院士风采:刘竹生、石元春、高庆狮、於崇文

铸就金箭探星空:中国科学院院士刘竹生在中国航天科技集团公司运载火箭技术研究院,记者见到了身材高大、气质温和的火箭专家刘竹生。刘竹生说:“少年时代嫦娥奔月的飞天梦、中学时代探索星空的航天梦、40多年的铸箭强国梦,成为我心中永不泯灭的梦想,就是这三个梦想支撑着我干了40多年的航天。”

  建功长二捆
院士风采:刘竹生、石元春、高庆狮、於崇文
  “一定要深入一线去看,才知道设计是否正确。”

1939年11月的哈尔滨,一位不甘心当亡国奴的东北人给自己刚出生的儿子取名竹生,希望他能像挺拔的竹子一样顶天立地地生活。

小时候,父亲微薄的工资要养活6个孩子,高粱米、大白菜是刘竹生家的当家饭菜,孩子们过生日时收到的最大“贺礼”是一个鸡蛋。排行老二的刘竹生从小就跟着姐姐,像个小大人似的照顾着弟弟妹妹。

小学五年级时,母亲因肺结核离世;初中三年级时,父亲远赴甘肃支援边疆,一去便是数年。家里只剩姥姥和6个未成年的孩子。即使再困难,父亲也要让孩子们念书,这种固执在刘竹生心中燃起求知的热望。

刘竹生对自然科学尤其是天文、宇宙特别感兴趣,中学时就四处寻找介绍“相对论”的杂志来看,“越看越觉得,宇宙真是奥妙无穷。”不过,那时他的最爱还是美术。

1958年高中毕业时,刘竹生特别想考中央美院,但是家境贫困的他负担不起去北京的路费,于是就近考入了哈尔滨工业大学。

他先是选择了精密仪器系,后又改考化工系。1959年因院系合并,刘竹生服从安排去了数理系读力学专业。念着念着,哈工大又成立了导弹工程系,刘竹生所学的力学专业转到这个系。就这样,命运带着他几经辗转,1963年,他从导弹工程系毕业后分配到了国防部第五研究院一分院(中国运载火箭技术研究院前身),从此跨入了航天的大门。

5年的大学生活给刘竹生奠定了良好的知识基础。谈起那段求知若渴的青春岁月,刘竹生的眼里至今仍闪着光,“印象最深的是苏联小说《静静的顿河》和雨果的小说《九三年》,看完了很震动。”

求知欲超强的他,把图书馆里各个专业的书都拿出来翻过,这是他对自己的通才教育。刘竹生说,那时他涉猎了很多非本专业的知识,这让他在后来的工作中触类旁通,知道解决问题的方向,还常常急中生智,用巧手段解决大麻烦。

1985年,中国长征系列火箭正式投放国际市场,为发射适应国际宇航界需要的第二代通信卫星,必须研制出运载能力大的新型火箭。

研制新型火箭的任务落到了刘竹生等人身上。他和同事们制订出了研制捆绑式火箭的方案,并获得了上级部门批准。新火箭被命名为“长二捆”,即长征二号捆绑式火箭。经过无数个日夜的努力,捆绑式火箭的设计从理论上过关了,刘竹生一人就攻克了其中至关重要的几个理论难题。

理论上过关了,然而长二捆火箭在研制时既没有成型产品,也没有成功先例,大伙儿对能否成功与国外公司实现商业合作并无把握。这时,刘竹生严格按照设计思路画了一张细致入微的火箭结构图,负责谈判的同志拿着这张图给对方看,对方一看这张图,觉得能画出这张图来,证明火箭的设计已经差不多了。

合同顺利签订了。从图纸上的火箭到发射场上的成品,留给他们的时间只有短短18个月,刘竹生和其他研究人员开始和时间赛跑。

“长二捆”的“捆”说起来容易,做起来不易。时任火箭总体设计部总体室结构组副组长的刘竹生,一门心思扑在怎么把“长二捆”身上的四个助推器牢固捆绑又能可靠分离的工作上。

回顾那18个月的艰苦鏖战,刘竹生感触最深的是“两个一定”:

“一定要深入一线去看,才知道设计是否正确。”助推器捆绑分离试验是在实验大厅里做的,火箭立起来后,助推器捆绑的地方有10多米高,一尺宽的板子搭在上面,没有扶手,只能蹲着往前走。很多人不敢上去,刘竹生就敢上。“虽然我只管设计,安装是工人去做,我可以不上。我还是得上去看看,亲手摸摸,才知道我设计的这东西安装起来到底有没有困难。”

“一定要在工厂那边有几个铁哥们,技术上要交底,要听他们意见。”工人有实践经验,知道加工时车床能掌握到什么程度,技术好的工人在加工之前还能指出设计图纸上某些不切实际的错误。

刘竹生在工厂里有几个铁哥们,常常帮他试一些设计中需要用到的数据,这些铁哥们还帮了他大忙。那是离长二捆发射只有最后30多天的时候,在几次试验中都表现不佳的整流罩分离的这部分研究工作,被当时的研究院院长王永志和长二捆总设计师王德臣点名交给了正打算开赴发射场的刘竹生。

  这个时候,接这活儿?

刘竹生和老同志李长纯、年轻技术骨干张庆伟组成的攻关小组“临危受命”,算数据、做实验,一连五六天没日没夜围着整流罩转。前方,长二捆马上就要在发射塔上起竖。这边,却还是不见眉目。

他们发现,只有根据实测出的数据而非估算出的数据重新设计整流罩分离装置,才能保证其设计的可靠性。但是,经过这番改进后的整流罩仍旧有些让人不放心。一天深夜,他在辗转反侧中突然有了一个新思路。他立即爬起来,找上同事,半夜奔向研究所,又把跟自己关系好的几个工人师傅找来。工人们对刘竹生说:“时间这么紧,你们就画个草图,在这里盯着我们干,随时测量,错不了。”刘竹生回忆当时的情况说:“当做分离实验的时候,我的精神头儿还很足,但等一分离完,成功了,我的腿都站不住了,因为连续折腾,又如履薄冰地高度紧张,感觉身体已经到了极限……”

1990年7月16日,我国自行研制的长征二号捆绑式火箭终于成功飞向太空,将“澳星”发射升空,中国开始在国际商业卫星发射市场上崭露头角。刘竹生所负责研究的长二捆火箭捆绑分离技术以及整流罩分离的方案,为火箭研制的如期完成,立下了汗马功劳。

  铸就金牌火箭

“这一枚火箭不是前一枚火箭的简单重复,这句话不仅指在技术上的改进,也是指在日常的质量管理工作上的改进。”

长征二号F火箭号称“中华神箭”,正是它将神舟号飞船送入太空。1998年,刘竹生挑起长征二号F火箭总设计师的重担。短短几年时间里,他带领的科研队伍攻克了道道难关,设计生产出目前中国起飞质量最大、长度最长、系统最复杂、可靠性最高的火箭,使我国成为世界上第三个掌握载人航天运载技术的国家。

然而,成功的道路并非一帆风顺。

那是2000年12月的一天,神舟二号飞船发射前夕,因为发射现场一个工作人员的操作失误,工作平台撞到了长征二号F火箭上。已年过六旬的刘竹生闻讯后顾不上个人安危,和火箭总指挥黄春平等人一口气爬上11层平台,直奔他们心爱的“宝贝”。

这一夜,戈壁宁静,刘竹生却无法宁静:因为修复火箭通常要拉回北京的生产总装厂,如果这样,发射的时间必将大大推迟。怎样检查各系统是否正常?下一步该采取什么措施?第二天,仔细查看后,刘竹生发现,火箭“受伤”的地方恰巧不在要害。

接下来的几天,紧急从后方调来的专家忙于为火箭“会诊”。刘竹生和他们一道天天在现场测量、计算,4天就交上一份50多页的报告,结论是:“火箭可以原地修复,按时发射!”

2001年1月10日,长征二号F火箭重展芳容,按时耸立在了发射塔架旁。那一天,当火箭成功完成使命时,平时话语不多的刘竹生,捅捅身边同事的胳膊,冷不丁冒出一句:“你们看看,什么叫金牌火箭?”

回忆起这件往事时,刘竹生说,本来这次意外不是他的责任,但下了“可按时发射”的结论后,如果发射不成功,责任就是他的了。之所以下这个结论,原因有二:一是把火箭运回去按部就班地修复是最稳妥的,但对国家来说损失太大。二是他对火箭有充分了解,通过现场测算,有足够的把握能让火箭发射按时进行。

与之前的火箭技术相比,长二F火箭采用了许多关键的新技术,这些技术全是自主创新的成果。

仅研制出火箭逃逸塔的发动机,就用了整整3年;历经三年半制造出来的飞船整流罩,又面临着技术考验……困难重重的攀登路上,航天人攻克了一项项系统级关键技术难题,突破了一大批具有自主知识产权的核心技术和生产性关键技术。

载人航天必须把确保航天员生命安全放在第一位,作为飞船运载工具的火箭必须把高可靠性、高安全性放在首位。长征二号F火箭的可靠性指标达到0.97,安全性系数达到0.997,达到国际先进水平。对于这些指标的达成,逃逸救生、故障检测、全冗余控制、远距离测发控等在国内首次采用的关键新技术功不可没。

在刘竹生眼里,保证火箭安全托举飞船升空的关键,不仅在于技术上的改进,更重要的是那些外人看不到的基础质量管理工作。“这一枚火箭不是前一枚火箭的简单重复,这句话不仅指在技术上的改进,也是指在日常的质量管理工作上的改进。”

刘竹生集思广益,制定多项措施:强化产品验收关,设计41套质量表格,从源头抓质量;对于技术状态有变化的产品,他要求做到领导要求的“两不到两到”,即“设计不到试验到,试验不到分析到”;对于产品生产和装配,他同样要求科研人员做到领导要求的“四不到四到”,即“测试不到验收到,验收不到检验到,检验不到工艺保障到,工艺保障不到人员保证到”。这样,大到火箭,小到螺丝钉,出了问题都能环环相扣,追查到责任人,弄清问题出在哪里,确保层层质量控制。

“我们搞了一辈子火箭,我自信在火箭设计的大方向上不会出问题,但关键是能否在细节上做到一丝不苟,精益求精。”刘竹生道出了他心里的“质量经”。

1998年到2006年,在刘竹生挂帅的这8年里,长征二号F火箭将神舟一号(1999年)到六号(2005年)飞船顺次成功送入太空,实现了我国载人航天事业的重大突破,同时,一批年轻人才成长起来。年逾花甲的刘竹生,于2006年将长二F火箭总设计师的“帅印”传给了更年轻的同志。但作为长二F火箭的顾问,他并没有停下前进的脚步。

  星空感悟

对于我来说,能从事火箭研究这个行业,就是得到了能为人类发展作点贡献的机会。这个机会,得好好珍惜。

极具艺术家气质的刘竹生爱好很多,情感世界也十分丰富。

在成为火箭专家后,他并没有放弃自己在美术方面的爱好。他的油画水平非常专业,伟人肖像、大漠胡杨、向日葵花,在他笔下无不形神皆备。家里的桌子上还摆放着当年为夫人王丽珍画的《青春少女像》,这幅画见证了他们相濡以沫40载的深厚感情。至于他所热爱的火箭,更是寥寥几笔,就能勾勒得栩栩如生。

刘竹生也会修表。“我有一套修表工具,不仅给家人修,但凡相求的人,我都给修。”他房间的一只精巧挂钟,就是他的得意之作。这只挂钟是他访问俄罗斯时从旧货市场上买的,每到报时,就有一只小鸟跳动并发出悦耳的叫声。这钟买回来的时候很旧了,经他一摆弄,竟成了稀罕物。不止闹钟,他摆在家里的手工自制品里还有精致的木偶、精巧的老式织布机和实用的照相机。

除了这些手工制品,他家中还有很多天然的小摆设――极有沧桑感的树根、各种千奇百怪的大漠石,这都是刘竹生从火箭发射现场荒凉的戈壁滩上捡回来的。

“每次去火箭发射场,一般都要呆两个月左右,刚开始没什么压力,时间长了,离火箭发射时间越近,压力就越大。”刘竹生说,压力大的时候,往大漠里一钻,捡些枯死的树根和奇异的石头细细把玩,就把压力给忘了。

“这些树根和石头,细看真像人生啊!树根和石头里,那些质地软的部分,都被沙粒打磨掉了,只剩下坚硬的部分还留着。人生也是如此,年轻时的浮躁和虚荣都会被岁月打磨掉,最后就剩最本质的东西还留着。”

对于年过七旬的刘竹生来说,岁月留给他的最本质的东西是什么呢?

刘竹生说,经历过的每一次火箭发射,都是对他灵魂的一次洗礼。“每当火箭腾空之时,我的灵魂也随着火箭飞向了三万六千公里外的太空,再回首望去,地球变得那么小,平时的人生烦恼又算得了什么!”

“作为个人,能为人类发展作点贡献真不容易啊!对于我来说,能从事火箭研究这个行业,就是得到了能为人类发展作点贡献的机会。这个机会,得好好珍惜。”

正是这份珍惜,让他在火箭研究这个行当里献出了自己毕生的精力,那托举着中国载人飞船一冲九天的“神箭”,成为他此生最完美的作品。

  科学浅说:捆绑分离技术

  捆绑分离技术是捆绑式运载火箭所采用的核心技术,是在中间芯级火箭的周围捆绑数枚火箭(又称助推器)来加大火箭动力并在完成其助推任务后将其与芯级火箭分离并抛掉的技术。采用这种并联型技术的多级运载火箭比单纯的串联型多级运载火箭结构更复杂,在同等动力下,具有箭体总长较短、发射操作较方便、点火可靠性高等优点。

  1990年发射成功的长征二号E运载火箭是我国研制的首枚捆绑式运载火箭,它使我国近地轨道运载能力由2.4吨大幅度提高到9.2吨,使我国进入世界捆绑运载火箭的先进行列。长征二号E使用的助推器捆绑分离技术在后续的多种火箭中得到推广使用,为提高我国火箭的运载能力和实现载人航天奠定了基础

中国科学院院士、中国工程院院士、土壤学家石元春——
改土治减建奇功
石元春1954年留影。
石元春一家在颐和园上泛舟。
石元春在玉米地里考察。
2005年石元春在内蒙古浑善达克沙地考察。

石元春,1931年2月出生在湖北武汉。1956年北京农业大学土壤农化系研究生毕业。

早期从事古土壤和土壤地理学研究,上世纪70年代和80年代参加和主持大型国家科技攻关项目“黄淮海平原旱涝盐碱综合治理和农业发展”。1987~1995年任北京农业大学校长,提出和实践了他的农业高等教育思想。上世纪90年代中期至今,主要从事农业宏观方面的研究,提出了新的农业科技革命、现代农业、生物质产业与后现代农业等一些新的学术观点。曾任中国科协副主席、国务院学位委员会委员、国家科技奖励委员会委员等职。1991年和1994年先后当选为中国科学院院士、中国工程院院士。

现在有些年轻人总喜欢说“自我设计”和“我的选择”。回想一下,在我经历的79年中,绝大多数都是我在“被选择”,能由我选择的事很少。

但在一次一次的被选择中,我常常遇到好的机会,除了“运气好”以外,主要是我一生中做了一个选择,那就是将“为人”和“做事”两件事尽量做到最好。“为人”的核心是对自己、对家人、对他人、对民族、对国家、对大自然要有责任心和爱心,这是我对“修身”的理解。

“做事”就是把该做的事尽量做到最好。我在班上的学习成绩不是最好的,但我是一个非常努力的学生;我在研究地学、土壤学、农学以及一些宏观性问题的时候,总是很投入,很有激情,近几年我对生物质能源也是如此。我的每一次发言、报告、讲课以至PPT的每个细节我都是尽量准备得最好。其实,把事情做得尽量完美的本身也是人生的一大乐趣。

石元春每天起得很早,这是他年轻时在农村做土壤研究养成的生活习惯。“我们住在村里,有时一大清早就会有老乡来敲门:石老师快来呀,地里长虫子了。”石元春至今还清楚地记得当年与农民朝夕相处的许多细节。

早起不是为了出门散步和做操,他在抓紧时间赶写一本书《决胜生物质能源》。“生物质能源让我找到了新的激情,我要争取再多做点事。我要决胜呀!现在惟一缺的就是时间”。他握紧拳头,像指挥家在空中用力地挥动了一下。这个做了一辈子土壤学的专家,喜欢用土表达个性:“只要有个土,我就会往土缝里钻。”

根深叶茂

“我能选择的只有一条,那就是像我的老师和科学前辈们一样,以极大的好奇心去追求科学真理,以最大的勤奋去将身边要做的事做到最好。”

1931年的农历正月初二,一个男孩出生在武汉一个小生意人家里,家人为其取名“元春”。

他回忆道:“父亲幼时很苦,念了两年私塾就当了学徒。后来自己开了店,经营得不错,家里还算殷实。父亲对读书人很崇拜,母亲是读过书的半新式妇女。他们常叮嘱我们:‘要好好读书。一定让你们都能念上大学。’现在回想起来,非常感恩。我是家中惟一的男孩,父亲没让我帮他做生意而让我念书,这才给了我机会。”

石元春牢记父母的嘱托,勤奋刻苦学习、认真做人做事。为了能够取得优异成绩,他夜里躲在学校锅炉房复习功课。那时最大的乐事就是在两周放一次假的日子里看美国西部片。奔驰在美国辽阔牧场上的“牛仔”和大自然旖旎的风光,使少年石元春无限神往。1949年高中毕业时,18岁的石元春就和几个同学相约报考了武汉大学、北京大学和清华大学的农学院。“没想到,美国西部片的影响竟决定了我们这批少年的一生。我当时报考的是武汉大学农学院和清华大学农学院,并先后收到两所学校录取通知书。父母要我上武大,我要上清华,最后还是遂了我的心愿。但入清华才一两个月,农学院就合并为北京农业大学了。”石元春很感慨地说。

石元春总结说,四年的大学生活充满革命激情。“年轻人的激情憋不住呀!那个年代的活动很多,我大二就去江西参加土改,一去就是大半年。在大学毕业分配表上9个志愿栏上,我填的全都是坚决服从分配、到边疆、到农业生产第一线、到祖国最艰苦的地方。没想到却被分配留校攻读研究生,我心里还闹情绪呢。当时全国都在向苏联学习,年轻人最理想的事业是做一个农艺师,身边还陪伴着一个漂亮的姑娘。”石元春笑了。由于农学方面的苏联专家因病推迟来华,土壤专家先来了,石元春根据组织的安排,从农学系调到了土化系。一切重新开始。

听课和学习一定要找最好的老师,石元春一直牢记导师李连捷教授的教诲。“他设计了我一生的学术蓝图,导师的这个理念使我有机会得到许多名家大师的教诲和熏陶。”回首往昔,石元春感激这些为中国科学事业兢兢业业、鞠躬尽瘁的前辈。“我遇到了好人和贵人。李连捷教授是著名的土壤地理学家。导师是第一届学部委员,有大家气质,他对年轻人培养教育是点到为止。‘石元春,你去听一听袁复礼先生和王乃梁先生的课。’我就骑上自行车去地质学院和北京大学。”石元春说他进了课堂才知道,这些教授都是我国最顶尖的专家。

严师出高徒,石元春在研究生期间,修读了第四纪地质学和地貌学课程,同时参加了中国科学院黄河中游水土保持综合考察队的第四纪地质组。在天山脚下的大草原上,石元春终于实现了少年时代骑马驰骋草原的梦想。石元春跟随着导师李连捷等一批著名科学家从准葛尔到塔里木,从阿尔泰到天山,穿沙漠涉冰川,进行多学科野外综合考察。“那是我一生最浪漫潇洒的四年。”一批激情满怀的科研工作者风餐露宿,白天采集标本,晚上在星空下整理标本。无论是专家还是学生,大家住在一个帐篷里,谈论着各自的发现和感受。石元春一辈子都很怀念那段激情燃烧的日子:“在那样的环境里,我就像一块大海绵,吸收到许多新鲜的东西。我就像变了一个人,我对大自然产生了浓厚的兴趣,如饥似渴地亲近大自然。我好像是在和土壤对话。这一切不是书本上的知识,是实践给我的感悟。”

老师领进门,修行在个人。四年的新疆考察使石元春萌发了“地学综合体”的科学思想。这种长时间锻炼、培养起来的系统综合观察问题、深入分析问题的思维方式,几乎影响了他的一生,反映在他以后的全部工作中。石元春总结这归纳为人生做成的第一件大事的经验说:“我的一生中,到底是我在选择,还是我在被选择?回首往事,更多是我在被选择,我能选择的只有一条,那就是像我的老师和科学前辈们一样,以极大的好奇心去追求科学真理,以最大的勤奋去将身边要做的事做到最好。”

担当重任

通过20年的治理,灾害频仍和低产缺粮的黄淮海平原转变成为中国的重要农业生产基地。

在北京中国农业大学校园里,有一座汉白玉石碑,上书“改土治碱,造福曲周”八个字。这是在1988年教师节,河北曲周县人民送给北京农业大学的礼物。这块石碑讲述的是一个成功综合治理旱涝盐碱的故事,它凝结着石元春和北农大老师们的汗水和功劳。

石元春和盐碱地的故事还要从50多年前说起。由于1957年大搞水利化和1958年大跃进中治理方针失误,黄淮海平原发生了大面积的土壤次生盐渍化,使盐渍化土地面积由2700万亩骤增到5000多万亩。1963年,海河平原又发生大面积洪灾。石元春在出席一些学术讨论会上听到各方人士对黄淮海平原盐渍化众说纷纭,莫衷一是。他很自然地将黄淮海平原与新疆荒漠带土壤盐渍化作了对比,感到这里情况要复杂得多。他提出,大家看法之所以有分歧,症结在于对这里的水盐运动情况不明。

科学家的责任感使石元春先行动起来。他那时没有研究课题和经费,为了搞清楚土壤中水盐运动的情况,每个月都背着土钻和铝盒,去北京南郊大兴县芦城村采样作图,以了解土壤中水盐的变化情况。“我每次去采样总是晨出夜归,坐5个小时公共汽车,扛着十几斤重的土钻,下车后还要步行30里路,才能到我做实验的盐碱地。一个人打钻取土4个多小时,回到学校已是精疲力尽,还要用近一周时间去处理和化验采来的土壤样本。就这样干了两年多,可惜未待资料整理完,就在文化大革命中被抄走散失了,留下的只是一份了解水盐运动规律的渴求。”

石元春在渴望中等待着机会。他坚信绝境可以逢生。机会在1972年来到了。随着大面积的土壤次生盐渍化和大涝,后又连续数年大旱,1972年,周恩来总理在河北召开了北方17省份抗旱工作会议,并指示国家科委在河北组织“合理开发地下水”的科技大会战,其中设置了综合治理旱涝盐碱的课题和9个实验区。石元春迎来了曲周实验区和黄淮海平原这个更大的水盐运动研究现场。1973年秋,他和北京农大土化系的6名教师,后来又陆续加入了各系二三十位教师,趟着水进驻了河北曲周县北部的“老碱窝”张庄村。

石元春的团队进驻曲周实验区张庄村后,和村里商量先拿出400亩盐碱地做试验。工程设计做好了许久,村里却迟迟不动工。石元春问村党支部书记赵俄原因时,赵俄问他:“你们能待多久?”石元春反问:“老赵,你问这话是什么意思?”赵俄说:“下来蹲点的工作队是一年一换,你们走了,下拨来了又是一套,我们怎么办?”石元春坚定地说:“改不好我们就不走了!”赵俄说:“我等的就是这句话。”第二天工地上就轰轰烈烈地干起来了。

石元春积蓄多年的激情在黄淮海平原上迸发出来。他率领着北农大的科研人员一手抓旱涝盐碱综合治理工程的设计和施工,一手抓水盐运动的观测和研究。这些来自城市里的科技人员夜以继日,在头三年里,用土钻愣是把一大片试验地打得“千疮百孔”,取得了数万个观测数据,基本了解了这个地区水盐运动的特点,由此提出综合治理旱涝盐碱的主体思想和综合治理工程系统解决方案。石元春回想起那些治盐碱的日子至今仍然感慨万千:“从1973年到1993年,我在曲周实验站和黄淮海项目中一干就是20年,建起了‘北京农大曲周旱涝盐碱综合治理实验区。’我们与农民同吃同住同劳动同治碱,与农民的关系非常好,农民对‘农大老师’非常亲。当时的科研条件非常落后,我们都是用一些最传统的工具做研究,生活条件相当差,刚到曲周实验区的人,会因饮水中含硫酸镁等盐类要拉五六天肚子才能逐渐适应。”

寒来暑往,日月如梭,黄淮海平原旱涝盐碱综合治理工程越做越大,这个国家科技会战最终发展到由4个部委主持,中央及四省两市的204个科研教学单位,1141名科技人员参加的大型综合国家科技攻关项目,石元春一直担任项目专家组组长和主持人。他拿出一组数据说,上世纪70年代初治理前,政府每年要为黄淮海平原调进救济粮50多万吨。通过20年的治理,黄淮海平原抗旱和防涝能力得到极大的提高,耕地中的盐碱土地面积由原来的5000多万亩减少到1500万亩以下,通过治理,灾害频仍和低产缺粮的黄淮海平原转变成为中国的重要农业生产基地。

1979年麦收季节的一个早晨,联合国农业发展基金会副总裁来曲周实验区考察现场。这位外国人离开时说:“发展中国家的这类项目我考察过很多,一般总要半个多月,这次到你们这里,半天就够了。我认为基金会要支持这个项目,相信回去向总裁汇报后他也会同意的。”在不到一年的时间里,联合国农业发展基金会就与中国政府签订了贷款3000万美元的曲周旱涝盐碱综合治理项目,贷款的到来使曲周实验区一下子由几百亩扩大到23万亩,整个曲周县北部旧貌换新颜。各种荣誉和奖励纷至沓来,该项目先后获数十项国家和省部级奖励,1993年获国家科学技术进步奖特等奖。

勤恳耕耘

我自己还是对得起我自己的,对得起培养过我的国家的,我有做得对的,也有错的,但我尽力了,我心里很踏实。

采访中,石元春的老伴不时会走进客厅沏茶和续杯。“谢谢。”石元春轻轻地说,语气中充满着柔情。这个渴望成为马背“牛仔”的两院院士说:“我常对她说,你是老天送给我的最好礼物。”

老伴是当年和石元春同在北农大读土壤专业时“同桌的你”,几十年来一直相伴在石元春身边,风雨兼程、携手同行。石元春笑着说:“我可不是早恋啊,我读研究生时才谈的,我们是50多年前的同学,刚庆祝金婚。她也是读土壤专业的,是学校的团支部书记,我是宣传委员。她学习好,后来就一直在学校教土壤学。老伴真好呀。几十年来,在最困难的时候,我们俩人都在一起。我去曲周两年后,她就来了,和我一起参加黄淮海平原旱涝盐碱综合治理工程。那时候,我在地里取样,她在房间里做化验。我现在写书,她是我的监制,最严格的第一读者,毫不留情的严厉批判者。我对她说,如果我写的东西有错,希望在你这里消灭。她也会经常问我:有什么任务吗?”

“看到你们这么恩爱,真是让人羡慕呀。”听到这样的赞美,石元春很骄傲地说:“家和万事兴呀。我女儿也常说,我老爸老妈是相敬如宾型的夫妻。儿子说,你们为何总是那么乐观和恩爱?我们相互尊重,从来没有发生过争执,我们有心灵感应。我一生净遇到好人了。”

石元春夫妇有一对儿女,儿子在美国读书、工作,女儿大学毕业后留在北京。“我女儿做饭可好了,这都是当年她和哥哥两个人独立生活锻炼出来的。”石元春回忆起夫妇俩有一次从曲周回京看到的一幕。“我们那时候在北京的家是和另一个同事一家共住的仓库。我们在曲周,两个孩子一个上初中一个上小学,平时就在北农大的食堂吃饭。对于孩子的教育,我认为教他们如何为人处事就够了。我很尊重儿女的选择,包括他们择业和择偶,要顺应他们自身发展的规律。”

石元春讲了一个父子情深的故事。上世纪90年代初,他在美国开会后去看在那里读书的儿子,和儿子住在一起三天 ,这是这对父子难得的交流机会。他看到儿子的额头上有块伤疤。儿子说,那是因为打工送外卖时摔到雪堆里的石头上。石元春疼在心里,临走前给儿子布置了两个任务:“第一条:注意安全;第二条:不要学坏。儿子回答说:‘您这两个要求并不高,保证完成。’当年儿子要去美国读书,我对他说,你自己的路,自己走。但作为父母,孩子的健康和安全是最关心的。”

午后的阳光透过窗玻璃,撒进布置得简洁的客厅,变幻出不同的图案。充满浪漫色彩又脚踏实地的石元春这样总结道:我天资平平,大环境上又没什么选择余地,能做的只是靠社会责任感和科学态度,靠把每件事都尽力做到最好而已,其他就交给“机遇”与“命运”了。我自己还是对得起我自己的,对得起培养过我的国家的,我有做得对的,也有错的,但我尽力了,我心里很踏实。

文/本报记者陈颐

科学浅说

地学综合体

土壤像一面镜子,能够最综合、最完整地反映某个地理空间上的气候、地质、第四纪沉积物、地貌、水文、水文地质、土壤、植物以至农业生产上的特点,这些要素不是随意的堆砌,而是高度和谐的统一系统,我称之为“地学综合体”。

盐碱土就是这种地学综合体里的一种特殊景观,将它与各地学要素间的关系搞清楚了,将水盐运动的规律搞清楚了,你就会找到科学的治理办法。大而言之,对农业,对教育,对生物质能源等都是这个道理。科学工作者的任务就是去认识你研究对象的科学本质。(石元春)

中国科学院院士、计算机专家高庆狮

精计巧算绘彩云
文/本报记者 曹红艳
  高庆狮在阿尔伯特大学校园中。
  高庆狮在伦敦泰晤士河畔留影。
      左上图:1978年,高庆狮(左一)在日本理化研究所交流讨论。  左图:高庆狮(左三)和研究生在一起交流讨论。

高庆狮,1957年北大数力系毕业后分配到中科院计算技术研究所。1980当选为中国科学院院士,是计算技术领域最早的两位院士之一。现任北京科技大学教授,中国科学院计算技术研究所终身研究教授。

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,我国第一台自行设计的大型通用电子管(该机获国家级一等奖)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,我国第一台十万次/秒以上晶体管计算机体系结构设计负责人,我国第一台超大型向量计算机(该机获国家科技进步一等奖)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总体设计负责人。他指导过博士硕士研究生百余名。1978年被评为全国科学大会先进工作者,1984年被国家科委授予第一批有突出贡献专家称号。

明媚的阳光照进客厅,清瘦单薄的高庆狮院士,站在一面墙的书架前,透着一丝兴奋,或许我们约定的题目刚好触动了他。还未落座,水壶的汽笛声把他“叫”进了厨房,“你先坐啊,我是准备给你沏杯茶的。”高庆狮院士是福建漳州市人,到北京快60年了,喝茶这道程序依然是不能省略的。

伴着淡淡的茶香,高庆狮院士开始叙说他的故事———

两次改行

“改行对个人而言,接受起来

有难度,但国家和人民的需要是锻

炼和发挥个人能力的难逢机会。”

30年前,46岁的高庆狮当选为中国科学院院士,成为我国计算机领域最早的两位院士之一,同时也是当时中国科学院技术科学部最年轻的院士。

成为院士之前,他的名字就与我国计算机领域的许多开创性事件联系在一起:他是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,我国第一台自行设计的大型通用电子管、第一台大型通用晶体管计算机体系结构设计负责人之一,我国第一台10万次/秒以上晶体管计算机体系结构设计负责人,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,该机获国家科技进步一等奖,我国第一个管理程序的总体设计负责人。

是什么引领他走上与计算机结缘的道路?高庆狮12岁的时候,世界上第一台通用电子计算机ENIAC才刚刚问世,他的童年世界里并没有计算机。

1934年8月,高庆狮出生在美丽的鼓浪屿,在海边度过的童年,造就了他无忧无虑的性格。太平洋战争爆发后,高庆狮和母亲逃回到漳州父亲家。在高院士的回忆录里,对那段时期的生活是这样描写的:“我看到了天天从十多里地外挑着两百多斤陶器到市区来沿途叫卖的驼背舅舅和顿顿喝稀饭吃咸菜的瘦弱的外祖母。”

生活对高庆狮来说又是幸运的。聪明勤学的高庆狮遇上了一些好老师。

高庆狮说,“钟芬小学(现漳州一小)的杨校长,省立龙溪中学(现漳州一中)的陈老师(同学都叫她陈妈妈)都是我的数学老师。杨校长教诲大家‘要立志做大事,不要立志做大官’时的神态和陈妈妈调到福州大学任教,离别时全班同学失声痛哭的情景,我至今历历在目。”

“一个人能够逐步成长,除了机遇、机会外,真正使你能学到一些知识的,都是通过好老师,对此我的体会非常深刻。”

他儿时的理想是做一名中学数学教师,像自己母校漳州一中的老师那样教书育人。

1953年高庆狮以数学100分、物理97分的高分考入了北京大学数学力学系,他学的是抽象数学。“我本喜欢抽象数学,但为了国家需要两次被动员改行。”高庆狮回忆道。

1956年8月,根据国家十二年科学规划(1956—1967)和将计算机、半导体、电子学、自动化列为国家科技发展4项紧急措施的精神,中科院计算技术研究所筹委会成立,华罗庚任主任委员。同年9月,计算所与北大和清华合办了第一届计算机训练班,高庆狮从抽象数学专业被安排转学计算数学,参加了这一训练班。

这次改行,高庆狮很不情愿。后来在讨论班上读了有关利用几何概念来解决计算问题的论文,才产生了兴趣。

北大毕业后,高庆狮被分配到中国科学院计算所的计算机系统结构研究和设计小组。这一次,他又从计算数学转向计算机总体设计,从此与计算机结下了不解之缘。

当时和高庆狮在同一个组的还有另外两个年轻人:沈绪榜和曲佩兰。3个人自学了前苏联的M—3和БЭСМ的翻译资料。弄清原理之后,集中思考了一个问题,决定计算机发展变化的因素是什么?器件部件发展变化、应用需求的不同和发展、程序语言及其编译即应用接口的特点、以及计算机本身即系统硬软融合的发展,这四个要素缺一不可。他们认识到,在系统结构设计之前必须首先分析用户程序。

此后所有的计算机,包括从1958年开始研制的我国第一台自行设计的大型通用电子管计算机119及第一台自行设计的大型通用晶体管计算机109乙机、757向量计算机的系统结构设计都是按照这样的思路做的。

回首峰回路转的桩桩往事,高庆狮深有感触地说:“改行对个人而言,接受起来有难度,但国家和人民的需要是锻炼和发挥个人能力的难逢机会。”

激情计算

“我们从没有考虑有没有经费、

报酬、日后算不算成果这些事情,一

心想着认真完成上级交给的任务。”

“那是一段充满激情的岁月,”高庆狮回忆道,“1959年岁末,包括大年夜和春节,我国第一台自行设计的电子管计算机119的电路实验刚刚完成,需要立刻进行逻辑图修改,我们全部系统结构组成员及电路组中志愿支援者一起,八个人马上投入战斗,晚上工作到凌晨2点多。累了就地趴在桌子上,或者到会议室,半坐半卧在沙发上,小睡一会儿。清晨6点起来,清水漱口,派人就近买点早点。饭后又开始投入第二天的战斗。”

“上世纪60年代初期,科学院计算所承担了军用、民用、通用、专用、各式各样的计算机任务。任务是五花八门,但是特点都是相同的:没有合同,没有经费。我们从没有考虑有没有经费、报酬、日后算不算成果这些事情,一心想着认真完成上级交给的任务……”说起这些事情,高庆狮很激动。

1973年,在全国实际研制目标200万~500万次不能满足中国飞行体设计的计算流体力学需要的情况下,当时的国防科委副主任钱学森根据飞行体设计的需要,要求中科院计算所在上世纪70年代研制一亿次高性能巨型机,80年代完成十亿次和百亿次高性能巨型机,90年代提供千亿次/秒和万亿次/秒的巨型机。

1973年3月,中科院计算所老所长阎沛霖带着高庆狮来到钱学森那里接受亿次机设计任务。国际上此时已经有了两种巨型机,但是第一代ILLIAC—4的效率很低、不稳定,而第二代向量机SRAR—100的条件国内难以达到。

在阅读了国外有关材料后,高庆狮发现这两种截然不同的巨型机是等价的。关键在于向量必须进行分段、流水线处理,使用必须依靠向量语言。于是,1973年5月,高庆狮分析了已存在的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机和适合国情、全部可以国产化的亿次/秒巨型机的设计方案。

由于亿次机,高庆狮有了更多机会和钱学森相处。那个时候,高庆狮每两个星期向钱学森单独汇报一次工作。“钱老看数学方程,使用形象思维,把数学、力学融为一体。”

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,与后来实验对比,结果没有一位正确。而钱学森一个人使用笔和纸,花两星期时间算出两位数,却能与实验吻合。“他是从力学的角度,先忽略次要因素,逐步修正。”与钱学森的接触,使高庆狮获益匪浅。

高庆狮在研究巨型计算机的同时,还研究了串行算法并行化。他意识到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,而串行算法会严重影响巨型机的使用效率和使用范围。1974年,他提出了一阶递推的常数效率的“纵横加工并行算法”,比美国杂志上相近的论文早13年。

1978年,高庆狮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”,克服了美国素数巨型机浪费存储空间的缺点。

勇于挑战

“不要幻想经过成千上万个聪

明人没有搜索到的重要的科技宝

藏,会突然从天上掉到你的口袋里。”

高庆狮喜欢做那种人们认为做不到或是难度很大的工作。他认为,这些项目往往会是重要的技术增长点和突破口。

1980年,当巨型机的任务转到国防科技大学后,中国科学院转向研究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。该项目1986年被列入国家“863”计划。

在这项研究中,高庆狮发现,人类智能活动的基本模式之一是“宏变换”,并发表了一组有关宏变换和选择跳跃搜索的论文,包括多项式算法、线性算法、局部搜索和常数算法,这些算法都比美国同类算法早。

在对人工智能活动研究的基础上,高庆狮对具有巨大社会效益和经济效益的机器翻译产生了浓厚兴趣,把机器翻译作为独立研究课题。

上世纪80年代末,高庆狮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。90年代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。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。

从2000年开始,高庆狮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目标推进。

与此同时,高庆狮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。

2003年,高庆狮在准备给学外语的研究生开指导学习课程“语言学进展”、阅读模糊语言学时,发现并证明了已经有40年历史、10多个权威国际会议及国际权威杂志的数千篇SCI文章支持的Zadeh模糊集合论有严重错误和缺点。缺点使得它无法刻画客观世界各种模糊现象,不存在补集,不完备。于是,高庆狮提出了克服其全部缺点,与通常思维、逻辑一致,与经典集合一致的新模糊集合理论。

从计算机开发到研制巨型机,从巨型机转而瞄准人工智能,从人工智能到研究机器翻译、网络安全,高庆狮的研究课题在过去的几十年中几经变化。对此,高庆狮讲道,上世纪50年代到70年代,课题是国家给的,努力去完成就是。从80年代开始,国家只给意向,甚至不给,要靠自己独立思考。对于如何寻找到有价值的课题,他认为关键是要独立思考,不人云亦云。独立判断是非曲直,独立判断经济效益、社会效益和理论价值。

“不要幻想经过成千上万个聪明人没有搜索到的重要的科技宝藏,会突然从天上掉到你的口袋里。首先想一想解决它需要什么先决条件?例如跨学科知识,你是否具备?你是否有决心和有条件具备。”与青年科研人员交流时,高庆狮经常会说到这句话,这是他工作中的体会。

近3年来,高庆狮将自己多年的研究成果进行了重新梳理,出版了《新模糊集合论》、《串行算法并行化》、《统一语言学》三本专著。现在正在着手写一本名为《知识、智能与青少年教育》的书,将自己学习数学的经验以及从1980年开始研究认知心理学的成果结合起来,圆儿时成为数学教师的梦想。

科学浅说

计算技术

计算技术泛指计算机科学、技术、工程与应用。自从1946年国际上第一台电子计算机ENIAC诞生以来,计算机以每三到七年:性能提高十倍,计算成本降低十倍,可靠性提高十倍,体积缩小十倍地发展。60多年的发展可以用一个数字来刻画:一万多亿倍。效果:两千多万年才能完成的计算变成不到一天就能完成,使许多不可能的应用成为可能。

这导致了巨大的产业革命(计算机、半导体、通讯)和社会各领域的革命(生产、教育、医疗等等)。支撑计算机半个世纪辉煌的基础仅仅是数十项根源性创新。根源性创新指在根源部位能影响新的、具有巨大经济效益或社会效益的大产业的产生或者发展的科学或技术的创新。最根本的是:1、器件部件,如集成电路、激光打印机、液晶显示器、磁盘、光盘、U盘;2、软件,如高级语言、结构程序化、面向对象加可视化等等编程技术,图形用户界面,关系数据库,操作系统等等;3、系统结构,如变址、中心的转移、分时中断、多道程序、一级存储器、流水线、并行、分布式处理等等;4、网络技术;5、计算算法;6、无所不能的应用。

中国科学院院士、地球化学动力学家、地质教育家於崇文

但求精确不畏艰
  2006年7月,於崇文在江西全南县大吉山钨矿进行危机矿山项目研究工作。
  2006年,於崇文在办公室撰写《矿床在混沌边缘分形生长》专著。
  1987年,於崇文在中国地质大学(武汉)实验室工作。
  1958年12月,於崇文在青海东部湟源县进行铁矿考察。

  

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