陈火旺:让创造之火在系统软件领域越烧越旺

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  陈火旺,一个朴素的名字,一个洋溢着生命热情的名字,一个与中国“银河”计算机事业紧密相连的名字。
  在这一名字的后面,缀着一长条用知识、智慧、责任的花朵串成的炫目花环:国防科技大学计算机系教授、博士生导师、系副主任、研究生院副院长,中国计算机历史上第一个Fortran编译系统的设计者、第一台亿次巨型计算机软件系统的总负责人,湖南省计算机学会会长、中国计算机学会计算机科学理论专业委员会主任,武汉大学软件工程国家重点实验室学术委员会主任,南京大学、北京航天大学、中国科学院软件研究所计算机科学国家重点实验室学术委员会委员,国家智能中心、东北大学软件工程中心学术委员会委员,国家863计划信息领域第一届专家委员会委员,中国软件行业协会副主任,国务院学位委员会计算机学科评议组成员,少将,数理逻辑学家,中国工程院院士。
  
  贫寒求学:国内外合力培养的软件人才
  
  1936年2月5日,立春,这是一个象征农事开始的节气。这天,在福建省安溪县长坑乡一个火焰通红的铁匠炉边,衣衫褴褛、目不识丁的陈铁匠,用他握惯铁锤的大手,喜上眉梢地抱起刚刚出生的儿子,给他起了一个饱含着铁匠质朴情怀与无限期望的名字:火旺。
  陈铁匠虽然给儿子取名火旺,却没有让他子承父业,继续守着旺旺的火炉干铁匠的打算。相反,却对他寄予厚望,希望他能断文识字,走出铁匠铺,出人头地。而母亲,则以她做买卖时的精妙计算,默默影响和培养着儿子在数学方面的兴趣。当陈火旺围着铁匠炉渐渐长大,能够拿动火钳与小铁锤时,父亲立即毫不犹豫地将他送进了学堂,让他那双还没有握惯铁锤和火钳的小手拿起了纸笔。
  陈火旺进入学校后,很快发现了一个与铁匠铺完全不同的世界。这个世界由拼音、汉字、阿拉伯数字组成,它可以通向知识与科学的殿堂。陈火旺对这个世界充满了好奇,也充满了渴望,很快被这个谜一样的新奇世界迷住了。继承了父亲体魄与铁匠韧性的陈火旺,也继承了父亲的毅力和耐性,同时继承了母亲的缜密和精准,默默在知识的世界里跋涉,追逐那一个又一个吸引他前进的知识亮点。很快,陈火旺就成为了一个勤奋而优秀的学生。
  1953年,陈火旺高中毕业,在填报高考志愿时,他的目光被一所当时即已声名赫赫的大学——复旦大学深深吸引,这个由《尚书·大传》里的“旦复旦兮,日月光华”脱胎而出的大学校名,正如“日月光华”一般照亮了他求知的视野。于是,他毫不犹豫地选择了这所大学,并以优异的成绩考进了该校数学系。
  在复旦大学这座知识殿堂里,他得到了当时闻名国内外的老教授苏步青、陈建功、杨武之等的教诲与指导。老师们知识渊博,诲人不倦,常常把学生引入数学思维的自由空间,陈火旺获益匪浅。在老师的教诲与指导下,数学基础一直较好的他,仿佛置身于数学王国的大花园。陈火旺十分珍惜这一环境与机遇,他像一只辛勤的蜜蜂一样,在百花丛中飞飞停停,尽情在数学理论的花蕊中吮吸,酿制芬芳甜蜜的数学之蜜。
  天道酬勤,勤奋与好学终于迎来了陈火旺人生的第一件得意之事。1956年秋天,陈火旺以优异的成绩提前一年毕业。
  鉴于陈火旺学业突出,数学功底深厚,毕业后留校工作的他,于1958年被复旦大学选派到北京大学进修数理逻辑。数理逻辑是数学的一个分支,它主要研究推理、计算的问题,随着它的发展,二进位的新办法被广泛应用,从而导致新技术革命尤其是计算机技术的诞生。尽管其在国外已发展得较为成熟,但在20世纪50年代中期的中国,它仍是一门新兴学科。在北京大学,陈火旺有幸得到国内数理逻辑创始人、中国科学院学部委员胡世华和王宪钧教授的亲自教诲与悉心指导,一年半时间的系统学习和名师指教,为他日后从事计算机科学打下了坚实的基础。
  结束在北京大学的进修后,陈火旺回到复旦大学任助教。1965年初,在全国人民代表大会第三届第一次会议上,周恩来首次提出了实现四个现代化的目标。为适应四个现代化建设的需要,培养高层次的科技人才,国家教育部决定陆续选派一些又红又专的知识分子赴西欧一些国家进修、留学。1965年9月,陈火旺被教育部派往英国伦敦国家物理所,进修计算机软件专业。英国国家物理所是西欧的一个老牌科研机构,也是世界上著名的研究所,该所曾有好几位科学家获得诺贝尔奖。20世纪60年代初,该所率先开展大型计算机的应用研究,至20世纪60年代中期,该所在计算机应用科学方面地研究,已远远走在了世界前列。
  陈火旺非常珍惜这一难得的机遇,但他在国内从没用过计算机,理论上也是一知半解,学习难度可想而知。“知耻而后勇”,困境激起了陈火旺强烈的求知欲望,他一头扎进实验室、图书馆,对学业之外的事视而不见,甚至连近在咫尺、风景秀丽的泰晤士河两岸是何模样都没有留意过。终于,他凭着勤奋执著与厚实的数学功底,以百米冲刺的速度入门,并弄清了计算机软件中宏指令发生器的奥秘,为检验自己的学习成果,他又模仿着做了一个宏指令发生器,装到该所的计算机上进行测试,一试居然成功了。该所指派给他的辅导老师十分高兴,继续指导陈火旺系统钻研计算机软件理论与进行软件开发实践。
  1967年初,文化大革命全面爆发,“史无前例”的“文革”风暴刮得工厂停工、学校停课、机关运转不灵,很快,这一风暴也影响到了海外留学人员。原本有两年进修期的陈火旺,接到中国驻英代办处转达的一纸通知,提前结束了进修,匆匆踏上了归国的旅程。
  
  另辟蹊径:动乱岁月走通的成功之路
  
  陈火旺一踏上祖国的土地,即感受到了一种无以名状的混乱。回到复旦大学,迎接他的是一种让他无法接受的状况:原校领导和学校的专家教授或靠边站,或被批斗,或被关押;教室、实验室再也看不到他熟悉的情景,师生、研究人员无影无踪,教学设施、实验仪器上开始蒙上灰尘;校园里的宣传栏和教学大楼、教职工宿舍墙壁等处,贴满了造反派的大字报、传单。
  陈火旺惶惑了、惊呆了,他的心在颤抖、在流血:世界科技革命方兴未艾,新技术浪潮风起云涌,而我们却在干着扼杀科技、扼杀进步的蠢事,难道这帮人又要把中华民族带回到愚昧、落后、封闭、无知的时代去吗?然而,个人的力量毕竟太渺小了,无人计较陈火旺的态度。无事可做的陈火旺,自成一体,除了应付应付那些不能回避的政治学习,剩余时间,就悄悄地拿起书籍,继续着计算机理论学习和自己在国外的软件研究。好在陈火旺“根正苗红”,即便造反派发现了,也不好把他当成造反的靶子。
  1967年春,华东计算机所负责人在一个偶然的机会里,听说复旦大学新近从英国归来一位计算机软件专家,正被冷落一边,而其正是该所紧缺的人才。他们喜出望外地找到陈火旺,邀请他共同为中国计算机事业努力,陈火旺非常高兴,双方一拍即合。随后,该所以“帮助锻炼改造”的堂皇理由,向复旦大学发出借调函,复旦大学造反派只好放行。
  当时的上海华东计算机研究所,基本上代表了我国计算机的发展水平。来到这里后,陈火旺很快发现,我国计算机软件领域的研究和使用还处在拓荒阶段:布满“01010l”的专用纸带就是计算机程序软件,这种纸带断裂后,工作人员就用剪刀、糨糊将其修补粘接好,还用香烟去烧孔。落后的现状激发了陈火旺奋起直追的斗志。在上海华东计算机研究所的安排下,陈火旺躲进实验室,用了将近两年的时间,主持设计了我国计算机软件领域第一个符号宏汇编器,并成功的将其应用于“655”计算机上。同时,他提出的递归结构式的符号宏指令产生技术,相继被中国科学院计算机研究所等单位采用。可以说,上海华东计算机研究所的几年,奠定了陈火旺以后在计算机软件领域发展、大显身手的基石。
  1970年,可以说是陈火旺计算机软件事业的转折点。原哈军工计算机专家慈云桂教授受周恩来之托,组织人员研制远望号测量船上的计算机。陈火旺是他组织到的人才之一。
  时值“哈军工”主体南迁长沙,更名为长沙工学院(后来改为国防科技大学),学院百废待兴。研制计算机的工作点,安置在郊区一座破烂的农校,那里实际上是几间教室带一个养鸭房。鸭房地上积着20多厘米厚的鸭粪,墙上涂着“砸烂狗头”一类的标语……
  条件虽然艰苦,但专家教授们的兴致却很高——在那个年代,能专心致志从事科研工作,毕竟是一件值得高兴的事,何况他们从事的还是国防科研工作。
  从此,陈火旺正式开始了他梦寐以求的计算机软件事业。
  在慈云桂教授推荐下,陈火旺主持了国内第一个符号汇编语言和宏指令产生器——Fortran编译器的总体设计。这一任务直接来自国防科委,为了早日完成这一国防科研任务,陈火旺带领课题组的专家们展开了Fortran编译程序的会战。1973年,陈火旺又领受了远望号测量船中心计算机DJ151语言系统的研制重任。1974年, 441B—III 的Fortran编译系统顺利完成,这一成功极大地鼓舞了陈火旺,他以更加饱满的热情和更足的信心,全身心投入远望号测量船中心计算机DJ151语言系统的研制工作。从1973年至1978年的5年间,除I975年他被硬性派往湘西农村支援农业学大寨外,其余4年,他无时无刻不盯在研制工作中。为了保证成果的先进性,他尽可能瞄准当时所能了解到的国际先进水平,并比照国际先进水平,设计了MPL和Fortran编译器的全部框图,提出了因子分解式全局优化技术,使目标码运行效率大为提高,从而使这一系统成为国内第一个具备全局优化的编译系统。
  1978年,对于陈火旺来说,是一个初尝成功甘饴的年份。这一年,远望号测量船中心计算机DJ151语言系统MPL和Fortran编译器的全部框图完成,并达到了国际先进水平;1978年,陈火旺1974年主持完成的441B—III 的Fortran编译系统获得全国科学大会奖,享受到了一个科学家应有的荣耀。
  
  飞跃新高:从银河巨型计算机“软总”开始加速
  
  1978年3月,国家将自主研制每秒运行亿次的“银河”巨型计算机的任务交给了国防科技大学计算机研究所。
  国防科技大学领受这一光荣而又艰巨的任务后,立即组织起一支由拔尖人才组成的攻关队伍,陈火旺理所当然地成了“银河”亿次巨型计算机攻关的主将之一,被学校任命为项目软件系统的总负责人。
  有人将计算机的软硬件做了一系列形象生动的比喻:如果把计算机硬件比作舞台,软件就是舞台上演出的节目;如果把硬件比作人体,软件则是这个人的知识和才能。而当时,我国巨型机的软件系统领域还是一块荒芜的处女地。不改变这种状况,即使巨型机研制出来,也不过是一座徒有虚名的舞台,一个四肢发达而头脑简单的巨人。但要把巨型机的头脑武装起来,其工程量大得让人难以想象。
  深知责任重大的陈火旺,率领一支50余人的“软”队伍,进行了长达4年多的“硬”攻关。1983年12月,国家技术鉴定组对“银河Ⅰ”亿次巨型计算机的各项性能,进行了我国计算机史上最严格的技术考核后,通过了国家级鉴定。鉴定书确认:我国自行研制的第一台亿次电子计算机系统,系统稳定可靠,软件较齐全,其主要技术指标均达到和超过了鉴定大纲的要求,具有国内先进水平,某些方面达到了国际水平。它的研制成功,填补了国内巨型电子计算机的空白。其中,软件系统中向量Fortran目标效率和向量自动识别器的识别率高于当时一些发达国家的cray Fortran编译器的水平。
  1984年,“银河I”亿次巨型机获国防科技特等成果奖,陈火旺个人获国防科技一等奖,并荣立了二等功。
  求名者,把成绩当作炫耀的资本;奉献者,则把成绩当作奋斗的动力和基石。陈火旺又向新的高峰发起了进攻。为打破西方国家的技术封锁,在“863高技术计划”和国家自然科学基金资助下,陈火旺率领一批年轻学者,从1987年春天起,率先在国内开始了 “面向对象的集成化软件开发环境”的艰难探索。一开始,他们就以保证成果不落后于国际先进水平为起点。陈火旺创造性地提出确定以VAX机作为基础环境,应用C语言实现开发功能的途径。1990年3月,“面向对象的集成化软件开发环境”通过了由国家教委主持的成果鉴定。参加鉴定的国内计算机软件专家们一致认为,该系统达到了20世纪80年代国际同类软件开发环境的先进水平,在国内尚属首创,具有实用价值和很好的应用前景。1990年12月,该成果获国防科技进步一等奖。
  在探索“面向对象的集成化软件开发环境”的同时,陈火旺又率领另一支专家学者队伍瞄准了国际前沿的另一目标——“非单调推理系统GKD—NMRS”。非单调推理理论系统的研究是20世纪80年代国际人工智能领域的主攻方向,被列入国家“863高技术计划”,为了使这项智能计算机基础语言与环境的课题赶超世界先进水平,陈火旺与王献昌、王兵山、齐治昌、王广芳等8位专家学者针对国内当时非单调推理理论所存在的问题,在Hom逻辑基础上,把准缺逻辑推理的内核引入GKD—NMRS,使表达常识性的经验知识和非单调推理在逻辑程序中成为可能,创立了新一代逻辑程序设计的理论、方法和技术。GKD—NMRS研究成果出来后,立即在国内外产生了强烈反响,30多篇理论文章在国内外一级刊物和会议上发表。其中一篇被1990年国际泛太平洋人工智能会议评为优秀论文,一篇被国际上颇有权威的AI会议IJCAI’91所录用,一篇在1990年首届国际计算机集成会议上发表后,受到了评委会成员、国际系统集成季刊主编的赞赏。1991年10月,国际联机检索结果表明,GKD—NMRS处于当前国际前沿,达到当时的国际先进水平,顺利通过了国家“863高技术计划”计算机专家组的鉴定。l993年初,该成果获国防科技进步一等奖。
  随着时代的发展,计算机技术在我国得到蓬勃发展和广泛运用,陈火旺的研究视野更加开阔,更多的将关注的目光投向一些有关我国计算机发展的带全局性的问题。比如:2000年千年虫问题、计算机智能技术的深度开发与应用、我国自主知识产权的系统软件的开发、软件开发人才的培养等。但不管何时何地,他的目光始终盯在本学科的最前沿。
  
  心系未来:培养世界一流的博士
  
  1984年1月,经国务院学位委员会批准,陈火旺成为国防科技大学计算机软件专业学科第一位博士生导师。 “立足国内,培养世界一流的博士。”这是陈火旺在人才培养上给自己定下的目标。为此,他严把选拔、培养、成果3道关口。要求博士生 “要顶天立地,要博大精深,要德才兼备。”顶天立地,即在学术创新上争创世界一流(顶天),使研究成果适应社会需要(立地);博大精深,即在打牢坚实宽广根基的基础上,追求学科前沿精深领域的突破,力争占领制高点;德才兼备,即要求学生把振兴中华的志向理想建筑在出类拔萃的综合才能上。在这一要求和理念的约束下,陈火旺的博士生们丝毫不敢懈怠,扎扎实实打基础,勤勤恳恳做学问,老老实实为人。
  科研选题是博士培养的关键一步。选题分量重不重、水平高不高,在很大程度上左右学生的成绩,也体现导师的水平。国内高校导师培养博士生的选题方法不外乎3种:一是给博士生定出选题范围,博士生通过阅读文献、摸索方法,选定课题;二是由博士生从导师承担的科研项目中,选取博士生自己感兴趣的部分进行研究;三是导师给博士生以充分的自主权,由博士生独立选题,充分发挥其才能与潜质。在博士培养的选题实践中,前两种方法运用比较普遍,后一种方法运用较少。但陈火旺在博士培养中,却偏爱后一种选题方法。他认为:对于博士生来说,导师是指路人,而不是“保姆”;导师指导博士生,不是让他们追随,而是鼓励他们创新,授予他们创新的能力。因此,他指导的博士生,几乎人人都经受了反复选题的磨练,最终成为“顶天立地”的人才。殷博士,陈火旺指导的首批博士之一,国防科大计算机学院博士生导师、中国计算机学会理论计算机科学专业委员会常务委员兼秘书长,先后获全国高校青年教师奖、国防科工委优秀教学成果奖、国防科技成果奖、湖南省自然科学成果奖各一项;王博士,1992年夏天毕业的博士。他在陈火旺指导下,瞄准当代计算机科学前沿课题——《面向智能体的人工智能程序设计语言及其环境的研究》,毕业后不久,就成为“顶天立地”的闯将。他在分布对象技术和Agent系统理论方面的研究,在国内保持领先水平,处于国际前沿。获得了首届“中创软件基金优秀人才奖”,应邀参加了中国科协主办的“青年科学家论坛”(1995.8),目前是“863高技术计划”信息领域主持重点课题的最年轻学者之一……
  海到尽头天作岸,山至绝顶我为峰。陈火旺告诫他的博士生:科学探索无穷无尽,作为金字塔尖上的博士应当抢占制高点,高瞻远瞩,总揽全局,将知识融会贯通,成为青出于蓝而胜于蓝的高新尖人才。作为协助导师,陈火旺还参与了指导国防科大计算机科学与技术博士后流动站第一批进站的赵沁乎博士的工作,协助他挺立世界研究潮流的前沿,紧密联系我国计算机发展趋势,开展“类比与归纳推理”的研究,使其一系列成果都达到了国际先进水平。赵沁乎博士出站后,即被破格晋升为教授,并先后担任北京航空航天大学计算机系主任,北航业务副校长、国家教委“211工程办”主任、国务院学位办主任。
  20多年来,陈火旺培养了近百名博士、硕士,并在博士后流动工作站对博士后的研究工作给予指导,培养、带出了一批中青年人才。陈火旺编著的《程序设计语言编译原理》被国内很多高校广泛采用,成为计算机专业的本科教材,完成了陈火旺培养人才本科、硕士、博士、博士后的梯层结构。
  付出总有回报,20世纪80年代以来,将主要精力放在教学教研、培养人才上的陈火旺,教学和教材工作相当出色,教学和教材先后多次荣获全国特等奖、一等奖。言传身教,陈火旺也成为学生们的楷模。
  “让我也拥有您那密智的思维,将科学的奥秘不断破译;让我也迈出您那沉稳的步伐,在振兴中华的征途上永不停息。啊,老师,您的目光是我的未来,您的希望是我的理想,您的开拓是我的榜样,您的人生是我的航标。”这是陈火旺的一名学生对老师的由衷赞赏。
  
  振聋发聩:中国必须要有自己的系统软件
  
  谈起自己钟爱的计算机事业,陈火旺给了它极高而又恰如其分的评价:开辟了一个新的时代——信息时代。人们可以用最少的人力财力物力和时间,办好最多最大的事情;建立了一种新的产业——信息产业。它已经完全不同于传统意义上的物质产业或精神产业;诞生了一门新的学科——计算机科学。它以全新的研究方法——数字模拟方法把各个学科联系带动起来。既不是纯理论也不是纯实验的方法与手段;创造了一项新的文化——计算机文化。它以其特有的形式涵盖了教科文卫体、社交、娱乐、语言艺术等各个领域。
  然而,计算机和其它事物一样,也是一柄双刃剑,它在给人们带来便利的同时,也会给人们带来损害——泄露你的机密。
  有着军人和科学家双重身份的陈火旺,当前在软件业上首先考虑到的是国家的安全。他说:“系统软件对国家的安全相当重要。现在我们用的普通基础软件都是别人的,这使得我们的安全很成问题。外国(比如mtel)产的CPU都具有标识码。厂家每卖出一台计算机就留下了这个标识码。表面上他们是为了售后跟踪服务(这方面他们确实做得不错),但天底下哪有免费的午餐?实质上只要你一上国际互联网,他们就可以通过这个标识码,将你贮存的东西拿走,得到他们想要的一切。”
  为此,陈火旺认为:系统软件和与安全相关的东西都必须我们自己搞。要害部门上网后绝不能再用别人的软件。 现在,我国搞计算机及其软件开发的大小企业有数千家,搞软件开发的科研人员有50多万,相关的技术人员有150多万,完全具备了全面开发自己的系统软件的条件。
  20多年前,陈火旺就参加了国家有关软件的开发与发展规划讨论。目前,他还带有10多个博士生、指导着博士后流动工作站的工作。他所带的博士生、博士后毕业和出站后,大多很有成就,他从这些后辈身上看到了我国软件业的未来,但对后辈的期许并没有让陈火旺放松对自己的要求。在繁重的教学教研工作的同时,陈火旺从来没有放弃在系统软件方面的研究,近年来他将主要精力放在了与网络安全相关的基础研究等方面。今年,他的两个国家自然科学基金项目获得通过。我们有理由相信,有陈火旺这样的院士领军,中国自主研发的系统软件必定能在电脑时代大放异彩,中国自己的信息安全一定能得到有力保障。
  在科研、教学上颇有建树的陈火旺,在家庭生活上却经历了一番坎坷——2000年,与他相濡以沫的夫人吴明霞因肺癌去世。好在他现在的妻子祖沛南十分关心他、体贴他,为了能更好地支持陈火旺的工作、照顾陈火旺的生活,祖沛南办理了内退手续,全力以赴做好贤内助。我们祝愿陈火旺的生活和他的事业一样红火。
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