快刀浪子
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王守觉和他的人工神经网络计算机
田小琴
对于一位优秀的科学家来说，每前进一步，都意味着将面临更大的汪洋，每攀登一寸，都将面临更高的险峰。"天行健，君子以自强不息"。这是我国著名微电子学家、中科院院士、人工神经网络计算机专家王守觉一生无悔的追求。
而今迈步从头越
１９９５年，我国第一台小型人工神经网络计算机问世。在科技成果展上，这台被命名为"预言神一号"的新型计算机引起了人们极大的关注。它的研制者--中国科学院院士王守觉因这一成果荣获国家"八五"科技攻关重大科技成果奖和１９９５年电子十大科技成果奖。
时至今日，对于公众而言，人工神经网络计算机仍是个尚未浮出海面的新概念，即使对于业界人士来说，它也具有"概念汽车"式的新奇色彩。事实上，作出这一重大贡献的王守觉院士也只是从１９９０年才开始涉足这一研究领域的，在此之前，他的老本行一直是微电子学领域的新型半导体集成电路研究。１９９０年，由于集成电路发展的主要问题转向了产业化问题，王守觉开始寻找新的科研方向。他看到国内半导体人工神经网络研究的空白，遂毅然投身其中。
要了解王守觉的科研成就，首先要搞清什么是人工神经网络计算机。人工神经网络计算机是一种模拟人脑神经网络工作原理的新型计算机，与前几代传统计算机的理念截然不同。历经了电子管计算机、晶体管计算机、半导体集成电路计算机和超大规模集成电路计算机四次飞跃的传统计算机虽然被人们誉为"电脑"，然而除了其记忆功能与人脑有相似之处外，其他工作机理与人脑完全不同。每秒运算速度高达上百亿次的"电脑"远不能理解人的思想，在识别物体的速度和精度方面大大落后于人脑。而神经网络计算机旨在模拟人脑，它以神经细胞为单位，通过神经细胞的"互联网"来传递、处理信息的机制，从而找到重现人类智能的恰当模型。它具有自我组织功能，能实现自学习和联想记忆，特别适合于模式识别、自动控制优化和预测等领域。
自１９９１年起，王守觉承担了"八五"科技攻关课题"人工神经网络的硬件化实现"，其成果便是一台小型神经计算机--"预言神一号"。它的功能是高速地模拟由２５６个人工神经元相互联结而成的人工神经网络，具有自学习和识别简单事物的功能。举个简单的例子，如果我们把七件实物包括坦克模型、汽车模型等以不同的姿态通过"预言神一号"的"眼睛"--摄像头输入"预言神一号"，同时告诉它这些实物的名称，经过数秒钟学习过程以后，它就能正确地认识这些实物。在各种姿态下识别的正确率达到９６％。而要用普通的"电脑"来完成这一任务不仅需要专门编制一个相当复杂的程序而且难度是相当大的。
人脑约有一百多亿个神经细胞，每个神经细胞与成千上万个其他神经细胞相连，从而形成了一个极其庞大的神经网络，随时接受各种信息，同时由不同路线并行处理，所以能够快速处理各种复杂问题。对于神经计算机而言，要实现如此大的规模，从目前的技术条件来看，即使利用超大规模集成电路最新的成就来作业还存在着很大很大的差距。
人工神经计算机的软硬件开发在当前技术水平下尚处于"初级阶段"。开拓者所付出的努力与得到的回报相比简直微乎其微，一些原来预期过高的研究者开始退却了，而王守觉却充满信心地说："一哄而上未必是好事，搞的人减少了未必是坏事，'吹尽黄沙始见金'嘛，留下来的人才是真正有志于从事人工神经网络研究的人。"
现在，王守觉承担的"九五"科技攻关项目是"半导体神经网络技术及其应用"，他正在进行"预言神二号"的研制。１９９９年６月份，他主持完成了国家自然科学基金重点项目《半导体工业生产优化问题的人工神经网络模型、算法与应用》，他创新的"大生产控制参数神经网络优化算法"，在我国第二大的半导体集成电路工厂--中国华晶电子集团配合试验下，使大量生产中的某大规模集成电路的成品率相对提高了１１％，鉴定委员会认为该项目将人工神经网络应用于半导体工业生产优化问题属国际首创，达到了国际先进水平。
王守觉的研究工作着眼于应用，同时又具有前瞻性，人们根据信息领域的发展预测，２１世纪将会有一个特别引人注目的新产业诞生，即智能产业。而人工神经网络技术由于具有强适应性和信息融合能力，将会成为智能化当中一个强有力的工具。在这个空白与机遇并存的领域，王守觉院士显得气定神闲。
与共和国同耕耘
王守觉的科研生涯恰巧与共和国同龄。１９４９年王守觉从同济大学毕业时，上海尚未解放。他进入北平研究院上海镭学研究所开展氧化铜固态整流器的研究工作，该所当时由著名物理学家严济慈、陆学善领导。该产品研制成功后，王守觉亲自把它推广至工厂生产，在国内首批生产了电池浮充用系列固态整流器产品，解决了我国第一个铁路自动闭塞控制系统中上百个自动控制系统的稳定供电问题，首用于衡阳火车站。此后，在我国第一个五年计划重点建设工作中他参加了基本建设工作，解决了当时国内工厂建设亟须解决的自动火警报警系统的设计与加工生产，改进并提高电讯系统的设计效率三倍多。年轻的王守觉投身热火朝天的新中国建设当中，１９５５年他被评为上海市工业劳动模范，１９５６年又作为全国先进工作者代表，出席全国"群英会"。
王守觉似乎总有使不完的想象力和创造力。１９５６年他调回科学院参与了我国第一支锗合金晶体管的研制，１９５８年又负责研制成功我国第一支高频晶体管。由于晶体管频率是制约计算机速度的关键因素，因此这一杰出贡献使计算机速度提高了几十倍。当时我国正进行"两弹一星"的研制，需用计算机进行大量的数据运算。王守觉参与筹建了１０９工厂，为我国最早的高速晶体管化１０９计算机提供半导体器件。核专家钱三强为此欣喜地说：解决了计算速度，是解决了原子弹计算的大问题
科学探索的道路是无止境的，王守觉的足迹亦是扎扎实实，一步一个脚印。１９５９年他研制出最早的硅晶体管；１９６３年研制成航天研究院所需当时国际上生产不久的各种硅平面器件及作为集成电路技术基础的全套硅平面工艺和设备，在多家工厂推广生产，为我国集成电路生产打下了基础，被国家科委授予科研新产品一等奖；１９６４年他主持研制成我国最早的固体电路，为此国家科委鼓励拨款１００万元。回顾起这些成就，王守觉只是淡淡地说："众人拾柴火焰高。"
独有一件事令王守觉回忆起来充满遗憾。由于观察到未来大规模集成化将使当时刻图制作电路掩模版的工艺无法适应，他从１９６５年就开始研究以图形发生来制版的新方式，这比国际上第一篇图形发生器论文早了４年。但"文化大革命"爆发后，他被打成"反动学术权威"，下放到车间烧锅炉、扫厕所，不能继续自己的研究。科学不等人啊苦闷之中王守觉以阅读哲学、历史学等社会科学著作打发岁月，但他思考得更多的仍然是自己心爱的科研工作。也许是"因祸得福"，此间他开始钻研计算机，为自己后来搞神经计算机无意间埋下了一个"伏笔"。漫长的三年过去了。１９６９年经他一再请求，"军管小组"批准他恢复工作。他立刻带领助手们一头扎入研究之中。１９７１年，他们研制出我国最早的自动制版图形发生器，获得"全国科学大会奖"。"本来我们可以比人家早一些……"对此，他至今还有些无法释怀。
不过，值得欣慰的是，不久他在率先开展的计算机辅助平面布线ＩＣＣＡＤ研究当中，首创了一种总体损益分析的布线新算法。这种新算法受到国际同行的高度评价，十多年后还沿用到电子部ＩＣ-ＣＡＤ系统的ＬＳＩⅡ软件和"熊猫"系统的布线软件中，王守觉也成为我国ＩＣＣＡＤ的创始人之一。
７０年代后期，王守觉提出一种高速集成模糊逻辑电路的新结构，９０年代被国防科研采用，使我国数模转换器速度提高了２０倍，性能达到国际先进水平。
１９８０年，王守觉当选为中科院院士。１９８５年当他满６０岁时就从中科院半导体所所长岗位上退下来，继续开展集成电路研究，承担了国家"七五"科技攻关的工作。
对于普通人来讲，尖端科技领域里的"新陈代谢"似乎过于枯燥，然而这正是科学工作者战斗不息的地方，对他们而言，这就是有血有肉的生活，这里的风云变幻就是生命之"魔力"所在。正是这种"魔力"，使王守觉感到，五十年跋涉仿佛只是"弹指一挥间"。
少年壮志不言愁
或许是自古英雄多磨难，王守觉少时的求学经历十分坎坷。１９２５年他生于上海，１２岁时遭逢"七七事变"、"八一三事变"，那时他在苏州东吴大学附中刚念完初中一年级。随着战火的蔓延，苏州即将沦陷，王守觉跟随年迈的父母开始了逃难生活。划小船、乘小货轮、扒卡车、步行，走走停停、停停走走，历经镇江、南京、武汉、长沙、广州、香港，绕道越南海防、老挝，经过半年多的奔波，１９３８年终于到达西南"大后方"昆明。
１９３９年春王守觉就读昆明天南中学初中三年级，战乱迫使他养成了自学的好习惯。但刚刚初中毕业，一场大病，令他在医院里耗时数月，耽误了上高中的时机。校方因他脱课太长，不同意他再回原班上课。这样一来，王守觉又"赋闲"于学堂之外了。
此时年已１４岁的王守觉见父亲年事已高，身体又不好，家里的生活依赖有限的积蓄和哥哥微薄的工资，他决心自食其力。两年时间里，他修钟表、手工制门锁，养猪，在建筑公司扛测量标杆，饱尝了谋生的艰辛。但他生性乐观，每一项工作都能干得有声有色。有一次，在测量昆明飞机场工地时，酷暑烈日之下他染上了猩红热，病了一个多月，险些送了命。想到这件事，他笑着说："当建筑公司的练习生生活有着落，工作也比较稳定，我当时深以为喜呢。谁知好景不长，碰上这场病，等病好工作也丢了。"
这时已到１９４１年底，正值王守觉原来的同班同学高中快毕业。他虽然"身处江湖之远"，但不甘心上不了大学。他下决心将学业追赶上去，就趁养病之隙发奋自学高中课程。他的自尊心极强，虽然他父亲及姐姐哥哥都受过高等教育，但他每次碰到问题却不愿意请教家人，而是径自关起门来看书。他的办法是先做题目，不会做的参看答案，答案看不懂的再去看书。这样学习数理化课程立竿见影，势如破竹，同时也培养了他独立思考、自立自强的个性。让他犯难的科目是英语。当时高考有英语作文考试，而他的英语只有初中基础。于是，他找来一些英文杂志，对生词逐个查字典，然后背个滚瓜烂熟。这样准备了半年，他一考即中，被三所大学同时录取。
１９４２年１１月，王守觉搭乘货车颠簸十来天，终于到达他向往已久的同济大学。虽然初上大学时他经常因为生病而脱课，但由于有坚实的自学基础，他的功课一直很好。１９４４年日军入侵贵州，当局发动学生参军，他慷慨从戎一年多才复学回校，期末考试竟获得了在校数千名学生中仅设两个名额的学习优秀奖学金。有时，学校土木系、测量系等其他专业的同学遇有难题来找他求助，他翻看课本相应的章节后即能解决。王守觉还记得一次令他颇为得意的考试，由于题目出得太难，全班１９人只有３人及格，独他拿了９６分，将出卷的黄席椿教授"震"了一回。
大学毕业之后，王守觉参加工作，"零打碎敲"的求学生涯宣告结束。此后，他以科学实践为师，勇于创新，用自己的聪明才智创出了累累硕果。
踏遍青山人未老
如今，王守觉已年过七旬，仍在兴致勃勃执掌着他一手创办的半导体神经网络实验室。他带领自己的弟子们承担了"八五"、"九五"科技攻关课题，经常在工作中乐而忘返，不知今夕何夕。科研之外，他还担任中国电子学会副理事长兼半导体专委会副主任，《电子学报》编委会主任等学术职位，在电子科技大学、深圳大学等高校任兼职教授和名誉教授，为了培养年轻接班人，他还亲自带着十多名博士研究生和硕士研究生。
王守觉出身于一个富有科学传统的家庭。他的父亲王季同是解放前中央研究院中国最早的科学院研究员，他的五位兄姊均是颇有影响的知名专家、教授。他的一位哥哥王守武是我国著名半导体物理学家、中科院院士；他的一位姐姐王明贞是清华大学第一位女教授。王守觉"坦言"，小时候自己是家里顽劣任性的"老幺"，所幸好动脑筋，始得有今天的成就。他对于"费脑子"的事物似有天生的兴趣，曾细细琢磨过五子棋、股票、麻将等，只是一俟"玩转"便没了兴趣。他的这种"爱琢磨"的习惯至今尚老而不改。
有一件小事也许能凸现王守觉的风格：一次他携学生出游，他虽是一介老者，却骑着自行车一马当先，神采飞扬，将年轻的学生甩在后面。"天行健，君子以自强不息"。的确，自由自在地追逐自己的科学理想，其乐陶陶，岁月将奈之何
冷风如刀，以大地为砧板，视众生为鱼肉。
万里飞雪，将苍穹作洪炉，熔万物为白银。
| 发表时间：2006-01-13, 22:05:53 |
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XXFF
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Re: 王守觉和他的人工神经网络计算机
王老在同济03年搞了个"人工神经网络实验室",方向主要在仿生模式识别、多权值神经网络理论和高维空间点分布分析方法等.
AI这个领域太难,需要很多天才,才能打开局面.
XXFF
| 发表时间：2006-01-16, 00:49:44 |
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