【最美科學家】中國計算機之母：她的名字和北斗一起上天

2015年3月31日，首顆使用中國自主研發的中央處理器“龍芯”的北斗衛星在西昌衛星發射中心發射成功，這也是我國首顆長壽命、高質量的衛星。

20天后，這顆衛星上裝著的計算機正式開機，這意味著我國衛星導航系統將逐漸實現自主可控，新一代導航衛星已經誕生。

“龍芯”為北斗保駕護航，在高空煜煜發光，只是有一個人再也看不到了。她就是我國電子計算機專家、“中國計算機之母”夏培肅。

2001年5月，“龍芯”項目正式啟動，夏培肅的學生胡偉武任研製組組長，結束了中國只能靠外國人的CPU生產計算機的歷史。

歷時15個月，首片由中國自主研製的計算機芯片“龍芯一號”流片成功。為了紀念恩師從事計算機事業50週年，胡偉武將它命名為“夏50”，人們習慣稱其為“夏芯”。

夏培肅和學生胡偉武

夏培肅雖然沒有直接參與“龍芯一號”的研製，但幾位主要研製者卻都是她的學生，其中還包括中科院計算所所長李國傑、中科院計算所研究員唐志敏等。

從此，這塊芯片有了很多稱呼，“夏芯”“中國芯”“龍芯”。無論是哪一顆“芯”，都和夏培肅的赤子之心分不開。

夏培肅是我國計算機事業的開拓者和奠基人，她的一生和計算機有著千絲萬縷的聯繫，可以說，她的生命歷程就是中國計算機發展的歷程。

江津，地處巴山楚水之間，是長江的重要渡口，有名的魚米之鄉。1923年7月28日，夏培肅降生在這座富庶而又古樸的小城。

夏家世代書香，祖父夏風薰是前清秀才，從事教育工作40年；父親夏鴻儒是清末舉人，曾在江津創辦學校，矢志實業救國；母親黃孝永師範學校畢業，曾任江津女子小學校長、江津女子中學教員等。受家風影響，夏培肅幼年就打下了紮實的基礎，數學尤其出色。

學生時代的夏培肅

抗日戰爭全面爆發後，夏培肅轉到江津國立第九中學學習，學校收容了很多流亡學生，她和他們一起住校，吃的都是發黴的米，狹窄的宿舍裡放了4張雙人床，住的卻不止8個人。日本侵略者的暴行，讓夏培肅痛恨至極，她決心學工科，以求將來用工業救國。

1940年，夏培肅考入中央大學電機系，其間，吳大榕教授講授的交流電路的瞬態分析，激起了她的興趣，這對她日後研究計算機影響很大。

1941年，夏培肅（前排右二）和大學同學合影

大學畢業後，學校推薦她到交通大學重慶分校電信研究所攻讀研究生，在張鍾俊院士門下研究電路張量分析，再次為她日後在計算機領域大展拳腳添磚加瓦。

1947年，夏培肅通過留學考試，順利成為英國愛丁堡大學電機系的博士生。在這裡，她主要研究電路理論、自動控制和非線性常微分方程的應用，並提出了一種解非線性常微分方程的圖解法，還利用非線性理論研究電子線路的變參數振盪。這段經歷為她後來從事計算機電路的研究和設計積累了豐富的經驗。

1948年冬天，夏培肅在英國愛丁堡大學

4年後，28歲的夏培肅已經是英國愛丁堡大學的博士後了，但她卻選擇回國，只因大洋彼岸有一個剛建立的國家需要她。

回國後，她被分配到清華大學電機系電訊網絡研究室任助理研究員，這一時期，她試製成功一個電解質溶液計算盤，用以求電訊網絡的穩態解和瞬態解及高次代數方程式的根。

機會總是留給有準備的人。1952年，中科院數學研究所所長華羅庚提出，要在中國研製電子計算機。他在清華大學電機系物色了三位電信、電子科學方面的高精尖人才，成立了中國第一個計算機科研小組，夏培肅就是其中之一。

“一個人在一生中，常常會有一些改變命運的重要轉折點。對於我來說，這個重要的轉折點出現在1952年秋天的一個晚上、當我第一次謁見華羅庚教授時。”華羅庚無疑是夏培肅的伯樂，他打開了夏培肅通往計算機科學的大門，從此計算機成為夏培肅一生的摯愛和引領。

年輕時期的夏培肅

在華羅庚的領導下，夏培肅和另外兩位夥伴閔乃大、王傳英很快投入工作。研究所沒有實驗室，他們就自己搭建了一個簡陋的實驗室。這是中國第一次研製計算機，他們連一本完整敘述計算機原理的書都找不到，只能從英文期刊上尋找有價值的線索。所裡沒有打印機，所有資料都只能靠手抄，夏培肅就一個字一個字地寫下來。

經過半年的調研和初步的實驗，夏培肅提出研製中國第一臺通用電子數字計算機的設想和技術路線。根據這個設想，這臺計算機與美國在1951年完成的EDVAC機的規模相當，但其存儲器準備採用示波管存儲器，而EDVAC機所用的則是水銀延遲線存儲器。

1954年，夏培肅轉到近代物理研究所計算機小組繼續開展第一臺計算機的研製工作，主要負責運算器和控制器的設計。

不久，中國向蘇聯購買計算機圖紙和資料來仿製計算機，夏培肅的研究工作不得不暫停，直到1958年，她才得以繼續原來的工作。暫停工作期間，她對原來的設計方案進行了修改，最大的改動就是將示波管存儲器改為當時先進的磁芯存儲器。

1960年，奮鬥了8年之久後，夏培肅終於成功研製出中國第一臺自行設計的電子計算機——107計算機。

該機存儲容量為1024字節，可執行16種操作，包括接收、發送、邏輯加、邏輯乘、移位、打印、停機等等。它的工作情況很穩定，可連續無故障工作20個小時，性能大大超越了當時的其他電子管計算機。

夏培肅（二排左三）與中國科學技術大學部分師生在107計算機機房前合影

此時，最初和夏培肅一起參與研製工作的兩位夥伴早已離開小組了，只有她從頭到尾堅持了下來。

這臺計算機就像她的孩子一樣，為了“這個孩子”，她卻疏忽了自己的孩子。夏培肅的第一個兒子由於缺乏照顧，在她研製107機期間意外去世，第二個兒子也因為疏於照顧，身體一直不太好，這成為她一生的遺憾。

107機問世後，夏培肅並沒有因為取得了舉世矚目的成而有所懈怠。此後，她又研製出多種類型的計算機，並且提出了一系列計算機應用理論，幾乎是每十年就出一個重大成果。

20世紀60年代初期，夏培肅開始研究如何提高計算機的運算速度，探索如何研製性能更好的計算機。

幾年後，她有效地解決了大型計算機中高速信號傳輸波形畸變問題，提出全機特性阻抗匹配概念、導線不分支原則、分佈式地網等思想。此項研究成果後來成為國內大型高速計算機研製的參考標準。

1968年，她又提出最大時間差流水線原理，在時間上比美國學者早了一年。這一原理的應用大大提高了流水線計算機的時鐘頻率，在較慢的電路中實現了過去只有在高速電路才能實現的高速計算。

用一個10年，做成一件大事。夏培肅研究計算機的每個十年，都沒有空檔期。

20世紀70年代，她成功研製出了高速陣列處理機150-AP，該機的最高運算速度為每秒1400萬次，高於當時美國對中國禁售的同類產品的運算速度。

在這一項目中，夏培肅提出總體功能設計、邏輯設計和工程設計一體化的設計思想，使該機的運算速度得以顯著提高。

20世紀80年代，夏培肅負責分佈式計算機和並行計算機的研究，並先後研製出GF-10功能分佈式陣列處理機和BJ並行計算機。下一個10年，她又提出基於反圖拓撲的可伸縮高速互連網絡，並在國內外申請了3項專利。

夏培肅指導學生做實驗

僅僅研究計算機，就已經十分忙碌了，可夏培肅仍然擠出了很多時間來教書育人，為中國計算機事業培養後備力量。20世紀60年代起，她開始帶研究生，先後培養了60多名研究生。

除了胡偉武，還有領導曙光系列高性能計算機研製的李國傑，曾任曙光1000大規模並行計算機系統和聯想深騰1800/6800超級計算機總設計師的祝明發，設計試製成功時鐘週期為10ns的GF-10/13 計算機的林琦……在她眾多的學生中，隨便拎出一個來，都是業界有分量的人物。

夏培肅教育學生和測試計算機性能一樣準確，她曾經給一個學生的論文改了26遍，連章節安排、遣詞造句甚至標點符號都進行了修改，前後用了8個月時間。

儘管如此，她卻沒有在這位學生的論文上署名。她說除非自己真的做了實質性的工作，否則堅決不能在學生的論文上署名。

2006年，夏培肅在北京大學住處外

短短一生，碩果累累，夏培肅不愧為中國計算機的先驅，IT界的英雄。直到人生暮年，她最牽掛的依然是中國計算機事業的發展，曾多次向有關部門建議開展高性能處理器芯片的設計。她的學生胡偉武完成了她的心願。

先生已逝，來者可追。夏培肅的學生以及千萬萬萬的計算機科學工作者，正奔赴在中國計算機事業發展的路上，未來可期！

文/科協改革進行時 編輯整理