王選——當(dāng)代畢昇的創(chuàng)新與攀登

在當(dāng)今這個(gè)互聯(lián)網(wǎng)無處不在, 信息爆炸、飛速發(fā)展的時(shí)代, 我們或每天用電腦敲擊鍵盤輸入文字工作求學(xué), 或用智能手機(jī)通過輸入法錄入文字溝通彼此, 或打開墨香悠然的圖書汲取知識?？墒悄阌袥]有想過那些躍然于屏幕或紙上的漢字是如何而來的, 有沒有想過英文字母和漢字在這一過程中曾有著怎樣的天然鴻溝, 有沒有想過承載著 5000 年中華文明的漢字曾經(jīng)歷過被計(jì)算機(jī)拋棄的危局。在錄入漢字早已習(xí)以為常的背后, 卻有著一段中國科學(xué)家銳意進(jìn)取、迎難而上、振奮人心的劃時(shí)代創(chuàng)新故事。

王選是著名的計(jì)算機(jī)科學(xué)家, 他帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)研制成功漢字信息處理與激光照排系統(tǒng), 并實(shí)現(xiàn)成果市場化和產(chǎn)業(yè)化, 掀起了我國“告別鉛與火、迎來光與電”的印刷技術(shù)革命, 不但使來華銷售的國外廠商全部退出中國, 還出口至日本、歐美等發(fā)達(dá)國家和地區(qū), 并為信息時(shí)代漢字和中華文化的傳承與發(fā)展創(chuàng)造了條件。該技術(shù)兩次獲國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng), 兩次被評為中國十大科技成就。

大膽進(jìn)行顛覆性技術(shù)創(chuàng)新

為了改變我國落后的鉛排印刷面貌, 讓漢字跟上信息時(shí)代的腳步, 使中華文明得以傳承與發(fā)展, 1974 年 8 月, 在周恩來總理的關(guān)懷下, 我國設(shè)立了“漢字信息處理系統(tǒng)工程”, 簡稱“748 工程”。1975 年年初, 王選的夫人、北京大學(xué)數(shù)學(xué)系教師陳堃銶得知“748 工程”, 回家轉(zhuǎn)告王選。王選被其中的子項(xiàng)目“漢字精密照排系統(tǒng)”的巨大價(jià)值和難度深深吸引, 開始自行設(shè)計(jì)和研究。

為了掌握國外照排領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展動(dòng)向, 王選拖著病弱的身體, 擠公共汽車到中國科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所(現(xiàn)“中國科學(xué)技術(shù)信息研究所”)查閱外文資料。開始時(shí)沒有科研經(jīng)費(fèi), 為了節(jié)約 5 分錢, 王選總是提前一站下車步行過去。經(jīng)過仔細(xì)分析, 結(jié)合我國國情, 他做出了一個(gè)大膽決策: 跨過當(dāng)時(shí)世界流行的二代機(jī)和三代機(jī)階段, 直接研制尚無商品的第四代激光照排系統(tǒng), 采取了跨越式發(fā)展的技術(shù)途徑。王選后來總結(jié)說, “科學(xué)研究有時(shí)可以采取迂回策略, 用創(chuàng)新的設(shè)計(jì), 繞過按常規(guī)方式發(fā)展會(huì)遇到的巨大困難, 實(shí)現(xiàn)技術(shù)發(fā)展的跨越, 這往往能夠走一條高效益的、事半功倍的捷徑”。直接研制四代機(jī)這一選擇, 使王選立足高起點(diǎn), 敢于走前人沒走過的路, 從而搶占先機(jī), 為實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵核心技術(shù)的自主可控奠定了基礎(chǔ)。

要使計(jì)算機(jī)能處理漢字, 就要解決漢字的數(shù)字化存儲(chǔ)、處理和輸出等一系列問題, 也就是漢字的信息處理問題。英文只有 26 個(gè)字母, 大小寫也不過 52 個(gè), 而漢字字?jǐn)?shù)繁多, 《康熙字典》收入的漢字達(dá) 47000多個(gè), 常用字就有 6700 多個(gè), 還有 10 多種字體、近 20 種字號。龐大的信息量使得漢字進(jìn)入計(jì)算機(jī)成為世界性難題, 甚至有專家預(yù)言, “計(jì)算機(jī)時(shí)代是漢字的末日” “要想跟上信息時(shí)代的步伐, 必須要走漢語拼音化的道路”。

針對漢字字形信息十分龐大(數(shù)千兆)、當(dāng)時(shí)國產(chǎn)計(jì)算機(jī)容量極為有限(不足 7 兆)、難以存儲(chǔ)的難關(guān), 王選充分發(fā)揮其“計(jì)算數(shù)學(xué)”專業(yè)的特長, 發(fā)明了“輪廓加參數(shù)”的“高倍率漢字信息壓縮技術(shù)”, 巧妙解決了漢字信息如何存入計(jì)算機(jī)的難題; 王選又依靠同時(shí)代人不多見的軟、硬件兼?zhèn)涞目蒲泄Φ? 先后發(fā)明了適合硬件實(shí)現(xiàn)的、失真最小的高速還原漢字字形算法, 并編寫微程序予以實(shí)現(xiàn), 后來又設(shè)計(jì)加速字形復(fù)原的超大規(guī)模專用芯片, 在當(dāng)時(shí)硬件條件下, 創(chuàng)造了每秒生成 710 個(gè)漢字的世界最快速度, 并具有強(qiáng)大的、花樣翻新的字形變化功能, 從而解決了將漢字壓縮信息高速、高保真還原的技術(shù)難題, 為選擇激光輸出方案奠定了基礎(chǔ)。

由于王選的技術(shù)過于超前, 遭到了許多質(zhì)疑, 說他“玩弄騙人的數(shù)學(xué)游戲”, 有的諷刺說: “你搞第四代, 我還要搞第八代呢!” 但王選堅(jiān)信自己的技術(shù)是正確的, 他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)克服重重難關(guān), 在 1979 年 7 月 27 日, 用漢字激光照排系統(tǒng)輸出了第一張報(bào)紙樣張《漢字信息處理》; 1980 年 9 月 15 日, 又成功地排出了第一本樣書《伍豪之劍》。北京大學(xué)把樣書呈送中共中央政治局, 方毅同志于 1980 年 10 月 20 日批示: “這是可喜的成就, 印刷術(shù)從火與鉛的時(shí)代過渡到計(jì)算機(jī)與激光的時(shí)代, 建議予以支持?！?0 月 25 日, 鄧小平同志批示: “應(yīng)加支持”。1981 年 7 月, 漢字激光照排原理性樣機(jī)通過了部級鑒定, 實(shí)現(xiàn)了從技術(shù)方案到樣機(jī)的實(shí)質(zhì)性過渡。

王選發(fā)明的上述顛覆性創(chuàng)新技術(shù), 開創(chuàng)性地突破了漢字信息處理的數(shù)字化存儲(chǔ)和輸出等世界難關(guān), 實(shí)現(xiàn)了關(guān)鍵核心技術(shù)的原創(chuàng)引領(lǐng)和自主可控, 從而把創(chuàng)新主動(dòng)權(quán)、發(fā)展主動(dòng)權(quán)牢牢掌握在自己手中, 為日后激光照排系統(tǒng)的技術(shù)更迭換代、實(shí)現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化和在國際競爭中大獲全勝奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ)。

堅(jiān)持服務(wù)國家急需應(yīng)用創(chuàng)新

原理性樣機(jī)研制成功后, 有人勸王選, “現(xiàn)在已經(jīng)證明你的科研原理正確, 你是有能力的, 應(yīng)該做更多其他研究”。王選回答: “我不能拿了國家的錢, 只是做了一個(gè)試驗(yàn)”, “應(yīng)用性科技的成果要經(jīng)得起市場的考驗(yàn), 才能對社會(huì)有實(shí)際貢獻(xiàn)”, “只有把應(yīng)用和市場推到最前沿, 才能獲得十分寶貴的需求刺激, 而這是創(chuàng)新的重要推動(dòng)力”。

要使激光照排系統(tǒng)走出實(shí)驗(yàn)室, 實(shí)現(xiàn)應(yīng)用和成果轉(zhuǎn)化, 是一項(xiàng)龐大復(fù)雜的系統(tǒng)工程。王選除帶領(lǐng)北京大學(xué)“748 會(huì)戰(zhàn)組” (“北大計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)研究所”的前身)進(jìn)行系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)、承擔(dān)最關(guān)鍵的照排控制器和軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以外, 還在國家的領(lǐng)導(dǎo)和統(tǒng)籌協(xié)調(diào)下, 確定了新華社為第一個(gè)用戶, 先后落實(shí)了生產(chǎn)系統(tǒng)主機(jī)、照排控制器、激光照排機(jī)及漢字終端等設(shè)備的協(xié)作廠家, 組成了跨部門、跨地區(qū)、跨行業(yè), 集合全國優(yōu)勢力量的科研、生產(chǎn)和應(yīng)用隊(duì)伍。

把一個(gè)科研項(xiàng)目從技術(shù)研發(fā)打造成為有競爭能力的商品、進(jìn)而占領(lǐng)市場, 是一個(gè)十分艱苦、“九死一生”的過程。1984 年, 王選團(tuán)隊(duì)研制成功華光Ⅱ型系統(tǒng), 開始在新華社進(jìn)行中間試驗(yàn)。當(dāng)時(shí)正值引進(jìn)高潮, 美、英、日等國照排機(jī)廠商大舉來華, 用戶和業(yè)內(nèi)人士大多不看好國產(chǎn)系統(tǒng), 紛紛購買國外產(chǎn)品, 國產(chǎn)系統(tǒng)遭遇冷嘲熱諷, 有的說: “搞出來也是落后的”, 有的譏笑“748”不如叫“氣死吧!” 高校內(nèi)部流行寫論文、評職稱、出國進(jìn)修, 而激光照排項(xiàng)目從事的又是繁重的軟、硬件工程任務(wù), 開發(fā)條件很差, 導(dǎo)致研發(fā)人員驟減。不斷有協(xié)作單位退縮, 提出撤走人員, 否定技術(shù)方案。系統(tǒng)軟、硬件穩(wěn)定性差, 出現(xiàn)錯(cuò)字、漏字、變字; 照排機(jī)故障多, 導(dǎo)致漏光、膠片卷角??????可謂內(nèi)外交困, 阻力重重。

王選頂著壓力, 擠公共汽車往返于北大和新華社之間, 帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)解決了一個(gè)又一個(gè)技術(shù)難題, 最終使系統(tǒng)達(dá)到了實(shí)用要求。截至 1985 年 5 月, 共排印《新華社新聞稿》88 期、《前進(jìn)報(bào)》12 期, 約 1200 萬字, 為正式定型生產(chǎn)打下了基礎(chǔ)。1985 年 5 月, “華光Ⅱ型計(jì)算機(jī) —— 激光漢字編輯排版系統(tǒng)”通過國家經(jīng)委主持的國家級鑒定和新華社用戶驗(yàn)收, 成為我國第一個(gè)實(shí)用照排系統(tǒng)。這標(biāo)志著系統(tǒng)正式邁出實(shí)驗(yàn)室, 走上實(shí)用化道路。

改造出版印刷行業(yè)的一個(gè)重要條件, 是系統(tǒng)能夠出大報(bào)、日報(bào), 1984 年, 當(dāng)Ⅱ型系統(tǒng)還在試用階段時(shí), 王選便開始設(shè)計(jì)Ⅲ型系統(tǒng), 主機(jī)由小型機(jī)換為臺(tái)式機(jī), 體積更小、穩(wěn)定性更強(qiáng), 并具有先進(jìn)的科技排版和大報(bào)排版功能。據(jù)統(tǒng)計(jì), 當(dāng)時(shí)我國積壓了兩年還未出版的科技圖書多達(dá) 3800 多種, 傳統(tǒng)鉛排技術(shù)嚴(yán)重限制著科教事業(yè)的發(fā)展, Ⅲ型系統(tǒng)的面世, 解決了積壓已久的科技書籍出版問題。

第一家大報(bào)用戶是《經(jīng)濟(jì)日報(bào)》。該報(bào)社位于王府井地區(qū), 為了克服環(huán)境污染、地段限制等因素, 提高印刷生產(chǎn)能力, 印刷廠廠長夏天俊在報(bào)社領(lǐng)導(dǎo)的支持下第一個(gè)勇嘗“螃蟹”, 采用華光Ⅲ型系統(tǒng), 于 1987年 5 月 22 日, 出版了世界上第一張計(jì)算機(jī)屏幕組版、激光照排整版輸出的中文日報(bào)。

但是, 系統(tǒng)問題仍然層出不窮, 如重字、重行、丟字、丟行、標(biāo)題移動(dòng)困難; 照排機(jī)、激光印字機(jī)抗干擾性能差, 掃描抖動(dòng), 暗盒不嚴(yán), 走紙不勻, 上下膠片定位有問題, 甚至螺絲松動(dòng)、鋼絲繩斷??????上述問題導(dǎo)致錯(cuò)誤不斷, 延誤出報(bào), 讀者指責(zé)。報(bào)社一邊登報(bào)致歉, 一邊發(fā)出最后通牒: 必須在 10 天內(nèi)排除故障, 順利出報(bào), 否則退回到鉛排作業(yè)!

如果退回鉛排, 意味著十幾年的努力將付之東流, 王選、夏天俊與科研團(tuán)隊(duì)緊密協(xié)調(diào), 晝夜改進(jìn), 終于解決了一個(gè)又一個(gè)技術(shù)攔路虎, 于1987 年 8 月實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定出報(bào)。

1988 年, 經(jīng)濟(jì)日報(bào)社賣掉了所有鉛字, 在全國首家告別“鉛與火”, 使?jié)h字激光照排系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了從實(shí)用化到產(chǎn)品化進(jìn)程的關(guān)鍵沖刺。

深耕自主創(chuàng)新和體系創(chuàng)新

Ⅱ型系統(tǒng)和Ⅲ型系統(tǒng)問世后, 接連榮獲中國十大科技成就、國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)等榮譽(yù), 但王選卻有一種“負(fù)債心理”, 因?yàn)楫?dāng)時(shí)國外照排廠商正大舉進(jìn)軍中國市場, 先后有 6 家大報(bào)社、幾十家出版社和印刷廠購買了美、英、日生產(chǎn)的照排系統(tǒng)。王選對同事們說: “國家前后給我們 1000 萬元撥款, 假如研究出的產(chǎn)品最后卻在市場上被別人打倒, 我們到底有功還是有過?”“一定要把科研成果變成商品占領(lǐng)市場, 為國家創(chuàng)造財(cái)富, 這比 10 個(gè)權(quán)威贊揚(yáng) 100 次都要實(shí)際得多!”

1984 年, 王選向北京大學(xué)提出創(chuàng)辦科技開發(fā)公司、將技術(shù)與市場相結(jié)合的建議, 可以說是“產(chǎn)學(xué)研結(jié)合”的先聲, 不久, 北大成立了科技開發(fā)公司。1989 年, 王選帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)又研制出功能強(qiáng)大的華光Ⅳ型系統(tǒng), 并與北大新技術(shù)公司合作, 進(jìn)行批量生產(chǎn)和銷售, 在國內(nèi)大規(guī)模推廣使用。

此時(shí), 國內(nèi)某大報(bào)花費(fèi) 430 萬美元, 引進(jìn)了美國 HTS 公司的照排系統(tǒng), 美方卻因解決不了漢字信息處理的難題, 致使系統(tǒng)遲遲不能使用。王選帶領(lǐng)北大科研團(tuán)隊(duì), 在電子部的主持下與該報(bào)社簽訂了技術(shù)改造協(xié)議, 半年不到就將系統(tǒng)改造成功投入了使用。緊接著, 來華銷售的英國、日本等其他國外廠商也因解決不了漢字信息處理的技術(shù)難關(guān), 最終全部被國產(chǎn)系統(tǒng)取代, 退出了中國市場。

此后, 王選和同事們又設(shè)計(jì)出 TC91、TC93 等新一代照排控制器, 功能更加強(qiáng)大, 以此為核心的方正電子出版系統(tǒng)迅速占領(lǐng)市場。截至 1993 年, 國內(nèi) 99%的報(bào)社和 90%以上的黑白書刊印刷廠采用了國產(chǎn)激光照排系統(tǒng), 延續(xù)上百年的鉛字印刷行業(yè)得到徹底改造, 走完了西方 40 年才完成的技術(shù)改造道路, 成為我國用自主創(chuàng)新技術(shù)改造傳統(tǒng)行業(yè)的典范。

激光照排系統(tǒng)取代了鉛排鉛印后, 曾有輿論擔(dān)心, 一旦市場飽和, 會(huì)出現(xiàn)迅速萎縮。十幾年的科研和市場磨煉, 培養(yǎng)了王選敏銳的洞察力和對新技術(shù)發(fā)展的預(yù)見能力, 他提出了“根據(jù)市場需求進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新, 再用創(chuàng)新的技術(shù)引領(lǐng)技術(shù)改造、創(chuàng)造新市場”的自主創(chuàng)新思想, 帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)充滿激情地“沖鋒陷陣”, 在“告別鉛與火”后, 又實(shí)現(xiàn)了“告別紙與筆” “告別報(bào)紙傳真機(jī)” “告別電子分色機(jī)” “告別膠片” 4 次新聞出版領(lǐng)域的技術(shù)跨越, 形成了我國全新的電子出版產(chǎn)業(yè)。截至 20 世紀(jì)末, 累計(jì)產(chǎn)值達(dá) 100 億元, 創(chuàng)利潤 15 億元, 出口創(chuàng)匯 8000 萬美元, 產(chǎn)生了極大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。目前, 我國的印刷企業(yè)數(shù)量近 10 萬家, 是 1979 年的 9倍; 年總產(chǎn)值超 1.2 萬億元, 是 1979 年的近 250 倍; 全行業(yè)平均勞動(dòng)生產(chǎn)率極大提升。在總量上, 我國印刷業(yè)已成為印刷大國, 正在向印刷強(qiáng)國邁進(jìn)。

1998 年 6 月 30 日, 新華社“中國改革開放二十年風(fēng)云人物專題”刊發(fā)圖文報(bào)道: “王選因成功地把科技轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力并創(chuàng)造出巨大的財(cái)富, 是目前為止中國創(chuàng)造市場價(jià)值最多的科學(xué)家、‘科技是第一生產(chǎn)力’最成功的實(shí)踐者”。

作為我國第一批把科技成果推向市場的先行者, 王選被譽(yù)為“有市場眼光的科學(xué)家”。經(jīng)過艱難探索和實(shí)踐, 王選帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)一步步創(chuàng)立了“科技頂天、市場立地”的產(chǎn)學(xué)研結(jié)合模式, 建立起企業(yè)為主體、市場為導(dǎo)向、產(chǎn)學(xué)研深度融合的技術(shù)創(chuàng)新體系。王選對“頂天立地”模式的解釋是: “頂天”就是要有高度的前瞻意識, 立足于國際科技發(fā)展潮頭, 對未來技術(shù)或下一代技術(shù)做儲(chǔ)備, 進(jìn)行預(yù)研和探索, 以不斷追求技術(shù)突破; “立地”就是商品化和大量推廣、服務(wù), 形成產(chǎn)業(yè)。“頂天”和“立地”緊密結(jié)合, 相輔相成, 以此實(shí)現(xiàn)技術(shù)與市場的正反饋。

王選特別強(qiáng)調(diào), 實(shí)現(xiàn)一切創(chuàng)新理念的基礎(chǔ), 是要有一種“10 年甚至 15 年磨一劍”的精神。1975—1993 年的 18 年間, 王選和夫人陳堃銶把全部精力都投入到了激光照排研制中, 幾乎放棄了所有的節(jié)假日, 每天上午、下午、晚上分 3 段工作。他總結(jié)出科研治學(xué)的 16 字方針: “認(rèn)準(zhǔn)目標(biāo), 狂熱探索, 依靠團(tuán)隊(duì), 鍥而不舍”, 看準(zhǔn)方向和目標(biāo)并有了正確的技術(shù)路線和方案后, 需要忍受各種不適當(dāng)?shù)摹⒓惫脑u估方法和干擾, 始終堅(jiān)定決心和信心, 鍥而不舍地奮斗下去。良好的科研風(fēng)氣, 不追求虛名和獲獎(jiǎng), 堅(jiān)持長期的技術(shù)積累, 是實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新的根本, 也是王選帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展壯舉的重要內(nèi)在因素。

轉(zhuǎn)載自科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社《科學(xué)家精神·創(chuàng)新篇》