一、挑戰(zhàn)難題

●王選接到陳??的來信，由他所設(shè)計的編譯系統(tǒng)被正式列入北大科研計劃，王選興奮得在上海再也呆不住了，他告別父母，回到了離開3年的校園。

●王選和許卓群去中科院登門請教，果然得到對方的熱情點撥，這使王選很快就搞明白了，回到北大不久他就研究出了磁鼓數(shù)組的設(shè)計。

●經(jīng)過一番分析，王選大膽提出跳過目前正在攻關(guān)的第二代、第三代照排機，直接研制當(dāng)時尚無商品的第四代激光照排系統(tǒng)。

● 挑戰(zhàn)難題

共和國故事?畢?再現(xiàn)

尋找創(chuàng)新的思想源泉

1961年春天，北京大學(xué)無線電系教師王選接到系里交給他的一項教學(xué)任務(wù)：教授“計算機原理”課。

為了使教學(xué)生生動充實，另外也想借此來了解國際上計算機科學(xué)技術(shù)發(fā)展的最新動向，王選開始了對大量文獻(xiàn)，而且大部分是外國文獻(xiàn)的閱讀。

王選在大學(xué)里學(xué)的是俄文，但他仍堅持自學(xué)英語，后來接觸到計算機后，王選看到歐美其他國家比蘇聯(lián)的技術(shù)要先進(jìn)得多，所以更加強了英語學(xué)習(xí)。因此這時他閱讀那些晦澀的科技文獻(xiàn)并不費力。

王選還比較注意了解20世紀(jì)50年代國外有名的計算機的情況，它們的體系結(jié)構(gòu)設(shè)計得非常巧妙，常常讓他贊嘆不已。

慢慢地，王選就問自己，為什么只能欣賞別人的成果，而不能有自己的創(chuàng)新思想呢？于是他開始研究做出這些創(chuàng)造性成果的科學(xué)家的背景，一下發(fā)現(xiàn)了一個規(guī)律，就是這些人大多具有兩個以上領(lǐng)域的知識和實踐，所以他們在面臨挑戰(zhàn)時往往會萌發(fā)新的構(gòu)思。

王選首先在發(fā)明世界上第一臺電子計算機的美國科學(xué)家毛奇利和?？颂厣砩习l(fā)現(xiàn)了這個規(guī)律。

毛奇利是物理學(xué)博士，曾經(jīng)致力于天氣預(yù)報的研究，因為這一領(lǐng)域的題目計算量很大，他便想出許多方法提高計算速度，從而在數(shù)學(xué)和計算方法方面能力突出。

1941年夏天，34歲的毛奇利來到賓夕法尼亞大學(xué)任教，在這里遇到了才華橫溢的年輕研究生埃克特。

?？颂卦跀?shù)學(xué)和電子工程兩個領(lǐng)域都有深厚功底，兩人興趣相投，相見恨晚。

1942年毛奇利提出了電子計算機的基本構(gòu)思，由?？颂刎?fù)責(zé)具體實現(xiàn)，終于在1945年秋使第一臺計算機運行成功。

馮?諾依曼在介入計算機研究之前，是研究數(shù)學(xué)和數(shù)理邏輯學(xué)的，后來他發(fā)明了“存儲程序”的概念。

1944年的一天，在美國費城火車站，馮?諾依曼遇到了一名上尉軍官，便與他隨便攀談起來。當(dāng)時他們誰也沒有意識到這次談話從此改變了馮?諾依曼和電子計算機的命運。

從談話中馮?諾依曼得知這位軍人是美國軍方派來參加毛奇利和埃克特的第一臺計算機研制項目的，這引起了馮?諾依曼的極大興趣。他的直覺告訴他，運用自己的數(shù)學(xué)和數(shù)理邏輯知識，很可能會為計算機帶來革命性的變革。

懷著這種令他激動的想法，馮?諾依曼很快來到賓夕法尼亞大學(xué)，投身到研制世界上第一臺計算機的工作中。

果然，過了不久，馮?諾依曼就提出了“存貯程序”的概念。

王選還發(fā)現(xiàn)，微程序的創(chuàng)始人維克斯也具有數(shù)學(xué)和無線電兩個領(lǐng)域深厚功底的。

1946年夏，當(dāng)維克斯33歲的時候，發(fā)生了被他稱為“一生中最重要的事件”：他接到一個電報，邀請他參加莫爾電機工程學(xué)院的計算機培訓(xùn)班，主講人是?？颂睾兔胬?，當(dāng)時他們的名字還鮮為人知。

那天，維克斯去晚了，只聽到后半部分的課程，但世界第一臺計算機的成就和新的存貯程序計算機概念給他留下極深的印象。維克斯靈感突現(xiàn)，立即回到劍橋大學(xué)著手研制工作，發(fā)明了第一臺微程序結(jié)構(gòu)的計算機。

王選后來說：

最使我激動不已的是1961年初看到的關(guān)于Atlas計算機的一篇不到一頁的簡短報道。Atlas是英國曼徹斯特大學(xué)20世紀(jì)50年代末研制的一臺大型計算機，每秒運算高達(dá)幾十萬次，支持多道程序。主設(shè)計師叫湯姆?基爾本(TomKill9U111)。他精通程序，又有很出色的無線電才能。由于英國當(dāng)時比較窮，用不起超大容量的磁心存貯器，基爾本只用了16K×48位的磁心存貯器，再加上第二級90多K字的磁鼓存貯器，首創(chuàng)了虛擬存貯器。同時，又以極大的魄力用晶體管分立元件來實現(xiàn)了這一創(chuàng)新的方案。

這樣的例子還有很多，從中我總結(jié)出一點：20世紀(jì)50和60年代計算機硬件方面的很多高招都來自程序和應(yīng)用(后來叫軟件)的需要，硬件和軟件的結(jié)合給計算機體系結(jié)構(gòu)帶來一系列的突破?？梢?，程序和應(yīng)用對硬件設(shè)計是非常重要的，只掌握硬件設(shè)計，不懂得程序和應(yīng)用，照樣產(chǎn)生不出創(chuàng)新的想法?？磥恚@就是創(chuàng)造的源泉。

就在1961年，王選決定：從硬件轉(zhuǎn)向軟件，從事軟、硬件相結(jié)合的研究，以探討軟件對未來計算機體系結(jié)構(gòu)的影響。這是王選又一個產(chǎn)生前瞻意識的遠(yuǎn)見，因為當(dāng)時整個中國也鮮有人這樣做。

直到后來，他一直把這稱作一生中最重要的一個決定。因為，從那以后，王選找到了產(chǎn)生創(chuàng)新思想的源泉。

接觸照排科研項目

1961年夏天，正當(dāng)王選在如癡如醉地工作時，由于長期的饑餓和勞累，他病倒了。

經(jīng)過一年的治療，他的病情不但沒有好轉(zhuǎn)，還一天天加重了。迫于無奈，王選于1962年夏天向?qū)W校請了長期病假，回到了上海的家中。

在上海養(yǎng)病期間，王選仍然不斷吸取新知識，還不時地向復(fù)旦大學(xué)的許自省和施伯樂兩位老師請教問題。

兩位專家非常熱心地對他進(jìn)行指導(dǎo)，這讓王選學(xué)會了調(diào)試手編程序的相關(guān)知識。

此時，王選開始自己設(shè)計編譯系統(tǒng)，他還將進(jìn)展情況寫信告訴了陳??。

1965年夏天，王選接到陳??的來信，由他所設(shè)計的編譯系統(tǒng)被正式列入了北大科研計劃的項目，王選興奮得在上海再也呆不住了，他立即告別父母，回到了離開3年的校園，迅速投入了緊張的工作。

編譯系統(tǒng)研制小組正式成立了，成員除了王選、許卓群、陳??、朱萬森以外，還包括3名協(xié)作單位的技術(shù)人員。這個小組在當(dāng)時很不起眼，許多人都沒有把它當(dāng)回事。

軟件設(shè)計是一項十分艱苦的工作，王選的體力還很虛弱，實在累得不行了，他就靠在床上工作。好在有陳??，她好像對王選的設(shè)計心領(lǐng)神會，總能編寫出精確漂亮的程序去實現(xiàn)。同時，她也被王選的設(shè)計所折服，常暗暗驚嘆，這個瘦弱不堪的人怎么會有這么多奇思妙想。

在整個設(shè)計過程中，王選并不贊成硬件直接執(zhí)行高級語言的方案，而是主張尋找編譯和目的程序運行中的瓶頸問題，這些問題，對于一個只懂軟件不懂硬件的人，可能會束手無策，而王選已經(jīng)有了硬件實踐的經(jīng)驗，他將硬件和軟件結(jié)合著來想，就試著從硬件上想辦法，果然很容易就想出了克服這些瓶頸的方法，他感到自己真的找到了創(chuàng)造的源泉。

但是，有一些問題王選也會百思不得其解，例如怎樣在語言中有效地利用當(dāng)時DJS21機上的磁鼓外存貯器，就把他困擾了很久。

這時，在國內(nèi)先于北大從事高級語言編譯系統(tǒng)研究的單位還有中國科學(xué)院和南京大學(xué)，其中，中科院計算所集中了以董韞美教授為首的一批很有才華的研究人員，他們的研究在國內(nèi)居于領(lǐng)先地位，與國外的差距也不大，在國內(nèi)外都很有影響力。

于是，王選和許卓群去中科院登門請教，果然得到對方的熱情點撥，這使王選很快就搞明白了?；氐奖贝蟛痪茫脱芯砍隽舜殴臄?shù)組的設(shè)計。

通過與中科院計算所的接觸，王選一方面為同行間能如此無私相助而感動，另一方面也切實感受到北大的差距。

王選所設(shè)計的編譯系統(tǒng)，終于在1967年研制成功，這一成功給了他更大的自信。

20世紀(jì)70年代，在美國等西方國家，計算機技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，開始從國家尖端科技向商業(yè)化方向延伸，IBM公司的大型機和DEC公司的小型機已經(jīng)各領(lǐng)風(fēng)騷。

1971年，英特爾研制出世界上第一塊4位字長微處理器4004，并在1974年再度推出處理速度比4004快20倍的8080，同一年，MITS公司以8080設(shè)計出全球第一臺微型電子計算機“牛郎星”。

然而在中國，計算機仍高不可攀，要跟上世界信息化發(fā)展的步伐，使計算機從高處走下來，除了突破各種客觀條件的限制，還必須解決一個巨大的技術(shù)難關(guān)，那就是漢字進(jìn)入和輸出計算機的問題，也就是漢字的信息處理問題。

于是，1974年8月，四機部、一機部、中國科學(xué)院、新華社和國家出版事業(yè)管理局5家單位，聯(lián)合向國務(wù)院和國家計委提出報告，要求將研制漢字信息處理系統(tǒng)工程作為國家重點科研項目。

周恩來總理親自聽取了匯報，很快由國家計委批準(zhǔn)立項，定名為“748”工程，列入國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展計劃。

該工程分為：鍵盤輸入、中央處理及編輯、校正裝置、精密型文字發(fā)生器和輸出照排裝置、通用型快速輸出印字裝置遠(yuǎn)距離傳輸設(shè)備、編輯及資料管理等軟件系統(tǒng)、印刷制版成形等，共7個部分。

陳??把這個消息告訴了王選，王選分析了一下“748”工程的3個子項目：漢字通信系統(tǒng)、漢字情報檢索和漢字精密照排。他說：

對于通信系統(tǒng)而言，漢字與西文沒有多大差別，不會有什么特色；情報檢索系統(tǒng)雖然價值大，從長遠(yuǎn)看有很大的發(fā)展前景，但當(dāng)時中國的硬件條件、聯(lián)網(wǎng)和使用情況還不足以使這類系統(tǒng)在較短時期內(nèi)形成一個大的氣候。

尤其重要的是，情報檢索系統(tǒng)的關(guān)鍵之一在于建大容量的信息庫，只有出版業(yè)采用計算機系統(tǒng)后，才能方便地獲得建庫需要的信息，特別是文獻(xiàn)的全文信息。

漢字精密照排是指運用計算機和相關(guān)的光學(xué)、機械技術(shù)，對中文信息進(jìn)行輸入、編輯、排版、輸出及印刷，也就是用現(xiàn)代科技對我國傳統(tǒng)的印刷行業(yè)進(jìn)行徹底改造。雖然難度巨大，但它的價值和前景同樣不可估量，因為在當(dāng)時中國最多的廠，恐怕就是印刷廠了。

王選被自己的分析震住了，通過一個科研項目發(fā)明一項技術(shù)，再用它來改造一個行業(yè)，這真是一個激動人心的創(chuàng)舉!

印刷術(shù)是中國舉世聞名的四大發(fā)明之一，隋唐之際產(chǎn)生了雕版印刷，11世紀(jì)40年代，北宋的畢?發(fā)明了活字印刷術(shù)，先是燒泥刻字，后人又搞了木字、銅字、鉛字，但是受社會發(fā)展和冶金、機械等工業(yè)水平的制約，始終沒能取代雕版印刷占據(jù)主導(dǎo)地位。

1445年至1455年，德國的谷登堡使鉛活字與印刷機相結(jié)合，發(fā)明了鉛活字機械印刷術(shù)，大量推廣并形成產(chǎn)業(yè)，引起了信息傳播的飛躍。

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19世紀(jì)中期，西方的鉛活字印刷技術(shù)進(jìn)入中國，逐步成為中國印刷業(yè)的主宰。進(jìn)入20世紀(jì)，隨著電子計算機和光學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，西方率先結(jié)束了活字印刷，采用了“電子照排技術(shù)”。

而在20世紀(jì)70年代的中國，仍然是“以火熔鉛，以鉛鑄字，以鉛字排版，以版印刷”，這不但嚴(yán)重污染了環(huán)境，而且出版印刷的能力也極低。一般圖書從發(fā)稿到出書，要在出版社壓上一年左右，有的要拖二至三年，許多新書發(fā)行時就已經(jīng)成了舊書。因此，當(dāng)時報刊、雜志的數(shù)量品種也十分缺乏，人們的精神生活嚴(yán)重缺乏，難以滿足人們的精神生活需求。

如果漢字精密照排項目研制成功，無疑將引起中國報業(yè)、出版印刷業(yè)甚至媒體傳播領(lǐng)域一場轟轟烈烈的革命，這怎么能不讓王選激動?

值得注意的是，王選在選擇這一科研項目時是完全自發(fā)的，因而也是自主的，是一個每月只領(lǐng)40多元勞保工資、長期在家養(yǎng)病的老病號不愿放任自己，找些事做而已。

可貴的是，王選從一開始選擇漢字精密照排項目，就看到了它的巨大實用價值，并且抱定了實現(xiàn)這一價值的目的和信心，因此，他的創(chuàng)造激情被激發(fā)了。

就這樣，王選決定著手研制漢字精密照排系統(tǒng)。

挑戰(zhàn)最新技術(shù)成果

王選當(dāng)時想，既然要在別人的基礎(chǔ)上推進(jìn)一步，就要把國內(nèi)和國際上在照排系統(tǒng)方面的研究現(xiàn)狀和發(fā)展動向了解清楚。

于是，王選開始克服巨大的經(jīng)費困難，開始查找資料，尋找依據(jù)和技術(shù)的突破口。因為北大圖書館的資料不夠全，于是，他就擠公共汽車到位于和平街的中國科技情報所查外文資料，那里的資料較全、較新。

由于沒有經(jīng)費來源，車費不能報銷，他只好盡量節(jié)約。為了節(jié)省5分錢，他提前一站下車徒步去中國科技情報所查閱資料。而且復(fù)印也需要算計，字?jǐn)?shù)不多的就手抄，以便節(jié)省復(fù)印費。因為42元的月薪既要養(yǎng)家又要維持起碼的研究費用。但王選不能停步，因為國外在發(fā)展相關(guān)技術(shù)，國內(nèi)也有五家實力雄厚的機構(gòu)在研制。

1975年的春天，全國人民沒有幾個人會像王選，自己掏錢，走很遠(yuǎn)的路去看什么外文資料的。一連幾個月，王選走在從和平西街到和平街的路上，他沒有在意路邊的玉蘭花開了一樹，像站了滿樹的白鴿，腦海里都是照排機的影子。

西方人早在30年前，就開始了用照排機取代鉛字的研究。第一代是手動照排機。1946年美國Intenype公司研制成功，稱為FotoseRer。它實際上是一種西文的照相排字機，字模制做在一塊透明的模板上，通過鍵盤的控制，把選中的字符對準(zhǔn)一個窗口，用很強的燈光照射，使這個字符在底片上感光，然后底片移動一下，再照下一個字符。

1951年美國研制出第二代是光學(xué)機械式照排機，叫做Photon200。它把西文字模制做在有機玻璃圓盤或圓筒上，在照排過程中圓盤作高速的勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)選到需要照相的字符時，自動啟動閃光燈，使字符在底片上成像。

20世紀(jì)50年代末，第二代照排機與計算機相連，構(gòu)成了計算機排字系統(tǒng)，從而使文字照排進(jìn)入了一個新階段。

第二代照排機是歐美60年代電腦排版的主力，日本在20世紀(jì)70年代初期仍很流行。

1965年由德國的一家公司研制成的第三代照排機，1968年開始成為商品。它把所有的字模以數(shù)字化形式存貯在計算機內(nèi)，輸出裝置是一個超高分辨率的陰極射線管，依靠它發(fā)光在底片上成像。

1975年的時候，三代機在歐美廣泛使用，已經(jīng)十分流行了。

第四代是激光照排機。字模以點陣形式存貯在計算機中。輸出時用激光束在底片上直接掃描打點成字。英國蒙納公司到1976年才研制成功，1975年還處于研制階段，能查到的資料非常少，而且都反映困難重重。

有一則報道提到美國一家公司研制出了樣機，但很快就放棄了推出商品的計劃；另一則報道說，激光逐行掃描使控制器的設(shè)計難度大大增加，研制出的系統(tǒng)很難達(dá)到廉價推廣。

不過，與第三代照排機相此，激光照排分辨率高、精度高、幅面可以很大、速度潛力也很大，還可以過渡到激光直接制版，前景十分誘人。

至于漢字照排系統(tǒng)的研制，當(dāng)時只有日本搞出了三代機，但是還沒有從根本上解決漢字信息的存貯問題，只能提供宋體和黑體兩種字體，僅能勉強應(yīng)付日文中的少量漢字，質(zhì)量也達(dá)不到印刷要求，無法投入實際應(yīng)用。

當(dāng)時國內(nèi)共有五家攻關(guān)班子從事漢字照排系統(tǒng)的研究。最早要屬清華大學(xué)，他們和中科院長春光機所合作，從20世紀(jì)60年代末就開始研制二代照排機，使用了清華大學(xué)研制的112計算機，1973年在北京新華印刷廠首次實現(xiàn)了漢字進(jìn)入電腦。

當(dāng)時是用一鍵九字的大鍵盤輸入的，1975年秋王選還專門去看過一次。在試生產(chǎn)車間，熟練的大鍵盤操作員緊張地錄入漢字，車間的黑板上還記錄了每天的錄入字?jǐn)?shù)。但這套系統(tǒng)機械故障頻繁，無法投入實際生產(chǎn)。

最大的研究單位要屬上海的一個班子，由一批著名的研究單位組成，是五家中實力最雄厚的。

王選發(fā)現(xiàn)，在照排機方面，這五套班子有兩家選擇了光學(xué)機械式的二代機，另外三家采用了陰極射線管輸出的三代機。

王選發(fā)現(xiàn)在存貯漢字方面，二代機本身就是模擬方式；三代機方面，國外大多數(shù)采用的是數(shù)字存貯，就是把每個字形變成一連串二進(jìn)位信息，存貯在計算機內(nèi)。

可是，國內(nèi)的這三家卻分別采用了飛點掃描、全息存貯和字模管的模擬存貯方式。

通過進(jìn)一步仔細(xì)地分析和比較，王選作出了一個大膽的判斷。

他認(rèn)為二代機用機械方式選字，對機械精密程度要求極高，需要非常精細(xì)的機械制造工藝，依照中國此時的機械工業(yè)水平，很難達(dá)到要求，研制和生產(chǎn)都很困難。同時，也不能適應(yīng)復(fù)雜版面的要求，尤其不可能實現(xiàn)文圖合一的輸出，因此，二代機是沒有發(fā)展前途的。

三代機所用的陰極射線管比黑白電視機分辨率高20倍，生產(chǎn)難度極大，對底片靈敏度要求也很高，國產(chǎn)底片很難過關(guān)；更重要的是，漢字字形的信息量龐大，模擬存貯的方法不可能解決存貯和輸出等技術(shù)難關(guān)。

這時，王選想起了德國Hell公司研制的Digiset系統(tǒng)，它首創(chuàng)的數(shù)字式存貯和數(shù)字式輸出，被稱為“真正的突破”。有一份雜志登載了Digiset輸出的線條圖，質(zhì)量很好?？磥?，數(shù)字式存貯將占統(tǒng)治地位。

經(jīng)過一番分析，王選大膽提出跳過目前正在攻關(guān)的第二代、第三代照排機，直接研制當(dāng)時尚無商品的第四代激光照排系統(tǒng)。

同時，他還得出了第一個重要的結(jié)論：

要研制漢字照排系統(tǒng)，首先必須解決漢字信息的存貯問題，模擬存貯的道路是走不通的，一定要采用數(shù)字存貯的技術(shù)途徑。