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梦圆网络计算机——记教育部高教司司长、清华大学计算机系教授张尧学

科学时报 2005-2-18 陈建辉

   教育部高教司司长张尧学是一位很特殊的官员,其特殊之处不仅在于他同时还是清华大学计算机系教授,曾研制成功我国首台接入路由器,而且最近他还发明了一种基于透明计算模式的新型网络计算机。

   这种网络计算机被专家们认定“在整体技术上达到了国际先进水平,在计算模式及其引导协议和相关调度方法等方面具有独创性和实用性,处于国际领先水平”。 历经多次采访,这位科学家、官员的创新历程在记者脑海中渐渐明晰……

   国情催生网络计算机之梦

   2000年11月,中国教育代表团访问美国英特尔公司总部。会谈中,中国教育部领导提出,中国必须大力普及信息技术,但是鉴于经济基础较差、人口众多的国情,中国最需要的是经济、适用、无需频繁升级、少维护的计算机。对这一要求,英特尔公司高层频频点头,但并无实质性回应。是啊,作为企业,谁能抵御因产品不断升级而带来的利润诱惑呢?

   作为代表团成员的张尧学记住了这一刻。他知道,虽然科学无国界,但没有任何一个国家的科学家会去为别国开发专门的技术。更何况身为教育部官员,他心里还有一本账:全国中小学仅“十五”期间就投入300亿元用于国家远程教育工程,如果还要频繁升级和维护,其费用就更大了。因此,他暗下决心,中国的问题还得中国自己解决。

   ——这是记者从采访本上找到的一个封尘了几年的细节,记录了近年来一直埋藏在张尧学心中的情结——开发网络计算机。当时的采访情景又浮现在记者眼前:

   张尧学介绍说,自1945年世界第一台计算机问世以来,计算机科学技术的发展速度可以说是日新月异,令人眼花缭乱,尤其是PC(个人电脑)的出现带来了计算机的普及和网络的急剧扩大。人们在享受PC带来的许多优越性的同时,也遇到新的麻烦——由于PC每1到2年就需要升级换代,加上使用原因和病毒的影响,需要经常维护,由此带来的经济和精力负担,令用户苦不堪言。

   张尧学作了这样的展望:通信、计算机、消费类电子产品(简称3C)的融合,将是大势所趋,届时任何一款电子产品都将是一台计算机。当你出门在外时,可以通过手机无线上网处理公务;或者遥控家中的电视,将节目存放到电脑的硬盘里,回家后再慢慢欣赏。很显然,3C融合的产物绝不是电器和计算机的简单组合,否则,那些具有计算机功能的手机,该有多笨重和不便使用啊!

   当时,也许张尧学还没有想好网络计算机应该是什么样子。但从他的思路判断,他考虑的已不仅仅是要克服PC机的弱点,而是要着眼于实现3C融合时的网络计算机。

   在国际上独创透明计算模式

   张尧学心里的网络计算机是什么样子?

   受电视的启发,张尧学设想有这样一种网络计算机系统:服务器相当于电视台,各种操作系统和应用软件相当于电视节目,全部存放在服务器里,并同时“播放”,而网络计算机就相当于电视机,里面什么节目都没有。用户一打开计算机,它就自动和服务器连通,用户需要什么操作系统和应用软件,如同看电视节目一样,通过人们敏捷地点击计算机屏幕上的菜单,从服务器上获取使用。计算机一关,所有软件就自动消失,而用户需要保存的操作则被保存在服务器上该用户名下。

   在清华大学张尧学的网络计算机实验室里,记者看见大小如笔记本电脑的主机“躺”在显示屏旁。当插上闪存盘,点击计算机上的图标,软件立即出现在桌面上,可以自如地对图像进行剪裁、加光等处理,感觉跟在PC机上运行软件毫无区别。 张尧学介绍,这“简单、好用”的道理,关键在于解决网络计算机与服务器之间如何连通。

   张尧学提出了透明计算模式,即不管操作系统和应用软件存放在哪里,用户只管调用;新发明的多个操作系统调用协议,是网络计算机和服务器之间“会话”的“语言”;根据中央处理器一次只执行一条指令的运算规则,建立起虚拟的网上交换与调度方法,解决了应用软件的调用问题。理论问题解决之后,张尧学又带领他的研究队伍和企业一起开发了索普卡、龙星、网锐三个系列的新型网络计算机。

   “与其它网络计算机的区别呢?”记者问。

   “其它的网络计算机都装有嵌入式操作系统,限制它们只能运行基于Linux 的应用软件,而且速度较慢。现在的上网手机,实际上也算是一个装有嵌入式操作系统的网络计算机,由于手机的容量有限,它所能运行的软件非常有限,所以手机上网速度很慢,还远远达不到移动办公的要求。理论上来说,基于透明模式的手机应该可以运行任何软件,不管多大的软件,它不用储存,可以分多次调用。”张尧学讲解。

   “与无盘工作站的区别呢?”

   “无盘工作站由于服务器上只有一种操作系统,终端机上的用户没有可选择的,而且每个工作站所带户数有严格限制。而基于透明模式的网络计算机就不受这些限制。” “网络计算机为什么不怕病毒?”

   “现在的病毒基本都是针对Windows的,它们对基于透明计算模式的计算机好像无能为力。”

   “为什么不需要频繁升级?”

   “因为网络计算机里不放操作系统和应用软件,对中央处理器的要求不高,所以不需要频繁升级。也是因为这一原因,加上不怕病毒,所以基本不需要维护。”

   “价格怎么样?”

   “先根据用户所需要的网络计算机台数来选择服务器,服务器可以是普通PC机,也可以是功能稍强的PC机,单个网络计算机的成本可以做到1000元左右。”

   问完当前计算机用户最关心的诸多问题,记者回家细细查阅相关的成果鉴定意见、国家专利局颁发的两个发明专利授权书、5个发明专利受理通知书以及9项国家标准草案等等,才发现张尧学的这一发明成果的确不同凡响——

   以沈昌祥和杨芙清院士为正副主任的成果鉴定委员会评价:该成果“在整体技术上达到了国际先进水平,在计算模式及其引导协议和相关调度方法等方面具有独创性和实用性,处于国际领先水平”。

   美国工程院院士、伊利诺伊州立大学教授黄煦涛对这一成果的评价是:“这是一个重要发明,对网络计算将产生重大影响。”

   把精彩世界带给山区孩子

   贵州遵义野彪小学是一个大山里的学校。两年前,这里还没有公路,不通电话。野彪小学校长听说网络计算机不需维护,那些没有专业知识的老师,稍经培训就可以用,价格也比PC机便宜,便决定引进。汽车无法进山,计算机是用马驮进学校的。同时,外面精彩的世界也一同走入了山里孩子的生活。

   新奇的网络计算系统每天都在野彪小学运行,两年来,只维护过一次。如今,这些从没走出过大山的孩子们,不仅可用电脑打字编辑Word文档,还通过模拟上网,聆听城市名校的特级教师讲课;他们从计算机中学来的拼音甚至比自己的老师读得还标准;虽然学校没有英语老师,但他们已开始了解并学习英语。

   记者连线贵州遵义福强科教办公设备公司经理邱福祥时,他给记者讲述了上面这个感人的故事。

   邱福祥说,使用PC机教学,一堂课常常要花很多时间解决学生的错误操作问题。使用“不用维护、不怕病毒、不装软件、不用升级”的网络计算机后,则只需关机重启,一切都迎刃而解。

   两年多来,遵义县已有50多所学校用上了网络计算机,几乎没有因为计算机故障影响教学,维护也很少。务川县浞水中学3年前安装了一间网络计算机教室,至今仅出过一次问题。去年教育部远程教育工程又给该校拨款建了一间PC教室,但电脑教师谢强还是愿意在网络计算机教室教学。

   2004年秋季开学前,遵义县新建的鸭溪镇二小谭校长,十万火急找到邱福祥要求安装网络计算机教室,说是他们学校招不到新生,学生宁愿走更远的路到有电脑的鸭溪镇一小去上学。

   这些意外的收获,张尧学肯定没有想到。

   网络计算机不仅在全国上千所大中小学推广取得意外效果,而且已在全国销售8万多台。

   成功偏爱勤奋敬业的探索者

   “跟张老师做研究,印象最深的事是什么?”记者问张尧学的研究生。

   窦郁宏说:“2002年的大年三十晚上,我因为赶论文没有回家探亲,正在实验室学习,没想到这时有人开门进来,一看是张老师来了。他不知道我在,他是照常来工作的。”

   周悦芝说:“非典期间,一个周六的下午,实验室刚消完毒,气味刺鼻,大家都到五楼的天台上去聊天了,唯有张老师却一直在里面工作,仿佛对那刺鼻的气味浑然不觉。”

   研究生的讲述激起了记者的回忆。

   1999年年底,时任教育部副部长的吕福源这样向记者介绍张尧学:“他是改革开放后第一批公派留学生,在日本获得博士学位后回国,一直在清华任教,是我国首台接入路由器的研制者,推动了国内路由器产业的发展。有一次我从书店买回一本计算机的教程,打开一看作者是张尧学。”显然,吕福源为有这样的部下非常自豪。

   初次与张尧学见面,记者唐突地问:“业务这么优秀,干嘛放弃来做官?”“这是服从组织安排,我内心最喜欢的还是科研工作。教育部考虑到我的科研背景,认为不脱离第一线对了解实际工作有益,现在仍然支持我抽时间继续搞科研。” 在繁忙的行政事务中,他又如何兼顾科研工作?

   周悦芝是张尧学过去的学生现在的助手。他告诉记者,他是去年下半年才留校做张尧学的助手,此前张尧学一直没有助手,每件工作都得事必躬亲。在工作日,他每周至少有半天,多时会有2~3个半天在实验室工作;节假日、周末和晚上他经常在实验室工作。研究生在晚上10点以后接到张尧学的电话一点也不奇怪,因为他们的张老师常常在实验室工作到深夜。有一个冬天的晚上,10点多了,周悦芝接到出差在外的张尧学打来的电话,说刚看了他写的研究报告,需要做大的修改,于是,师生俩在电话里讨论起报告来。张尧学先告诉学生,文章大的结构如何调,然后再逐句改。周悦芝说:“那天我感冒很严重,但没有告诉张老师,所以我清楚地记得,放下张老师的电话是12点45分。”

   张尧学坦陈,虽然搞行政领导工作使他不能全身心地从事科研工作,但工作之便也使他的科研探索受益多多。

   因为工作之便,张尧学了解我国的计算机教学现状——由于教育经费缺乏,我国许多地方,尤其是边远地区的学校还没有计算机;有的学校虽然配备了计算机,但因为没有有经验的教师维护,信息课没开多久,计算机就瘫痪了。一种强烈的使命感催促他不敢有丝毫懈怠。

   因为工作之便,张尧学接触许多同领域或其它领域的科研成果,学习其研究方法,思维更加敏锐、活跃,视野更加开阔。他说,他的这一成果就受到深圳在线开发的一种无盘工作站的直接启发。

   因为工作之便,张尧学可以经常向业界的前辈请教,李国杰、倪光南、金怡濂、李德毅、沈昌祥、杨芙清、吴澄等许多专家都给了他很大帮助,有的还和他进行合作研究。

   自1978年参加全国高考离开湖南澧县老家,张尧学从西安到东京,又从波士顿回到了北京,人生旅程从博士、教授到司长,始终勤奋努力,不懈地进行科学探索,“我真希望有一天能完完全全回到实验室。”作为技术发明创造的执著爱好者,张尧学真诚地向记者说。

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2005-02-19]
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