一、挑战难题

●王选接到陈堃銶的来信，由他所设计的编译系统被正式列入北大科研计划，王选兴奋得在上海再也呆不住了，他告别父母，回到了离开3年的校园。

●王选和许卓群去中科院登门请教，果然得到对方的热情点拨，这使王选很快就搞明白了，回到北大不久他就研究出了磁鼓数组的设计。

●经过一番分析，王选大胆提出跳过目前正在攻关的第二代、第三代照排机，直接研制当时尚无商品的第四代激光照排系统。

寻找创新的思想源泉

1961年春天，北京大学无线电系教师王选接到系里交给他的一项教学任务：教授“计算机原理”课。

为了使教学生生动充实，另外也想借此来了解国际上计算机科学技术发展的最新动向，王选开始了对大量文献，而且大部分是外国文献的阅读。

王选在大学里学的是俄文，但他仍坚持自学英语，后来接触到计算机后，王选看到欧美其他国家比苏联的技术要先进得多，所以更加强了英语学习。因此这时他阅读那些晦涩的科技文献并不费力。

王选还比较注意了解20世纪50年代国外有名的计算机的情况，它们的体系结构设计得非常巧妙，常常让他赞叹不已。

慢慢地，王选就问自己，为什么只能欣赏别人的成果，而不能有自己的创新思想呢？于是他开始研究做出这些创造性成果的科学家的背景，一下发现了一个规律，就是这些人大多具有两个以上领域的知识和实践，所以他们在面临挑战时往往会萌发新的构思。

王选首先在发明世界上第一台电子计算机的美国科学家毛奇利和埃克特身上发现了这个规律。

毛奇利是物理学博士，曾经致力于天气预报的研究，因为这一领域的题目计算量很大，他便想出许多方法提高计算速度，从而在数学和计算方法方面能力突出。

1941年夏天，34岁的毛奇利来到宾夕法尼亚大学任教，在这里遇到了才华横溢的年轻研究生埃克特。

埃克特在数学和电子工程两个领域都有深厚功底，两人兴趣相投，相见恨晚。

1942年毛奇利提出了电子计算机的基本构思，由埃克特负责具体实现，终于在1945年秋使第一台计算机运行成功。

冯·诺依曼在介入计算机研究之前，是研究数学和数理逻辑学的，后来他发明了“存储程序”的概念。

1944年的一天，在美国费城火车站，冯·诺依曼遇到了一名上尉军官，便与他随便攀谈起来。当时他们谁也没有意识到这次谈话从此改变了冯·诺依曼和电子计算机的命运。

从谈话中冯·诺依曼得知这位军人是美国军方派来参加毛奇利和埃克特的第一台计算机研制项目的，这引起了冯·诺依曼的极大兴趣。他的直觉告诉他，运用自己的数学和数理逻辑知识，很可能会为计算机带来革命性的变革。

怀着这种令他激动的想法，冯·诺依曼很快来到宾夕法尼亚大学，投身到研制世界上第一台计算机的工作中。

果然，过了不久，冯·诺依曼就提出了“存贮程序”的概念。

王选还发现，微程序的创始人维克斯也具有数学和无线电两个领域深厚功底的。

1946年夏，当维克斯33岁的时候，发生了被他称为“一生中最重要的事件”：他接到一个电报，邀请他参加莫尔电机工程学院的计算机培训班，主讲人是埃克特和毛奇利，当时他们的名字还鲜为人知。

那天，维克斯去晚了，只听到后半部分的课程，但世界第一台计算机的成就和新的存贮程序计算机概念给他留下极深的印象。维克斯灵感突现，立即回到剑桥大学着手研制工作，发明了第一台微程序结构的计算机。

王选后来说：

最使我激动不已的是1961年初看到的关于Atlas计算机的一篇不到一页的简短报道。Atlas是英国曼彻斯特大学20世纪50年代末研制的一台大型计算机，每秒运算高达几十万次，支持多道程序。主设计师叫汤姆·基尔本（TomKill9U111）。他精通程序，又有很出色的无线电才能。由于英国当时比较穷，用不起超大容量的磁心存贮器，基尔本只用了16K×48位的磁心存贮器，再加上第二级90多K字的磁鼓存贮器，首创了虚拟存贮器。同时，又以极大的魄力用晶体管分立元件来实现了这一创新的方案。

这样的例子还有很多，从中我总结出一点：20世纪50和60年代计算机硬件方面的很多高招都来自程序和应用（后来叫软件）的需要，硬件和软件的结合给计算机体系结构带来一系列的突破。可见，程序和应用对硬件设计是非常重要的，只掌握硬件设计，不懂得程序和应用，照样产生不出创新的想法。看来，这就是创造的源泉。

就在1961年，王选决定：从硬件转向软件，从事软、硬件相结合的研究，以探讨软件对未来计算机体系结构的影响。这是王选又一个产生前瞻意识的远见，因为当时整个中国也鲜有人这样做。

直到后来，他一直把这称作一生中最重要的一个决定。因为，从那以后，王选找到了产生创新思想的源泉。

接触照排科研项目

1961年夏天，正当王选在如痴如醉地工作时，由于长期的饥饿和劳累，他病倒了。

经过一年的治疗，他的病情不但没有好转，还一天天加重了。迫于无奈，王选于1962年夏天向学校请了长期病假，回到了上海的家中。

在上海养病期间，王选仍然不断吸取新知识，还不时地向复旦大学的许自省和施伯乐两位老师请教问题。

两位专家非常热心地对他进行指导，这让王选学会了调试手编程序的相关知识。

此时，王选开始自己设计编译系统，他还将进展情况写信告诉了陈堃銶。

1965年夏天，王选接到陈堃銶的来信，由他所设计的编译系统被正式列入了北大科研计划的项目，王选兴奋得在上海再也呆不住了，他立即告别父母，回到了离开3年的校园，迅速投入了紧张的工作。

编译系统研制小组正式成立了，成员除了王选、许卓群、陈堃銶、朱万森以外，还包括3名协作单位的技术人员。这个小组在当时很不起眼，许多人都没有把它当回事。

软件设计是一项十分艰苦的工作，王选的体力还很虚弱，实在累得不行了，他就靠在床上工作。好在有陈堃銶，她好像对王选的设计心领神会，总能编写出精确漂亮的程序去实现。同时，她也被王选的设计所折服，常暗暗惊叹，这个瘦弱不堪的人怎么会有这么多奇思妙想。

在整个设计过程中，王选并不赞成硬件直接执行高级语言的方案，而是主张寻找编译和目的程序运行中的瓶颈问题，这些问题，对于一个只懂软件不懂硬件的人，可能会束手无策，而王选已经有了硬件实践的经验，他将硬件和软件结合着来想，就试着从硬件上想办法，果然很容易就想出了克服这些瓶颈的方法，他感到自己真的找到了创造的源泉。

但是，有一些问题王选也会百思不得其解，例如怎样在语言中有效地利用当时DJS21机上的磁鼓外存贮器，就把他困扰了很久。

这时，在国内先于北大从事高级语言编译系统研究的单位还有中国科学院和南京大学，其中，中科院计算所集中了以董韫美教授为首的一批很有才华的研究人员，他们的研究在国内居于领先地位，与国外的差距也不大，在国内外都很有影响力。

于是，王选和许卓群去中科院登门请教，果然得到对方的热情点拨，这使王选很快就搞明白了。回到北大不久，他就研究出了磁鼓数组的设计。

通过与中科院计算所的接触，王选一方面为同行间能如此无私相助而感动，另一方面也切实感受到北大的差距。

王选所设计的编译系统，终于在1967年研制成功，这一成功给了他更大的自信。

20世纪70年代，在美国等西方国家，计算机技术的发展突飞猛进，开始从国家尖端科技向商业化方向延伸，IBM公司的大型机和DEC公司的小型机已经各领风骚。

1971年，英特尔研制出世界上第一块4位字长微处理器4004，并在1974年再度推出处理速度比4004快20倍的8080，同一年，MITS公司以8080设计出全球第一台微型电子计算机“牛郎星”。

然而在中国，计算机仍高不可攀，要跟上世界信息化发展的步伐，使计算机从高处走下来，除了突破各种客观条件的限制，还必须解决一个巨大的技术难关，那就是汉字进入和输出计算机的问题，也就是汉字的信息处理问题。

于是，1974年8月，四机部、一机部、中国科学院、新华社和国家出版事业管理局5家单位，联合向国务院和国家计委提出报告，要求将研制汉字信息处理系统工程作为国家重点科研项目。

周恩来总理亲自听取了汇报，很快由国家计委批准立项，定名为“748”工程，列入国家科学技术发展计划。

该工程分为：键盘输入、中央处理及编辑、校正装置、精密型文字发生器和输出照排装置、通用型快速输出印字装置远距离传输设备、编辑及资料管理等软件系统、印刷制版成形等，共7个部分。

陈堃銶把这个消息告诉了王选，王选分析了一下“748”工程的3个子项目：汉字通信系统、汉字情报检索和汉字精密照排。他说：

对于通信系统而言，汉字与西文没有多大差别，不会有什么特色；情报检索系统虽然价值大，从长远看有很大的发展前景，但当时中国的硬件条件、联网和使用情况还不足以使这类系统在较短时期内形成一个大的气候。

尤其重要的是，情报检索系统的关键之一在于建大容量的信息库，只有出版业采用计算机系统后，才能方便地获得建库需要的信息，特别是文献的全文信息。

汉字精密照排是指运用计算机和相关的光学、机械技术，对中文信息进行输入、编辑、排版、输出及印刷，也就是用现代科技对我国传统的印刷行业进行彻底改造。虽然难度巨大，但它的价值和前景同样不可估量，因为在当时中国最多的厂，恐怕就是印刷厂了。

王选被自己的分析震住了，通过一个科研项目发明一项技术，再用它来改造一个行业，这真是一个激动人心的创举！

印刷术是中国举世闻名的四大发明之一，隋唐之际产生了雕版印刷，11世纪40年代，北宋的毕昇发明了活字印刷术，先是烧泥刻字，后人又搞了木字、铜字、铅字，但是受社会发展和冶金、机械等工业水平的制约，始终没能取代雕版印刷占据主导地位。

1445年至1455年，德国的谷登堡使铅活字与印刷机相结合，发明了铅活字机械印刷术，大量推广并形成产业，引起了信息传播的飞跃。

19世纪中期，西方的铅活字印刷技术进入中国，逐步成为中国印刷业的主宰。进入20世纪，随着电子计算机和光学技术的迅速发展，西方率先结束了活字印刷，采用了“电子照排技术”。

而在20世纪70年代的中国，仍然是“以火熔铅，以铅铸字，以铅字排版，以版印刷”，这不但严重污染了环境，而且出版印刷的能力也极低。一般图书从发稿到出书，要在出版社压上一年左右，有的要拖二至三年，许多新书发行时就已经成了旧书。因此，当时报刊、杂志的数量品种也十分缺乏，人们的精神生活严重缺乏，难以满足人们的精神生活需求。

如果汉字精密照排项目研制成功，无疑将引起中国报业、出版印刷业甚至媒体传播领域一场轰轰烈烈的革命，这怎么能不让王选激动？

值得注意的是，王选在选择这一科研项目时是完全自发的，因而也是自主的，是一个每月只领40多元劳保工资、长期在家养病的老病号不愿放任自己，找些事做而已。

可贵的是，王选从一开始选择汉字精密照排项目，就看到了它的巨大实用价值，并且抱定了实现这一价值的目的和信心，因此，他的创造激情被激发了。

就这样，王选决定着手研制汉字精密照排系统。

挑战最新技术成果

王选当时想，既然要在别人的基础上推进一步，就要把国内和国际上在照排系统方面的研究现状和发展动向了解清楚。

于是，王选开始克服巨大的经费困难，开始查找资料，寻找依据和技术的突破口。因为北大图书馆的资料不够全，于是，他就挤公共汽车到位于和平街的中国科技情报所查外文资料，那里的资料较全、较新。

由于没有经费来源，车费不能报销，他只好尽量节约。为了节省5分钱，他提前一站下车徒步去中国科技情报所查阅资料。而且复印也需要算计，字数不多的就手抄，以便节省复印费。因为42元的月薪既要养家又要维持起码的研究费用。但王选不能停步，因为国外在发展相关技术，国内也有五家实力雄厚的机构在研制。

1975年的春天，全国人民没有几个人会像王选，自己掏钱，走很远的路去看什么外文资料的。一连几个月，王选走在从和平西街到和平街的路上，他没有在意路边的玉兰花开了一树，像站了满树的白鸽，脑海里都是照排机的影子。

西方人早在30年前，就开始了用照排机取代铅字的研究。第一代是手动照排机。1946年美国Intenype公司研制成功，称为FotoseRer。它实际上是一种西文的照相排字机，字模制做在一块透明的模板上，通过键盘的控制，把选中的字符对准一个窗口，用很强的灯光照射，使这个字符在底片上感光，然后底片移动一下，再照下一个字符。

1951年美国研制出第二代是光学机械式照排机，叫做Photon200。它把西文字模制做在有机玻璃圆盘或圆筒上，在照排过程中圆盘作高速的匀速转动，当选到需要照相的字符时，自动启动闪光灯，使字符在底片上成像。

20世纪50年代末，第二代照排机与计算机相连，构成了计算机排字系统，从而使文字照排进入了一个新阶段。

第二代照排机是欧美60年代电脑排版的主力，日本在20世纪70年代初期仍很流行。

1965年由德国的一家公司研制成的第三代照排机，1968年开始成为商品。它把所有的字模以数字化形式存贮在计算机内，输出装置是一个超高分辨率的阴极射线管，依靠它发光在底片上成像。

1975年的时候，三代机在欧美广泛使用，已经十分流行了。

第四代是激光照排机。字模以点阵形式存贮在计算机中。输出时用激光束在底片上直接扫描打点成字。英国蒙纳公司到1976年才研制成功，1975年还处于研制阶段，能查到的资料非常少，而且都反映困难重重。

有一则报道提到美国一家公司研制出了样机，但很快就放弃了推出商品的计划；另一则报道说，激光逐行扫描使控制器的设计难度大大增加，研制出的系统很难达到廉价推广。

不过，与第三代照排机相此，激光照排分辨率高、精度高、幅面可以很大、速度潜力也很大，还可以过渡到激光直接制版，前景十分诱人。

至于汉字照排系统的研制，当时只有日本搞出了三代机，但是还没有从根本上解决汉字信息的存贮问题，只能提供宋体和黑体两种字体，仅能勉强应付日文中的少量汉字，质量也达不到印刷要求，无法投入实际应用。

当时国内共有五家攻关班子从事汉字照排系统的研究。最早要属清华大学，他们和中科院长春光机所合作，从20世纪60年代末就开始研制二代照排机，使用了清华大学研制的112计算机，1973年在北京新华印刷厂首次实现了汉字进入电脑。

当时是用一键九字的大键盘输入的，1975年秋王选还专门去看过一次。在试生产车间，熟练的大键盘操作员紧张地录入汉字，车间的黑板上还记录了每天的录入字数。但这套系统机械故障频繁，无法投入实际生产。

最大的研究单位要属上海的一个班子，由一批著名的研究单位组成，是五家中实力最雄厚的。

王选发现，在照排机方面，这五套班子有两家选择了光学机械式的二代机，另外三家采用了阴极射线管输出的三代机。

王选发现在存贮汉字方面，二代机本身就是模拟方式；三代机方面，国外大多数采用的是数字存贮，就是把每个字形变成一连串二进位信息，存贮在计算机内。

可是，国内的这三家却分别采用了飞点扫描、全息存贮和字模管的模拟存贮方式。

通过进一步仔细地分析和比较，王选作出了一个大胆的判断。

他认为二代机用机械方式选字，对机械精密程度要求极高，需要非常精细的机械制造工艺，依照中国此时的机械工业水平，很难达到要求，研制和生产都很困难。同时，也不能适应复杂版面的要求，尤其不可能实现文图合一的输出，因此，二代机是没有发展前途的。

三代机所用的阴极射线管比黑白电视机分辨率高20倍，生产难度极大，对底片灵敏度要求也很高，国产底片很难过关；更重要的是，汉字字形的信息量庞大，模拟存贮的方法不可能解决存贮和输出等技术难关。

这时，王选想起了德国Hell公司研制的Digiset系统，它首创的数字式存贮和数字式输出，被称为“真正的突破”。有一份杂志登载了Digiset输出的线条图，质量很好。看来，数字式存贮将占统治地位。

经过一番分析，王选大胆提出跳过目前正在攻关的第二代、第三代照排机，直接研制当时尚无商品的第四代激光照排系统。

同时，他还得出了第一个重要的结论：

要研制汉字照排系统，首先必须解决汉字信息的存贮问题，模拟存贮的道路是走不通的，一定要采用数字存贮的技术途径。