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大型模拟计算机研制的回顾
更新时间: 2016-09-27  

  【编者按】1960年起,中国科学院自动化研究所与上海科学仪器厂协作,共同研制大型电子模拟计算机(代号J-331)1964年研制完成。这是当时国内最大的电子模拟计算机,具有技术指标先进、反应速度快、参数修改容易和操作灵便等特点。J-331大型电子模拟计算机的研制成功,为中国火箭、飞机、原子能以及大型工业系统的研究、设计工作,提供了有力的计算和模拟工具。该成果曾获1964年中国科学院优秀奖。 

  本文作者朱培基(1921-2006),我国计算机控制、计算机图形显示和数字讯号处理领域专家,是我国最早开展电子模拟计算机研究工作的开拓者之一。1956年进入自动化所工作,历任助理研究员、副研究员、研究员,自动化所研究室副主任、主任、副所长。 

 

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  我们所在一段时期曾参与两弹一星的研制任务,由于当时国防科委下属的有关机构还不够完善,研制力量也不充实,所以有许多工作分到中国科学院有关研究所进行。其中导弹和卫星中的制导控制部分的研制由我们自动化所承担,我们这个研究室则承担了其中大型模拟计算机的研制。 

  这一装置是研究、设计、制造和试验导弹运行控制(即制导)所必须的大型计算和仿真的装备。作为模拟计算机,我们研究室在过去的几年内做过几种应用模型,如以DMZ为序的14实用小型模拟机。通过这些工作训练了一些年轻的研究人员,具有了一定的经验。但是研制制导用的大型模拟计算机则是完全不足。 

  模拟计算机不像数字计算机,准确度只决定于数码的长度,而前者则要受制于每一个部件的非确定性、部件的计算和传递误差,系统越大累加起来误差就十分可观。但在当时的技术条件下,数字计算机所能达到的速度,还远不能满足空间飞行器实时的轨道仿真。用模拟计算机来完成这种仿真的任务,势必要克服许多困难,采取各种方法来减少误差的来源,还必须满足操作上的便利,因而采取的种种手段并不是可有可无的。再加当时还是电子管的时代,这种大型模拟计算机必然是一个庞然大物,也会因此而带来很多技术问题。 

  从总的工作量上来说,研究工作和工程设计、制造工作这三者是不能相比的,实验室的开发性工作要变成一种可应用的设备是会有一段艰辛的过程。英国有一套这种装置Tridac(三维模拟计算机),全套设备占了上下三层据说有二层楼高,为了减少误差,操作便利,而尽量采用缩小空间的措施,使整个房子也变成了设备的一部分。对于这样一个大任务处在那个科技水平还很低的时代,要建立这样的装置,这份量实在太重了,我不知道谁愿意去扛这个担子。我起初也不是愿意扛这个担子的,怕形势难以预卜,到头来弄不好负不起这个责任。为了这项任务,院、所领导和我谈了几次,并且恳切地说我们研究过你过去的经历,认为你能够承担此项任务。由于我们室的方向就是计算机模拟技术,我难以推委,他们又这样信任我,弄得我只能答应。但是到底该怎么做实在是很费思虑的事情。 

  2 

  第一步要考虑的是建立怎样的一个机构,来开展研究、设计、试验检验和生产等工作。然后是经费,而后是人员。 

  经过和各方面的协商,确定由我们研究室负总责,由上海科学仪器厂协作。当时加工地点定在上海是考虑到上海的工艺加工和厂际协作条件好。科仪厂原来是由生物化学研究所的一个加工室分化出来,成长壮大起来的,以前曾和我们室有工作联系,现在已有几十个技术人员,对厂里上至领导下至工人又都很熟悉。 

  经费由院器材局初步核定为500万人民币,以后根据研制工作进展再行增减,经费的使用由器材局管理。 

  关于人员的问题,因为是紧急任务,开始人事部门就给我们室调来40人。我觉得工作开展后,有很大一部分工作是工程设计,确实需要很多设计和工艺人员,但这40人中大部是经验不足的刚毕业的学生,再加远离生产现场会有很多问题。若是利用厂里的设计室中的二三十个技术人员情况就完全不同。特别是因为设计量大、反复性强,放在北京不合适。这样我仅挑选了少数几个必须的人员,退回了大部分拟调来的人员。 

  最后一个问题是保密级别问题。所内有关的各个项目都是绝密级,我坚决反对把这项工作定为绝密级,因为一旦定为绝密级,人员、地点、工厂等都要经过严格地审查,工作或多或少要受到限制,这对工作会十分不利,而且我们还要在中国自动化学会有关学术会议上发表有关研究内容,讨论有关计算机模拟的学术问题。因此我们在系统设计上做了一些改变,不把它作为军事工程的专用设备来处理,只作为一般用途的大型模拟计算机来设计,但考虑包括导弹制导在内的各个方面的需要,就事先设计成很容易重新改组成更适合需要的结构。这样保密的级别就可以降下来成为秘密级,于是定名为大型模拟计算机J331 

  3 

  具体的工作分为两部分来做,研究工作放在所内进行,设计生产工作放在上海科学仪器厂。研究工作一旦有了结果,就马上由本人带着实验样品和资料去上海,移交给一个指定的技术人员,手把手地教会他,让他能按总体的要求做出结构设计。因而上海的大量设计工作,都是由我分批地把每一项的要求和意图详细提供给设计室的人员,由他们去设计和制作,然后尽快拿出来试验、检查、改进,再检查、再改进。我清楚这件工程决不是敲敲打打手工作业可以完成的,必须使用规模化生产的种种手段,这就不得不在各项工作提出高的要求,进行多次反复以达到目标,其中包括对工具的设计、制造、试验。 

  我手头有一张工作项目详单,开始只有十几项,以后随着工作的进展和认识的深入不断地在增多,先后叠加到数十项。我们要不断地找问题查资料,包括国外的广告、图片。开始很多人员不适应,工作中产生了许多矛盾和冲突,不顺利的事情更加难免,而我个人则成为矛盾的焦点。但随着工作的进展,大家慢慢看到该计算机研制成功的前景也就习惯了下来。当然,在北京也有许多事情要对付。如在所内开会讨论工作时,有些人认为我们的工作不能先行,拖了整个工作的后腿,真是不讲道理了。我们的工作是规划定下来后才开始进行的,并没有先给我们时间,叫我如何先行。更有趣的是一直到我们交出完整的可以运行的大型模拟计算机时都没有看到任何一纸下达任务书。更有人认为在当时的技术条件下,很难做出来,即使做出来也不一定能用。这种舆论越来越强烈,以至所领导也怀疑起来。这时我们只能不作声地听这些闲话。 

  到第三年的时候,工作已有了一些眉目,我请所领导到上海现场去视察,回来后他的立场就完全转到我们的一边。不久J331这台大型模拟计算机完成了它的基本组。这是由十二个标准大架(每个大架1.8×0.6米)组成的一组。在北京经过鉴定,被认定计算误差在允许的范围以内、质量上乘、设计合理、外形美观、操作便利,与此同时还完成了全部的图纸。连那些不相信我国能够搞出来的人也称道水平可与国外相比。钱学森先生专程来看过说:我们也终于拥有了自己的大型模拟计算机了。 

  整个系统原定60个架子,这十二个架子是基本组,已包含了所有的部件,其它的架子可依据不同的需要按照图纸进行复制。在此基础上对系统进行扩大和改变组合,就可以组成按模拟对象的不同需要,构成派生型号的模拟计算机。 

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  我们从1960年接受任务,1964年完成,用了四年的时间。其中还有两年是困难时期,大家都是饿着肚子在做工作,这样的速度应该说是很快的。自然是和室、厂工作同志的共同努力的结果分不开的,但若没有室、厂党支部的大力支持结果可能完全不一样。我特别庆幸有党组书记兼副所长吕强(所内实际的一把手)和支部书记兼研究室副主任颜惠民同志还有科仪厂杨厂长的领导和鼎力支持,才使我们得以完成这项大任务。另外,那几年没搞什么运动,也使我们争取到了时间。 

  参与此项任务的人员:有我们室王正中、丁丙、陈宜在、黄泰翼、林统、陈思英、戴良珍、张德华、俞永兴、曹桂卿、黄烈勤等同志。有上海科仪厂陈东工程师以下二十多个设计人员以及广大工人和工艺、生产等各类人员,和上海众多协作单位。

   

 
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