国防科技大学着眼世界军事变革进行科研攻关纪实 | ||||
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http://jczs.sina.com.cn 2003年8月27日 08:31 解放军报 | ||||
●本报特约记者王握文、本报记者柴永忠 我国第一台巨型计算机、第一台全内腔环形激光器、第一台两足步行机器人、第一台类人型机器人、第一台高速信息示范网核心路由器、第一条磁悬浮列车试验线…… 走进国防科大教学科研成果馆,当人们浏览着这一项项镌刻着“科大人”赤诚与智慧 从“银河”看跨越———追赶不能亦步亦趋 走进被誉为“银河”故里的国防科技大学计算机学院,军委江主席题写的“攻克巨型机技术,为中华民族争光”的金色大字熠熠生辉。宽敞、明亮的机房里,“银河”系列巨型计算机、“银河”系列仿真计算机指示灯频频闪烁,宛若一颗颗璀璨夺目的星辰。 研制“银河”系列巨型计算机,国防科大走出了一条跨越式发展的科技攻关之路。 改革开放序幕刚刚拉开,中央决定研制巨型机,并将这一艰巨而光荣的任务交给了国防科大。 当时,我国技术落后,资料匮乏,面对西方国家的技术封锁,以我国已故著名计算机专家慈云桂为代表的一大批科技人员,决心实现高科技领域的跨越式发展,为了造出这台“争气机”,他们瞄准世界上最先进的巨型机技术,大胆创新,将巨型机结构巧妙地设计为“双向量阵列”,就是把计算机的“一路纵队”改成“双路纵队”同时链接运算,从而极大地提高了计算机的运算速度。5年顽强拼搏,他们先后攻克了数以百计的技术难题。1983年11月26日,我国第一台命名为“银河”的巨型计算机终于研制成功,成为继美、日等少数国家之后,能独立设计和制造巨型机的国家。 跨越,是创新的产房,是创新的引擎。此后,国防科大计算机系主动请缨,承担“银河—Ⅱ”10亿次通用巨型计算机的研制任务,同样是另辟蹊径,仅用4年时间就走完了国外同行10多年走过的路,填补了我国面向大型科学工程计算和大规模处理的并行巨型计算机空白。 1997年6月,“银河—Ⅲ”百亿次级大规模并行巨型计算机又在国防科大诞生,其运算速度达到每秒钟130亿次,并掌握了更高性能的巨型机研制技术。 国防科大相继研制出“银河仿真—Ⅰ”、“银河仿真—Ⅱ”、“银河”超级小型仿真计算机和高性能分布仿真计算机系统,使我国跨入世界仿真计算机的先进行列。我国“长二捆”运载火箭在研制过程中,使用“银河仿真—I”进行了多次数字仿真和半实物仿真,确保首次发射一举成功。 从“后发优势”看跨越———在别人的成功中创自己的路 1996年4月,国家“863”高技术发展计划十周年成果展在中国军事博物馆举行。在国防科技展厅里,由国防科大研制的“全内腔绿光氦氖激光器”和“环形激光器”格外引人注目,它的研制成功,使我国成为继美、德之后第三个掌握这种技术的国家。 思想深邃的人,总是从别人的想法中采撷适合自己的东西,然后使之脱胎换骨,这也正是后来居上的奥妙所在。20世纪70年代初,美国率先研制出世界上第一个“环形激光器”,开辟了激光应用的新领域。1971年,国防科大在钱学森的建议下,成立了激光研究实验室,主持研究工作的高伯龙教授向激光领域发起挑战:“环形激光器是衡量一个国家光学技术发展水平的重要标志之一,我们要干,就干这个世界性难题。” 一场向世界光学领域最前沿的冲锋打响了。 作为激光技术领域的世界性难题,环形激光器研制工作在国内几经沉浮。而高伯龙主持的国防科大激光实验室,却似一棵劲松挺立在科学的峰峦上,几经风霜雨雪,坚忍不拔。他们在没有资料可供借鉴的情况下,克服了一个又一个难关,经过20年的顽强拼搏,终于在1994年将我国第一台全内腔“环形激光器”展示在世人面前。在此期间,他们还研制成功了全内腔绿光氦氖激光器,为我国激光技术领域填补了多项空白,把我国激光技术的若干理论推进到国际前沿。此后,国防科大的激光技术研究又取得一系列重大成果,为推进科技进步与创新提供了强有力的理论支持。 2000年11月29日,由国防科大独立研制的第一台具有人类外观特征、可以模拟人类行走与基本操作功能的类人型机器人,经过国家“863”专家组验收。类人型机器人的问世,标志着我国机器人技术已跻身国际先进行列。 1990年,国防科大曾研制出我国第一台两足步行机器人,此后10年间,一批青年科技工作者在老一辈研究的基础上,奋力攻关,不断将我国机器人技术推向前进。 随着现代科技的发展,机器人技术已广泛应用于人类生活的各个领域,但并没有真正像人一样的机器人,它们大都只具有人的某一个部位功能或某项动作功能。因此,研制具有人类外观特征、可以模拟人类行走与基本操作功能的类人型机器人,一直是科学家的一个梦想。 1997年,日本本田公司率先研制出第一台类人型步行机器人样机。2000年11月,日本科学技术振兴事业团宣布,已开发成功可模仿1岁婴儿行走的机器人“皮诺”。国防科大在国家“863”计划和国家自然科学基金的支持下,积极进行类人型机器人研究开发,经过多年攻关,终于在2000年11月研制成功了我国第一台类人型机器人。 从“科研攻关”看跨越———着眼大局服务国防才有生命力 2001年3月26日,又是一个值得记住的日子。这天,由国防科大承担的“863”重大攻关课题———我国首台核心路由器在北京正式通过国家鉴定。其报文转发率为每秒钟2500万个,1万册每本25万字的图书换算成比特信息单位,在核心路由器上一秒钟就能完成交换传输任务。主要技术指标达到当前国际先进水平,实现了我国信息领域核心技术跨越式发展。这是国防科大科技工作者在世界信息网络核心技术领域浓墨重彩的一笔。 核心路由器是高速信息网发展的关键设备,过去我国骨干网络建设使用的高性能路由器完全依赖进口,甚至被外国产品所垄断。为了迅速改变这一局面,19 99年,国家科技部向国内从事计算机与通信技术研究的单位发布了研制我国自主产权的高速信息示范网核心设备指南,并将核心路由器的研制作为“863”重大课题在全国招标。一时间,国内有实力的科研单位纷纷请战,准备在国家信息化建设中一显身手。 面对这一挑战,国防科大的科研人员迎难而上,进行了艰苦、细致、认真的申请准备,并着手进行研制的前期准备工作。他们立足国内基础,瞄准国际前沿,采用主流技术,以创新的思维,提出了基于分布式体系结构、宽总线高速交换、线速转发和高速接口的技术方案。1999年7月,国家科技部在北京召开核心路由器招标会议。全国有9家著名科研单位都拿出了自己的技术方案。 国防科大的方案在招标中获得第一名。 竞标成功的喜悦,迅速转化为技术攻关的动力。他们立即组成了由卢锡城院士任总设计师和总指挥,一批青年科技专家为主体的攻关队伍,平均年龄不到30岁。他们以丰富的想象、创新的思维,大胆地提出一个又一个方案,并按硬件系统、实时操作系统、应用与软件测试系统、工程化及信号传输、结构组装工艺和电源及监护等6个方向分头攻关。同时组成了质量师系统,研究工作严格按照国军标—9001质量体系进行管理。 我国首台定名为“银河玉衡”的核心路由器,其整体技术处于国内领先,达到当前国际先进水平,具备系列化和产业化基础。它的研制成功,标志着我国在高性能网络设备研制技术上取得新的突破,是我国高科技领域取得的又一个重大成果,对打破我国高端路由器依赖进口的局面,加速我国高速网络建设具有重要现实意义,对增强我国网络信息安全将产生重要的推动作用。 从“名校战略”看跨越———争一流离不开“系统综合集成” 随着一项项高水平的科研成果的诞生,国防科大目前已基本形成了以装备科研为主线的军事科学与国防科技发展研究、基础研究、应用研究、关键技术研究及工程型号研究协调发展的科研新格局,其整体科技实力已进入全国高校前列。 国防科大始终把为军队现代化建设服务作为科技工作的中心任务,对重点领域的关键技术组织跨学科、跨专业联合攻关。该校光学工程学科以高科技武器装备关键技术研究为突破口,运用数学、物理等学科基础研究成果,解决工程中的深层次理论与技术难题,取得光学陀螺等多项高水平科研成果。面对新军事革命挑战,他们紧紧瞄准那些对国防科技与武器装备发展具有重要作用的多学科交叉前沿领域,组织学校的电子科学、工程机械、物理学、光学工程和材料工程等多个学科开展学科交叉联合攻关,努力抢占世界军事科技制高点,牵头承担了多个“973”重大基础研究项目,实现了基础研究的跨越式发展,其研究成果为我军先进武器装备发展提供了重要技术支持。 该校充分发挥科研的先导作用,促进学科建设与科学研究相互促进的良性循环。他们以军队重点建设的5个学科群为基础,积极承担先进武器装备研制和国防关键技术研究项目,取得了一大批高水平科研成果,形成了以高性能计算机、自动目标识别、先进探测技术、军用仿真技术、机器人、惯性技术、军用先进材料等一批有突出优势与特色的重点学科和研究方向,形成了学科建设与科学研究相互促进的良性循环。仅“九五”期间,该校共承担各类科研项目1300余项,科研经费比“八五”增长62%,获部委级以上科技奖励483项,其中国家科技奖16项,42项成果获国家专利授权。 为了提高学术声誉,增强持续发展能力,该校十分重视加强基础研究,确定了信息科学等9个重点领域及21个重点方向,投入数千万元用于基础研究,经过“九五”期间的不懈努力,在计算机科学、信息科学、物理学、材料学、力学和系统科学等领域形成了一批有影响的学科,取得球齿轮设计与制造理论、小波理论和分布参数系统的传递函数方法等一批高水平研究成果,为学校赢得了学术声誉。先后有5人获国家杰出青年基金资助,一批知名教授和优秀学者成为国际宇航联等国际重要学术组织成员,并与美、日、英、俄等国家和地区的数十所大学及科研院所开展了学术交流与科技合作。 着眼我军现代化建设和军事斗争准备需要,近年来,国防科大积极致力于运用高新技术成果,为部队改善了数十种武器装备的战术技术性能,测速雷达、光测图像分析处理系统等50多项成果已成功应用于部队,9台“银河—III”并行计算机系统在军内外推广应用。与此同时,该校还与有关企业签订了磁悬浮列车技术等数十个科技合作合同,承担各类开发转化和科技合作项目300多项。 随着军事变革不断推进,我军信息化建设的步伐不断加快。国防科大一定会取得越来越多的科技创新成果,为我军完成“双重历史任务”提供强有力的科技支撑。(本版资料由何书远、熊搏提供) 我国第一台类人型机器人 我国第一台具有人类外观特征、可以模拟人类行走与基本操作功能的类人型机器人,于2000年11月29日在国防科技大学通过国家“863”专家组验收。它的问世,标志着我国机器人技术已跻身国际先进行列。 这台定名为“先行者”的类人型机器人,高1.4米,重20公斤,具有人一样的身躯、脖子、头部、眼睛、双臂与两足,并具备了简单的语音功能。能在小偏差、不确定环境行走,实现了类人型机器人前进,后退,左、右侧行,左、右转弯和手臂前后摆动等各种基本步态稳定动态步行,将我国机器人控制技术研究推到一个新的发展阶段,并为相关技术研究提供了新的理论和技术储备。 类人型机器人具有广泛的应用领域,它不仅可以在一些有辐射、有粉尘、有毒等环境中代替人类作业,而且可以在康复医学上形成一种动力型假肢,使截瘫病人实现正常行走的梦想。另外,类人型机器人在影视、娱乐及服务等行业中也具有广阔的应用前景。 类人型机器人集机、电、计算机、材料、传感器、控制技术等多门学科于一体,是一个国家高科技实力和发展水平的重要标志。国防科技大学科研人员在取得我国第一台两足步行机器人技术的基础上,经过近10年的刻苦攻关,终于在机械结构、控制系统结构、协调运动规划和控制方法等关键技术方面取得一系列突破。 我国第一台“银河-Ⅲ”巨型计算机 由国防科技大学计算机学院研制的“银河-Ⅲ”百亿次巨型计算机系统,199 7年6月19日通过了国家技术鉴定。“银河-Ⅲ”巨型机的研制成功,标志着我国高性能巨型机研制技术取得新突破,具备了研制更高性能巨型机的能力,使我国在这个领域跨入了世界先进行列。 “银河-Ⅲ”巨型机,采用了当时国际最新的可扩展多处理机并行体系结构,成功设计了由硬件支持的全系统共享访存机制,是“银河”系列第一台实现全局共享分布存贮结构的巨型计算机。它的整体性能优异,系统软件高效,网络计算环境强大,可靠性设计独特,工程设计优良,运算速度为每秒钟130亿次,综合处理能力是“银河-Ⅱ”巨型机的10倍以上,而体积仅为“银河-Ⅱ”巨型机的1/6。特别是这个系统具有很强的伸缩性,可根据用户不同的需求,小可组装成数亿次的计算机系统,大可组装成比实际运算能力更强的超高性能巨型机系统,而且无论大小系统,都十分高效实用。它的研制成功,对我国国民经济建设、国防建设和科学事业的发展起到重要推动作用。 我国第一台核心路由器 “863”信息领域的重大攻关项目———中国高速信息示范网核心路由器,2 001年3月由国防科技大学计算机学院研制成功。标志着我国在高性能网络设备研制技术上取得新突破,对加速我国高速网络建设和增强网络信息安全具有重要意义。 “银河玉衡”核心路由器,是我国第一台拥有自主知识产权的高端线速核心路由器,整体技术处于国内领先,达到当前国际先进水平,具备系列化和产业化基础。其报文转发率为每秒钟2952万个,信息吞吐量每秒钟达400亿位以上,相当于每秒钟传输25亿个汉字信息。 “银河玉衡”核心路由器,采用分布式高可靠性设计,具有分布体系结构、硬件快速转发、服务质量保证机制、安全控制、完善的网络协议等特点。它能支持当前多种以太网络和光通信接口以及因特网的各种路由器协议;能动态适应网络变化,可以与现行网络设备互连、互通、互操作;能满足国家、省级宽带骨干网和局域网建设要求,可广泛应用于通信、电视、电力、国防、金融等领域。 我国第一辆自主驾驶轿车 2003年7月13日,由国防科技大学和中国第一汽车集团公司联合研制的我国第一辆自主驾驶红旗轿车在长春问世,安装了自主驾驶系统的红旗轿车,在高速公路上行驶的最高稳定时速达130公里,最高峰值时速为170公里,并具备安全超车功能。红旗轿车自主驾驶系统的研制成功,标志着我国研制高速智能汽车的能力达到世界先进水平。 汽车自主驾驶技术是集模式识别、智能控制、计算机科学和汽车操纵动力学等多门学科于一体的综合性技术。现在,世界上的汽车自主驾驶主要采用两大技术方案:一类是磁轨导航,即在高速公路上铺设永久磁块,汽车上安装磁性探测器,使汽车沿着磁道前进;另一类是用摄像机将高速公路上的车道和其它路标摄入摄像机,用图像处理和模式识别技术识别车道线,使汽车沿车道线前进,称为计算机视觉导航。根据已经公布的资料,正常交通情况下,在高速公路上汽车自主驾驶的最高稳定速度是:美国为100公里/小时,德国为120公里/小时,具备安全超车功能。国防科技大学与第一汽车集团公司,在联合研制红旗自主驾驶轿车的过程中,科研人员相继攻克了外部环境感知系统、道路识别子系统、驾驶控制系统等多项技术难题。自主驾驶系统的硬件也实现了小型化,而且和原车驾驶系统融合为一体。这辆自主驾驶红旗轿车,采用计算机视觉导航方式,并用仿人控制,实现对红旗车的操纵控制,总体技术性能和指标已达到当今世界先进水平。
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