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电大毕业论文一：巨型计算机工程的创新
1983年12月,由国防科学技术大学计算机研究所研制成功的中国第一台亿次巨型计算机通过国家技术鉴定,国防科委主任张爱萍将其命名为“银河”。
这是中国改革开放、独立自主与引进吸收相结合方针以及全国大力协作的产物,也是中国工程创新的成功案例。
本文以银河亿次巨型计算机为例,着重探讨该工程的决策、组织管理中的成功经验,为后人提供有益借鉴。
1工程的背景与决策
国际巨型计算机的研制始于20世纪60年代中期。
1976年美国CRAY公司研制成功的Cray-1流水线向量巨型计算机,标志巨型计算机技术的成熟,并开始进入商品化阶段。
苏联、法国、英国、西德以及日本奋起直追[1][2],相继研制出各自的巨型计算机。
技术先进、功能最强的计算机,历来被首先满足于军事领域的迫切需求。
美国国防部以及和军事密切相关的航天局、能源部、国家安全局,一直是巨型机的最大用户,也是巨额研制费用的提供者。
1976年,美国著名核武器设计发展中心洛斯阿拉莫斯实验室以880万美元的价格购买了第一台Cray-1机[3],美国三军及战略武器部队的C3I系统也使用了Cray-1机[4]。
因此,美国将巨型计算机看作“军备竞赛的基本要素”,决定“不应让这种计算机输出到任何国家”,尤其对社会主义阵营国家,实行技术封锁和禁运。
第三台Cray-1机原本是苏联定购的,但被美国国防部一票否决[5]。
中国考虑研制巨型计算机始于20世纪70年代初。
1956年中国的计算技术开始兴起[6],经过仿制苏联到自行研究、设计、制造等不同发展阶段,先后研制出电子管、晶体管、集成电路和超大规模集成电路计算机,为国家经济、科学研究尤其是国防科技做出重要贡献[7][8]。
正是由于计算机技术与国家安全、国防科技以及武器装备发展密切相关,1967年9月聂荣臻就提议研制更高水平的计算机。
据此,国防科委四局组织调查组到中国科学院计算技术研究所调研,准备百万次计算机的研制方案。
1968年4月,在北京召开总体方案论证会,9月国家计委、国防科委、国防工办向中科院计算所下达百万次计算机研制任务书,代号1025。
1970年11月,十院向国防科委报告,提议中科院计算所研制亿次巨型计算机,代号723[9]。
1972年10月,国防科委根据国家尖端武器、增强国防实力的迫切需要,召开常委扩大会议,专门研究我国巨型计算机研制问题,并向中共中央专门委员会建议,将巨型计算机的研制列入国家重点工程项目。
1974年初,中科院、四机部和国防科委联合向国务院、中央军委、中央专委提出组织全国力量,开展巨型计算机研制。
1975年10月,国防科委主任张爱萍指示科委机关,组织国内计算机知名单位,进行全国性调研,了解国内对巨型机的需求、国产元器件质量状况、外部设备的生产能力与水平,以及性能价格比等情况。
但是,由于“文革”的干扰,巨型计算机工程几经筹划,均未能正式实施。
“文革”结束后,巨型计算机工程问题被再次提出。
1977年国防科委经过一段紧张的酝酿、准备,于11月14日向中央呈报了《关于研制巨型电子计算机事》的请示报告,四机部、中科院等部门亦积极争取。
此时,中国巨型计算机的研制力量主要有两支:一支是专门从事计算技术研究的研究所,如中科院计算技术研究所、四机部第十五研究所(即华北计算技术研究所)和华东计算技术研究所;另一支是分散在地方和军队高校中从事计算技术教学、科研单位。
1978年3月4日,在中央部署巨型计算机研制的汇报会议上,邓小平决定将研制任务交给国防科委,责成长沙工学院完成[10],规定用六年左右时间(到1983年底左右)、2亿元左右经费,研制出每秒运算1亿次的巨型计算机。
长沙工学院的前身是成立于1953年的哈尔滨军事工程学院,是新中国第一所直属中央军委领导的高等军事工程技术学院。
1966年退出军队序列,改名哈尔滨工程学院;1970年南迁长沙,改名长沙工学院;1978年10月组建国防科学技术大学,重新回到军队序列。
长沙工学院计算机研究所能够争取到巨型机工程项目,主要原因有三:一是由于研制武器装备的迫切需求,国防科委在国家财政困难的情况下,积极承担该项工程的经费。
二是敢于拼搏、勇于创新的团队精神。
长沙工学院计算机研究所是由哈尔滨军事工程学院海军工程系一个9人计算机小组发展而来,尔后逐渐发展成为军用计算机室、计算机专业、计算机系。
自1958年以来,先后研制出一系列军用、通用计算机。
1965年,在慈云桂的主持下,率先用国产元器件生产出稳定可靠的441B晶体管通用计算机,打破“国产元器件做不出稳定可靠计算机”的说法,先后生产30余台,用于国防科委各基地、国防科研院所、高等院校及国民经济各部门。
1970年代研制的151-3/4型百万次计算机,在1979年、1980年洲际运载火箭发射、潜艇水下发射、同步卫星发射等一系列科学试验中应用。
三是与慈云桂的运筹帷幄和不遗余力分不开。
在中央决策到底由谁承担巨型机研制任务时,中科院计算所正在研制757工程千万次计算机(该工程直到1983年11月完成)[11];四机部十五所承担的718工程任务,“进展十分缓慢”[12]。
此时,慈云桂正在主持国防科委巨型机国内需求及生产的调研工作,虽然也承担着718工程任务,但因前期工作进展较快,1977年下半年就把主要骨干力量抽出,提前进入巨型机的预研和方案论证,从而把握时机,抓住机遇。
1978年5月,巨型计算机工程正式立项,代号785工程。
2工程的组织与管理
785工程的组织管理创新,主要体现在指导思想、工程指挥、组织队伍、建立制度以及政治工作等方面。
21制定正确的指导思想
工程创新首先是观念创新。
在特定的历史条件下,制定一个正确的指导方针是保证工程得以顺利完成的重要前提。
785工程是在改革开放之初上马的,当时中国的工业基础、技术水平远远落后于发达国家,不少人认为五年根本研制不出亿次机,即使勉强研制出来也不能工作。
有人甚至上书中央、国务院、军委领导,希望制止这种“毫无成功希望”的工程[13]。
慈云桂和同事们顶着压力,提出“豁出命也要把亿次机研制出来”[10]。
慈云桂参加过1975年、1977年两次全国性调研,了解国内当时无法提供巨型机所需的大规模、高速集成电路和其他相关元器件。
如果完全立足国内,从元器件攻关开始,十年也没有希望研制出巨型机。
因此,他们大胆提出,785工程不能走闭关自守的老路,必须闯出内外结合的新路,进而制定出既符合中国实际又反映时代特征的工程指导思想:“学习国内、外先进经验,尽量以当前国际先进水平为起点,积极采用先进技术,引进必要的技术、设备,洋为中用。
从我国实际出发,尽量采用行之有效的、先进成熟的工艺、技术和元件,把先进性和现实性有机地结合起来,加速完成研制任务”。
785工程总体方案设计,集中体现了这一指导思想。
1977年,亿次巨型机的总体方案设计是瞄准美国1972-1973年研制成的两台著名巨型机Star100和ASC,此方案1978年5月通过。
几乎同时,设计人员偶然了解到美国新近推出的Cray-1产品简介。
对新技术极其敏感的慈云桂,立即组织力量进行研究,认为Cray-1的设计思想和实现手段是先进的,是新一代巨型机的杰作,当即决定把瞄准目标转向Cray-1,重新设计既符合中国国情又与国际主流机兼容的总体方案[14]。
1978年12月,建立在一个较高起点上的785工程总体方案获得批准。
22建立垂直的工程指挥系统
785工程立项后,即建立了由国防科委、国防科技大学、计算机系(所)、研究室和专业组构成的组织系统。
国防科委组成785工程工作组,张震寰[15]副主任担任领导、组织协调。
张震寰自20世纪50年代中期起,便协助聂荣臻、张爱萍组织“两弹”的研制,主抓试验工作。
国防科技大学成立785工程领导小组,张文峰副校长担任组长,下设785工程办公室。
计算机研究所分为教学、科研两大块,其中,科研人员按亿次巨型机的构成,分成若干研究室,室下设专业组,形成所、室、组三个层次。
张震寰采取“一竿子插到底”的垂直指挥方式,亲自带领工作组定期到工程一线,调查研究,解决问题。
他经常把电话直接打到计算机研究所下辖的室、专业组和车间,做到处理事情不过夜。
工程涉及的境外订货,凭电话“热线”办理,按正常程序需几个月才能办成的事,缩短在几天完成。
学校785工程领导小组、办公室主任也经常深入工程第一线。
为保证及时通报工程进展情况,国防科技大学组办了“785工程简报”,将工程进展情况及时上报有关领导部门和单位。
在这个工程指挥系统中,慈云桂担任了多重角色:作为副校长兼计算机系(所)主任、学校785工程领导小组成员,具有行政指挥权力;同时,作为785工程总设计师,直接负责技术工作;此外,上至直接接受钱学森、张震寰等领导的指示,下至深入到研究所各研究室、专业组以及工厂、车间,在整个工程中发挥了不可替代的作用。
23组织各种相关力量,联合攻关、协同作战
785工程上马之时,正值“文革”后第一批大学生入学,教学和科研工作全面展开,研制、设计、生产人员十分缺乏。
在各级领导的大力支持下,陆续从校内、外调入近百名技术干部。
国防科委司令部从各基地抽调50名战士集中培训,从事785工程试制、调试的辅助工作;招收100名知青经过政治和业务集训后,参加785工程的生产。
“大力协同”是毛泽东对研制原子弹工程的重要批示[15],也是中国成功发展尖端武器的重要经验。
鉴于785工程研制力量的短缺,“必须发扬社会主义大协作精神,组织各种相关力量联合攻关”。
一方面在校内与各系及相关部门协作,另一方面与校外相关单位协作。
这些协作,按其内容、方式及深入程度的不同,分为五大类,即直接参研、提供设备器材、人力支援、给予技术支持和参加试算,共计48个单位。
为使研制出来的巨型机能够及时、有效地发挥作用,785工程开始不久,用户便派技术人员到计算机研究所参与工程,同步学习、掌握巨型机的使用、操作及维护。
为解决这批协作人员的住宿问题,专门建了招待所,称其为“协作楼”。
在785工程的推动下,计算机研究所(系)坚持教学与科研结合,狠抓师资队伍建设、教材建设、实验室建设,逐步形成学科专业门类齐全,包含本科、硕士、博士完整的教学体系。
77级、78级和79级本科生的毕业设计,在研究室研制人员和教员的指导下,大多数是围绕785工程任务展开,既提高教学质量,又培养了技术人员,推动学科建设的发展。
为保证785工程的生产,计算机研究所不仅为计算机工厂[10],抽调培养上百名技术工人,而且从国内、外购入相关设备,大大提高印制板生产、绘图与制板、打孔、层压、金属化孔、蚀刻、抗蚀镀金、外形加工、装联工艺等工艺水平[10],攻克许多技术和工艺难关。
24建立严格的工程管理制度
质量是工程的生命线,国防、军事工程尤为如此。
为保证785工程按时按质完成,计算机研究所制定了一系列严格的设计、生产、保障等管理的规章制度。
首先,制定了从设计研制人员到生产、加工、组织管理等一系列岗位责任制。
整个工程期间,要求“严格岗位责任制,认真贯彻执行规章制度,提高产品质量,杜绝各种事故。
……决不能迁就敷衍”。
在研制设计层面上,所领导定期召开各室领导、各部分技术负责人的联席会议,讨论、解决工程研制中出现的问题。