航天人黄玉珩:从雷达到计算机

黄玉珩先生是中国计算机的创业前辈,有着丰富多彩的人生,他的老家在南京长江路24号,祖父辈以织锦为生,父亲黄奎早年在陆军师范学堂学习军事,曾留学日本,参加同盟会,军阀混战,他退出政界,购置房地产以此养家。黄玉珩四五岁就上私塾、小学,1934年考入金陵大学附属中学,1937年七七事变,日军大举侵华,全家逃难四川,他考入重庆沙坪坝的中央大学电机工程系,1943年投笔从戎,参军入中央训练团,曾任职于航空委员会,1946年返回中央大学电机系任助教。

赴台湾接收日军雷达

抗战时同学们对日本鬼子义愤填膺,争先恐后加入远征军,黄玉珩在航空委员会任美军翻译(着军装,没有军衔)。日本投降后,他被派赴台湾,有机会接触了日军的雷达,开始了他人生的第一阶段技术工作。

本公众号依据黄玉珩先生的《拼搏与蹉跎—一个科技工作者的自述》,简要整理为:接收雷达、计算所创业、航天计算机三个阶段,依次介绍:

黄玉珩先生和夫人沈家芬摄于1956年

1945年8月下旬,我们在欢庆抗战胜利的日子里,科长梅汝琅宣布要派出二名技术人员随南京空军司令部张庭孟司令到台湾视察,我表示可以去,遭到科长斥责,“刚出校门,什么也不懂,去干啥?”一会儿,他又急匆匆回来通知我准备出发。

到台湾以后,我被那里空军机关留住帮助工作,短期视察变成长期蹲点。开始在台湾松山机场,后来到城里台北空军地区司令部工作。从日本俘虏那里听说,台湾有许多日本雷达,在日本陆军防空部队里发现有对空警戒雷达,继之发现炮瞄雷达和探照灯雷达,在日本海军防空队里发现有机载雷达、雷达高度计和海防警戒雷达。

二战时期的防空听音器

当时,雷达是世界上比较先进的新式武器,技术处于保密状态。在美国的中国留学生也不准去听雷达课程,更没有机会接触到雷达。在国内的师生仅有所闻,而且多是一些捕风捉影不得要领的消息,甚至连雷达工作原理和性能是什么也都没有搞清楚,这些报道让人越看越迷糊。

知道这些情况之后,为了深入了解雷达的奥秘,为了保住这些重要器材,使之发挥应用的作用,就安心在司令部的通信科,积极协助有关雷达方面的接收工作。

汇总各方面信息,了解到日本人在台湾有百余部雷达,10多种型号。便通过司令部通信科电告重庆航空委员会通信科,请尽速派遣机务人员来台,尽快得到必要的技术训练,以在日本俘虏撤退之前,先将这些设备完好的接收下来,但是没有得到任何回音。

这些雷达与美国早期雷达性能接近,估计是太平洋战争暴发之后,日本人在东南亚掠获了一些英美雷达,然后仿制成功。从当时雷达的先进性、技术复杂来看,日本人能够在这样短的时间中,仿制成功,并且广泛应用还是令人叹服的,也是日本人的侵略战略的“资本”。美国人的“保密”,多半只能对待如当时中国这样经济、科学落后的国家。

在日本投降之前,日军奉命组织销毁雷达的技术资料,但是设备器材和设施基本都是完好的。于是,一方面要求日本战俘寻找残存资料,一方面勒令他们重新编写,并为他们拟定了提纲,并对所有内容审核,通过边审查,边学习,逐步掌握了这方面的知识,进一步提出更高的要求,要他们补充。很快,我也俨然成为雷达专家。

由于雷达专业术语很多,当地的日语翻译不起作用了,只有用自学的不通顺的日语和英语单词来和日本俘虏对话。司令部雇用的台籍女勤务员也都懂日文,但是在日本五十年的奴化教育统治下她们的汉语已不大通顺,一些不懂的地方还是要请她们来反复讨论词汇,琢磨真实技术含意。

将整理好的资料寄到大陆,航空委员会印发了内部资料《雷达浅说》,我还在“中央日报”发表了介绍雷达的文章。
    司令部开始正式接收日军器材时,我到各雷达站,亲自协助接收雷达,除去交通不便的台东、花莲,跑遍了整个台湾的天涯海角和沿海的高山峻岭。北边的石门、富贵角、东边的宜兰、三绮角和苏澳以及南边的鹅鸾鼻都跑到了。

我曾向上建议留下个别日本雷达技术人员,或者推迟回国,也有俘虏愿意留下。但是这一切都要通过美军太平洋司令部的批准,美国、苏联在战后都有专门机构抢夺德国火箭专家,而中国要想留下日本雷达技术人员就没有人理采。

重庆方面一直没有官员理采我这个关注雷达技术的大学生,更谈不上增派人员来台湾,似乎将我忘却。

无可奈何,只好将各雷达站安装好的雷达再拆开装箱保存,台湾气候潮湿,看管设备的仓库人员也少,而且还是外行,这种接收真是一种破坏。

相比,在台湾的书店见到一些翻译成日文的英美德国科技新书,日本人见到新技术图书就能够以较快的速度翻译成日文,加上日文的数学、物理、电信的书籍,特别是一套应用数学丛书,他带了一箱图书回到南京。

后来,国军派出一位陆军上校,三位中校来台湾接收雷达,他们过去是在日占区搜集航空情报的报务人员,不懂电子技术,人到中年,没有技术基础,也不关心学习新的技术了,对于组织开设雷达训练班的建议是对牛谈琴。

1946年,我终于离开军队回到南京中央大学任教,由于美国将太平洋周边的遗留军用设备援助蒋介石,日本器材留置仓库没有使用,我还向空军索要了一批通信器材和一部日本海防雷达作为中央大学教学之用。

1947年依据战后国外电子和无线电杂志的文章和日本雷达资料,我完成中国第一册雷达专著,200页的《雷达》,出版(博主收藏一册)。

中国第一册《雷达》专著

1947年,《科学世界》出版“雷达专号”,蔡金涛、毕德显、徐璋本主编,萨本栋、孟昭英教授等都撰写了文章,萨本栋介绍自动控制的《伺服机构》,还是日式雷达中没有用到的新技术(用于天线控制)。

在通信工程学院任教

1949年,南京解放,黄玉珩应东北人才招聘,先后工作于鞍山工专、大连工学院。1952年,大连工学院电信系与军事工程学校合并为通信工程学院,校址张家口,黄玉珩担任雷达教员。

黄玉珩《拼搏与蹉跎,一个科技工作者的自述》人民日报出版社1999

1956 年,张家口通信工程学院组织了二十多人的“自动控制和计算机讨论班”。知悉北京计算机训练班的消息,黄玉珩通过中央大学的同班同学范新弼、夏培肃到京找何绍宗主任,晤及吴几康等,并到数学所听课、讨论。华罗庚得知他曾任教“雷达脉冲”,写了几十万字的教材,喜出望外,当即邀请他来京主讲。

到计算机训练班主讲

1956 年秋季训练班开班前,在训练班讲课的夏培肃等五位科学家应邀访苏,于是紧急邀请黄玉珩自张家口赴京救急。科学院发电报催他来北京报到,主持计算机训练班的夏培肃,让他代管一个时期。

首届计算机训练班,于1956 年秋开班,授课教师有夏培肃、黄玉珩、徐刍、范新弼、曹履冰、周寿宪、吴几康、蒋士騛、郑守淇、虞承宣、孙念增,76 位学员分为三部分:清华大学“计7班”35 人,1956 年分配到计算所筹备处的应届大学毕业生24 人,代培、进修,计算所筹备处新调入人员,实到17 人。

开始在西苑大旅社的小礼堂上课,旁听者有一二百人,效果不是太好,后来到清华上课,只剩下七八十人了。

黄玉珩说,在第一届训练班主讲的“脉冲技术”是重点课程,虞承宣辅导,“通院”向计算所捐赠了100 套黄玉珩编写的讲义。他在训练班中重点介绍了内存储器的各种技术,他回忆后来从事存储工作的学员有三十多人:

第二届有徐正春、陈树楷、李润斋、张复、廖道文、游鄂毓、张务健、时钟霏、缪道期、祖启明、余秉钧、尹金堂、鲍家元、时万春、郭志先、郭能发等,占到学员的四成;

第三届还有叶其寿、陈忠林、魏宝林、蔡鹏星、郑振华、黄跃荣、魏之品、李慧明、庞秀珍、祝淑玉、耿炳坤、王秀娥、贾成隆、胡子教、陈敬、岑世喜、佟海山等近二十人,他们确实解决了人才紧缺的问题。通过这几期训练班,培养出一大批人才,确实解决了当时人才缺乏的问题。

攻关磁存贮

1956年6月19日,科学院宣布计算所筹委会成立,下设三个研究室、一个办公室和一个实验工厂。黄玉珩在元件室,和范新弼先生一起负责磁存储器组。

一室为计算机整机研究室,主任闵乃大,下设逻辑设计组、运算控制组、外部设备组、电源组,分别由夏培肃、吴几康、孙肃、莫根生负责。

二室为元件室,主任王正,下设磁存储器组,由范新弼、黄玉珩负责;半导体与电子元件组,蒋士騛负责;结构设计组。

三室为计算数学室,徐献瑜负责,下设应用问题组、程序设计组、计算组。

磁存储器组的任务很重,范新弼、黄玉珩和研究室业务秘书郑筠一起商议继续试制记忆磁芯脉冲测试仪、实验室搬家、接待苏联专家等事宜。

小组人员不断增加,大学毕业生张杰、伍福宁加入实验室,哈工大毕业的刘筱秀俄语口语不错,担任专业翻译。往中关村搬迁时,实验室初具规模,研制路线和规范都已明确,获得了初步成果,他们兴奋又欣慰,范新弼和黄玉珩已有足够的把握完成磁芯存储器的艰巨任务。从领导到员工,科技人员、老师傅、复员军人一起忘我工作,每周工作70小时是常事。

黄玉珩是临时协作人员,但计算所很快将他的夫人沈家芬调来,安排到医务室工作,宿舍就近在中关村43 楼。沈大夫精通医术,在许多老同事的回忆中,都能看到对她的怀念和敬意。

因为当时使用的磁鼓性能和技术都有一些问题,第一台电子计算机正在紧张地调试中,大家对存储器都十分关注。

磁芯板

1958 年6 月,计算所所长阎沛霖、王正亲临过问,同意黄玉珩的建议,另辟蹊径,自行设计研发磁芯存储器,这也是我国第一个自行设计使用的计算机部件。采用电流重合法,放弃线选法,迎难而上。自行设计比依照苏联图纸有很大的风险,但是技术先进,不仅使计算机运行速度提升几十倍,增大了抗干扰和稳定性,在器材使用、加工量、能耗、体积等方面带来了益处。更重要的是获得独立实验、设计的经验与能力。伍福宁、刘筱秀付出了极大的心血。

1959 年4 月,中科院计算所研制成功电流重合法磁芯存储器,容量为1024 字,存取周期为32 微秒,代替103机的磁鼓后,计算速度提高了60 倍。第一台104 电子管计算机,使用线选法磁芯存储器,容量4096 字,字长48 位。

范新弼领导磁芯存储器小组担负重任,稳扎稳打,黄玉珩、郑筠反复进行磁芯测试实验,明确磁芯参数,保证按期按质完成全机所需磁芯板。骨干人员有甘鸿、伍福宁、王振山、徐正春等,存储小组在磁芯技术上处于领先地位。

经过大家的努力和辛勤劳动,104机的磁芯存储器于1959年三四月间,逐步稳定,进行联调,并投入实际运算,经过一阵考验之后,新华社于1959年9月14日正式发布新闻,宣布该机研制成功。

104电子计算机

从1956年到1960 年,黄玉珩在中科院计算所将最宝贵的年华献给了我国计算机事业创建,对那一切充满了深厚感情,他说:“在那里,我在教学和科研两方面都得到丰硕成果,这也使我感到十分愉快。”

为航天计算机拼搏终身

1960 年8 月,派到中科院的科学家返回五院时,在五院的二分院设立了一个计算机处,技术工作由张梓昌主持,1961 年底改为设计部。当时聚集的技术骨干还有通信工程学院的陈方桢、虞承宣、曲礼慧、何国伟和黄玉珩,原属军事电子科学院的张梓昌、钱圣巳、柳浦生、李祖熙、崔俊生等。

黄玉珩先生和沈家芬女士的住宅

黄玉珩回忆说,1961 年,他先担任数字计算机专业组主任,后来担任研究所副所长。他说,之前苏联专家制定的工艺设计中没有研制数字计算机这一项,要改变已经制定的规划,难度很大。

航天计算机领域的研发工作,一起步就是配合738 厂生产一台自用的104 计算机,由柳浦生负责。这台104 机可24 小时连续工作,稳定性超过了苏联专家帮助生产的第一台,104 机配备专业程序员两百多人,使用机器指令编程,曾精确计算出美制U-2高空无人驾驶侦察机的轨迹,我空军将其击落之后,计算机维护人员立功受奖,陈毅、聂荣臻元帅专程到五院机房视察。

通过103机、104 机、119 机的研制,黄玉珩基本掌握了第一代计算机磁芯存储器的完整技术。参与研制109 乙机,他注意到温度和各种干扰的影响,结合他在训练班的讲义,完成了《磁芯存储器》一书,1964 年出版。

1961 年下半年,黄玉珩他们把研究室划分为总体、内存、运控、外设和电源五个工程组,并争取到研制一台中型晶体管计算机的任务。这时,全国还没有一台晶体管计算机。由于国产晶体管、印刷电路板等器件和工艺的质量问题极多,又逢三年困难,他们增加了元件工程组、小型化预研组、计算机维护组,制定了详细规范,一手抓条例,一手抓作风,力求使计算机的不同部分,在研发进度上构成一个完整系统,保证性能、质量一体化。落实到操作加工,每一个步骤都要做到、做好,是很不容易的。

中国航天领域的计算机应用发展还是很快的,一是有益于在中科院的“先集中”,二是看准了晶体管计算机的发展方向。他们自行生产的一台103 计算机,吸收了中科院计算所的调试经验后,将主要电路和存储器依次返工,问题顺利解决。

1965 年1 月,七机部成立,设计部升级成独立的706 研究所,所长张梓昌。张梓昌说:“后分散”很成功,我们五院的八个同志回去的时候已经有了足够的计算机研发经验,中科院计算所还抽调了经过大协作锻炼的八位训练班学员支援五院,使我们聚集了基本骨干力量,能够顺利地筹建706 所。”

航天计算所的晶体管计算机,几千块电路板,几十万只零件,生产严格,调试顺利,1965 年初完成,连续拷机253 小时无故障。后赶上“文革”,机器被拆,闲置在楼道。1975 年机器被调拨至青岛海洋学院,经长途运输后,还能顺利恢复,连续稳定运行逾3000小时,创出计算机严格质量管理的一个奇迹。

这台机器使用的晶体二极管是济南中心实验站提供的,实验站本是一个要撤销的单位,由于产品质量好,被五院选中了,后发展成为半导体工业基地。

706所在计算机研制与应用上卓有成效,培育了大批计算机软件、硬件专家,汪成为就是其中一位,他在系统工程领域做出开创性贡献。706 所的计算机专家还承担了培训东风试验基地技术人员的工作,戴维镛等人曾到五院学习,他回忆说,黄玉珩理论过硬,逻辑思维很强,处理障碍的能力高超,遇到信号混乱时,马上就能分析出问题所在,戴维镛们受益匪浅。

黄玉珩先生的经历是十分丰富的,有风华正茂,也经受了厄运和苦难,迎来了科学的春天,他对国家的未来充满了信心。

黄玉珩.拼搏与蹉跎——一个科技工作者的自述[R].北京:人民日报出版社,1999.

黄玉珩编著,磁芯存储器[M]. 北京:科学出版社,1964.科学出版社出版,印刷4000 册,精装、平装各半,定价分别为2.1 元和1.6 元。

黄玉珩,江苏省南京人,1922年11月19日出生,1934年入私立金陵大学附中,日寇侵华逃难,1938年就读四川合川国立二中,1940年考入重庆国立中央大学工学院,毕业后在中大电机系任助教,1952年在张家口通信工程学院讲授雷达,1956年后在航天部门任室主任、技术副所长,期间参加中科院举办的计算机训练班任教,还在中科院计算技术研究所参加了中国早期电子计算机研制,2002年8月30日去世。

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