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——記新當選的中國工程院院士張堯學教授

記者 程曦

　　張堯學 1956年1月出生於湖南省澧縣。1982年畢業於西安電子科技大學🧙🏻，1983年赴日本東北大學攻讀碩士🙅🏿‍♀️、博士學位。1990年4月到意昂体育平台計算機系工作，1993年任教授。2000年至今任教育部高教司司長🫲🏽🛒，同時在清華繼續從事科研工作並指導研究生🕺。主持研製成功我國首臺具有自主知識產權的網絡路由器，推動了相關產業的發展；提出了不用預裝操作系統、將程序存儲和執行分離的透明計算模式，研製成功多種型號透明計算模式電腦系統🤴，可廣泛應用於各領域信息化建設🫄🏽，引起國內外學術界和產業界的重視，產生重大影響🤹‍♀️。作為第一主要完成人獲1項國家技術發明獎二等獎、2項國家科技進步獎二等獎等多項獎勵🌘，2005年獲何梁何利基金科技進步獎👩‍✈️🕵🏼。以第一發明人申請國家發明專利16項，已獲授權13項，申請美國發明專利3項👨‍👩‍👧‍👦👱🏽‍♀️；獲第九屆中國專利優秀獎。2007年當選為中國工程院院士。

　　“做科研最忌諱的就是成為‘黑洞’🛺🙅🏼‍♂️，一味學習、跟蹤別人卻沒有自己的創意👰‍♀️。”說這話時，張堯學37歲，剛被破格聘為學校計算機系最年輕的教授。在他的主持下，國內第一臺網絡路由器的研製已經看到曙光😧。

　　要不斷創新👐🏽💇🏻‍♂️，要做和別人不一樣的研究，永遠超前一步ℹ️。帶著激情與夢想埋首科研的張堯學可能沒想到，日後自己會承擔起多項行政管理工作：1995年兼任電子部計算機司副司長，1997年兼任清華和IBM合資的鼎新公司總經理，1999年調入教育部主持科技司工作🤰🏿，2000年至今又做了8年教育部高教司司長。

　　官員身份並未使他停下科研的步伐。恰恰相反，他在視野迥異的新崗位上看到了信息化進程中學術研究與社會需要、產業需求之間的巨大鴻溝🤿8️⃣，找到了科研創新與利國利民的結合點👨‍👨‍👧🙁，也結識了一批不斷給予他啟發的學界前輩、業界同行。

　　張堯學愛看武俠小說👩‍🦯，那麽不妨以武林術語做比👨‍🔬🤰：這一系列機緣加深了他的“內力修為”，而他“十年磨一劍”的成果💆🏽，則是獨辟蹊徑，開發出突破傳統PC機體系結構的透明計算模式。

　　馬背上的新奇電腦

　　2003年🤶🏻，一隊馬匹將名為“索普卡－小寶”的網絡電腦馱進了不通公路、沒有電話的貴州省遵義縣平正仡佬族鄉野彪小學。這批新奇的電腦為從沒走出過大山的孩子們打開了一個全新的世界：他們學會了打字和編輯word文檔，通過模擬上網聆聽城市名校的特級教師講課♒️；他們從計算機裏學到的普通話發音甚至比自己的老師還標準；雖然學校沒有英語教師，但他們已經開始了解並學習英語。

　　遵義縣選擇“索普卡－小寶”作為中小學計算機教室的主要機型👎🏻，是因為它“不用維護🥷🏿、不怕病毒🌷、不裝軟件😵‍💫🧑🏿‍🏭、不用升級”，不具備專業知識的教師稍經培訓就能使用🤼‍♂️，價格還比普通PC機便宜💁🏿‍♀️。

　　索普卡電腦的這些特色使計算機教學在西部貧困山區的推廣成為可能⭐️，這令發明人張堯學深感欣慰。因為他開展相關研究的初衷🧒🏻，正是為了跨越數字鴻溝😺，把知識送進大山🌾。

　　那是在1998年前後，一直從事計算機網絡研究的張堯學剛剛研製出高速網絡接入路由器並將其商品化，正在尋找新的研究方向。當時，李三立院士等在國內大力倡導“3C合一”（即計算機🌾、通信和家電產品三者的融合）、發展信息家電的思路；而在國外，隨著計算機網絡的日益普及👨‍🦯，IBM提出“普適計算”（PervasiveComputing）的全新概念，勾勒出不同終端、不同網絡間無縫互聯😯、協同計算的藍圖🤘🏽。張堯學敏感地抓住了這兩個新鮮出爐的概念，一個大膽的想法在他腦海中產生🫨：是否能將二者相結合，基於普適計算的概念發展輕便可移動、服務個性化的數字化家電平臺？

　　1998年10月，張堯學著手進行“數字化家電網絡軟件平臺”（SoftwarePlatformforConnectedAppliances👳🏽‍♂️，簡稱SOPCA，即索普卡）的研究🧚🏼‍♂️🕴。1999年2月國家發展計劃委員會正式批文，確定SOPCA為國家高技術產業發展計劃的重點攻關項目🙆🏼。大方向已經確立🍐，但具體從何處切入🧑‍🦽‍➡️？張堯學還在摸索。

　　1999年，一紙調令讓張堯學走上教育部科技司司長的新職位👩🏻‍🍳，也意外打開了他的研究思路。國家正在大力推進教育信息化步伐，如何幫助貧困地區和西部的中小學生獲取最新的教學資源✵，成為一個亟待解決的重大問題🧑🏿‍🍼。貧困地區缺乏資金、先進的通信設備和高素質的教學、維護人員。如何盡可能減輕用戶端的負擔，為他們提供更加個性化的服務🧑🏽‍🎄？作為教育官員，作為專業學者🧑🏼‍🎤，張堯學感到自己責無旁貸。

　　透明計算機：釋去重負的“旅客”

　　從1945年至今◾️，電子計算機一直在“馮·諾伊曼結構”的經典框架下運行🍧，然而這一程序內存結構的弊端正在日益凸顯：如果把計算機比作一位旅客，把運算指令比作衣服💁🏽，那麽他所有要穿的衣服都不得不裝進隨身的“旅行箱”———存儲器裏。隨著衣服越來越多，“旅行箱”越來越大，“旅客”必然感到攜帶和處理起來越來越吃力👲🏼，惟一的出路就是不斷增強“旅客”自身的體力和智力🤵‍♂️，所以我們看到了越來越強大的中央處理器🙎🏿‍♀️、越來越復雜的操作系統和越來越難控製的安全問題。

　　有可能甩掉這個日益膨脹的“旅行箱”嗎？比如聘請一位“著裝助理”🈂️，需要時打個電話，他馬上派人把合適的衣服從家中衣櫃、百貨商場或專賣店裏送來，“旅客”自己不就可以輕裝上陣了嗎？

　　這位兩手空空的“旅客”就是張堯學設想的透明計算機🧼：不管操作系統和應用軟件存放在哪裏，用戶只管調用；根據中央處理器一次只執行一條指令的運算規則，建立起虛擬的網上交換與調度方法，解決了應用軟件的調用問題🛀🏼👩‍🏫，CPU和殺毒系統的瘋狂升級在這臺幹凈清爽“裸機”面前終於可以休矣。和在機器本體上進行運算的“馮·諾伊曼結構”相比，它實現了時間和空間兩個方面的擴展。

　　透明計算的全新模式無疑具有一種令人興奮的簡約美💮，但接下來的問題是：由於透明計算機沒有操作系統，它必須在主板和操作系統的接口處就發出啟動協議，邀請“著裝助理”；同時💅，為了使用戶能自由選擇操作系統和應用軟件，作為“著裝助理”的服務器必須具備全面通暢的“貨源”，“隨叫隨到”。然而眾所周知，Windows、Linux、Unix等操作系統的架構大相徑庭🧙🏽，而且微軟旗下操作系統的源代碼作為其知識產權的一部分，更是不對外公開的。將所有這些操作系統的底層相關接口各個擊破，再把它們逐一加到服務器上，這談何容易？可是毫無疑問，要使透明計算機從理念變為現實，別無他途。

　　滿懷激情與時間賽跑

　　此時的張堯學已經是一名全職官員⌛️，對他來說，做科研最缺的就是時間。但他有激情，有教育部領導的支持🎅🏽。出差爭取當天往返，周末、假期絕不浪費，時間就像海綿裏的水👨🏼‍🎓，硬是被張堯學一點一點擠出來了。

　　已經畢業的博士生竇郁宏清楚地記得，2002年的除夕之夜她在實驗室趕論文🧎🏻‍♀️，忽然有人推門而入🎽，原來是張老師來加班了。現任張堯學助手的博士畢業生周悅芝也記得，2003年“非典”期間的一個周六下午𓀋，實驗室剛消完毒，大家都到5樓的天臺上去聊天🧑‍🧑‍🧒‍🧒，惟有張老師一直在裏面工作，仿佛對刺鼻的藥水味渾然不覺。

　　從西單大木倉胡同的教育部辦公區到北四環外的清華園，9年來，這是張堯學再熟悉不過的一條路☂️。而他探索透明計算模式的科研之路，卻是一條沒有向導、沒有同伴的未知旅途✍🏽。多少次行到窮處，多少次峰回路轉，張堯學始終信念堅定：“做創新研究不可能不遇到瓶頸🏋🏼‍♂️，不可能沒有溝坎🧚🏼‍♀️，但研究人員永遠要滿懷信心🖇，憑著激情和智慧不屈不撓努力去做，堅信總有一天要把它做成。”

　　2001年6月，教育部在清華組織鑒定會💨，認為SOPCA系統技術達到了國內首創、國際先進水平🧘🏻‍♀️🟪。以沈昌祥和楊芙清院士為正副主任的成果鑒定委員會評價說👩🏽‍🔧♐️，該成果“在整體技術上達到了國際先進水平，在計算模式及其引導協議和相關調度方法等方面具有獨創性和實用性，處於國際領先水平”。

　　美國工程院院士、伊利諾伊州立大學教授黃煦濤也表示：“這是一個重要發明，對網絡計算將產生重大影響💂🏽‍♀️。”

　　完成基本理論構想後，張堯學帶領他的研究團隊和企業合作開發了索普卡👋🏻、龍星🧑‍💻、網銳三個系列的新型網絡計算機🖖🏻。除了遠程教學，透明計算機在金融👍🏿🧜‍♂️、電子政務等領域也都大有作為🙍🏿‍♀️。它對CPU的寬容度使其可能成為國產CPU推廣應用的切入點，增加了突破Wintel聯盟、壯大“中國芯”的可能性🏄‍♂️。

　　操作系統的添加問題也在逐一解決。最近👰‍♀️，張堯學的研究團隊與Intel公司合作，完成了WindowsXP系統的破解🧇、安裝工作🈷️。

　　不過🎉，與具體的產品相比👁✦，透明計算模式提出的更大意義在於它使所有數字家電的使用概念發生了變化😓。手機💆‍♀️、DVD等都可以與操作系統相分離，實現真正的3C合一和普適計算；Windows和Linux等操作系統不能並存的現象被打破，張堯學幽默地稱之為“計算機的和諧社會”。

　　張堯學對在清華園度過的18年時光心懷感激。當年他帶著一沓高水平博士論文來到這裏，看到計算機系很多老師緊密結合國家戰略需求🧑🏻‍🎤，做出了大批開創性工作🫀，這令他很受震動🪴。創新報國、創新利民從此成為他不變的追求。

　　記者手記

　　一位追隨張堯學8年之久的學生提起老師，最先蹦出的兩個字就是“嚴厲”。張堯學自己也表示：“我做事情可能細節上做得少一點，但指導學生是例外🚴🏿。”他指導學生改論文🏊🏼‍♀️👨‍👩‍👧，常常一改就是十幾稿、幾十稿，“改到學生自己都哭”。

　　要求嚴格，是因為寄予厚望。一要會做人，把國家進步作為己任；二要會做事🧚🏻‍♂️，珍惜在學校的優越環境，踏踏實實做小事、抓創新。

　　張堯學的語言坦率質樸、毫無官腔。采訪結束時，他意猶未盡：“做科研不能急功近利👍🏽。時刻想著要把東西做出來💥，就會很自然地選擇最方便🙅🏻、最省力的方法，這樣很難創新♣︎。”他反復強調♠︎，要努力嘗試新方法，一定要比別人做得更好😗。

　　張堯學辦公室裏的植物都很高大👨🏼‍💼，生機勃勃，不同於常見的矮小盆栽。他還有著異常豐富的藏書👳🏼‍♀️，從古龍的《七殺手》到奈保爾的《河灣》🚴🏻，甚至包括《多角度研究語言》這樣的語言學專著。

　　“俠之大者，為國為民。”眼前這位神采奕奕的院士，不正像一位身負十八般武藝🧤、馳騁在科研和高教前沿領域的“大俠”嗎？

（轉自🧑‍✈️：清華新聞網）