(gè)高性能研究三人組實(shí)力雄厚，包括從美國回來的李國杰、祝明發(fā)以及從英國回來的林琦。這個(gè)項(xiàng)目對以后的曙光、龍芯的研究產(chǎn)生了重要影響。

祝明發(fā)后來任曙光1000大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和聯(lián)想深騰1800/6800超級計(jì)算機(jī)總設(shè)計(jì)師，組織承擔(dān)了多項(xiàng)國家“863計(jì)劃中大規(guī)模并行計(jì)算機(jī)和超級計(jì)算機(jī)的研制工作。

李國杰后來則擔(dān)任了國家智能計(jì)算機(jī)研究開發(fā)中心主任、中國科院計(jì)算所所長，主持研制成功曙光一號(hào)并行計(jì)算機(jī)、曙光1000大規(guī)模并行機(jī)和曙光2000/3000超級服務(wù)器，領(lǐng)導(dǎo)中科院計(jì)算所和曙光公司發(fā)展我國高性能計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)、研制龍芯高性能通用CPU芯片，并與1995年當(dāng)選為中國工程院院士。

2002年，中科院計(jì)算所自主研發(fā)了一款通用CPU“龍芯一號(hào)”，這是我國首枚擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的通用高性能微處理芯片。龍芯系列后來被廣泛應(yīng)用于北斗系統(tǒng)。2002年的這款龍芯一號(hào)還有另外一個(gè)名字：“夏50”。

在龍芯1號(hào)的金屬層上，用放大鏡可以看到“夏50”的字樣。這是為了向夏培肅院士致敬。從1952年，夏培肅參加計(jì)算機(jī)研制科研小組，研制出我國第一臺(tái)計(jì)算機(jī)，到2002年，夏培肅為中國計(jì)算機(jī)事業(yè)服務(wù)了整整50個(gè)年頭。

此后，年事已高的夏培肅沒有再牽頭新的科研項(xiàng)目，逐步淡出了計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的一線科研工作。

2014年8月27日，夏培肅因病醫(yī)治無效，在北京逝世，享年91歲。

同年，中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)（China Computer Federation，簡稱“CCF”）設(shè)立了中國計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)夏培肅獎(jiǎng)（簡稱“CCF夏培肅獎(jiǎng)”， CCF Xia Peisu Award），授予在學(xué)術(shù)、工程、教育及產(chǎn)業(yè)等領(lǐng)域，為推動(dòng)中國的計(jì)算機(jī)事業(yè)做出杰出貢獻(xiàn)、取得突出成就的女性科技工作者。自夏培肅獎(jiǎng)成立至今，共有九人獲此殊榮：

結(jié) 語

今年國際婦女節(jié)，英國愛丁堡大學(xué)在學(xué)校官網(wǎng)和Ins賬號(hào)發(fā)文紀(jì)念杰出校友夏培肅。2019年12月7日，維基百科也在首頁介紹夏培肅。BBC曾刊文致敬夏培肅。作為中國計(jì)算機(jī)科學(xué)的先行者，她將一生奉獻(xiàn)給了我國的計(jì)算機(jī)事業(yè)，研制出了第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，帶動(dòng)了整個(gè)學(xué)科的建立和發(fā)展，培養(yǎng)了無數(shù)科研人才，碩果累累。夏培肅也因此被稱為“中國計(jì)算機(jī)之母”。

用“神仙眷侶”來形容她和楊立銘再合適不過。兩人于1945年相識(shí)相戀，遠(yuǎn)隔重洋之后又相聚在愛丁堡大學(xué)的校園。婚后夫妻同心碾轉(zhuǎn)回來建設(shè)祖國，共同經(jīng)歷事業(yè)家庭上的高峰與低谷。1991年二人雙雙當(dāng)選中國科學(xué)院院士。他們的大兒子，曾因疏于照料，不慎掉進(jìn)下水道早夭，這令二人自責(zé)不已。夫妻二人彼此相伴大半生，秉持共同的抱負(fù)和對科學(xué)的追求，直到2003年楊立銘先行離世。

縱觀夏培肅九十一年的人生，她才是令我輩欽慕的現(xiàn)實(shí)版乘風(fēng)破浪的姐姐。

夏培肅實(shí)現(xiàn)了她的人生價(jià)值。在年輕的時(shí)候，她是大家閨秀，美麗聰慧。從年代久遠(yuǎn)的舊照片中，我們?nèi)匀荒芨惺艿侥欠荽騽?dòng)人心的端莊雅致。歷經(jīng)時(shí)光的淬煉，歲月的洗禮，這份美美沉淀到了骨子里，與智慧和信念一起，在不斷的重塑與創(chuàng)造的過程中，發(fā)揮極致，實(shí)現(xiàn)了自己的價(jià)值，不留遺憾。

夏培肅的價(jià)值，體現(xiàn)在對科學(xué)的堅(jiān)守。風(fēng)雨五十年，夏培肅一直堅(jiān)守在計(jì)算機(jī)學(xué)科的研究崗位上。第一批的計(jì)算機(jī)三人小組，因?yàn)榉N種原因，其他兩人都離開了原來的崗位，只有夏培肅還在堅(jiān)守。1956年，根據(jù)科技規(guī)劃，決定向蘇聯(lián)購買圖紙來仿制蘇聯(lián)的計(jì)算機(jī)，剛起步的計(jì)算機(jī)研制工作暫時(shí)停止。但是夏培肅并未停止這臺(tái)計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)工作。直到1958年，仍然決定研制我國自己的通用計(jì)算機(jī)時(shí)，她才得以將自己過去完成的設(shè)計(jì)付諸實(shí)施，才有了1960年，我國第一臺(tái)自行設(shè)計(jì)的電子計(jì)算機(jī)107的誕生。

夏培肅的價(jià)值，體現(xiàn)在她的師道尊嚴(yán)。她希望青出于藍(lán)，一代代人的努力才能讓我國的計(jì)算機(jī)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。她說：“每一個(gè)人都是下一代人的人梯，合格的人梯一定要有攀登科學(xué)高峰的愿望和決心。”從上世紀(jì)五六十年代起，夏培肅就開始培養(yǎng)計(jì)算機(jī)的新生力量。她親自培養(yǎng)了700多名大學(xué)生、40余名碩士研究生和博士研究生。其中3人獲中國科學(xué)院院長獎(jiǎng)學(xué)金特別獎(jiǎng)，2人獲全國優(yōu)秀博士學(xué)位論文獎(jiǎng)，2人獲中國青年科技獎(jiǎng)，1人當(dāng)選為中國工程院院士和第三世界科學(xué)院院士。她治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，有位學(xué)生的論文曾經(jīng)被改了26次。如果沒有實(shí)質(zhì)性的工作，她堅(jiān)決不同意在學(xué)生的論文中署名。

謹(jǐn)此，致敬夏培肅，這位中國計(jì)算機(jī)行業(yè)的先驅(qū)。

參考資料：

• 百度百科

• 《"芯"想事成：中國芯片產(chǎn)業(yè)的博弈與突圍》陳芳,董瑞豐

原文始發(fā)于公眾號(hào)“至人”，得至美而游乎至樂，謂之至人。

編輯于 2020-08-31 07:48

計(jì)算機(jī)

北斗三號(hào)

科研