夏培肃
夏培肃在20世纪50年代设计试制成功中国第一台自行设计的通用电子数字计算机;从60年代开始在高速计算机的研究和设计方面做出了系统的创造性的成果,解决了数字信号在大型高速计算机中传输的关键问题。她负责设计研制的高速阵列处理机使石油勘探中的常规地震资料处理速度提高10倍以上。她还提出了最大时间差流水线设计原则,根据这个原则设计的向量处理机的运算速度比当时国内向量处理机的快4倍负责设计研制成功多台不同类型的并行计算机。
人物生平
1923年(民国十二年)7月28日,夏培肃出生于重庆市,原籍四川江津。她上了4年半小学后,因病辍学。
1937年(民国二十六年),夏培肃以同等学历考上重庆南开中学(当时称南渝中学)高中部。1939年,转学到国立第九中学。
1940年(民国二十九年),夏培肃考入中央大学电机系;1945年至1947年,为交通大学电信研究所研究生,在交通大学时,她师从张钟俊院士研究电路的张量分析。
1947年(民国三十六年),夏培肃赴英国爱丁堡大学电机系学习。在爱丁堡大学期间,她研究非线性理论及其应用,提出了一种解非线性常微分方程的图解法,并利用非线性理论研究电子线路的变参数振荡。1950年,获博士学位后留校做博士后。
1951年,夏培肃回国,任清华大学电机系电讯网络研究室助理研究员、副研究员。在清华大学期间,她试制成功一个电解质溶液计算盘,这是一种模拟计算装置,可用来求电讯网络的稳态解和瞬态解,还可用来求高次代数方程式的根。
1952年,中国科学院数学研究所所长华罗庚提出要在中国研制电子计算机,夏培肃积极响应,并开始了电子计算机的研究。从此她的命运就和中国的计算机事业紧紧地联系在一起。
1953年初,在华罗庚的领导下,数学研究所成立了中国第一个计算机科研小组。这个小组只有三个人,他们是闵乃大、夏培肃、王传英。他们在极其艰难的情况下开始计算机的研究。当时,国内没有一本叙述电子计算机原理的书,当他们从英文期刊中找到有参考价值的文章时,由于当时还没有复印机,只能靠自己一个字一个字地抄录。数学研究所没有实验室,他们在一无所有的情况下,建立了自己的实验室。他们3人经过半年的调研和初步的实验,提出了研制中国第一台通用电子数字计算机的设想和技术路线。
1953年,夏培肃所在的计算机小组提出研制中国第一台电子计算机的设想。根据这个设想,这台计算机与美国在1951年完成的EDVAC计算机的规模相当,但其存储器准备采用示波管存储器,而不用EDVAC计算机所用的水银延迟线存储器。
1954 年,夏培肃转到近代物理研究所的计算机小组继续开展研制这台计算机的工作。吴几康负责示波管存储器的研制,夏培肃负责运算器和控制器的设计。
1956年,根据规划,中国向当时的苏联购买计算机图纸和资料来仿制计算机。因此,夏培肃他们原来的计算机研制工作暂停。直到1958年,她才得以继续原来的工作。她对原来的设计方案进行了修改,最大的改动就是将示波管存储器改为当时先进的磁芯存储器。该机被命名为107计算机。夏培肃完成了该机的总体功能设计、逻辑设计、工程设计、部分电路设计以及调试方案设计,并参与电路测试和部件、整机调试。
1960年,夏培肃设计试制成功中国第一台自行设计的电子计算机--107计算机。
从20世纪60年代初期开始,夏培肃一直研究如何提高计算机的运算速度,探索实现高性能计算机的技术,并负责研制成功多台高性能计算机。
20世纪60年代中期,夏培肃有效地解决了大型计算机中的高速信号传输时出现的波形畸变问题。她对此问题进行了详尽的理论分析和大量实验,提出全机特性阻抗匹配的概念、导线不分支原则、分布式地网等思想。此项研究成果为国内多个研制大型高速计算机的单位所采用或参考。她也据此为自己后来负责设计研制的多台高性能计算机制定了具体的工程设计规范,取得了很好的信号传输效果。
1968年,夏培肃提出最大时间差流水线原理(美国学者于1969年发表了同样的原理),可以大大提高流水线计算机的时钟频率,或使用较慢的电路实现过去只有高速电路才能实现的高速计算机。
20世纪70年代末期,夏培肃主持研制高速阵列处理机150-AP并得以成功。她提出总体功能设计、逻辑设计和工程设计一体化的设计思想,使运算速度显著提高。该机的最高运算速度为每秒1400万次,高于美国当时对中国禁运的同类产品的运算速度。
20世纪80年代到20世纪90年代,夏培肃研究分布式计算机和并行计算机,先后负责GF-10功能分布式阵列处理机系列和BJ 并行计算机系列的研制。
从20世纪90年代开始,夏培肃多次以书面的形式向领导部门建议中国应开展高性能处理器芯片的设计,建议国家大力支持通用CPU芯片及其产业的发展,否则,中国在高性能计算技术领域将永远受制于人。
1981年,夏培肃受邀赴美国第8届国际计算机体系结构会议作特邀报告。
1985年,夏培肃受邀赴美国CDC公司总部商讨合作事宜。
20世纪90年代中期,夏培肃提出基于反图拓扑的可伸缩的高速互连网络,已在国内外申请3项专利。
1978年和1986年,夏培肃先后创办《计算机学报》和英文学报《Journal of Computer Science and Technology》,并担任第一任主编。这两份学术刊物已分别成为EI、SCI的索引刊物。
1983年6月,夏培肃加入了中国共产党。
1985年,夏培肃作为中国科学院对英国皇家学会的交换教授,去英国多所大学讲学,被赫里奥-瓦特大学聘为访问教授。为了表彰她对计算技术的贡献,该校在隆重纪念蒸汽机发明者瓦特命名100周年时,授予她名誉科学博士学位。
1991年,夏培肃当选为中国科学院院士(学部委员)。
2000年前后,年事已高的夏培肃没有再去牵头申请新的科研项目,逐步淡出了计算机科学技术的第一线科研工作。
2014年8月27日11时10分,夏培肃因病医治无效,在北京逝世,享年91岁。
主要成就
科研成就
科研综述
夏培肃一生强调自主创新在科研工作中的重要性,坚持做中国自己的计算机。1958年,她负责设计研制通用电子数字计算机107机,这是中国第一台自行研制的通用电子数字计算机,用事实和行动证明了当时中国人有能力、有志气设计和研制自己的计算机。她提出使计算机大幅度提高运算速度的最大时间差流水线原理,大大缩短了流水线计算机的时钟周期。她负责研制成功高速阵列处理机150-AP,150计算机的运算速度是100万次/秒,而150-AP的运算速度达到了1400万次/秒,用低成本实现运算速度高于美国当时对中国禁运的同类产品的运算速度,在国际上受到了巨大关注,为中国石油勘探作出了重大贡献。她主持功能分布式计算机系统,领导团队研制成功了GF10系列计算机,使该方向后来成为计算所一段时间内的研究重点。
学术论著
夏培肃在国内外发表论文40余篇,代表性论著如下:
1 P.S.Hsia.A Graphical Analysis for Non-linear Systems.Proc.IEE,1952,99(April,Pt2):125-134
2 夏培肃,韩承德.隧道二极管触发振荡电路.电子计算机动态,1963,9:1-10
3 夏培肃,贾耀国.电子管触发器的分析和设计.电子计算机动态,1963,12:1-13
4 Xia P,Fang X,Wang Y,et al. An Array Processor for Petroleum Exploration.Proc 8th Ann Intern Symp Computer Architecture,USA,1981:349-353
5 夏培肃,方信我,王玉祥等.150数列处理机.计算机学报,1983,6(3):161-167
6 夏培肃主编.英汉计算机辞典.北京:人民邮电出版社,1984
7 Xia P, Fang X, Wang Y, et al. Design of Array Processors. J Computer Science and Technology, 1987, 2 (3): 163-173
8 Lin Q, Xia P. The Design and Implementation of a Very Fast Experimental Pipelining Computer. J Computer Science and Technology, 1988, 3 (1): 1-6
9 Xia P, Lin Q, et al. The Architecture of BJ Parallel Computer Series, Proc Internl Conf on Computational Physics, Beijing, 1988: 349-358
10 Xia P, Lin Q, et al. A Very Fast Array Processor and the Architecture of a Parallel Computer BJ. Proc IFIP 11th World Computer Congress, USA, 1989:77-78
11 夏培肃,王玉祥等.高速高精度信号处理系统集成技术论文集·高速算术逻辑部件芯片的研制.1990:38-46
12 夏培肃,祝明发,魏斌等.BJ-01并行计算机体系结构和硬件设计.计算机学报,1992,15(12):721-729
13 Tang Z,Xia P.A Maximum Time Difference Pipelined Arithmetic Unit Based on CMOS Gate Array.J Computer Science and Technology,1995,10(2):97-103
14 夏培肃,韩承德,唐志敏.香港-北京国际计算机会议论文集·大规模并行处理系统的反图拓扑互联网络.北京,1997:8-12
15 夏培肃,胡伟武.高性能计算技术展望.中国科学院院刊,1998,13 (5):336-339
16 周知予,夏培肃,唐志敏.新型互连网络NIN研究.计算机学报,2000,23(8):785-792
17 夏培肃.量子计算.计算机研究与发展,2001,38(10):1153-1171
成果奖励
1982年,"150数组处理机的研制"项目获中国科学院重大科研成果奖二等奖
1992年,"用于混沌研究的并行计算机"项目或中国科学院科技进步奖三等奖
人才培养
从20世纪60年代起,夏培肃开始培养研究生,她根据研究生的能力和兴趣,引导他们从事科研工作。她不但对研究生在业务方面严格要求,更重要的是以身作则,要求研究生有良好的科学道德。她一共培养了60多名研究生,其中有两名获全国优秀博士学位论文奖,三人获中国青年科技奖。
1983年,夏培肃的学生林琦博士设计试制成功了GF-10/13 计算机,该机的时钟周期为10ns,其运算速度为当时按常规设计的计算机的5倍。
从20世纪90年代开始,夏培肃的得意门生李国杰院士、唐志敏研究员、胡伟武研究员等已挑起设计研制通用CPU芯片的重担,已取得可喜的成果,并逐步向国际先进水平逼近。其中,李国杰院士领导的曙光系列高性能计算机的研制为打破国外垄断、促进中国高端计算机产业发展作出了重要贡献;胡伟武领导的龙芯团队曾经研制出中国第一枚高性能CPU芯片,"龙芯"芯片系列为提升中国信息产业的核心技术,保护国家的信息安全作出了重要贡献。
刊物创办
除了科研和培养人才外,夏培肃还创办了在中国计算机领域最具影响力的《计算机学报》和对国外发行的《Journal of Computer Science and Technology》;她还和许孔时等合作,主持编写《英汉计算机辞典》等。
荣誉表彰
1983年,获全国"三八"红旗手称号。
1988年,《英汉计算机辞典》获全国优秀科技图书奖二等奖。
1991年当选为中国科学院院士(学部委员)。
2000年,《计算机科学技术百科全书》获第12届中国图书奖。
2003年,获计算所研究生导师杰出贡献奖。
2011年,获首届中国计算机学会CCF终身成就奖。
社会任职
《计算机学报》、《Journal of Computer Science and Technology》主编;《计算机科学技术百科全书》副主编;第五届、第六届全国政协委员。
人物评价
夏培肃院士工作认真踏实,平易近人,为人低调,淡泊名利。她为人的主导思想是:"己所不欲,勿施于人"和"不义而富且贵,于我如浮云"。作为中国计算机事业奠基人之一,她身上所体现的积极倡导和推动计算机事业,逆境励志,自强不息,孜孜不倦的探索精神,严谨治学、创新求实的思想,淡泊名利、甘为人梯的品质,为晚辈树立了做人、做事、做学问的楷模,是晚辈取之不尽、用之不竭的精神财富。 (中国科学院计算技术研究所)
作为中国计算机事业奠基人之一,夏培肃曾主持研制中国第一台通用电子数字计算机(107机)。她这一生淡泊名利、默默奉献的品质,创新求实、孜孜不倦的探索精神,严谨治学、甘为人梯的思想,为后人树立了做人、做事、做学问的典范。(中国科学院计算技术研究所宣传办主任祁威)
夏老师给我们印象至深的还有"恬淡自如、优雅生活"。她一生都以学术为重,对学术以外的东西,如行政职务、地位等,都看得很轻。她也这样要求我。她很愿意提携后进,给年轻人更大的舞台,但仍希望年轻人多花时间在学术上,尤其不要为行政事务分心。(中国科学院计算技术研究所研究员唐志敏)
大美科学家 | 中国计算机之母:夏培肃
2019-03-14 18:21
很少会有人将计算机专家和女性联系在一起。
然而在中国,有这样一位“计算机之母”:
她是我国计算机事业奠基人之一,
参加了我国第一个计算技术研究所的筹建,
成功研制我国第一台自行设计的通用电子数字计算机,
为我国计算技术的起步和发展作出了重要贡献。
她就是夏培肃。
夏培肃1923年生于重庆市一个教育世家,祖父夏风薰从事教育工作40年,父亲夏鸿儒曾在江津县办学和办实业,母亲黄孝永师范学校毕业,曾任江津女子小学校长、江津女子中学教员等。父母十分重视对她的教育投入,在她考上高中前,她的大部分知识都是在家里学习的。
学生时代的夏培肃
夏培肃从小就展露了她的数学天赋。1937年夏,14岁的夏培肃考上了私立南渝中学的高中,她的数学成绩在全班一直保持第一名。1939年,夏培肃转到位于江津县的国立第九中学学习,身边大多是流亡学生,生活非常艰苦。艰苦的生活和抗日战争时日本人的暴行让她下定决心学工科,以求工业救国。
1941年夏培肃(前排右二)和大学同学合影。
资料图
1940年,夏培肃高中毕业,考入当时赫赫有名的重庆国立中央大学(1949年更名为南京大学)电机系。电机系的课程繁重,教科书都是英文的,教师用中文夹英文讲课,学生必须用英文写实验报告。夏培肃在这里发现了自己的特长和兴趣所在,她最喜欢的课程是交流电路,特别是对电路瞬变过程的分析,她的毕业论文就是关于电机工作过程的分析和测试。
1946年在交通大学留影。资料图
1945年10月,夏培肃从中央大学毕业,经推荐,免试进入交通大学重庆分校电信研究所攻读研究生。这期间,夏培肃系统地学习了电机方面的全部课程,并一直保持着数学成绩的优异。
1948年冬,夏培肃在英国爱丁堡大学读研究生期间留影。资料图
两年后,通过留学考试,夏培肃成为英国爱丁堡大学电机系的博士研究生,研究电路理论、自动控制和非线性常微分方程及其应用,1950年获哲学博士学位,1951年成为博士后。在英国的学习为后来她从事计算机电路研究和设计工作奠定了坚实的基础。
在夏培肃22岁的时候,她遇到了生命中的另一半——中央大学校友杨立铭。研究生毕业后,夏培肃赴英国爱丁堡大学电机系攻读博士学位,与先前在英国读书的杨立铭于1950年结为伉俪。杨立铭后来成为我国著名理论物理学家,他和夏培肃兴趣相近,知识相通,学业、科研和生活的完美结合成就了他们相知相爱的一生。
夏培肃
1951年10月,夏培肃夫妇应清华大学校务委员会副主任周培源的邀请回国。满怀建设新中国的热情,他们登上了回国的远洋客轮。回国后夏培肃被安排在清华大学电机系电讯网络研究室任助理研究员、副研究员。
1952年,中国科学院数学研究所所长华罗庚教授提出要在中国研制电子计算机,他在清华大学电机系物色了三位电信和电子学方面的科技人员,刚回国不久、年仅29岁的夏培肃被选中。
华罗庚正在玉泉路上课的这间教室后来改造成107机房。资料图
夏培肃曾说:“一个人在一生中,常常会有一些改变命运的重要转折点;对于我来说,这个重要的转折点出现在1952年秋天的一个晚上——我第一次谒见华罗庚教授时。”正是这个转折点,使她走上了开拓中国计算技术之路,与中国计算机事业结下了难解的情缘,她也成为我国计算技术的主要开拓者。
1953年年初,我国第一个计算机科研小组成立,小组只有3个人:闵乃大、夏培肃、王传英。当时,国内没有一本叙述电子计算机原理的书,计算机方面的资料奇缺。夏培肃和同行们克服重重困难,一边从图书馆的英文期刊中查找计算机方面的文章,一边还托国外的同学帮助找相关的资料。在他们掌握了计算机的原理后,开始对计算机所需的基本逻辑电路进行实验,初步拟定了中国发展电子计算机的技术路线和轮廓设想。
数学系师生在装配和试运行快速数字电子计算机。资料图
在逐渐弄明白电子计算机的原理后,为了让更多人知道计算机,夏培肃于1955年开始着手编写讲义。当时计算机的一些基本术语和名词都是英文的,她在编写计算机原理讲义时,反复推敲,将英文专业术语意译为中文。这些讲义在全国一直沿用至今。
夏培肃主编的中国科大第一套《计算机原理》教材。资料图
不仅如此,1956年3月,夏培肃创办了一个计算机原理讲习班,讲授电子计算机的基本原理。这个讲习班,被认为是中国计算机界的第一个计算机原理讲习班。
1956年6月,她调入新成立的中国科学院计算技术研究所筹备处,此后一直在这里工作。
处在创建阶段的计算所的首要任务之一是培养我国计算技术的专业人才,因此除了派考察团、实习队和留学生去苏联考察、实习和学习外,计算所组织在国内举办了面向全国的计算数学训练班和计算机训练班,以培养更多的人才。夏培肃被安排专职负责计算机训练班的教学工作。
从1956年到1962年,计算所和清华大学、中国科学技术大学等高等学校合作举办了4届计算机训练班,夏培肃主讲《电子数字计算机原理》课程。她花费了很多时间和精力重新编写了《电子计算机原理》讲义,这是我国在计算机原理方面的第一套系统完整、理论联系实际、通俗易懂的原创性自编教材。四期训练班为全国各行各业,包括高等学校、研究所、国防和工业等部门培养了700多名计算机方面的专业人才。
当时国内的大学还没有计算机专业的毕业生,计算所的训练班在全国来说是开创性的,这些人才后来大部分成了各行各业在计算机方面的领军人物。夏培肃为中国计算机事业奠定了坚实的人才基础,不愧为中国计算机事业的奠基人之一。
1955年夏,物理所144位原子能、电子学和计算机科学家、科技人员在大楼南侧合影,之后绝大多数人便隐身从事两弹一星工程开发工作。1956年,电子所筹备人员和计算机组全部撤出单独建所。
科学家合影(上图中段),二排左起:黄武汉、夏培肃、彭桓武、赵忠尧、王淦昌、钱三强、李毅、杨承宗、何泽慧、陈芳允、杨澄中;右段,二排左一范新弼;右一,吴几康。
由于院所调整以及人员变动,到了1958年,最早的3人小组中,只有夏培肃一人坚持下来。1960年,我国第一台自行设计的通用电子数字计算机——107计算机设计试制成功。107计算机(校内设备代号KD-1)是一台小型的串联通用电子管数字计算机,是新中国第一台自主设计的计算机,安装在位于北京玉泉路的中国科学技术大学。
107计算机在运行算题
107(KD-1)计算机在科大安装调试
夏培肃在玉泉路校区与中国科大参加107机研制的部分教师合影。资料图
在50年代中国有限的科研条件下,107计算机的诞生一直被视为一个传奇,标志着中国的计算机从模仿到自主设计的跨越!
在这之后,夏培肃一直研究如何提高计算机的运算速度,探索实现高性能计算机的技术,并负责研制成功多台高性能计算机。其中她成功研制高速阵列处理机150-AP,运算速度达到了1400万次/秒,在国际上受到了巨大关注,为我国石油勘探作出了重大贡献。
夏培肃正在指导58级首届计算机专业的学生邵祖英和杨贡华做实验.资料图
从20世纪90年代开始,夏培肃多次以书面的形式向领导部门建议中国应开展高性能处理器芯片的设计,建议国家大力支持通用CPU芯片及其产业的发展,否则,中国在高性能计算技术领域将永远受制于人。
2001年3月,夏培肃的学生胡伟武主动请缨组建CPU设计队伍。资料图
夏培肃一生取得了丰硕的科研成果。除了科研和教学,夏培肃还创办了中国计算机领域极具影响力的《计算机学报》和对国外发行的《Journal of Computer Science and Technology》,并担任主编。她和许孔时等合作,主持编写《英汉计算机辞典》;担任《计算机科学技术百科全书》副主编等。
从上世纪60年代起,夏培肃开始培养研究生。她共培养了60多名研究生,其中有两名获全国优秀博士学位论文奖,三人获中国青年科技奖。夏培肃认为培养研究生主要是为国家培养人才,而不是为了协助导师完成科研任务。她坚信计算机事业要发展,没有新生力量绝对是不行的,而为计算机事业培养人才则是她应尽的责任。
1985年,夏培肃(前排左四)在英国获赫里奥-瓦特大学获得名誉科学博士学位。
图为1985年英国瓦特大学授予夏培肃的荣誉博士证书。
夏培肃1985年获英国赫里奥-瓦特大学名誉科学博士学位。1991年当选为中国科学院学部委员(院士)。2011年获首届中国计算机学会CCF终身成就奖。为了纪念她从事计算机事业50周年,首款龙芯处理器芯片被命名为“夏50”。她一生强调自主创新在科研工作中的重要性,坚持做中国自己的计算机。
夏培肃一生淡泊名利,为人低调,除了专注于科研,就是教书育人,传播计算机科学。2014年8月27日,91岁的夏培肃与世长辞。人生虽已落幕,但她在中国计算机科技发展史上留下的印迹却依然灿烂夺目。
作为老一辈科学家的杰出代表,夏培肃身上默默奉献、自强不息的科学精神必将永恒。
编辑:淼淼