兩彈一星是靠算盤(pán)算出來(lái)的？真正的“幕后英雄”其實(shí)是它……

董少東

今年是中國(guó)第一臺(tái)計(jì)算機(jī)誕生60周年。60年前的1958年8月1日，中國(guó)第一臺(tái)M-3計(jì)算機(jī)完成了四條指令的運(yùn)行表演。因?yàn)檫@個(gè)有紀(jì)念意義的日子，這臺(tái)計(jì)算機(jī)被定名為“八一機(jī)”，后來(lái)同樣仿制M-3的計(jì)算機(jī)則命名為103機(jī)。

正是從“103機(jī)”開(kāi)始的中國(guó)第一代計(jì)算機(jī)，承擔(dān)了“兩彈一星”研制過(guò)程中的大量關(guān)鍵運(yùn)算，是“兩彈一星”的幕后英雄、不為人所知的國(guó)之重器。

不過(guò)，因?yàn)楸Ｃ艿男枰瑢?duì)中國(guó)核武器研究做出卓越貢獻(xiàn)的中國(guó)第一代計(jì)算機(jī)，長(zhǎng)期以來(lái)一直是默默無(wú)聞的“幕后英雄”。甚至在有些宣傳中，會(huì)說(shuō)中國(guó)科學(xué)家用算盤(pán)完成了“兩彈一星”的運(yùn)算。殊不知，那些海量的復(fù)雜運(yùn)算，用算盤(pán)不知要撥打到何年何月。

說(shuō)起“八一機(jī)”和“103機(jī)”的誕生，得從1956年6月計(jì)算所籌委會(huì)——這家中國(guó)最早的計(jì)算機(jī)研究基地的成立開(kāi)始。

計(jì)算所籌委會(huì)的主任是華羅庚，三位副主任分別來(lái)自解放軍總參某部、二機(jī)部和建設(shè)委員會(huì)。籌委會(huì)成員中，除了這幾家單位的專(zhuān)家學(xué)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(jì)算機(jī)還是一個(gè)“只聞其聲、未見(jiàn)其型”的新學(xué)科。為了解決研究和教學(xué)人員的極度短缺，計(jì)算所籌委會(huì)和清華大學(xué)、北京大學(xué)合作，抽調(diào)高年級(jí)學(xué)生和已畢業(yè)的大學(xué)生，舉辦了四期訓(xùn)練班。

從1956年至1962年舉辦的這四期訓(xùn)練班，可以說(shuō)是中國(guó)計(jì)算機(jī)的“黃埔軍校”。四期訓(xùn)練班共畢業(yè)學(xué)生684人。

訓(xùn)練班開(kāi)始辦的時(shí)候，計(jì)算所尚在籌備，完善的教學(xué)、科研條件還不具備。訓(xùn)練班的教學(xué)場(chǎng)地，借用過(guò)清華、北大的教室，甚至用過(guò)西苑兵營(yíng)、香山大廟等地。在遠(yuǎn)離市區(qū)的古廟里辦現(xiàn)代電子計(jì)算機(jī)訓(xùn)練班，現(xiàn)在看來(lái)很有些“穿越”的感覺(jué)。

1956年，中科院兩次派出計(jì)算機(jī)技術(shù)考察團(tuán)赴蘇“取經(jīng)”，帶回了大量資料。第一期訓(xùn)練班開(kāi)學(xué)的時(shí)候，考察團(tuán)正在莫斯科參觀蘇聯(lián)最新型的БЭСМ計(jì)算機(jī)。人還沒(méi)回國(guó)，他們拍攝的大量照片就先送到了訓(xùn)練班的課堂上。

到了第三期、第四期訓(xùn)練班的時(shí)候，學(xué)員們就已經(jīng)有了親眼觀摩乃至上機(jī)操作計(jì)算機(jī)的機(jī)會(huì)。

中科院派出的赴蘇計(jì)算機(jī)考察團(tuán)，帶回國(guó)的不僅僅是蘇聯(lián)計(jì)算機(jī)的照片。幾個(gè)月后，中國(guó)向蘇聯(lián)訂購(gòu)了M-3計(jì)算機(jī)的圖紙資料。

M-3計(jì)算機(jī)其實(shí)并不算先進(jìn)，是蘇聯(lián)早期研制的一種中小型計(jì)算機(jī)。中國(guó)引進(jìn)這種計(jì)算機(jī)的目的也很明確，就是通過(guò)它吃透計(jì)算機(jī)生產(chǎn)技術(shù)。這也是中國(guó)計(jì)算機(jī)起步階段與“先集中、后分散”并列的另一大原則：“先仿制、后創(chuàng)新”。

純粹的理論研究，不可能憑空造出計(jì)算機(jī)來(lái)，而當(dāng)時(shí)中國(guó)自己的工業(yè)水平，尚不足以撐起計(jì)算機(jī)這個(gè)電子工業(yè)的“塔尖”。就拿第一代電子管計(jì)算機(jī)使用最多的電子管來(lái)說(shuō)，當(dāng)時(shí)中國(guó)電子管主要應(yīng)用于收音機(jī)，使用最多的也不過(guò)“十一燈”，即十一只電子管。

北京廣播器材廠最初被選中生產(chǎn)計(jì)算機(jī)，也是“以電子管論英雄”。廣播器材廠是當(dāng)時(shí)中國(guó)使用電子管最多的工廠，既然計(jì)算機(jī)用的也是電子管，工業(yè)主管部門(mén)就想當(dāng)然地認(rèn)為廣播器材廠能“照葫蘆畫(huà)瓢”。

殊不知，雖然都用電子管，但廣播設(shè)備屬于模擬信號(hào)系統(tǒng)，而計(jì)算機(jī)是數(shù)字信號(hào)，這是計(jì)算機(jī)區(qū)別于之前的所有工業(yè)設(shè)備、電子設(shè)備的根本特點(diǎn)。兩者雖然“沾親”，卻隔代遠(yuǎn)矣。

北京廣播器材廠制造計(jì)算機(jī)力所不及，M-3圖紙資料轉(zhuǎn)給了國(guó)營(yíng)第738廠。

738是北京有線電廠代號(hào)，兆維集團(tuán)的前身，可能很多人并不了解，提到它的“兄弟”798，可就無(wú)人不知了。不過(guò)，798現(xiàn)在的名氣來(lái)自于藝術(shù)園區(qū)，而在上世紀(jì)50年代，798、738都是蘇聯(lián)援建的電子工廠，它們所在的酒仙橋，就是中國(guó)最早的電子工業(yè)基地。

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

738廠生產(chǎn)計(jì)算機(jī)，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(lián)提供的部分元器件，按照M-3的圖紙和技術(shù)說(shuō)明進(jìn)行裝配。

現(xiàn)在的家用電腦只有幾個(gè)部件，數(shù)條接線，裝配簡(jiǎn)單，很多人都能自己動(dòng)手“攢機(jī)”。而M-3雖然性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上現(xiàn)在的任何一臺(tái)家用電腦，但塊頭可大得多了。它有三個(gè)大衣柜大小的機(jī)箱，全機(jī)有700多只電子管、2000個(gè)二極管、10000個(gè)阻容元件、400個(gè)插件，不但有插接，還有焊接，全部都要手工完成，一條導(dǎo)線、一個(gè)螺絲、一個(gè)焊點(diǎn)都馬虎不得。

裝配中國(guó)第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，738廠日夜兼程用了八個(gè)月。

1958年6月1日，738廠仿制的M-3計(jì)算機(jī)交付中科院計(jì)算所調(diào)試。

開(kāi)機(jī)運(yùn)行，問(wèn)題來(lái)了。

這臺(tái)計(jì)算機(jī)運(yùn)行很不穩(wěn)定，甚至有些簡(jiǎn)單的運(yùn)算也會(huì)出錯(cuò)，有時(shí)候又干脆中途“罷工”。問(wèn)題出在哪里？計(jì)算所的技術(shù)人員只能根據(jù)蘇聯(lián)圖紙，用電子儀器一處處地測(cè)試關(guān)鍵點(diǎn)。

這個(gè)中國(guó)第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)，裝配時(shí)出現(xiàn)了個(gè)別接線錯(cuò)誤或虛焊點(diǎn)，糾正后卻仍沒(méi)有效果，運(yùn)行中各種不穩(wěn)定一如既往。

時(shí)間卻不等人了。時(shí)值“大躍進(jìn)”，各行各業(yè)都在“放衛(wèi)星”，仿制M-3計(jì)算機(jī)被定為1958年“八一獻(xiàn)禮”。為了趕上這個(gè)時(shí)間點(diǎn)，科技人員只能在調(diào)試中做出取舍：先不管可靠性和實(shí)用性，集中力量解決“正確性”，也就是確保這臺(tái)計(jì)算機(jī)能在8月1日運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)，運(yùn)算正確。

經(jīng)過(guò)兩個(gè)月不舍晝夜的調(diào)試，這臺(tái)仿制的M-3計(jì)算機(jī)終于在8月1日完成了四條指令的運(yùn)行表演。因?yàn)檫@個(gè)有紀(jì)念意義的日子，這臺(tái)計(jì)算機(jī)被定名為“八一機(jī)”，后來(lái)同樣仿制M-3的計(jì)算機(jī)則命名為103機(jī)。雖然它的運(yùn)算速度只有每秒30次，但“中國(guó)第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)”的標(biāo)志性意義，已經(jīng)足夠激動(dòng)人心，新華社當(dāng)即播發(fā)了中國(guó)研制成功計(jì)算機(jī)的消息。

103計(jì)算機(jī)

時(shí)任中國(guó)科學(xué)院黨組書(shū)記的張勁夫，那一天也特意來(lái)到計(jì)算所?？吹接?jì)算機(jī)成功運(yùn)行，張勁夫風(fēng)趣地說(shuō)，這臺(tái)計(jì)算機(jī)就叫“有了”。

“有了”，飽含著夙愿達(dá)成的喜悅，卻也有一種不滿(mǎn)足的心境——“八一機(jī)”解決的是中國(guó)計(jì)算機(jī)“有和無(wú)”的問(wèn)題，但距離這臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)際應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走。

1958年9月，蘇聯(lián)計(jì)算機(jī)專(zhuān)家來(lái)計(jì)算所指導(dǎo)，最后找到了癥結(jié)：“八一機(jī)”的磁鼓質(zhì)量不合格。沒(méi)想到這又引起了一番爭(zhēng)論。蘇聯(lián)專(zhuān)家說(shuō)738廠生產(chǎn)的磁鼓鍍層不合格，與蘇聯(lián)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)不符。738廠說(shuō)磁鼓是嚴(yán)格按照蘇聯(lián)技術(shù)文件生產(chǎn)的，指標(biāo)合格。誰(shuí)對(duì)誰(shuí)錯(cuò)莫衷一是。倒是后來(lái)蘇聯(lián)方面送來(lái)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(wèn)題。

其實(shí)，M-3計(jì)算機(jī)是蘇聯(lián)研制計(jì)算機(jī)過(guò)程中的一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的初級(jí)產(chǎn)品，本身就很不完善。中國(guó)的科技人員在仿制和調(diào)試的過(guò)程中，對(duì)其進(jìn)行了大量改進(jìn)。比如磁性存儲(chǔ)設(shè)備，眼見(jiàn)“八一機(jī)”的磁鼓問(wèn)題一時(shí)解決不了，中國(guó)科技人員沒(méi)有“等靠要”，而是另辟蹊徑，自行設(shè)計(jì)研發(fā)磁芯存儲(chǔ)器，這也是我國(guó)第一個(gè)自行設(shè)計(jì)使用的計(jì)算機(jī)部件。

1959年5月，磁芯存儲(chǔ)器研發(fā)成功，裝配到103機(jī)上以后，將其運(yùn)算速度提高到每秒1500次，后來(lái)進(jìn)一步改進(jìn)，又提高到每秒2300次。

在仿制M-3計(jì)算機(jī)的同時(shí)，我國(guó)又從蘇聯(lián)引進(jìn)了大型電子計(jì)算機(jī)技術(shù)。大型計(jì)算機(jī)的“藍(lán)本”是蘇聯(lián)的БЭСМ計(jì)算機(jī)，中國(guó)生產(chǎn)型號(hào)命名為104機(jī)。104計(jì)算機(jī)有22個(gè)機(jī)柜，占地400平方米，全機(jī)共用4200個(gè)電子管，4000個(gè)二極管，運(yùn)行速度達(dá)到了每秒一萬(wàn)次。

1959年10月1日，我國(guó)第一臺(tái)大型通用數(shù)字電子計(jì)算機(jī)研制成功，向國(guó)慶十周年獻(xiàn)了禮。《人民日?qǐng)?bào)》在頭版頭條報(bào)道了這一喜訊。

這時(shí)候，103機(jī)其實(shí)也剛剛完成可靠性和實(shí)用性的調(diào)整改進(jìn)，這兩種計(jì)算機(jī)成了738廠供不應(yīng)求的產(chǎn)品。相對(duì)而言，倒是運(yùn)算速度慢很多的103機(jī)銷(xiāo)路更廣，一共生產(chǎn)了48臺(tái)。原因很簡(jiǎn)單，103機(jī)便宜。

當(dāng)然，便宜只是相對(duì)于104機(jī)而言。104機(jī)每臺(tái)造價(jià)達(dá)200萬(wàn)元，103機(jī)則是25萬(wàn)元——這也相當(dāng)于400個(gè)大學(xué)畢業(yè)生一年的工資了。

104機(jī)的高昂造價(jià)，注定其只能服務(wù)于國(guó)家重大項(xiàng)目。1960年，第二臺(tái)104機(jī)交付航天706所，為研制導(dǎo)彈、火箭和衛(wèi)星進(jìn)行了大量軌道計(jì)算。我國(guó)第一顆原子彈的很多相關(guān)計(jì)算就是由104機(jī)完成的。

104機(jī)總共生產(chǎn)了7臺(tái)，其水平雖然不及美國(guó)的大型計(jì)算機(jī)，但已經(jīng)超過(guò)了和中國(guó)同時(shí)起步研制計(jì)算機(jī)的日本，與英國(guó)的水平旗鼓相當(dāng)。

103機(jī)和104機(jī)雖然都是國(guó)產(chǎn)，終究是仿制品，只能解決中國(guó)計(jì)算機(jī)“有和無(wú)”的問(wèn)題。中國(guó)計(jì)算機(jī)的創(chuàng)業(yè)者們可不想永遠(yuǎn)跟在蘇聯(lián)屁股后面。仿制這兩種型號(hào)的蘇聯(lián)計(jì)算機(jī)之初就“有約在先”：“先仿制后創(chuàng)新”。

1958年8月，103機(jī)剛剛仿制出來(lái)，中國(guó)就開(kāi)始自主研發(fā)計(jì)算機(jī)。僅用了不到兩年時(shí)間，1960年5月，我國(guó)第一臺(tái)自主設(shè)計(jì)、制造的計(jì)算機(jī)107機(jī)交付中國(guó)科技大學(xué)。

107機(jī)由夏培肅主持研發(fā)，設(shè)計(jì)思想與蘇聯(lián)計(jì)算機(jī)有著本質(zhì)區(qū)別，其基礎(chǔ)設(shè)計(jì)來(lái)源于1953年中科院數(shù)學(xué)所時(shí)期的計(jì)算機(jī)科研小組，又裝配了我國(guó)自主研發(fā)的磁芯存儲(chǔ)器。107機(jī)一出手就全面超越了仿制的103機(jī)。

全機(jī)采用了1200余只電子管，運(yùn)算速度最初為每秒250次，后來(lái)調(diào)整設(shè)計(jì)和程序，達(dá)到了每秒2000次。107機(jī)連續(xù)無(wú)故障運(yùn)行時(shí)長(zhǎng)超過(guò)20小時(shí)，創(chuàng)造了電子管計(jì)算機(jī)的紀(jì)錄。而且，這臺(tái)計(jì)算機(jī)可以隨時(shí)開(kāi)關(guān)機(jī)，看似簡(jiǎn)單的這個(gè)功能，卻讓同時(shí)代的電子管計(jì)算機(jī)難以望其項(xiàng)背。

作為小型計(jì)算機(jī)，107機(jī)只是牛刀小試。1964年4月，中科院計(jì)算所研制的119計(jì)算機(jī)投入使用，每秒運(yùn)算速度達(dá)到5萬(wàn)次，是世界上運(yùn)算速度最快的電子管計(jì)算機(jī)。

119計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度是104機(jī)的五倍，很快替換了在國(guó)家重點(diǎn)工程中值班的104機(jī)。彼時(shí)，我國(guó)第一顆氫彈正在理論攻關(guān)階段，中科院計(jì)算所的119機(jī)和華東計(jì)算所的J-501機(jī)（在119機(jī)基礎(chǔ)上仿制），一北一南，高速運(yùn)轉(zhuǎn)著。

為我國(guó)氫彈研制做出突出貢獻(xiàn)的J-501電子管計(jì)算機(jī)。

1965年11月1日，J-501機(jī)輸出結(jié)果的打孔紙帶上，終于顯示出令人興奮的數(shù)字。帶隊(duì)在上海進(jìn)行理論運(yùn)算的于敏，當(dāng)即用暗語(yǔ)給北京打了一個(gè)電話：“我們幾個(gè)人去打了一次獵……打上了一只松鼠……”

這只“松鼠”，就是我國(guó)第一顆氫彈理論研究的突破。

因?yàn)楸Ｃ艿男枰?，?duì)中國(guó)核武器研究做出卓越貢獻(xiàn)的119計(jì)算機(jī)，長(zhǎng)期以來(lái)都是默默無(wú)聞的“幕后英雄”。甚至在有些宣傳中，會(huì)說(shuō)中國(guó)科學(xué)家用算盤(pán)完成了“兩彈一星”的運(yùn)算。殊不知，那些海量的復(fù)雜運(yùn)算，用算盤(pán)不知要撥打到何年何月。

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