走進科學院系列之計算技術研究所：看我神「機」妙「算」

有一種人：他們有「獨立之精神，自由之思想」；他們是文明進步的領跑者，是開拓創新的實踐者；他們以知識的力量承載著國家前行的希望。他們就是中國知識分子。

有人說，走在最前沿的知識分子必定在科學院，而一個國家的科學院，必定是這個國家的發展後盾。

中國科學院計算技術研究所（簡稱計算所）創建於1956年，是中國第一個專門從事計算機科學技術綜合性研究的學術機構。

計算所研製成功了我國第一台通用數字電子計算機，並形成了我國高性能計算機的研發基地，我國首枚通用CPU晶元就誕生在這裡。

1958年8月1日，我國第一架小型通用數字電子計算機研製成功

開創計算技術先河

1956年6月，我國完成了「十二年科學技術發展遠景規劃」的制定。規劃中將計算技術、半導體、電子學和自動化列為緊急措施，並提出立即籌建研究機構。

中國科學院立刻貫徹落實，抓緊籌建研究所。從6月上旬開始抽調專職人員，從事計算所的籌備工作並組建籌備委員會。6月19日，華羅庚主持召開了第一次籌備委員會會議。1956年8月25日國務院正式批准成立中國科學院計算技術研究所籌備委員會。

由此，我國第一個計算機科學技術研究所誕生，它肩負著開創我國計算機事業的重要使命。

當時，國內懂計算機的專業人員很少。籌備委員會按照規劃中提出的「先集中，後分散」的組建原則，以中國科學院為主，集中了當時第二機械工業部十局（後來的四機部）、軍委總參三部、國防五院（後來的七機部）和高等院校幾個方面幹練的科技力量，全國大協作，共同開拓我國計算技術事業。

起步時，租用西苑大旅社（西苑飯店前身）三號樓作為辦公和實驗室的臨時地點。到1956年底計算所籌備委員會集中了314人，組建了計算機整機、元件電路、計算數學三個研究室。1958年2月，計算所遷到了中關村新落成的科研樓。

1958年5月我國開始了第一台大型通用電子計算機（104機）研製，中科院計算所、四機部、七機部和部隊的科研人員與738廠密切配合，於1959年國慶節前完成了研製任務。

創業階段的急迫任務是培養我國第一批計算技術專業人才。當時採取了兩方面的措施。

一方面派遣科技人員到蘇聯考察計算機、進修和讀研究生，派遣高中畢業生去蘇聯學習計算機知識和技術；另一方面，面向全國抽調高等學校在學的三、四年級學生來北京，開辦為期一年到兩年的計算機訓練班和計算數學訓練班。

通過國內外途徑培養的這批技術人才，就是我國計算機事業初創時期的基本技術隊伍。他們不怕困難，虛心刻苦學習，掌握計算機知識和技術，成為發展我國計算機事業的極其重要的力量。

創刊於1958年，是我國第一個計算機刊物

籌備委員會在計算機研究方面，確定了先仿製，後自行設計的原則。決定引進蘇聯的M-3和БЭСМ-Ⅱ兩台計算機圖紙資料，邀請蘇聯專家來華指導和幫助，組織國內自己的力量進行生產和調試。結果在短短的兩年間便仿製出了我國第一台小型電子管數字計算機和第一台大型通用電子管數字計算機。

通過仿製工作的實踐，培植和建立了我國自己的計算機科研隊伍、工業生產隊伍、應用隊伍和管理隊伍。

在夾縫中艱難前行

20世紀八九十年代，在巴統協議下，歐美等發達國家在高技術領域對我國進行封鎖和限制。我國要想進口一台當時比較先進的高性能計算機，幾乎沒有可能，即便是歐美國家認為可以相對「放心」賣給中國的低端產品，也要加上諸多限制。

原石油工業部物探局曾經花「天價」買了一台IBM大型機，為確保我方不能接觸到核心技術，機器被安放在一個中國人不得入內的透明的「玻璃屋子」里。同時，我方還要花錢從對方雇來兩個「監工」，機器也只能用於合同上規定的用途，甚至連開機、關機也得由「監工」來做。

1983年中國科學院計算所完成我國第一台大型向量機－757機，計算速度達到每秒1000萬次

作為一個發展中的大國，當時我國各領域對高性能計算機的需求已非常迫切，從國外進口機器不僅要花「天價」買，其後期的集成與維護費用動輒以幾十甚至上百億計。所以，即便人家肯賣給你，即便你願意忍受在使用上的種種「不平等條約」，當時大多數有需求的機構也只能是望「機」興嘆。

要想不受制於人，唯一的出路是自己做。曾任中國科學院計算技術研究所所長的李國傑院士說，起步時的條件異常艱苦，由於西方國家對我國發展自主高性能計算技術存在戒心，處處嚴密防範，連個可以學習和效仿的機會都沒有，所以一切都得從零開始，一點點地摸索研發。

中科院計算技術研究所新科研綜合樓大廳實景

「對我們而言，技術上的障礙有時不過就是一層窗戶紙！」曙光系列高性能計算機總工程師孫凝暉說，在他們看來，順應市場需求才是最關鍵也是最棘手的。

「核心技術並不是技術人員憑空想像出來的，而是用戶『用』出來的。」正如李國傑所說的，他們沒有停留於集成創新這一權宜之計，在靠集成創新成功地打開市場並獲得市場「輸血」後，主板、晶元的自主開發也相繼啟動，我國高性能計算機事業就這樣在崇高使命與生存危機的夾縫中前行。

超級「中國大腦」顯身手

古代傳說中描繪過長有「火眼金睛」的神仙，能掐會算的「神運算元」，但這畢竟只是傳說。將深埋在地下的石油「捕獲」，其展現的不正是「火眼金睛」的功力？超長時間的氣象精確預報，又豈是一般「神運算元」可比？而把這些神話變成現實的正是高性能計算機。

2007年5月，渤海灣發現10億噸級油田的消息讓國人振奮不已。然而，鮮有人知的是，我們差點與它失之交臂。

「以前用二維的方法算過，以為沒油了，後來有了高性能計算機，採用三維疊前偏移方法一算，算出個10億噸級的大油田！」李國傑如是說。作為我國高性能計算事業的奠基人和領軍人物之一，談起高性能計算機的作用，他有舉不完的例子。

奧運會對氣象預報的要求是很高的，比如，能否提前半個月甚至更長時間準確地預測出奧運會開幕式時主場館及周邊的天氣狀況？要在以往，這幾乎是痴人說夢，因為超長時間的氣象預報一直是個難題，還要求精確定位和定時更是難上加難。

但是如果氣象預報部門有更完善的專業模型，再用上運算速度達上百萬億次的國產曙光5000超級計算機，這將不在話下。

其實，除了地質石油勘探、氣象預報等領域，高性能計算機還在航空航天、生命科學、新葯篩選、材料工程、環境科學等國民經濟的重要領域大顯身手。

曙光高解析度專業氣象數值預報服務一體機

有了高性能計算機，一些以往只能在神話中遐想一番的事情如今是「小菜一碟」。

可以說，以高性能計算機強大的計算能力為依託，「中國大腦」的輻射力和穿透力得以無限度地提升，從而變身超級「中國大腦」。

創新正當其時

圓夢適得其勢

功以才成，業由才廣。隨著人才培養、使用和激勵機制的不斷完善，我國科技人才隊伍不斷壯大，正在成為建設科技強國的中堅力量。

一個看似不起眼的晶元，就是全球首個能夠「深度學習」的「神經網路」處理器晶元「寒武紀」，它具有識別速度超快、功耗極低等全球領先的技術優勢。中科院計算技術研究所的陳天石和陳雲霽兄弟倆就是這個「晶元」的核心研發者。

MLU100是寒武紀科技推出的第一款智能處理板卡產品，搭載了MLU100晶元

幾年前，這個項目還只是停留在紙面的一個論文。兄弟倆需要資金支持，將一紙論文變成產品原型，中科院戰略性先導專項看中了兄弟倆的項目，先後投入了數千萬元的資金，在2016年初做出了全球第一個人工智慧晶元。

兄弟倆希望自己這個成果儘快地走向市場。適逢政府出台了多項科研人員成果轉化的激勵政策，計算所立刻上報審批，經過幾個月的時間，一個由中科院計算所參股、科研人員占股70%，估值上億美元的創業公司誕生了。

陳雲霽（右）與弟弟陳天石

晶元研發成功了，公司也成立了，新的抉擇擺在了兄弟倆面前：是做公司還是繼續搞科研？哥哥陳雲霽性格內向好研究，弟弟陳天石性格外向好開拓。計算所的領導提出，留在所里做研究支持，想參與做公司也歡迎！

不拘一格識才、各盡其能用才、包容開放愛才，這就是中科院計算所的用人之道。一方面培育出大批基礎研究型人才，另一方面，通過「百星計劃」等一系列人才計劃，為大家量身定做出適合自己發展的舞台。幾年間就湧現出了十餘個計算所和科研人員共同占股的創新型公司，將科研成果順利完成了產業轉化。

其實，在陳天石和陳雲霽兄弟之前，中關村最早的一批創業者和奠基人，正是從中關村的各個科研院所走出來的，可以說，他們是早期中關村發展的基石。

比如馮康——中國有限元法創始人，計算數學研究的開拓者，和華羅庚、陳省身並列的中國三大數學家之一。為組建和指導我國計算數學隊伍做出了重大貢獻，是世界數學史上具有重要地位的科學家。

1957年根據國家12年科學發展規劃，我國要填補電子計算機研製與應用領域的空白，馮康由中國科學院數學研究所調往新成立的計算技術研究所，參加我國計算數學的開創工作。

馮康的日常工作是指導三室展開理論研究工作，在完成國家急需重大任務之餘寫出高質量、高水平的學術論文，為中國早期的原子彈試製和第一艘核潛艇上核反應堆的設計提供可靠數據與數學模型。就這樣，原子彈衝擊波的計算萬無一失地完成，只等蘑菇雲上天。

再比如被無數創業青年視為標杆的柳傳志。創立聯想集團前，他曾任職於中國科學院計算技術研究所從事科學研究工作。

「中國科學院計算技術研究所新技術發展公司」，聯想的前身，在1985年賺到了70萬元。這是聯想的第一桶金，它結束了柳傳志他們賣菜的、決絕的精神練兵時期，他們終於可以運用知識與名副其實的技術贏得利潤了。他們爬過了雪山，走過了草地，歷史也在此時展現出新的方向。

中國科學院計算技術研究所是我國計算機事業的搖籃。伴隨著計算所的誕生和發展，先後為國家培養了幾百名最早的計算技術專業人員，在這裡工作或學習過的院士有二十餘位。

隨著學科與技術發展，從計算所陸續分離出中科院微電子學研究所、計算中心、軟體所和網路中心等多個研究機構，以及聯想、曙光等高技術企業。六十多年來，計算所在科學研究和科技成果等方面取得了顯著成就。

截至2017年底，計算所獲得國家、院、市、部級科技獎勵225項，其中，國家級科技獎勵50項（含非第一完成單位13項），院、市、部級科技獎勵175項（含非第一完成單位15項）。

中科院計算技術研究所

曾經在高性能計算領域一窮二白的中國，面對發達國家的嚴密封鎖和禁運，在幾代人的努力下，打破常規，獨樹一幟，克服重重羈絆，終於從泥濘小道突圍，邁上了一馬平川的陽光大道，並走出了一條跨越式發展的軌跡。

編輯 / 李敏 審校 / 馮煥麗

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