高庆狮

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高庆狮
Gao Qingshi.jpg
出生年月 1934年
学术职称 院士
学位 博士
任职单位 北京科技大学
工作年份 1994年

高庆狮(1934年8月18日-2011年5月15日[1]),男,汉族,福建厦门鼓浪屿人,中国科学院院士,中国科学院计算技术研究所研究员、博导,北京科技大学教授。

概述

1957年毕业于北京大学数学力学系。1980年被选为中国科学院院士。第五届及第六届全国人民代表大会代表。曾任:中国科学院计算技术研究所研究员,加拿大Alberta大学和TUNS大学高级访问教授,以及美、加、日等国的大学和研究所的访问教授。曾担任中国第一颗人造卫星地面控制中心设计负责人之一(负责计算机系统设计,后来移交给军方)。现任北京科技大学教授,兼任中国科学院计算技术研究所兼职首席研究员、大连理工大学、中国科学院科学技术大学、厦门大学等客座教授、深圳大学名誉教授。1978年被评为全国科技大会先进工作者,1984年被国家科委授予第一批有突出贡献专家称号,曾指导过70多名博士、硕士研究生。

从事大型、巨型计算机体系结构(1958-1980年),并行算法(1973年起),自然语言及其处理(1980年起),人类智能及其模拟和应用(1980年起),网络安全(2000年起)等等的科学研究工作和工作设计,为中国第一台自行设计的大型通用电子管和第一台大型通用晶体管计算机体系结构设计负责人之一;中国第一台10万次/秒以上晶体管计算机(专为两弹一星研制的被誉为“功勋计算机”的109丙机)体系结构设计负责人;中国第一台超大型向量计算机新体系结构原理提出者和总体设计负责人;中国第一个管理程序(在109丙机上)总体设计负责人。研究并指导过两批博士硕士研究生创汇300多万美元。获国家级一等奖两个(集体一项是理论提出者和总体设计负责人,另一项是体系设计负责人之一);科学院特等奖一个(集体);全国科学大会重大成果奖四个。目前主要研究方向为:1、计算机应用;2、并行算法与并行处理;3、自然语言及其处理;4、人类智能及其模拟与应用。专著有3部:《向量计算机》(科学出版社,1984)、《计算机系统结构论文选编》(新华出版社,1985)、《智能系统基础与技术》(北京大学出版社,1990)。在国内外一级学报及国际会议等发表过《一个带有可变结构的总线的常数排序处理机阵列》、《无冲突存取系统的一类斜排方法》、《Technical Analysis Machine Translation》、《The Principle of Macro-Transform》、《A Vector Computer for Sparse Matrix Operations》等70多篇学术论文,此外还有如《通用大型晶体管计算机109乙机系统设计与逻辑设计》、《通用大型电子管计算机119机系统设计与逻辑设计》等30多篇有关重大工程的论证报告。

在1956年6月国家制定颁布《十二年科学发展规划》时,于同年9月获得机会,参加中科院计算所与北大、清华合办的第一届计算机训练班,并顺利进入中国第一个计算机系统结构研究与设计小组。此后,他成为中国第一颗人造卫星地面计算控制中心早期设计负责人之一,成为“两弹一星”任务中我国第一台具有分时中断系统的晶体管计算机——“功勋计算机”的体系结构设计负责人。在“文革”期间,他被指为“走资派的掌上明珠”、“邓小平伸到科学院的黑手”,前者的指控因卫星任务不在研究所幸免陪斗,后者因私人帮助“及时”再次躲过一劫。1978年全国科学大会召开之后,他因取得一系列重要科研成果,当选为中国计算机领域最早的两名中科院院士之一,也是当时技术科学部最年轻的院士,并成为第五届、第六届全国人民代表大会代表。

高庆狮是计算机领域最早两名中国科学院院士之一,也是当时技术科学部最年青的院士。第五届和第六届全国人民代表大会代表。曾任我国第一颗人造卫星地面计算控制中心早期设计负责人之一(负责计算机部分,后由中科院移交给军方)。1957-1994年在中科院计算技术研究所担任从实习研究员到正研究员。现任北京科技大学教授、所长(从1994年开始),中国科学院计算技术研究所终身研究教授,大连理工大学兼职教授。

从事大型和巨型计算机体系结构研究和工程设计(1957-1980年)、串行算法并行化(1973年至今)、机器翻译(1980年至今)、人类智能及其模拟和应用(1980年至今)和网络安全(2000年2月)。

经历与贡献

1953年,他以数学100分、物理97分的分数考入北京大学数学力学系。高庆狮认为自己很幸运,有机会直接聆听许许多多共和国功勋科学家们的直接教诲。他的第一位功勋科学家老师就是钱学森。他1956年给他们讲工程控制论课程。钱学森自学的数学使他们十分惊讶,不仅几乎覆盖了北大数学系学生所学全部数学课程,而且运用自如,使他们实际领会到数学的实用性。钱学森从力学直觉角度看数学方程,使数学与力学融为一体。他们以后在飞行体模拟计算中,数十人使用计算工具、花半年时间算出5个有效位,与实验对比,结果没有1个正确。而钱学森一个人使用笔和纸、用两星期时间即算出了2个有效位,并能与实验吻合。

高庆狮回忆:“我本喜欢抽象数学,但为了国家需要两次被动员改行。”第一次是从抽象数学改读计算数学专业,这是当时中国第一个与计算机科学有关的专业。第二次是从计算数学到计算机总体设计。由此,他得以进入中国第一个计算机系统结构研究与设计小组。

进入中国第一个计算机系统结构研究与设计小组后,他和后来也当选中科院院士的沈绪榜以及总参的曲佩兰,自学了前苏联的M—3和БЭСМ的翻译资料,弄清了原理之后,便集中思考一个问题:决定计算机发展变化的因素是什么?基础——器件部件发展变化;需求——应用需求的不同和发展;程序语言及其编译的特点;以及计算机本身系统硬软融合的发展。

他们认识到,在系统结构设计之前必须首先分析用户程序。

关注中国计算机发展的人知道,中国从1958年开始研制的第一台自行设计的大型通用电子管计算机——119、中国第一台自行设计的大型通用晶体管计算机——109乙机、中国通用第一台十万次/秒109丙机、中国第一台向量计算机757的系统结构设计,都是使用这条途径成功设计的。前两台,高庆狮是系统结构设计负责人之一,后两台他是系统结构设计负责人。

在系统结构研究和工程设计方面,他是我国第一台自行设计的大型通用电子管计算机和第一台大型通用晶体管计算机体系结构设计负责人之一,都是负责其指令形式和指令系统设计、实现该指令形式及指令系统的指令部件结构和运算部件的运算算法。中国第一台具有分时-中断系统和管理程序的计算机,也是第一台十万次/秒以上晶体管计算机(专为两弹一星服务,被誉为“功勋计算机”的109丙机)体系结构设计负责人,我国第一台大型向量计算机(该机获国家科技进步一等奖和科学院科技进步特等奖)新体系结构原理提出者和总体设计负责人,我国第一个管理程序(在109丙机上)总体设计负责人。

1973年3月,计算所所长被“解放”复出,便带领研究所科技处处长和他到钱学森处领取了巨型机的研究任务。钱学森指出,发展中国飞行体任务急需巨型机。这项任务他已经布置了多年,回答是中国条件不可能,研制计划只有200万-500万次/秒。钱学森希望,在中国的技术条件下,20世纪70年代提交亿次巨型机,80年代提交10亿和百亿次巨型机,90年代提交千亿和万亿次巨型机。

中科院计算所把这项任务交给了高庆狮。1973年5月,高庆狮在分析美国巨型机的优缺点之后,提出了实现向量语言的纵横加工向量巨型机原理、可全部实现国产化的4-流水线和20兆电路的亿次巨型机方案。高庆狮知道,巨型机都是基于并行计算的,但是计算题目并不都适合并行计算。由于串行算法严重影响巨型机的使用效率和使用范围,高庆狮在研究巨型计算机的同时研究了串行算法并行化。他在当时国内实际研制计划200-500万次/秒离飞行体设计的需要相差甚远的背景下,设计了适合国情的,能够全部(包括芯片)国产化的纵横加工流水线向量亿次巨型机方案(该原理与之后美国公布的,被誉为新一代巨型机GRAY-I相同)。1978年,提出了“虚共存细胞结构纵横加工向量机”原理,在此基础上,设计了十亿次和百亿次巨型机方案。1993年,他在美国国际会议发表的“素数地址快速计算”,在不增加任何器件条件下,彻底克服美国素数存储系统巨型机浪费存储空间的缺点,被美国《Computer Architecture News》(1993年第2期,总第21期)所收录。之后在国际上已经证明线性无冲突并行存储方法不可能的时候,提出了“分段线性无冲突斜排存储系统”,简化了实现的复杂性。

在并行算法方面,当他发现1973年国际上提出的一类递推方程的并行算法效率随规模N的增大而趋向于零的时候,1974年提出了常数效率的“纵横加工并行算法”,比美国杂志上相近的论文早13年,90年代又全面扩大常数效率算法的使用范围,并提出全面推广著名的Bitonic和Odd-even排序的k-bitonic排序算法。随后,他与其他科学家一起提出了757模型机的研究,并在1975年7月通过全国论证会后正式拨款上马。但不久,老所长被挤出计算所,造反派打着“四人帮”的“反对资产阶级法权”的旗号进行阻扰,研制工作停顿,他无法完成国家巨型机任务。

在这种情况下,他得到了钱学森的指点:鼓足勇气给邓小平写信。他们没有想到,邓小平真的作了批示。不久,胡耀邦调入中科院工作,很快开始帮助解决问题。然而,好景不长,“四人帮”再次发起了“反击邓小平右倾翻案风”,高庆狮立刻变成了“邓小平伸到科学院的黑手”。当造反派准备批斗他时,“四人帮”却倒台了,他又躲过了一劫。

1978年,他提出了虚共存细胞结构纵横加工向量机原理,在此基础上,设计了十亿次和百亿次巨型机方案。他发表在国际系统结构年会的“素数地址快速计算”,克服美国素数巨型机浪费存储空间的缺点,被美国《计算机系统结构新闻》(Computer Architecture News)收录。在串行算法并行化方面,他1974年提出了优化的纵横加工并行算法,比美国杂志上相近的论文早13年。之后又全面扩大优化算法的使用范围,并提出全面推广著名的Bitonic和Odd-even排序的k-bitonic排序算法。

1980年,中国科学院转向面向未来智能领域应用的巨型机系统,其主要目的之一是探索计算机协助人类进行创造性劳动的途径。1986年,这项研究工作得到钱学森的支持,经过所内、院内、科学院、教委和军民联合论证后,最后再经过在中南海论证,被列入“863”计划。他发现半个世纪人工智能的研究中,没有提出任何一个人工系统(软件、硬件或者混合)有一丁点智能。因此,他开始研究人类智能及其模拟和应用,并且从研究人类智能活动基本模式入手,提出了人类智能活动的基本模式之一“宏变换”,在此研究中,他在国际会议及国内外学报上,发表了一组有关宏变换和选择跳跃搜索的论文,包括多项式、线性、常数和局部搜索算法,均比美国同类算法早。

在机器翻译方面,开始是把人类的语言能力作为人类智能活动基本能力进行研究,一个小孩放在北京、东京、伦敦,他很快就学会了普通话、日语、英语,不需要别人“调他们的程序”。后来,从东京出版的小册子里,使他注意到自然语言处理,特别是机器翻译有巨大的社会效益和经济效益前景。1980年末,他才开始把机器翻译作为独立研究课题。1980-1984年,他发现句子不是由词线性排列构成,而是由带类型变量的语义单元(语言模式)表示,和不带类型变量的语义单元表示(义元)像地图拼盘那样构成。提出基于带与不带类型变量的语义单元表示的条件文法。1985-1989年间,他组织和指导由他的博士生、硕士生及协作人员组成的20名研究开发小组进行开发。

1990年之后,由他的学生陈肇雄博士组织另外两个协作单位,进行改进和产品化,即EC-863,该成果获国家科技进步奖一等奖。20世纪90年代他又提出基于变换的多语言互译新方法,并与公司合作进行实验。从2000年开始,提出国际上第一个不需要事先切分,其速度与语言知识组块多少无关的多语言机器翻译方法,及提高自然语言口语识别和文字手写(包括在线非在线)及印刷体识别的识别率的有效方法,并且前后申请了三个发明专利。一步一步向锁定的实用(无语无伦次和无正错混杂)目标推进。因为机器翻译巨大经济效益和社会效益的前提就是不能有无语无伦次和无正错混杂。他清楚看到,传统方法和外国人的“新潮流”是不可能解决的。

2000年,他开始研究网络安全问题,提出了国际上第一个从计算机系统结构角度来防止病毒攻击和盗窃的方案,并获得了发明专利。接着,他又提出了提高自然语言口语识别和文字手写,其中,包括在线非在线及印刷体识别的识别率的有效方法,再次获得了发明专利。

在网络安全方面,1999年底、2000年初,他看到靠鉴别认证软件来发现病毒难于事先进行,于是提出了如果病毒进入了计算机系统,从系统结构角度采取措施(虚拟空间隔离)来防止“病毒对系统内需要保护的软硬件进行盗窃或破坏”比较容易。提出了在国际上第一个防止病毒攻击和盗窃的计算机体系结构,申请并获得了两个相关的发明专利。

2004年,他发现1965年卢菲特·泽德(Lotfi Asker Zadeh)提出的模糊集合论不完备(不能正确描述客观世界中的各种模糊现象)和不可能有补集等两个缺点。泽德先生误把“共轭”定义成为“补集”导致了思维、逻辑和概念混乱的错误。泽德先生没能接受数学家们的批评,反而把错误说成为“对传统的挑战”、“摆脱传统的约束”,误导了人们错误地以为模糊集合论必须与经典数学理论相悖的更严重错误,导致40年后的今天,模糊集合论仍然不是一门严格的数学理论。他指出模糊集合之间存在着关系(独立、不相交、包含、相交而不包含),在提出模糊集合之间的相关系数(ζB/A(u)=mA?B(u)/mA(u))及隶属度统一计算公式的基础上,提出与概率论的基本部分同构,与经典集合论一致,与通常逻辑、思维和概念相一致的新模糊集合论(突出统计背景的C-,屏蔽统计背景的C*-)。把模糊集合论扳回精确科学轨道。克服了泽德模糊集合论的全部错误和缺点。并且证明了它们可以成为“一套理论,多种解释”。一套理论,就是概率论。多种解释,就是概率论解释、模糊集合论解释、可信度解释、可能度解释、权函数解释,等等各种“不确定度量”的解释。最近又发现扬·武卡谢维奇(Jan Łukasiewicz)多值(命题)逻辑理论犯有类似毛病和相似的克复方法。

他指导过或正在指导的博士硕士研究生有近百名。曾经参加并指导两批研究生及有关人员创汇百万美元以上。在国内外一级学报、及国外国际会议等发表过70多篇学术论文,其中第一作者约50篇。此外还有30多篇有关重大工程的论证报告。近几年来,已经申请六项发明专利(其中三个已获,三个在审理中)。获国家级一等奖两个(集体,一项他是新原理提出者和总体设计负责人,另一项他是系统结构设计负责人之一)。科学院特等奖一个(集体)。获全国科学大会科学重大成果奖的项目中,有一项他是负责人,一项是系统结构负责人,一项是系统结构负责人之一,还有一项,他参加其总功能指标的确定。1978年被评为全国科学大会先进工作者(全国劳模),1984年被国家科委授予第一批有突出贡献专家称号。

参考资料

  1. 中国计算机先驱高庆狮院士昨日凌晨去世_业界_科技时代_新浪网

外部链接