05.17 兩彈一星是靠算盤算出來的?真正的“幕後英雄”其實是它……

今年是中國第一臺計算機誕生60週年。60年前的1958年8月1日,中國第一臺M-3計算機完成了四條指令的運行表演。因為這個有紀念意義的日子,這臺計算機被定名為“八一機”,後來同樣仿製M-3的計算機則命名為103機。

正是從“103機”開始的中國第一代計算機,承擔了“兩彈一星”研製過程中的大量關鍵運算,是“兩彈一星”的幕後英雄、不為人所知的國之重器。

不過,因為保密的需要,對中國核武器研究做出卓越貢獻的中國第一代計算機,長期以來一直是默默無聞的“幕後英雄”。甚至在有些宣傳中,會說中國科學家用算盤完成了“兩彈一星”的運算。殊不知,那些海量的複雜運算,用算盤不知要撥打到何年何月。

說起“八一機”和“103機”的誕生,得從1956年6月計算所籌委會——這家中國最早的計算機研究基地的成立開始。

兩彈一星是靠算盤算出來的?真正的“幕後英雄”其實是它……

計算所籌委會的主任是華羅庚,三位副主任分別來自解放軍總參某部、二機部和建設委員會。籌委會成員中,除了這幾家單位的專家學者,還有清華、北大等高校教授。

即便如此,人才也非常有限,畢竟計算機還是一個“只聞其聲、未見其型”的新學科。為了解決研究和教學人員的極度短缺,計算所籌委會和清華大學、北京大學合作,抽調高年級學生和已畢業的大學生,舉辦了四期訓練班。

從1956年至1962年舉辦的這四期訓練班,可以說是中國計算機的“黃埔軍校”。四期訓練班共畢業學生684人。

訓練班開始辦的時候,計算所尚在籌備,完善的教學、科研條件還不具備。訓練班的教學場地,借用過清華、北大的教室,甚至用過西苑兵營、香山大廟等地。在遠離市區的古廟裡辦現代電子計算機訓練班,現在看來很有些“穿越”的感覺。

1956年,中科院兩次派出計算機技術考察團赴蘇“取經”,帶回了大量資料。第一期訓練班開學的時候,考察團正在莫斯科參觀蘇聯最新型的БЭСМ計算機。人還沒回國,他們拍攝的大量照片就先送到了訓練班的課堂上。

到了第三期、第四期訓練班的時候,學員們就已經有了親眼觀摩乃至上機操作計算機的機會。

中科院派出的赴蘇計算機考察團,帶回國的不僅僅是蘇聯計算機的照片。幾個月後,中國向蘇聯訂購了M-3計算機的圖紙資料。

M-3計算機其實並不算先進,是蘇聯早期研製的一種中小型計算機。中國引進這種計算機的目的也很明確,就是通過它吃透計算機生產技術。這也是中國計算機起步階段與“先集中、後分散”並列的另一大原則:“先仿製、後創新”。

純粹的理論研究,不可能憑空造出計算機來,而當時中國自己的工業水平,尚不足以撐起計算機這個電子工業的“塔尖”。就拿第一代電子管計算機使用最多的電子管來說,當時中國電子管主要應用於收音機,使用最多的也不過“十一燈”,即十一隻電子管。

北京廣播器材廠最初被選中生產計算機,也是“以電子管論英雄”。廣播器材廠是當時中國使用電子管最多的工廠,既然計算機用的也是電子管,工業主管部門就想當然地認為廣播器材廠能“照葫蘆畫瓢”。

殊不知,雖然都用電子管,但廣播設備屬於模擬信號系統,而計算機是數字信號,這是計算機區別於之前的所有工業設備、電子設備的根本特點。兩者雖然“沾親”,卻隔代遠矣。

北京廣播器材廠製造計算機力所不及,M-3圖紙資料轉給了國營第738廠。

738是北京有線電廠代號,兆維集團的前身,可能很多人並不瞭解,提到它的“兄弟”798,可就無人不知了。不過,798現在的名氣來自於藝術園區,而在上世紀50年代,798、738都是蘇聯援建的電子工廠,它們所在的酒仙橋,就是中國最早的電子工業基地。

按“輩分”,798其實是738的“侄子”,它原來是718廠的三分廠。酒仙橋基地最初有三個電子大廠,即718(無線零件廠)、738(有線電廠)和774(電子管廠)。

738廠生產計算機,就是將774廠的電子管、718廠的各種元器件,自己加工的部件及蘇聯提供的部分元器件,按照M-3的圖紙和技術說明進行裝配。

現在的家用電腦只有幾個部件,數條接線,裝配簡單,很多人都能自己動手“攢機”。而M-3雖然性能遠遠比不上現在的任何一臺家用電腦,但塊頭可大得多了。它有三個大衣櫃大小的機箱,全機有700多隻電子管、2000個二極管、10000個阻容元件、400個插件,不但有插接,還有焊接,全部都要手工完成,一條導線、一個螺絲、一個焊點都馬虎不得。

裝配中國第一臺電子計算機,738廠日夜兼程用了八個月。

1958年6月1日,738廠仿製的M-3計算機交付中科院計算所調試。

開機運行,問題來了。

這臺計算機運行很不穩定,甚至有些簡單的運算也會出錯,有時候又幹脆中途“罷工”。問題出在哪裡?計算所的技術人員只能根據蘇聯圖紙,用電子儀器一處處地測試關鍵點。

這個中國第一臺電子計算機,裝配時出現了個別接線錯誤或虛焊點,糾正後卻仍沒有效果,運行中各種不穩定一如既往。

時間卻不等人了。時值“大躍進”,各行各業都在“放衛星”,仿製M-3計算機被定為1958年“八一獻禮”。為了趕上這個時間點,科技人員只能在調試中做出取捨:先不管可靠性和實用性,集中力量解決“正確性”,也就是確保這臺計算機能在8月1日運轉起來,運算正確。

經過兩個月不捨晝夜的調試,這臺仿製的M-3計算機終於在8月1日完成了四條指令的運行表演。因為這個有紀念意義的日子,這臺計算機被定名為“八一機”,後來同樣仿製M-3的計算機則命名為103機。雖然它的運算速度只有每秒30次,但“中國第一臺電子計算機”的標誌性意義,已經足夠激動人心,新華社當即播發了中國研製成功計算機的消息。

兩彈一星是靠算盤算出來的?真正的“幕後英雄”其實是它……

103計算機

時任中國科學院黨組書記的張勁夫,那一天也特意來到計算所。看到計算機成功運行,張勁夫風趣地說,這臺計算機就叫“有了”。

“有了”,飽含著夙願達成的喜悅,卻也有一種不滿足的心境——“八一機”解決的是中國計算機“有和無”的問題,但距離這臺計算機實際應用還有很長的路要走。

1958年9月,蘇聯計算機專家來計算所指導,最後找到了癥結:“八一機”的磁鼓質量不合格。沒想到這又引起了一番爭論。蘇聯專家說738廠生產的磁鼓鍍層不合格,與蘇聯的產品標準不符。738廠說磁鼓是嚴格按照蘇聯技術文件生產的,指標合格。誰對誰錯莫衷一是。倒是後來蘇聯方面送來了第二批資料,把磁鼓的磁層配方,由鎳鈷合金改成了鎳鈷磷合金,這才真正解決了問題。

其實,M-3計算機是蘇聯研製計算機過程中的一個實驗性的初級產品,本身就很不完善。中國的科技人員在仿製和調試的過程中,對其進行了大量改進。比如磁性存儲設備,眼見“八一機”的磁鼓問題一時解決不了,中國科技人員沒有“等靠要”,而是另闢蹊徑,自行設計研發磁芯存儲器,這也是我國第一個自行設計使用的計算機部件。

1959年5月,磁芯存儲器研發成功,裝配到103機上以後,將其運算速度提高到每秒1500次,後來進一步改進,又提高到每秒2300次。

在仿製M-3計算機的同時,我國又從蘇聯引進了大型電子計算機技術。大型計算機的“藍本”是蘇聯的БЭСМ計算機,中國生產型號命名為104機。104計算機有22個機櫃,佔地400平方米,全機共用4200個電子管,4000個二極管,運行速度達到了每秒一萬次。

1959年10月1日,我國第一臺大型通用數字電子計算機研製成功,向國慶十週年獻了禮。《人民日報》在頭版頭條報道了這一喜訊。

這時候,103機其實也剛剛完成可靠性和實用性的調整改進,這兩種計算機成了738廠供不應求的產品。相對而言,倒是運算速度慢很多的103機銷路更廣,一共生產了48臺。原因很簡單,103機便宜。

當然,便宜只是相對於104機而言。104機每臺造價達200萬元,103機則是25萬元——這也相當於400個大學畢業生一年的工資了。

104機的高昂造價,註定其只能服務於國家重大項目。1960年,第二臺104機交付航天706所,為研製導彈、火箭和衛星進行了大量軌道計算。我國第一顆原子彈的很多相關計算就是由104機完成的。

104機總共生產了7臺,其水平雖然不及美國的大型計算機,但已經超過了和中國同時起步研製計算機的日本,與英國的水平旗鼓相當。

103機和104機雖然都是國產,終究是仿製品,只能解決中國計算機“有和無”的問題。中國計算機的創業者們可不想永遠跟在蘇聯屁股後面。仿製這兩種型號的蘇聯計算機之初就“有約在先”:“先仿製後創新”。

1958年8月,103機剛剛仿製出來,中國就開始自主研發計算機。僅用了不到兩年時間,1960年5月,我國第一臺自主設計、製造的計算機107機交付中國科技大學。

107機由夏培肅主持研發,設計思想與蘇聯計算機有著本質區別,其基礎設計來源於1953年中科院數學所時期的計算機科研小組,又裝配了我國自主研發的磁芯存儲器。107機一出手就全面超越了仿製的103機。

全機採用了1200餘隻電子管,運算速度最初為每秒250次,後來調整設計和程序,達到了每秒2000次。107機連續無故障運行時長超過20小時,創造了電子管計算機的紀錄。而且,這臺計算機可以隨時開關機,看似簡單的這個功能,卻讓同時代的電子管計算機難以望其項背。

作為小型計算機,107機只是牛刀小試。1964年4月,中科院計算所研製的119計算機投入使用,每秒運算速度達到5萬次,是世界上運算速度最快的電子管計算機。

119計算機的運算速度是104機的五倍,很快替換了在國家重點工程中值班的104機。彼時,我國第一顆氫彈正在理論攻關階段,中科院計算所的119機和華東計算所的J-501機(在119機基礎上仿製),一北一南,高速運轉著。

兩彈一星是靠算盤算出來的?真正的“幕後英雄”其實是它……

為我國氫彈研製做出突出貢獻的J-501電子管計算機。

1965年11月1日,J-501機輸出結果的打孔紙帶上,終於顯示出令人興奮的數字。帶隊在上海進行理論運算的于敏,當即用暗語給北京打了一個電話:“我們幾個人去打了一次獵……打上了一隻松鼠……”

這隻“松鼠”,就是我國第一顆氫彈理論研究的突破。

因為保密的需要,對中國核武器研究做出卓越貢獻的119計算機,長期以來都是默默無聞的“幕後英雄”。甚至在有些宣傳中,會說中國科學家用算盤完成了“兩彈一星”的運算。殊不知,那些海量的複雜運算,用算盤不知要撥打到何年何月。

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