张尧学:创新为民

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  张尧学
  教育部高教司司长、清华大学计算机系教授,2007年当选为中国工程院院士。主持研制成功我国首台具有自主知识产权的网络路由器,推动了相关产业的发展;提出了不用预装操作系统、将程序存储和执行分离的透明计算模式,研制成功多种型号透明计算模式电脑系统,可广泛应用于各领域信息化建设,引起国内外学术界和产业界的普遍重视,2005年获“何梁何利基金科技进步奖”。同时,他还是中国作家协会会员,著有多本散文著作。
  
  多少次行到穷处,多少次峰回路转,张尧学始终信念坚定:“做创新研究不可能不遇到瓶颈,不可能没有沟坎,但研究人员永远要满怀信心,凭着激情和智慧不屈不挠努力去做,坚信总有一天要把它做成”;
  与其他官员、教授相比,他爱看武侠小说,那么不妨以武林术语做比:一系列的机缘加深了他的“内力修为”,而他“十年磨一剑”的成果,则是开发出突破传统PC机体系结构的透明计算模式,构建起真正的“计算机的和谐社会”。
  
  “做科研最忌讳的就是成为‘黑洞’,一味学习、跟踪别人却没有自己的创意。”说这话时,张尧学37岁,刚被破格聘为清华大学计算机系最年轻的教授。由他主持的国内第一台网络路由器的研制工作已见
  曙光。
  要不断创新,就要永远超前一步。带着激情与梦想埋首科研的张尧学一路勇往直前——1995年兼任电子部计算机司副司长,1997年兼任清华和IBM合资的鼎新公司总经理,1999年调入教育部主持科技司工作,2000年至今又做了8年教育部高教司司长。
  多年的行政工作并未使张尧学停下科研的步伐。恰恰相反,他在视野迥异的新岗位上看到了信息化进程中学术研究与社会需要、产业需求之间的鸿沟,找到了科研创新与利国利民的结合点。2007年,凭借在计算机领域为国家做出的重大贡献,张尧学以高票当选为中国工程院院士,时年51岁。这对于一个长期从事重要行政管理工作的人来说,是多么的不容易!
  
  马背上的新奇电脑
  
  2003年,一队马匹将名为“索普卡-小宝”的网络电脑驮进了不通公路、没有电话的贵州省遵义县平正仡佬族乡野彪小学。这批新奇的电脑为从没走出过大山的孩子们打开了一个全新的世界:他们学会了打字和编辑word文档,通过模拟上网聆听城市名校的特级教师讲课;他们从计算机里学到的普通话发音甚至比自己老师的发音还标准;虽然学校没有英语教师,但他们已经开始了解并学习英语。
  遵义县选择“索普卡-小宝”作为中小学计算机教室的主要机型,是因为它“不用维护、不怕病毒、不装软件、不用升级”,不具备专业知识的教师稍经培训就能使用,价格还比普通PC机便宜。
  这些特点使计算机教学在西部贫困山区的推广成为可能,这令发明人张尧学深感欣慰:终于可以跨越数字鸿沟,把知识送进大山了。
  时间回溯到1998年,一直从事计算机网络研究的张尧学刚刚研制出高速网络接入路由器并将其商品化,正在寻找新的研究方向。与此同时,中国工程院院士李三立等在国内大力倡导“3C合一”(即计算机、通信和家电产品三者的融合)、发展信息家电的思路。在国外,随着计算机网络的日益普及,IBM提出“普适计算”(Pervasive Computing)的全新概念,勾勒出不同终端、不同网络间无缝互联、协同计算的蓝图。
  


  张尧学迅速抓住这两个全新概念,一个大胆的想法也随即产生:是否能将二者相结合,在普适计算的概念基础上发展轻便可移动、服务个性化的数字化家电平台?带着这样的思考,1998年10月,他开始着手进行“数字化家电网络软件平台”(Software Platform for Connected Appliances,简称SOPCA,即索普卡)的研究。1999年2月,国家发展计划委员会正式批文,确定SOPCA为国家高技术产业发展计划的重点攻关项目。大方向已经确立,但具体从何处切入还需要张尧学进行深入地思考与探索。
  1999年,一纸调令让张尧学走上了教育部科技司司长的新职位,也意外拓宽了他的研究思路——国家正在大力推进教育信息化步伐,如何帮助贫困地区和西部的中小学生获取最新的教学资源,正成为一个亟待解决的重大问题。
  由于贫困地区缺乏资金、先进的通信设备和高素质的教学、维护人员,作为教育官员和专业学者,张尧学感到自己责无旁贷,于是经过一系列的研究、实验之后“索普卡-小宝”网络电脑诞生了。
  
  释去重负的“旅客”
  
  从1945年至今,电子计算机一直在“冯·诺伊曼结构”的经典框架下运行。如今,这一程序内存结构的弊端正日益凸显:如果把计算机比作一位旅客,把运算指令比作衣服,那么他所要穿的衣服就不得不装进随身的“旅行箱”——存储器里。随着衣服越来越多,“旅行箱”越来越大,“旅客”必然感到携带和处理起来越来越吃力,惟一的出路就是不断增强“旅客”自身的体力,所以我们看到了越来越强大的中央处理器、越来越复杂的操作系统和越来越难控制的安全问题。
  有可能甩掉这个日益膨胀的“旅行箱”吗?比如聘请一位“着装助理”,需要时打个电话,他马上派人把合适的衣服从家中衣柜、百货商场或专卖店里送来,“旅客”自己不就可以轻装上阵了吗?
  这位两手空空的“旅客”就是张尧学设想的透明计算机:不管操作系统和应用软件存放在哪里,用户只管调用;根据中央处理器一次只执行一条指令的运算规则,建立起虚拟的网上交换与调度方法,解决应用软件的调用问题,CPU和杀毒系统的疯狂升级在这台干净清爽的“裸机”面前就可以停止了。和在机器本体上进行运算的“冯·诺伊曼结构”相比,它实现了时间和空间两个方面的扩展。
  透明计算的全新模式无疑具有一种令人兴奋的简约美。但接下来的问题是:由于透明计算机没有操作系统,它必须在主板和操作系统的接口处就发出启动协议,邀请“着装助理”;同时,为了使用户能自由选择操作系统和应用软件,作为“着装助理”的服务器必须具备全面通畅的“货源”,“随叫随到”。
  众所周知,Windows、Linux、Unix等操作系统的架构大相径庭,而且微软旗下操作系统的源代码作为其知识产权的一部分,更是不对外公开的。将所有这些操作系统的底层相关接口各个击破,再把它们逐一加到服务器上,这谈何容易?可是在张尧学看来,要使透明计算机从理念变为现实,只有全力以赴。
  2006年初,全国科学技术奖励大会在北京人民大会堂举行,张尧学作为透明计算模式索普卡电脑的第一发明人,获得国家技术发明奖二等奖。
  2006年3月下旬,在“美国微软技术节”上,一位来自中国的嘉宾格外引人注目,他就是清华大学计算机系张尧学教授。期间,他接受德克萨斯A&M大学、佐治亚州立大学等美国大学计算机学院的邀请,做了多场关于透明计算模式的学术报告,引起热烈反响。A&M大学的陈健二教授在给张尧学的邮件中说,“我认为您开辟了一个全新的研究方向;我也和我的同事们进行了讨论,他们也认为该研究是一流的。”
  
  满怀激情与时间赛跑
  
  作为一名扛着实实在在的官衔的教授,张尧学的忙碌显而易见。对他来说,最缺的就是时间。因此,满怀科研热情的他在周末、假期很少休息,甚至于去外地出差也争取当天返回,硬是将从事科研的时间一点一点地挤了出来。
  已经毕业的清华大学博士生窦郁宏清楚地记得,2002年的除夕之夜,她正在实验室写论文,忽然有人推门而入,原来是张尧学教授来加班了。现任张尧学助手的周悦芝也回忆说,2003年“非典”期间的一个周六下午,实验室刚消完毒,大家都到5楼的天台上去聊天,只有张尧学教授仍坚持在里面工作,全然不顾刺鼻的药水味。
  一位追随张尧学达8年之久的学生提起老师,最先蹦出的两个字就是“严厉”。张尧学自己也表示:“我做事情可能细节上做得少一点,但指导学生是例外。”他指导学生改论文,常常一改就是十几稿、几十稿,“改得学生都想哭”。
  要求严格,是因为寄予厚望。在他看来,学生一要学会做人,把国家进步作为己任;二要会做事,珍惜在学校的优越环境,踏踏实实做事,认认真真创新。
  从西单大木仓胡同的教育部办公区到北四环外的清华园,多年来,这是张尧学再熟悉不过的一条路。多少次行到穷处,多少次峰回路转,他始终信念坚定。“做创新研究不可能不遇到瓶颈,不可能没有沟坎,但研究人员永远要满怀信心,凭着激情和智慧不屈不挠努力去做,坚信总有一天要把它做成。”
  2001年6月,教育部在清华组织鉴定会,认为SOPCA系统技术达到了国内首创、国际先进水平。以中国工程院沈昌祥和杨芙清两位院士为正副主任的成果鉴定委员会评价说,该成果“在整体技术上达到了国际先进水平,在计算模式及其引导协议和相关调度方法等方面具有独创性和实用性,处于国际领先水平”。而Intel公司、卡内基梅隆大学等的同行专家们也认为“代表了国际计算机发展的一个重要方向,与Intel的发展战略不谋而合。”
  完成基本理论构想后,张尧学带领他的研究团队和企业合作开发了索普卡、龙星、网锐三个系列的新型网络计算机。除了远程教学,透明计算机在金融、电子政务等领域也都大有作为。它对CPU的宽容度使其可能成为国产CPU推广应用的切入点,增加了突破Wintel联盟、壮大“中国芯”的可能性。同时,操作系统的添加问题也在逐一解决。最近,张尧学的研究团队与Intel公司合作,在一系列新技术和新方法上取得了重要突破。
  不过,与具体的产品相比,透明计算模式的更大意义在于它使所有数字家电的使用概念发生了变化。手机、DVD等都可以与操作系统相分离,实现真正的3C合一和普适计算;Windows和Linux等操作系统不能并存的现象被打破,张尧学幽默地称之为“计算机的和谐社会”。
  
  研究生教育有“三忌”
  
  在从事繁重的行政管理和进行科研创新的同时,张尧学时刻不忘自己教师的身份。在指导学生方面,他不遗余力,目前仍指导着10多名学生,对研究生的教育培养具有最直接的发言权。他的博士生创造了获得清华大学博士学位后在德国一流大学4年竞争上正教授、在美国7年成为企业高管等的
  奇迹。
  在谈到研究生教育问题时,张尧学说,“我国的研究生培养有许多成功的地方,也存在很多不足。跟随导师学习期间如果能接触到科研领域,甚至能跟随导师一起做一些项目,是很好的培养模式。如果导师在自身领域比较优秀,不那么急功近利,学生得到的培养和提高是比较大的。”
  但是,他同时指出,一旦导师项目缺乏或者导师只是把学生当作廉价的劳动力,特别是在当前研究生扩张规模比较大的情况下,研究生的教育质量就会受到很大的挑战。为此,他认为当前研究生教育有“三忌”,一是学生不会发现问题,二是作风和学风浮躁,三是教育跟社会实践脱节。
  “从本质上来说,我们国家的教育理念偏向于好好做事、稳稳当当的做事的模式,考取一所好大学,然后去一所好单位工作。这种模式对于创新来说是不利的,因为创新要求具备冒险精神并充满激情,如果教育理念比较偏于安稳,显然对于学生的成长是比较大的障碍”,张尧学认为,现有的教育模式或制度不太鼓励学生去冒险,这样不利于培养创新精神,而科研恰恰是一个不断创新的过程。
  他告诉记者,目前研究生们的考试能力都很强,在从小学到大学的成长过程中往往养成“只要能跨进学校的大门,就能顺利毕业”的惯性思维。在此情况下,容易导致一部分学生不善于发现问题,从而忽视了研究和创新,更没有把研究生入学当作个人发展的新起点,“实际上,研究生教育是一个‘找出问题—做实验—得到成果—发表出来—得到承认’的过程,只有学习能力和项目研究能力达到了一定的水平,才能获取毕业证书。”
  然而,传统观念的转变面临着很多困难,加之目前的教育制度在一定程度上也抑制了创新学习氛围的养成。对此,他建议,学校不妨考虑采取淘汰制,通过向研究生施加一定的压力来提升他们学习的动力。
  
  创新就是把一件事情做得更好
  
  至今,张尧学对已在清华园度过的18年时光心怀感激。当年他带着一沓高水平博士论文来到这里,看到计算机系很多老师紧密围绕国家战略需求,做出了大批开创性工作,很受震动。创新报国、创新利民从此成为他不懈的追求。
  “创新有很多种解释,我忽然认为创新就是把一件事情做得更好。把事情做好是本分,把事情做得更好是挑战。”回顾自己的科研之路,张尧学不无感慨。
  他指出,要在科研中做得更好就要善于发现问题。“真正的科研是从实践到认识再到实践,再从实践到认识的过程。反映到科学研究中,是从社会经济发展之中寻找问题,反之则失去了科研的价值。例如,计算机领域的几个最顶级的国际学术会议,几十年来没有对计算机产业的发展产生重大影响,甚至计算机产业在做什么研究人员都不十分清楚。”
  “造成这一局面的直接原因就是研究者们陷入了‘理论怪圈’,背离了‘从实践到认识,再从认识到实践’的认识论。”他说,计算机信息产业的发展周期比较短,需要研究者具备比较敏锐的视觉和思维,针对社会或者行业中的实际问题进行研究,然后再将研究成果作用于产业的发展。
  对于部分舆论指出的“高校科研转化率低跟国内企业也有关系”的说法,张尧学认为,高校科研与社会脱节不能说企业有多少责任,关键还是研究者的方法问题,即研究的问题应该从哪里来?如果研究者没有去认真关注日常生活应用中的问题,而只是习惯于从学术中寻找问题,很难发挥科研应有的作用。
  采访过程中,张尧学坦率质朴、观点明确,使人印象深刻。在采访结束时,他意犹未尽:“做科研不能急功近利。时刻想着要把东西做出来,就会很自然地选择最方便、最省力的方法,这样很难创新。”
  正如熟悉他的人评价的那样,“无论是作为行政领导还是科学家,能拥有着自己的独特思想已很不容易,像张尧学这样敢于公开、张扬自己的思想,更是难得中的难得。”■
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