王选——当代毕昇的创新与攀登

王选——当代毕昇的创新与攀登

在当今这个互联网无处不在, 信息爆炸、飞速发展的时代, 我们或每天用电脑敲击键盘输入文字工作求学, 或用智能手机通过输入法录入文字沟通彼此, 或打开墨香悠然的图书汲取知识。可是你有没有想过那些跃然于屏幕或纸上的汉字是如何而来的, 有没有想过英文字母和汉字在这一过程中曾有着怎样的天然鸿沟, 有没有想过承载着 5000 年中华文明的汉字曾经历过被计算机抛弃的危局。在录入汉字早已习以为常的背后, 却有着一段中国科学家锐意进取、迎难而上、振奋人心的划时代创新故事。

王选是著名的计算机科学家, 他带领科研团队研制成功汉字信息处理与激光照排系统, 并实现成果市场化和产业化, 掀起了我国“告别铅与火、迎来光与电”的印刷技术革命, 不但使来华销售的国外厂商全部退出中国, 还出口至日本、欧美等发达国家和地区, 并为信息时代汉字和中华文化的传承与发展创造了条件。该技术两次获国家科技进步奖一等奖, 两次被评为中国十大科技成就。

大胆进行颠覆性技术创新

为了改变我国落后的铅排印刷面貌, 让汉字跟上信息时代的脚步, 使中华文明得以传承与发展, 1974 年 8 月, 在周恩来总理的关怀下, 我国设立了“汉字信息处理系统工程”, 简称“748 工程”。1975 年年初, 王选的夫人、北京大学数学系教师陈堃銶得知“748 工程”, 回家转告王选。王选被其中的子项目“汉字精密照排系统”的巨大价值和难度深深吸引, 开始自行设计和研究。

为了掌握国外照排领域的研究现状和发展动向, 王选拖着病弱的身体, 挤公共汽车到中国科学技术情报研究所(现“中国科学技术信息研究所”)查阅外文资料。开始时没有科研经费, 为了节约 5 分钱, 王选总是提前一站下车步行过去。经过仔细分析, 结合我国国情, 他做出了一个大胆决策: 跨过当时世界流行的二代机和三代机阶段, 直接研制尚无商品的第四代激光照排系统, 采取了跨越式发展的技术途径。王选后来总结说, “科学研究有时可以采取迂回策略, 用创新的设计, 绕过按常规方式发展会遇到的巨大困难, 实现技术发展的跨越, 这往往能够走一条高效益的、事半功倍的捷径”。直接研制四代机这一选择, 使王选立足高起点, 敢于走前人没走过的路, 从而抢占先机, 为实现关键核心技术的自主可控奠定了基础。

要使计算机能处理汉字, 就要解决汉字的数字化存储、处理和输出等一系列问题, 也就是汉字的信息处理问题。英文只有 26 个字母, 大小写也不过 52 个, 而汉字字数繁多, 《康熙字典》收入的汉字达 47000多个, 常用字就有 6700 多个, 还有 10 多种字体、近 20 种字号。庞大的信息量使得汉字进入计算机成为世界性难题, 甚至有专家预言, “计算机时代是汉字的末日” “要想跟上信息时代的步伐, 必须要走汉语拼音化的道路”。

针对汉字字形信息十分庞大(数千兆)、当时国产计算机容量极为有限(不足 7 兆)、难以存储的难关, 王选充分发挥其“计算数学”专业的特长, 发明了“轮廓加参数”的“高倍率汉字信息压缩技术”, 巧妙解决了汉字信息如何存入计算机的难题; 王选又依靠同时代人不多见的软、硬件兼备的科研功底, 先后发明了适合硬件实现的、失真最小的高速还原汉字字形算法, 并编写微程序予以实现, 后来又设计加速字形复原的超大规模专用芯片, 在当时硬件条件下, 创造了每秒生成 710 个汉字的世界最快速度, 并具有强大的、花样翻新的字形变化功能, 从而解决了将汉字压缩信息高速、高保真还原的技术难题, 为选择激光输出方案奠定了基础。

由于王选的技术过于超前, 遭到了许多质疑, 说他“玩弄骗人的数学游戏”, 有的讽刺说: “你搞第四代, 我还要搞第八代呢!” 但王选坚信自己的技术是正确的, 他带领团队克服重重难关, 在 1979 年 7 月 27 日, 用汉字激光照排系统输出了第一张报纸样张《汉字信息处理》; 1980 年 9 月 15 日, 又成功地排出了第一本样书《伍豪之剑》。北京大学把样书呈送中共中央政治局, 方毅同志于 1980 年 10 月 20 日批示: “这是可喜的成就, 印刷术从火与铅的时代过渡到计算机与激光的时代, 建议予以支持。”10 月 25 日, 邓小平同志批示: “应加支持”。1981 年 7 月, 汉字激光照排原理性样机通过了部级鉴定, 实现了从技术方案到样机的实质性过渡。

王选发明的上述颠覆性创新技术, 开创性地突破了汉字信息处理的数字化存储和输出等世界难关, 实现了关键核心技术的原创引领和自主可控, 从而把创新主动权、发展主动权牢牢掌握在自己手中, 为日后激光照排系统的技术更迭换代、实现成果转化和在国际竞争中大获全胜奠定了关键基础。

坚持服务国家急需应用创新

原理性样机研制成功后, 有人劝王选, “现在已经证明你的科研原理正确, 你是有能力的, 应该做更多其他研究”。王选回答: “我不能拿了国家的钱, 只是做了一个试验”, “应用性科技的成果要经得起市场的考验, 才能对社会有实际贡献”, “只有把应用和市场推到最前沿, 才能获得十分宝贵的需求刺激, 而这是创新的重要推动力”。

要使激光照排系统走出实验室, 实现应用和成果转化, 是一项庞大复杂的系统工程。王选除带领北京大学“748 会战组” (“北大计算机科学技术研究所”的前身)进行系统总体设计、承担最关键的照排控制器和软件系统的设计以外, 还在国家的领导和统筹协调下, 确定了新华社为第一个用户, 先后落实了生产系统主机、照排控制器、激光照排机及汉字终端等设备的协作厂家, 组成了跨部门、跨地区、跨行业, 集合全国优势力量的科研、生产和应用队伍。

把一个科研项目从技术研发打造成为有竞争能力的商品、进而占领市场, 是一个十分艰苦、“九死一生”的过程。1984 年, 王选团队研制成功华光Ⅱ型系统, 开始在新华社进行中间试验。当时正值引进高潮, 美、英、日等国照排机厂商大举来华, 用户和业内人士大多不看好国产系统, 纷纷购买国外产品, 国产系统遭遇冷嘲热讽, 有的说: “搞出来也是落后的”, 有的讥笑“748”不如叫“气死吧!” 高校内部流行写论文、评职称、出国进修, 而激光照排项目从事的又是繁重的软、硬件工程任务, 开发条件很差, 导致研发人员骤减。不断有协作单位退缩, 提出撤走人员, 否定技术方案。系统软、硬件稳定性差, 出现错字、漏字、变字; 照排机故障多, 导致漏光、胶片卷角••••••可谓内外交困, 阻力重重。

王选顶着压力, 挤公共汽车往返于北大和新华社之间, 带领科研团队解决了一个又一个技术难题, 最终使系统达到了实用要求。截至 1985 年 5 月, 共排印《新华社新闻稿》88 期、《前进报》12 期, 约 1200 万字, 为正式定型生产打下了基础。1985 年 5 月, “华光Ⅱ型计算机 —— 激光汉字编辑排版系统”通过国家经委主持的国家级鉴定和新华社用户验收, 成为我国第一个实用照排系统。这标志着系统正式迈出实验室, 走上实用化道路。

改造出版印刷行业的一个重要条件, 是系统能够出大报、日报, 1984 年, 当Ⅱ型系统还在试用阶段时, 王选便开始设计Ⅲ型系统, 主机由小型机换为台式机, 体积更小、稳定性更强, 并具有先进的科技排版和大报排版功能。据统计, 当时我国积压了两年还未出版的科技图书多达 3800 多种, 传统铅排技术严重限制着科教事业的发展, Ⅲ型系统的面世, 解决了积压已久的科技书籍出版问题。

第一家大报用户是《经济日报》。该报社位于王府井地区, 为了克服环境污染、地段限制等因素, 提高印刷生产能力, 印刷厂厂长夏天俊在报社领导的支持下第一个勇尝“螃蟹”, 采用华光Ⅲ型系统, 于 1987年 5 月 22 日, 出版了世界上第一张计算机屏幕组版、激光照排整版输出的中文日报。

但是, 系统问题仍然层出不穷, 如重字、重行、丢字、丢行、标题移动困难; 照排机、激光印字机抗干扰性能差, 扫描抖动, 暗盒不严, 走纸不匀, 上下胶片定位有问题, 甚至螺丝松动、钢丝绳断••••••上述问题导致错误不断, 延误出报, 读者指责。报社一边登报致歉, 一边发出最后通牒: 必须在 10 天内排除故障, 顺利出报, 否则退回到铅排作业!

如果退回铅排, 意味着十几年的努力将付之东流, 王选、夏天俊与科研团队紧密协调, 昼夜改进, 终于解决了一个又一个技术拦路虎, 于1987 年 8 月实现了稳定出报。

1988 年, 经济日报社卖掉了所有铅字, 在全国首家告别“铅与火”, 使汉字激光照排系统实现了从实用化到产品化进程的关键冲刺。

深耕自主创新和体系创新

Ⅱ型系统和Ⅲ型系统问世后, 接连荣获中国十大科技成就、国家科技进步奖一等奖等荣誉, 但王选却有一种“负债心理”, 因为当时国外照排厂商正大举进军中国市场, 先后有 6 家大报社、几十家出版社和印刷厂购买了美、英、日生产的照排系统。王选对同事们说: “国家前后给我们 1000 万元拨款, 假如研究出的产品最后却在市场上被别人打倒, 我们到底有功还是有过?”“一定要把科研成果变成商品占领市场, 为国家创造财富, 这比 10 个权威赞扬 100 次都要实际得多!”

1984 年, 王选向北京大学提出创办科技开发公司、将技术与市场相结合的建议, 可以说是“产学研结合”的先声, 不久, 北大成立了科技开发公司。1989 年, 王选带领科研团队又研制出功能强大的华光Ⅳ型系统, 并与北大新技术公司合作, 进行批量生产和销售, 在国内大规模推广使用。

此时, 国内某大报花费 430 万美元, 引进了美国 HTS 公司的照排系统, 美方却因解决不了汉字信息处理的难题, 致使系统迟迟不能使用。王选带领北大科研团队, 在电子部的主持下与该报社签订了技术改造协议, 半年不到就将系统改造成功投入了使用。紧接着, 来华销售的英国、日本等其他国外厂商也因解决不了汉字信息处理的技术难关, 最终全部被国产系统取代, 退出了中国市场。

此后, 王选和同事们又设计出 TC91、TC93 等新一代照排控制器, 功能更加强大, 以此为核心的方正电子出版系统迅速占领市场。截至 1993 年, 国内 99%的报社和 90%以上的黑白书刊印刷厂采用了国产激光照排系统, 延续上百年的铅字印刷行业得到彻底改造, 走完了西方 40 年才完成的技术改造道路, 成为我国用自主创新技术改造传统行业的典范。

激光照排系统取代了铅排铅印后, 曾有舆论担心, 一旦市场饱和, 会出现迅速萎缩。十几年的科研和市场磨炼, 培养了王选敏锐的洞察力和对新技术发展的预见能力, 他提出了“根据市场需求进行技术创新, 再用创新的技术引领技术改造、创造新市场”的自主创新思想, 带领团队充满激情地“冲锋陷阵”, 在“告别铅与火”后, 又实现了“告别纸与笔” “告别报纸传真机” “告别电子分色机” “告别胶片” 4 次新闻出版领域的技术跨越, 形成了我国全新的电子出版产业。截至 20 世纪末, 累计产值达 100 亿元, 创利润 15 亿元, 出口创汇 8000 万美元, 产生了极大的经济效益和社会效益。目前, 我国的印刷企业数量近 10 万家, 是 1979 年的 9倍; 年总产值超 1.2 万亿元, 是 1979 年的近 250 倍; 全行业平均劳动生产率极大提升。在总量上, 我国印刷业已成为印刷大国, 正在向印刷强国迈进。

1998 年 6 月 30 日, 新华社“中国改革开放二十年风云人物专题”刊发图文报道: “王选因成功地把科技转化为生产力并创造出巨大的财富, 是目前为止中国创造市场价值最多的科学家、‘科技是第一生产力’最成功的实践者”。

作为我国第一批把科技成果推向市场的先行者, 王选被誉为“有市场眼光的科学家”。经过艰难探索和实践, 王选带领团队一步步创立了“科技顶天、市场立地”的产学研结合模式, 建立起企业为主体、市场为导向、产学研深度融合的技术创新体系。王选对“顶天立地”模式的解释是: “顶天”就是要有高度的前瞻意识, 立足于国际科技发展潮头, 对未来技术或下一代技术做储备, 进行预研和探索, 以不断追求技术突破; “立地”就是商品化和大量推广、服务, 形成产业。“顶天”和“立地”紧密结合, 相辅相成, 以此实现技术与市场的正反馈。

王选特别强调, 实现一切创新理念的基础, 是要有一种“10 年甚至 15 年磨一剑”的精神。1975—1993 年的 18 年间, 王选和夫人陈堃銶把全部精力都投入到了激光照排研制中, 几乎放弃了所有的节假日, 每天上午、下午、晚上分 3 段工作。他总结出科研治学的 16 字方针: “认准目标, 狂热探索, 依靠团队, 锲而不舍”, 看准方向和目标并有了正确的技术路线和方案后, 需要忍受各种不适当的、急功近利的评估方法和干扰, 始终坚定决心和信心, 锲而不舍地奋斗下去。良好的科研风气, 不追求虚名和获奖, 坚持长期的技术积累, 是实现技术创新的根本, 也是王选带领团队实现创新驱动发展壮举的重要内在因素。

转载自科学技术文献出版社《科学家精神·创新篇》