百年清华

她曾是比尔•盖茨最想拜访的中国女科学家,数十年潜心钻研让“青鸟工程”腾飞

2019-03-20 | 小德 | 来源 公号“德先生”2019-03-18 |

1993年,比尔·盖茨首次来华访问时,他向中国郑重提出了他最想拜访的两位科学家:一位是德高望重的科学界老前辈周光召,另一位就是著名女科学家杨芙清。

作为我国第一位从事计算机软件研究的女科学家,她几十年如一日,一直从事计算机软件科学的研究和教学工作。从中国第一台百万次多道运行操作系统,再到研发中国第一个全部用高级语言书写的大型系列机操作系统、主持完成我国第一个大型“集成化软件工程支撑环境”……人们亲切地称她为我国软件工程的铺路人。

杨芙清

江南才女,燕园红梅

1932年,杨芙清诞生在太湖之滨、江苏无锡的一个普通家庭。她的父母望着女儿花朵般的小脸庞不由联想起每年夏天,当地芙蓉清香、满城花开的美景,就给女儿起名叫杨芙清。

少年时期,杨芙清的好学是出了名的,数学成绩尤为突出。自考入无锡第一女子中学的那天起,悬挂在教室里的居里夫人画像,就深深地震撼着杨芙清年轻的心灵。从此,她走上自强不息、发奋求学的道路。

杨芙清在无锡第一女子中学被选为篮球队右锋

虽然班里的同学都称她为“小先生”,但是她可不是那种书呆子,甚至她曾一度幻想能修炼成一个武艺高强、惩恶扬善、救人危难的女侠客。为此,她还真在自家庭院里练就了一手让表妹们交口称赞的扔纸飞标的本领。而且她曾一夜之间,以舞蹈闻名全城。

1951年夏天,杨芙清以全校第一名的成绩从无锡第一女子中学高中毕业。怀着对华罗庚先生的崇敬,她在高考时选择了清华大学数学系,功夫不负有心人,高考揭榜后,她如愿以偿。

1952年,全国大规模院系调整,杨芙清和同学们一起从清华转到北大数学力学系。北大、清华浓厚的学术空气、良好的科学作风对她产生了深刻的影响,尤其是老一辈科学家们严谨治学的优良作风,使她终身受益。

1955年,杨芙清以优异的成绩毕业,并留校师从徐献瑜教授,成为北京大学我国第一个计算数学专业的研究生。而当时,我国的计算机事业还是一片空白。

杨芙清与恩师徐献瑜先生在一起

50年代,我国为解决原子能研究、飞机、火箭的研制和自然科学如气象、资源勘探、重大工程设计中的复杂计算等,都迫切需要先进的计算工具,电子计算机研究被列为国家六大重点项目之一,并开始集中科研力量攻下这一堡垒。

1957年至1959年,作为我国培养的第一位计算机软件研究生,杨芙清被派往前苏联留学,在莫斯科大学数学力学系学习程序设计和计算机软件,并开展早期的研究工作。从此,她的奋斗、她的成就、她的一生便与计算机结下了不解之缘。

两次留苏,奠定基础

杨芙清虽然觉得从基础数学到计算数学又到程序设计,距她所追求的华罗庚式的数学家愈来愈远了,但她相信这是从国家发展需要出发:“只要是国家需要的,我就应该去做,而且要做好!”这样一个单纯的行为,使她抓住机遇,进入了一个新的学科领域。

前苏联著名教授,世界一流的科学家苏拉勃拉是幸运的,他遇到了这样一个思维敏捷而又勤奋好学的中国学生。

杨芙清在前苏联莫斯科大学师从苏拉勃拉教授学习程序设计自动化

程序设计必须经过一步步的检查来验证它的正确性,特别是编译程序这样一个大而复杂的课题更是如此。苏拉勃拉教授说,能否反译过去看看。两个思维优势的相互碰撞定会闪现出智慧的火花,苏拉勃拉教授一闪而过的想法,触动了杨芙清那敏感的思维网络。

不久,一篇反向思维的毕业论文“逆编译程序”横空出世。编写计算机程序是一项难度较大的工作,而检验所编写的程序的正确与否更为艰难。在一般人看来,解决问题都是按事物的发展过程“顺流而下”,这是常规思维之路,而杨芙清反编译程序的正确性,一下子使这项极为艰难的程序验证工作“柳暗花明”。

杨芙清的这一论文众即引起了各国专家的关注后,被西方杂志称为“程序自动化早期的优秀之作”。

杨芙清在苏联留学时

1962年至1964年,杨芙清以中国专家的身份,被国家派往莫斯科杜勃纳联合核子物理研究所计算中心工作,她努力学习核物理基本概念,及时总结程序设计的规律,积累有关资料,为回国后开展有关计算机科学技术的研究奠定了基础。

两次留学之旅,使她深知我国需要发展计算机事业并建设一支计算机专业队伍的重要意义。

为国奉献,我之所愿

我国在“两弹”研制过程中许多复杂计算因条件所限,都是用手摇计算机来做。直到60年代末,我国仅拥有2000多台微机和小型电子计算机。

1969年12月,国务院正式向北京大学下达了研制每秒100万次的大型计算机——150机的任务,杨芙清则负责研制150机的多道运行操作系统。

这是我国为解决石油勘探而研制的百万次大型计算机,如能研制成功,不仅是中国计算机科学的重大突破,也是我国石油勘探数字化的第一次革命,国防工业、气象等部门及众多科研工作都将因此而获益。

整个团队只有杨芙清一人在苏联见过和使用过计算机。面对国外的封锁,杨芙清在一无资料、二无配套设备、三无经验的重重困难面前没有退却。为了国家的需要,为了“百万次”,她和从事集成电路研究的爱人王阳元同赴燕山脚下的200基地,把刚出生几个月的女儿送到外地的公婆家抚养,让小学三年级的儿子孤零零地守着只有16平米的家。

杨芙清和她的爱人王阳元,夫妻皆为院士

150机是运算速度为每秒100万次的大型计算机,研制时首先得设计出指令系统。杨芙清在讨论的基础上,负责编写指令文本。文本涉及上百条指令,是一项十分精细、繁琐的工作。在反复修改中设计出一版、二版、三版,直至最后定稿,杨芙清不知付出了多少心血,熬过了多少不眠之夜。

写出了指令文本后,她又率领软件组的科技人员经过1年多的艰苦奋战,终于设计出150机整套操作系统软件。1973年的一个清晨,150机传出了清晰、嘹亮的《东方红》乐曲声。中国第一台百万次数字计算机和第一个多道运行操作系统软件研制成功。

从此,不少石油勘探数据处理工程师,就是利用杨芙清他们研制成功的这套计算机“大脑”,从复杂的计算中摆脱出来。

杨芙清及其同事们所创造的科研成果,不仅得到了国内科学家们的承认,也受到世界先进国家的科学家的重视。1973年,当日本第一个计算机代表团来访时,点名要与杨芙清进行交流。

杨芙清向比尔·盖茨介绍北大青鸟

当成功荣誉来临的时候,杨芙清没有像有的人那样以有功之臣自居,滔滔不绝的讲述自己如何呕心沥血以及那些不眠之夜,她像居里夫人一样只对科学本身保持兴趣,而科学所带来的身外之物,她不是那么挂在心上。

20世纪70年代中后期,杨芙清又主持研制成功我国第一个全部用系统程序设计语言XCY编写的操作系统——DJS240机的操作系统。她开创地运用PCM方法和层次管理结构实现了DJS200/XT2系列的操作系统,并且全部用高级语言书写。

青鸟振翅,软件腾飞

240机操作系统的成功,使杨芙清成为中国计算机软件科学领域的一颗冉冉上升的科技明星,但她并未自我陶醉于已有的成绩。

当时国内外公认计算机软件存在“复杂程度高、研制周期长、质量难以保证”的三大难题。国外早在20世纪60年代末就出现了“软件危机”,要求发展软件工程的呼声日益高涨。自20世纪70年代后期,杨芙清就开始探索和研究软件工程的基础问题。

从1983年起,杨芙清倾注全力进行集成化软件工程环境的研究与开发,从此拉开了著名的“青鸟工程”的序曲。

为什么要起这个名字呢?在杨芙清看来,“青鸟”是寄托团队想为人们传递美好信息和服务社会的憧憬和理想。

研发青鸟工程的主要目的是为了推进软件生产手段的变革,通过工程化开发方法、工业化生产技术,建立标准规范,提供支撑工具和环境,让软件设计从手工作坊式变革为工业化生产。

经过十几年的艰苦创新,杨芙清及其团队终于研制成功大型软件开发环境“青鸟系统”。它是我国第一个大规模、综合性的软件工程环境,不论在集成度,还是对软件开发的支持力度等方面,都达到了20世纪90年代的国际先进水平。青鸟工程近30年的实践,集中体现了我国软件工程研究从跟踪、跨越到进入国际先进行列的过程。

杨芙清说:“青鸟工程是全国软件界的大联合、大会战的成果。产学研、老中青结合,很多年轻人自称为小青鸟,把他们的孩子称为小小青鸟。现在,当时的小青鸟很多已成为软件界的骨干和学术带头人。”而今天,一只巨大美丽的青鸟直冲苍穹,而无数的小青鸟跟随而上,簇拥着,飞向远方。

杨芙清主持的青鸟工程为中国软件产业的发展奠定了坚实的基础,她在软件工程领域的成就受到国际同行的高度认可和推崇。

严师恩情,教育楷模

杨芙清不仅是著名的科学家,也是一位称职的导师。她不仅在中国科技战线从事科学研究50载,同时也在北京大学执教50多年,是一位具有创新教育理念的教育家。

早在完成150机操作系统后,杨芙清就及时把在操作系统研制的实践经验整理成《管理程序》,成为当时从事计算机系统研制者们的启蒙教材,也成为操作系统的第一代教材。在她的积极倡导和推动下,北京大学成立了计算机科学技术系,后来杨芙清成为该系的第一位教授和博导,并从1983年开始任系主任,这一干就是16年。

杨芙清指导学生博士论文

从教50多年来,她先后培养出100多位硕士、50多位博士和博士后,其中很多人早就做了教授、博导和产业精英,可谓“桃李满天下”。

“自1992年师从杨芙清院士从事博士后研究工作起,十几年来,受教于恩师良多,从如何选方向、治学和研究,到如何做事和为人,从如何深入解决具体问题,到如何把握宏观大局,从如何身体力行、完善自身,到如何带领团队、凝聚合力,从如何做好学生,到如何教书育人,林林总总,难以一一列举。恩师对我信任有加,不断委以重任,让我在磨练中成长,每念于此,益觉责任重大,非殚精竭虑,无以回报师恩。”时任北京大学信息科学技术学院院长梅宏在2008年庆祝杨芙清从教50年会议上动情地说。

北大计算机科学技术系建立二十周年时,系主任杨芙清教授与计算机系的老领导、老教师、已经毕业的学生们齐集一堂

杨芙清的老朋友、南京大学徐家福教授这样评价杨芙清——

德才兼备,德居先,德为本,故今中外,概莫能外。尤为要者,身教重于言教,以身作则,无声胜有声。芙清于此,堪称楷模。


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