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清华大学计算机系的创建——访唐泽圣教授

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编者按:唐泽圣教授是中国计算机图形学及相关领域的开创者和引领者。20世纪50年代,他协助钟士模先生在清华大学建立了我国首个自动控制系;文革结束后,他担任电子工程系主任,恢复、调整和发展了清华大学计算机系,推动了我国计算机学科的发展。唐泽圣教授曾任CCF理事长,2016年获得CCF终身成就奖。CCF“记录计算机历史”小组在2020年1月采访了唐泽圣教授,请他讲述了自己经历的清华大学自动控制系和计算机系的创建历史。

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问:唐老师,清华大学计算机系是从我国首个自动控制系发展而来。您能否给我们讲讲当时您所经历的清华计算机专业的创立背景和变迁?     

唐泽圣:我于1953年从清华大学电机系毕业,后留校工作。1958年自动控制系(计算机系的前身)成立,我从电机系调到自动控制系,当时首任系主任是钟士模教授,党总支书记是凌瑞骥老师,我负责协助他们二位工作。

1956年国家成立科学规划委员会,制定了新中国第一个中长期科技发展规划——《1956—1967年全国科学技术发展远景规划》,确定要优先发展原子能、导弹、电子计算机等科学研究。国家将发展计算技术列为“紧急措施”,要求清华大学提前输送计算机专业毕业生。 

1955年,清华大学受命创建了一批为核工业服务的专业,包括自动学远动学专业(后来的自动控制专业)。当时金兰、吴麒分别在莫斯科动力学院和列宁格勒理工学院留学,奉命从苏联的“数学计算装置及仪器专业”取得自动控制、计算机方面的教学计划和课程设置。那时,苏联的计算机教学计划针对的还不是现在的通用计算机,而是控制用的模拟计算机,叫做解算装置,用来控制武器或其他运载工具。1956年初,清华大学增设计算机专业,并确定了教学方案。教育部随即决定从上海交通大学抽调电机专业高年级学生转入清华大学计算机专业学习,加上本校抽调的学生,1957年清华大学就培养出了第一批计算机专业毕业生。 

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 清华大学计算机专业从建立之初就是为国防服务,以航天工业和核工业为主要服务对象。1958年,清华大学将计算机专业和自动控制专业合并,成立了自动控制系。同年8月,经过批准,全国10所重点高校的287名高年级学生被抽调到清华大学,转入自动控制专业和计算机专业,为航天工业部和核工业部定向培养人才。1960年这批学生毕业,除少数留校外,大部分都去了二机部(第二机械工业部)和七机部(第七机械工业部)。 

 

问:当时我国的计算机研制情况如何?对人才培养有哪些促进作用? 

唐泽圣:自动控制系成立以后,从1959年开始研发数字计算机,代号为“911电子计算机”,代表1959年第11号任务。但这个工作具体是由凌瑞骥负责, 我没有介入,金兰、李三立等很多人都参与了。印象中911计算机设计得很快。这个计算机有多大呢?现在的年轻人听了都不敢相信:电子管计算机本身占地120平方米,外加一个120平方米的房间放置蓄电池,还有一个房间放置外设,如磁鼓等。清华西主楼三区一楼的西半边全被它占了。当时由于缺乏经验,911机设计制造得比较快,但一直到1964年才调试成功。主要原因是工艺问题,电子管是有寿命的,装机的电子管没有经过寿命测试而频繁出问题,所以调试用了很长时间。   

当时国际上晶体管计算机已经诞生,所以911机的应用时间也不长。我系师生在研制911机的过程中得到了全面的锻炼,学习到做科学研究要有严密的计划、严格的作风和严谨的态度。1965年,我们开始研制小型晶体管数字计算机112机。从年初开始,设计了大概三个月,又经历了四五个月的制造时间,到了年底,用了一个月调试通过,所有的焊点都没有出问题。研制第一台电子管计算机的时候,我们没有经验,在“大跃进”的情况下追求速度;到研制第二台晶体管计算机的时候就非常严谨了。当时王尔乾负责器件,每一个器件都要经过他们组的严格测试,参数都留有余量,电压高一点或低一点,都能保证晶体管正常工作。后来,这台计算机登上了全国高等学校科技成果展览会,技术转移给北京市无线电三厂(后为计算机三厂),这家工厂成为北京市生产电子数字计算机的基地。 

 

问:清华大学计算机专业归属院系几经变化,是怎样从一个多专业的自动控制系,演变为单独成系的? 

唐泽圣:在文化大革命期间,工宣队、军宣队把原来的自动控制系、力学数学系的数学和软件部分,以及无线电系的电视、无线电技术和半导体的一部分合在一起,成立了电子工程系。1978年我被任命为电子工程系主任。当时,无线电系要从绵阳搬回来,学校决定调整电子工程系,使它不包含那么多专业。后来,无线电系以前的教师回了无线电系,原来做软件和数学的教师回了数学系,一部分做自动控制的教师到了自动化系。当时系党总支书记也姓唐,我们“二唐”决定专攻计算机。一个人的工作离不开当时的历史背景,所以先做调整,把一个无所不包的电子工程系改成计算机系。系的名称也经历了几次修改:开始叫计算机工程与科学系,“工程”被放在前面;过了两年觉得不妥,就把“科学”放在前面,改成计算机科学与工程系;最终在1984年改为计算机科学与技术系,一直沿用至今。 

 

问:请您谈一下1979年访美的经历和主要收获。是什么使您确立了计算机图形学的研究方向?

 唐泽圣:国际上计算机技术一直发展得很快,但文革期间我们除了做130机、140机以外,差不多有10年时间完全停止工作,而且文革以前,自动控制系就没有软件的基础。那时全校没有一台显示终端,完全靠纸带穿孔算题。当时清华大学校长刘达对我说,现在国外的科技教育发展很快,你带几个人去考察一下。于是我和同事金兰、李三立、卢开澄、郑人杰一行五人去美国访问。1979年2月我们从西海岸旧金山登陆,历时一个半月参观访问了美国10余所著名大学,包括加州大学伯克利分校、斯坦福大学、伊利诺伊大学香槟分校、普渡大学、卡耐基梅隆大学、麻省理工学院、哈佛大学等。李三立、金兰等几位老师之前与国外有些联系,事先联络好那边的华人科学家,每到一处就拜访他们,交流教学计划,参观实验室,了解他们的科学研究进展。我们此行收获很大,带回来了很多资料。 

在出发之前,我向刘达校长提出购买电脑建立实验室的申请,麻省理工学院的李凡教授和夫人非常爱国,愿意帮助我们筹建实验室。我们共同制订了一个计划,(建实验室)大约需要21万美元。计委主任余秋里批准由我们带21万美元的支票到美国去采购设备。为了慎重起见,我还特意从波士顿跑到位于华盛顿的中国驻美大使馆请示,报告请李凡教授代购计算机的计划。大使馆答复可以,我才把支票交给李凡,请他帮我们采购了7台DEC公司的PDP-11计算机,这是当时世界领先的计算机。4月回国后,我们腾出实验室进行改装,12月,7台计算机运到了学校,当年实验室就投入了运行,效率非常高,这是全国第一个微机实验室。一开始,我们想利用实验室做并行分布式研究,后来发现老师们连程序都不太会写,所以就先让他们学习PASCAL语言。可惜7年以后,这个实验室就被淘汰了。

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在教学计划上,我们决定硬件、软件不分专业。学制是五年,不仅软件、硬件都要学,汇编语言、高级语言、操作系统、数据库、网络、数理逻辑也要学,这些都是原来计算机专业没有的课程。数据结构对于编程 很重要,之前没有这门课,所以邀请了国外的教授来讲课,包括李凡、郭善珣、冀中田,还有纽约大学的施瓦茨(Schwartz)教授。

计算机系既然决心研究计算机,那么做什么科研方向呢?这是个很费脑筋的问题。计算机系统结构、计算机软件、计算机网络,这些都没有问题。系里有一部分来自原来自动控制系的老师,还有一部分老师原来是研究微电机的,他们可以做什么?大家反复研究,结合在国外的考察,选定了几个方向。一个是人工智能,我们考察时发现,麻省理工学院研究人工智能的老师占到了1/3。人工智能在当时颇有争议,不知道究竟有没有发展前途。后来我们还是决定开展人工智能研究,所以清华的人工智能研究从80年代前期就开始了。80年代后期,日本的第五代计算机计划失败,人工智能进入了低谷,但现在人工智能成为了研究热点,并且已经产业化了。

我们还确定了图像处理、语音处理、模式识别、计算机图形学等几个研究方向。计算机图形学就是后来我研究的方向。我们访问美国之前, 根本不知道什么是计算机图形学。记得在参观加州大学伯克利分校实验室时,我们看到计算机图形学应用得很广泛。简单来说,就是计算机用程序生成图形,而不是外界输入图像。它的一个主要用途是计算机辅助设计,飞机、汽车、轮船的设计全都要靠计算机辅助设计、靠动画;它还被应用于诸如医疗和企业计算机辅助制造等行业中。我暗下决心,要潜心研究计算机图形学,并使其在中国生根发芽。所以我们把这些都纳入到计算机系的科学研究方向。现在看来,当时的决定基本上是正确的。后来清华计算机系的历届领导基本上都是按这个方向走的。

 

问:对于CCF计算机辅助设计与图形学专委以及CCF的发展,您有哪些建议? 

唐泽圣:我一直在想这个问题,计算机辅助设计其实应该叫计算机辅助设计技术,因为计算机辅助设计和它的对象有密切的关系。电路的辅助设计、机械的辅助设计、建筑的辅助设计以及服装的辅助设计,完全不是一回事。所以把计算机辅助设计做成一个独立专委会,是有困难的。CCF计算机辅助设计与图形学专委会如何发展比较好?我觉得现在还是一个问题。当时成立专委的时候,动画还没有怎么发展,计算机的能力也达不到这个程度。我认为计算机图形学可以独立成立一个专委,而辅助设计当作它的应用去发展就行了。     

当时把计算机辅助设计和图形学结合在一起成立专委,偏重于辅助设计,尤其是在机械方面与图形学联系比较紧密。CCF也有计算机设计的研究者,像电子设计自动化(EDA)是侧重布局布线、逻辑设计,和图形学差别比较大,所以开会的时候EDA的研究者觉得无法和图形学方向的研究者一起讨论。但这些问题究竟怎么解决,我还没有一个完善的解决方案。 ■


作者介绍
  • 清华大学科学史系博士后,清华大学科学博物馆(筹)收藏研究部门负责人。

  • 主要研究方向为科学仪器史、科学博物馆学。

  • nkl@tsinghua.edu.cn

  • 中国计算机史研究学者,“CCF记录计算机历史”顾问。曾参与通信工程与多项计算机应用,曾获部省市一、二、三等奖等奖项,著有《溯源中国计算机》一书。

  • Computer1952@163.com


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