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在创新利民的道路上一往无前

———记新当选的中国工程院院士张尧学教授

●新闻中心记者 程曦

  张尧学 1956年1月出生于湖南省澧县。1982年毕业于西安电子科技大学,1983年赴日本东北大学攻读硕士、博士学位。1990年4月到清华大学计算机系工作,1993年任教授。2000年至今任教育部高教司司长,同时在清华继续从事科研工作并指导研究生。主持研制成功我国首台具有自主知识产权的网络路由器,推动了相关产业的发展;提出了不用预装操作系统、将程序存储和执行分离的透明计算模式,研制成功多种型号透明计算模式电脑系统,可广泛应用于各领域信息化建设,引起国内外学术界和产业界的重视,产生重大影响。作为第一主要完成人获1项国家技术发明奖二等奖、2项国家科技进步奖二等奖等多项奖励,2005年获何梁何利基金科技进步奖。以第一发明人申请国家发明专利16项,已获授权13项,申请美国发明专利3项;获第九届中国专利优秀奖。2007年当选为中国工程院院士。

  “做科研最忌讳的就是成为‘黑洞’,一味学习、跟踪别人却没有自己的创意。”说这话时,张尧学37岁,刚被破格聘为学校计算机系最年轻的教授。在他的主持下,国内第一台网络路由器的研制已经看到曙光。

  要不断创新,要做和别人不一样的研究,永远超前一步。带着激情与梦想埋首科研的张尧学可能没想到,日后自己会承担起多项行政管理工作:1995年兼任电子部计算机司副司长,1997年兼任清华和IBM合资的鼎新公司总经理,1999年调入教育部主持科技司工作,2000年至今又做了8年教育部高教司司长。

  官员身份并未使他停下科研的步伐。恰恰相反,他在视野迥异的新岗位上看到了信息化进程中学术研究与社会需要、产业需求之间的巨大鸿沟,找到了科研创新与利国利民的结合点,也结识了一批不断给予他启发的学界前辈、业界同行。

  张尧学爱看武侠小说,那么不妨以武林术语做比:这一系列机缘加深了他的“内力修为”,而他“十年磨一剑”的成果,则是独辟蹊径,开发出突破传统PC机体系结构的透明计算模式。

  马背上的新奇电脑

  2003年,一队马匹将名为“索普卡-小宝”的网络电脑驮进了不通公路、没有电话的贵州省遵义县平正仡佬族乡野彪小学。这批新奇的电脑为从没走出过大山的孩子们打开了一个全新的世界:他们学会了打字和编辑word文档,通过模拟上网聆听城市名校的特级教师讲课;他们从计算机里学到的普通话发音甚至比自己的老师还标准;虽然学校没有英语教师,但他们已经开始了解并学习英语。

  遵义县选择“索普卡-小宝”作为中小学计算机教室的主要机型,是因为它“不用维护、不怕病毒、不装软件、不用升级”,不具备专业知识的教师稍经培训就能使用,价格还比普通PC机便宜。

  索普卡电脑的这些特色使计算机教学在西部贫困山区的推广成为可能,这令发明人张尧学深感欣慰。因为他开展相关研究的初衷,正是为了跨越数字鸿沟,把知识送进大山。

  那是在1998年前后,一直从事计算机网络研究的张尧学刚刚研制出高速网络接入路由器并将其商品化,正在寻找新的研究方向。当时,李三立院士等在国内大力倡导“3C合一”(即计算机、通信和家电产品三者的融合)、发展信息家电的思路;而在国外,随着计算机网络的日益普及,IBM提出“普适计算”(PervasiveComputing)的全新概念,勾勒出不同终端、不同网络间无缝互联、协同计算的蓝图。张尧学敏感地抓住了这两个新鲜出炉的概念,一个大胆的想法在他脑海中产生:是否能将二者相结合,基于普适计算的概念发展轻便可移动、服务个性化的数字化家电平台?

  1998年10月,张尧学着手进行“数字化家电网络软件平台”(SoftwarePlatformforConnectedAppliances,简称SOPCA,即索普卡)的研究。1999年2月国家发展计划委员会正式批文,确定SOPCA为国家高技术产业发展计划的重点攻关项目。大方向已经确立,但具体从何处切入?张尧学还在摸索。

  1999年,一纸调令让张尧学走上教育部科技司司长的新职位,也意外打开了他的研究思路。国家正在大力推进教育信息化步伐,如何帮助贫困地区和西部的中小学生获取最新的教学资源,成为一个亟待解决的重大问题。贫困地区缺乏资金、先进的通信设备和高素质的教学、维护人员。如何尽可能减轻用户端的负担,为他们提供更加个性化的服务?作为教育官员,作为专业学者,张尧学感到自己责无旁贷。

  透明计算机:释去重负的“旅客”

  从1945年至今,电子计算机一直在“冯·诺伊曼结构”的经典框架下运行,然而这一程序内存结构的弊端正在日益凸显:如果把计算机比作一位旅客,把运算指令比作衣服,那么他所有要穿的衣服都不得不装进随身的“旅行箱”———存储器里。随着衣服越来越多,“旅行箱”越来越大,“旅客”必然感到携带和处理起来越来越吃力,惟一的出路就是不断增强“旅客”自身的体力和智力,所以我们看到了越来越强大的中央处理器、越来越复杂的操作系统和越来越难控制的安全问题。

  有可能甩掉这个日益膨胀的“旅行箱”吗?比如聘请一位“着装助理”,需要时打个电话,他马上派人把合适的衣服从家中衣柜、百货商场或专卖店里送来,“旅客”自己不就可以轻装上阵了吗?

  这位两手空空的“旅客”就是张尧学设想的透明计算机:不管操作系统和应用软件存放在哪里,用户只管调用;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,CPU和杀毒系统的疯狂升级在这台干净清爽“裸机”面前终于可以休矣。和在机器本体上进行运算的“冯·诺伊曼结构”相比,它实现了时间和空间两个方面的扩展。

  透明计算的全新模式无疑具有一种令人兴奋的简约美,但接下来的问题是:由于透明计算机没有操作系统,它必须在主板和操作系统的接口处就发出启动协议,邀请“着装助理”;同时,为了使用户能自由选择操作系统和应用软件,作为“着装助理”的服务器必须具备全面通畅的“货源”,“随叫随到”。然而众所周知,Windows、Linux、Unix等操作系统的架构大相径庭,而且微软旗下操作系统的源代码作为其知识产权的一部分,更是不对外公开的。将所有这些操作系统的底层相关接口各个击破,再把它们逐一加到服务器上,这谈何容易?可是毫无疑问,要使透明计算机从理念变为现实,别无他途。

  满怀激情与时间赛跑

  此时的张尧学已经是一名全职官员,对他来说,做科研最缺的就是时间。但他有激情,有教育部领导的支持。出差争取当天往返,周末、假期绝不浪费,时间就像海绵里的水,硬是被张尧学一点一点挤出来了。

  已经毕业的博士生窦郁宏清楚地记得,2002年的除夕之夜她在实验室赶论文,忽然有人推门而入,原来是张老师来加班了。现任张尧学助手的博士毕业生周悦芝也记得,2003年“非典”期间的一个周六下午,实验室刚消完毒,大家都到5楼的天台上去聊天,惟有张老师一直在里面工作,仿佛对刺鼻的药水味浑然不觉。

  从西单大木仓胡同的教育部办公区到北四环外的清华园,9年来,这是张尧学再熟悉不过的一条路。而他探索透明计算模式的科研之路,却是一条没有向导、没有同伴的未知旅途。多少次行到穷处,多少次峰回路转,张尧学始终信念坚定:“做创新研究不可能不遇到瓶颈,不可能没有沟坎,但研究人员永远要满怀信心,凭着激情和智慧不屈不挠努力去做,坚信总有一天要把它做成。”

  2001年6月,教育部在清华组织鉴定会,认为SOPCA系统技术达到了国内首创、国际先进水平。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说,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也表示:“这是一个重要发明,对网络计算将产生重大影响。”

  完成基本理论构想后,张尧学带领他的研究团队和企业合作开发了索普卡、龙星、网锐三个系列的新型网络计算机。除了远程教学,透明计算机在金融、电子政务等领域也都大有作为。它对CPU的宽容度使其可能成为国产CPU推广应用的切入点,增加了突破Wintel联盟、壮大“中国芯”的可能性。

  操作系统的添加问题也在逐一解决。最近,张尧学的研究团队与Intel公司合作,完成了WindowsXP系统的破解、安装工作。

  不过,与具体的产品相比,透明计算模式提出的更大意义在于它使所有数字家电的使用概念发生了变化。手机、DVD等都可以与操作系统相分离,实现真正的3C合一和普适计算;Windows和Linux等操作系统不能并存的现象被打破,张尧学幽默地称之为“计算机的和谐社会”。

  张尧学对在清华园度过的18年时光心怀感激。当年他带着一沓高水平博士论文来到这里,看到计算机系很多老师紧密结合国家战略需求,做出了大批开创性工作,这令他很受震动。创新报国、创新利民从此成为他不变的追求。

  ■记者手记

  一位追随张尧学8年之久的学生提起老师,最先蹦出的两个字就是“严厉”。张尧学自己也表示:“我做事情可能细节上做得少一点,但指导学生是例外。”他指导学生改论文,常常一改就是十几稿、几十稿,“改到学生自己都哭”。

  要求严格,是因为寄予厚望。一要会做人,把国家进步作为己任;二要会做事,珍惜在学校的优越环境,踏踏实实做小事、抓创新。

  张尧学的语言坦率质朴、毫无官腔。采访结束时,他意犹未尽:“做科研不能急功近利。时刻想着要把东西做出来,就会很自然地选择最方便、最省力的方法,这样很难创新。”他反复强调,要努力尝试新方法,一定要比别人做得更好。

  张尧学办公室里的植物都很高大,生机勃勃,不同于常见的矮小盆栽。他还有着异常丰富的藏书,从古龙的《七杀手》到奈保尔的《河湾》,甚至包括《多角度研究语言》这样的语言学专著。

  “侠之大者,为国为民。”眼前这位神采奕奕的院士,不正像一位身负十八般武艺、驰骋在科研和高教前沿领域的“大侠”吗?(程曦)

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2008-04-22]
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