中国巨型计算机之父金怡濂简介,金怡濂妻子陈敬和传奇人生回顾

大家都知道,中国的超级计算机的实力一直是走在世界最前端的,超级计算机决定了一个国家的科技水平,有了超算,一个国家的科技才能走的更快更远,而让我国超算腾飞的奠基人就…

大家都知道,中国的超级计算机的实力一直是走在世界最前端的,超级计算机决定了一个国家的科技水平,有了超算,一个国家的科技才能走的更快更远,而让我国超算腾飞的奠基人就是金怡濂,金怡濂被称为我国的超算之父,今天小编带大家走进金怡濂的世界,看下他是如何带领中国一步步走向超算的巅峰的!

中国巨型计算机之父金怡濂简介:

金怡濂(1929.9.5-),江苏常州人,中国高性能计算机领域著名专家,中国巨型计算机事业开拓者,“神威”超级计算机总设计师,有“中国巨型计算机之父”美誉。
 
1951年毕业于清华大学电机系,1994年当选为中国工程院首批院士,2003年第三届“国家最高科学技术奖”唯一获奖者,2010年5月国际永久编号“100434”这颗小行星以金怡濂的名字命名。
 
金怡濂作为运控部分负责人之一,参加了中国第一台通用大型电子计算机的研制,此后长期致力于电子计算机体系结构、高速信号传输技术、计算机组装技术等方面的研究与实践,先后主持研制成功多种当时居国内领先地位的大型计算机系统。在此期间,他提出具体设计方案,作出很多关键性决策,解决了许多复杂的理论问题和技术难题,对中国计算机事业尤其是并行计算机技术的发展贡献卓著。



金怡濂妻子和传奇人生回顾:

金怡濂虽不算名门之后,却也称得上家学渊源。父亲金奎毕业于南洋公学(上海交通大学前身),后公派留学美国,回国后在天津电话局任技术工程师。母亲王畹兰出身大户人家,知书达礼,她的三个兄弟分别留学美国、德国和奥地利,各有所成。
 
金怡濂小时候话不多,人多的场合说话还会显得局促。但他脑子活,学东西快,和姐姐爱濂同时起步学象棋,渐渐发展到他让姐姐“车马炮”三子,姐姐也无法赢他,连父亲也吃惊于其棋路之刁、攻守之严。
 
金怡濂至今记得,一次,父亲带他去电话局的机房,满屋子嘀嗒作响的机器让他觉得复杂又神奇。自那时起,他就朦胧地有了长大后像父亲一样当个工程师的想法。
 
后来,日军侵华,天津沦陷。父亲金奎不愿为日本人做事,辞职另谋了份薪酬微薄的差事,家中经济日渐拮据。金怡濂就读的耀华学校校长赵天麟因抵制日本奴化教育触怒日本宪兵,惨遭暗杀。眼睁睁看着日本军人提着刺刀走在街道上,看着穿着和服的日本女教师趾高气扬地走进耀华学校,金怡濂想当工程师的理想逐渐转化为科学救国的志向。但用他的话说,这个志向“在解放前,只是一个遥远的想象”。
 
金怡濂与计算机结缘,是在新中国成立后的1956年。当时,国家把计算机技术列为科学发展的四个重点学科之一。不久后,20个年轻人被选派赴苏联学习计算机研制,时年27岁、自清华大学电机系毕业后进入研究所工作的金怡濂幸运入选。
 
“当时,电子计算机刚问世10年。中国没多少人知道什么是计算机,国家急缺人才,与其说我选择了计算机,不如说计算机选择了我。”金怡濂回忆道。
 
虽然从未接触过计算机,但金怡濂学起来并未感到十分困难。他对自己在两所母校所受的教育一直引以为豪。他小学和中学就读的天津耀华学校,名师荟萃,培养了大批杰出人才,金怡濂感受最深的,除老师讲课引人入胜外,还有宽松的学习氛围,学生自由度很大,可以在课外培养兴趣爱好和想象力。
 
后来,他考入慕名已久的清华大学,并“子承父业”地选择了电机系。很多基础课都由赫赫有名的学者讲授,使他打下扎实的理论基础。而名教授们教给的学习方法,例如世界级电信网络专家闵乃大教授教给他们的“抓住概念”的方法,使他受用终身。
 
“很多理论书都很厚,那些公式谁也记不住,但通过反复深入的思考,抓住概念,弄清问题的核心是什么,就好办了。”他笑着说,“有了想象力、基础和方法,就可以不断攀登。计算机这个行业发展太快,从电子管、晶体管、集成电路、硬件、软件到网络,不断出现新东西,怎么可能都在学校学?只有靠自己,不断学习,不断摸索,不断前进。”

中国工程院院士、高性能计算机专家金怡濂  摄影 陈建/人民画报 金怡濂与夫人陈敬 1951年,金怡濂在清华大学的毕业照。

上图为金怡濂年轻时和妻子陈敬的照片

困难年代的激情岁月

1958年7月,金怡濂在苏联精密机械与计算技术研究所完成对电子计算机的“启蒙”后,坐了七天七夜的火车,从莫斯科回到北京。他只到原单位报了个到,随即就被派往中科院计算所,参与中国第一台大型计算机104机的研制。

104机,是以苏联的БЭСМ-Ⅱ机为蓝本研制,金怡濂在莫斯科时就已研究过苏方的图纸很多遍,所以,在原理和结构上问题不大。但时值国内“大跃进”时期,在“大干快上”的热潮中,质量往往不太受重视,所以,如何确保计算机的稳定性和可靠性,成了重点和难点。

当时的计算机体积都很庞大。世界上的第一台电子计算机“埃尼阿克”(ENIAC)诞生于1946年,占地170平方米,重达30吨,能在1秒内进行5000次加法和500次乘法运算。而104机的主机和电机组机房各占地200平方米,共有22个机柜,使用了4200个电子管、4000个晶体二极管,每秒能运算1万次。

金怡濂颇有感触地说:“计算机是个很特别的东西。算一个数,需要很多器件一起工作,哪里在某个瞬间断一下,计算结果就会出大错。所以,工艺质量和设计质量一样至关重要。”

那段时间,除吃饭、睡觉和非参加不可的集体活动,金怡濂和同事们几乎所有的时间都泡在机房。除了研究设计,他们还花了大量时间,想了许多办法,排查机器的每一个工艺环节,以确保“一个焊点也不能出问题”。

1959年国庆节,104机宣布研制完成,《人民日报》头版头条报道了这一喜讯。随后,它圆满完成了包括中国第一颗原子弹在内的许多重大课题的相关科学运算。

此时,金怡濂已离开104机研究小组,又陆续投入到四台大型计算机的研制工作。时值三年困难时期,金怡濂和同事们虽然吃不饱,但为了赶进度,白天黑夜连轴转,困了就到机房隔壁的库房睡一觉,醒了再回到机房接着干。

金怡濂主攻的运算控制,被称为计算机的大脑和心脏。他提出了一系列可行性建议和改进方案,攻克了“穿通进位链加法器”等课题,逐步成长为中国大型计算机研制领域的骨干力量,被破格提拔为研究室副主任。

1963年,三线建设时期,金怡濂携家眷随单位迁往大西南。生活条件自然艰苦,他们住的是干打垒的房子,各种物资都凭票供应。金怡濂一边学着照顾家,一边继续全身心地投入新型计算机的研制。

平静的生活没有持续太久,“文革”就开始了。在全国许多科研单位逐渐“停摆”时,金怡濂所在的研究所“基本还在前进”;他本人经组织鉴别,被划为“可以改造好的人”,虽被免去“副主任”的头衔,但仍可以继续从事科研,这让金怡濂感到自己实在幸运。

1969年,金怡濂作为主要技术负责人和总体组组长,主持国家重点工程九〇五乙机的研制。当时,国家的电子工业基础异常薄弱,金怡濂一方面与同事们下大力气帮助合作的元器件生产厂家提高质量,另一方面在国内首次提出“双机并行”的处理器系统结构,以双机并行提高机器的速度和稳定性,弥补元器件的可靠性不足。

双机并行,这在当时不少人看来是个极其大胆新颖的构想。但金怡濂说,这并非他异想天开,而是源自多年来坚持追踪国际新技术的心得。即使在鼓吹“知识无用”的年代,即使身在大西南信息闭塞的山区,他仍然想方设法获取最新的学术信息。每次到大城市开会或办事,他必定要去图书馆或资料室查阅学术资料。他说:“搞科研的人,不跟踪了解本专业的先进技术,无异于瞎子、聋子,长此以往,思维会迟钝,会失去想象力和创造力,失去创新的灵感和激情。”

山区的科研条件十分简陋。印制板车间充斥着刺鼻的化学制剂气味;数千个比米粒更小的磁芯,中间要穿过三根细铜丝,全凭一群好眼力的年轻人手工完成;数以万计的组件,全部手动组装……尽管如此,凭着“革命加拼命”的精神,1976年,九〇五乙机宣布研制完成,运算速度达每秒350万次,开创了中国并行机研制的先河。

“科研条件固然重要,但起决定性的因素还是人。”金怡濂总结说。

金怡濂常在书桌前埋头工作,一坐就是一整天。 1999年,金怡濂重返西南山区曾工作过多年的地方。 2004年,金怡濂在上海超级计算中心“神威”计算机前。

中国不能没有巨型机

1978年,中国迎来科学的春天。金怡濂代表九〇五乙机的全体参研人员、设计组和他个人,在第一次全国科学大会上捧回了三张奖状。两个月后,他又被派往美国和日本考察大型计算机。

改革开放之初,国家百废待兴,急需更高性能的巨型机,迫不得已花巨资从国外进口了一台。然而,购机同时还须花钱“聘请”两位“洋监工”,由他们在控制室中监视机器的使用。并在双方签订的协议上明确规定:中方人员不得进入控制室;开机、关机须由外方负责操作;中方不得将机器派作他用……

“核心技术是花钱买不来的。”感受到切肤之痛的金怡濂下定决心,一定要研制出属于中国人自己的、不输给任何人的高性能计算机。邓小平同志也明确提出:“中国要搞四个现代化,不能没有巨型机。”

上世纪80年代,“银河”向量亿次机和九〇五工程亿次机两台运算速度达亿次级的巨型机相继成功研制。1991年,金怡濂所在的研究所又成功研制出速度达每秒10亿次级的中国第一台大规模并行处理计算机,逐渐缩小与美、日等国的差距。

那么,下一个目标,定在100亿,还是1000亿?各方争议不断。金怡濂是少数赞成直接研制1000亿次级巨型机的人之一。

“冒险和求实,是一个问题的两个方面。每做一件事,我们都必须十分认真地去分析这件事究竟能不能做,既不能畏首畏尾,也不能盲目冒险。”金怡濂说,他支持直接研制千亿次级绝非一时冲动,而是反复研究国外同行的成果近一年后得出的结论。“当我说出1000亿时,心中至少已有了七八成的把握,剩下两三成,也有一个初步判断,预计那些问题可以解决。”

“计算机发展太快,早一年是先进的,晚一年就落后了。”他还有另一层考虑,直接挑战千亿次级,将是一次在该领域迎头赶上美日等国的机遇,机不可失。

最终,新一代巨型机——“神威”的目标被确定为1000亿次级。当时已退居二线的金怡濂被邀请出山,担任总设计师。

在“神威”的研制过程中,金怡濂提出了比从前任何一个项目都更为严苛的质量要求。他说:“我们的目标是,哪怕一个焊点、一枚螺丝钉,也要体现世界先进水平。在金总师的“高压”下,无论是在5厘米见方的器件上完美地焊接500多条腿的高难度工艺,还是在研制进程中临时决定更换新一代性能更高的芯片……各种大大小小起初看起来不可能完成的任务,最终都被一一实现。

1996年9月,“神威”研制完成。经测试,峰值运算速度达到每秒3120亿次,跨入国际领先行列。这意味,仅用4年时间,中国高性能计算机的水平就提高了300多倍,远超“摩尔定律”每四年提升一个数量级的速度。

国庆50周年,“神威”准确计算出当天北京的天气:清晨5时雨会停,3个小时过后将云开雾散。在天安门广场盛况空前的国庆阅兵典礼现场,当太阳如期露出笑颜,受邀参加观礼的“神威”总设计师金怡濂也笑了……

此后,金怡濂带领他的团队再次向世界最先进水平发起冲击。这次,他们的目标更加明确——要在出机时达到世界第一。2001年底,“神威Ⅱ”研制完成,速度达到每秒13.1万亿次,其峰值速度和持续速度均超过了当时排名第一的高性能计算机;机器体积大为缩小,功耗也较低。因为对中国巨型计算机的发展做出重大贡献,金怡濂荣获2002年度国家最高科技奖。

难以言表的喜悦

在许多人眼里,金怡濂是一个典型的知识分子、一位勤奋的科技工作者。他常趴在图纸上或泡在机房里,一待就是一整天。因一直忙于科研,他三十岁时仍然单身,后与研究所新来的女大学生陈敬擦出火花,还是得益于鬼灵精的助手小马帮忙“撮合”,终得以成就一段美满姻缘。

当在科研过程中发现问题时,他会严厉地批评,但绝大多数时候,他总是和蔼可亲的样子。他会买巧克力慰问“一线人员”,还曾为一位业务突出却不重仪表的女副总设计师聘请“形象顾问”。他家的电话是24小时“热线”,从副总师到一般技术人员,谁有问题都可以随时找他沟通。

如今,84岁的金怡濂早已退居二线,但仍然担任顾问一类的工作,始终关注着中国和世界高性能计算机未来的发展。

他说:“当年刚接触计算机时,对它的理解主要局限在科学计算,认为搞原子弹、气象预报之类的研究,没有计算机不行。如今,计算机发展太快了,从企业管理到银行金融,几乎没有哪个行业离得开它。”

当前,中国在高性能计算机领域已处于世界领先水平。国内同行称这种计算机为“巨型机”,而国际上更普遍的称谓是“超级计算机”(Super computer)。

2013年11月18日,国际TOP500组织公布最新全球超级计算机500强排行榜。中国的“天河二号”以峰值计算速度每秒5.49亿亿次、持续计算速度每秒3.39亿亿次双精度浮点运算的优异性能位居榜首。但从入榜的超级计算机数量上看,美国仍然优势明显,共有253台,中国以65台位列第二,日、英、法、德四国分列第三至六位。

金怡濂介绍说,目前,完全采用国产自主CPU设计的超级计算机“神威蓝光”速度已达到千万亿次级。但是,中国在基础研究、前瞻性研究、核心元器件及应用研究方面,与美、日等国相比,仍有相当差距。未来,预计到2020年前后,超级计算机的运算能力将突破每秒100亿亿次,全世界的同行都正在朝这个目标努力。

“没有最好,只有更好。”金怡濂说,计算机领域最大的特点就是“新”,不断创新,不断有新东西出现,这也是多年来他一直不断大胆重用年轻人的原因。他还提到:“现在的年轻人与我们这一代人不同,希望待遇高一点,工作跟自己的爱好结合更紧密一点。这种变化有其合理之处,但也有一些不好的地方。时代在发展,社会总会有变化,但是,搞科研,奉献精神还是不可少。如果只为个人利益,必然产生一些短期效应,这就是‘浮躁’。”

从事高性能计算机研究半个多世纪,大多数时间里,金怡濂的物质生活不算宽裕,多年拿着固定的工资,住在单位宿舍。他说,“我们这代人,生活比较坎坷,经历过国民党统治、抗日战争、文革,社会正面和负面的好坏对比,在我们的头脑里比较清晰。我们选择个人道路的余地不是很大,但是,读了点书,学了点东西,总希望能干点对国家有帮助的事,就会觉得很高兴。”
他面露满足的笑容,回忆起在西南山区九〇五乙机终于研制成功时的心情:“那种喜悦,难以言表,一般人很难体会得到。”  

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