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楊芙清檢視原始碼討論檢視歷史

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楊芙清,女,1932年生。江蘇無錫人。計算機軟件科學家、教育家。1991年當選中國科學院院士,2003年當選IEEE FELLOW。北京大學信息與工程科學學部主任、軟件工程國家工程研究中心主任、軟件與微電子學院理事長。國務院學位委員會學科評議組召集人,中國軟件行業協會副理事長。《中國科學》、《科學通報》和《電子學報》副主編。 從事系統軟件、軟件工程、軟件工業化生產技術和系統等方面的教學和研究工作。主持研製成功我國第一台百萬次集成電路計算機多道運行操作系統和第一個全部用高級語言書寫的操作系統;倡導和推動成立北京大學計算機科技系,1983-1999年擔任系主任期間,將該系建成國內一流和國際知名的計算機科學技術研究和人才培養基地;在國內率先倡導軟件工程研究,創辦了國內第一個軟件工程學科;開創了軟件技術的基礎研究領域;主持了歷經四個五年計劃的國家重點科技攻關項目-青鳥工程和國家863計劃若干重點課題的研究;創建了軟件工程國家工程研究中心;提出「人才培養與產業建設互動」的理念,創建了以新機制、新模式辦學的示範性軟件學院。多次獲得各種榮譽稱號和獎勵,如:全國科學大會獎、國家科技進步二等獎、電子工業部科技進步特等獎、國家級教學成果獎一等獎等十七項國家及部委級的獎勵、全國「三八」紅旗手、首都「巾幗十傑」、全國高等學校先進科技工作者、國家「七五」、「八五」、 「九五」國家重點科技攻關計劃先進個人、「光華科技基金」一等獎、何梁何利科學與技術進步獎、潘文淵文教基金研究傑出獎。發表論文150餘篇,著作8部,培養了百餘名碩士、博士和博士後。[1]

個人簡介

楊芙清院士是新中國第一代計算機科學家和軟件學科奠基人之一,也是我國女性科學家的傑出代表。她能夠為我國軟件技術研究、產業發展和人才培養作出突出貢獻,得益於她創新、嚴謹、求實的科學精神和堅韌、包容、執着的人格魅力,更與她以國家需求為己任的強烈社會責任感和歷史使命感密不可分。

學生時代

1932年11月6日,楊芙清出生在無錫市留芳聲巷52號的楊家大院內。父親楊介辰是一位崇尚實業救國的知識分子和實業家,母親李文英女士是一位知書達理、為人寬厚、傳統型的賢妻良母。父母希望她能像出水芙蓉一樣清新高雅、品格出眾、才氣過人,因此給她起名楊芙清。父親非常重視子女的教育,在日軍侵華時為避戰禍到上海期間也未中斷。

1945年抗戰勝利,楊芙清以優異成績考取了當時無錫三大名校之一的無錫市第一女子中學。1948年,楊芙清因品學兼優被保送直升女子一中讀高中。她各科成績都很優秀,而且興趣廣泛,既被選入籃球隊、排球隊,又是舞蹈隊、宣傳隊成員。同學們稱讚她是「學習上的小先生,體育場上的健兒,文娛活動的積極分子,黨外布爾什維克」。楊芙清在那裡經歷了無錫市解放的歷史變革,受到了良好的基礎教育,養成了勤于思考、刻苦努力的學習習慣,樹立了追求真理、探索科學的遠大理想,為她日後獻身科學、獻身教育奠定了紮實的基礎。多年之後,楊芙清回憶起無錫第一女子中學的生活時說,這是她人生道路上的「啟蒙、奠基、起步」的重要階段,她感恩老師們啟發了她對知識的濃厚興趣,調動了她的潛力。

楊芙清從小酷愛數學,1951年,她懷着對華羅庚先生的崇敬之情,報考了清華大學數學系。高考揭榜,她如願以償,錄取通知書上的一行大字:「歡迎你,未來的數學家」更讓她躊躇滿志,對未來充滿憧憬。從此踏上了攀登科學高峰之路。

1952年,我國高等院校進行了一次大規模院系調整,清華、北大、燕大三校數學系合併成立了北京大學數學力學系。楊芙清也從清華園來到燕園,成為了北大數力系的學生。在北大,她不但學習成績優秀,還是非常活躍的文娛積極分子。被選為校學生會的文化部部長後,她組織戲劇社、舞蹈隊等社團一起開展了一系列大型的文化活動,充分展示了其組織協調能力。在大學,楊芙清學會了科學的學習方法。她通過數學課的嚴格訓練,培養出嚴密的邏輯思維,學到了分析問題、解決問題的方法,為以後的科研、教學工作都奠定了紮實的基礎。「勤奮和嚴謹」的好習慣也是楊芙清在大學養成的,並且一直保持到現在,同時也是她對學生的基本要求。

1955年,楊芙清本科畢業後,師從徐獻瑜教授,成為我國第一個計算數學專業的研究生。讀研期間,她參加了計算數學教研室的組建工作。新專業創建初期,師資、設備和條件都很缺乏。為了讀懂一個計算方法,必須進行大量演算,當時國內只有手搖計算機,一個一個數字搖,一個一個公式驗算,算出一條一條曲線,然後思索、計算、推理。楊芙清回憶說:「讀研期間,記得徐獻瑜教授給我指定了一本蘇聯教材《線性代數計算方法》,每個禮拜在教研室報告一次,然後讓大家討論,現在回憶起來仍覺得這種方法非常好。」以討論班的方式讓學生提高自主學習能力,是北大數力系的優良傳統。

兩次赴蘇學習和工作

1956年,周恩來總理主持制定了中國12年科學發展規劃,首次把發展電子計算機作為國家重大任務,並決定派出代表團赴蘇聯學習計算機技術。

1957年1月,楊芙清由導師推薦,參加了我國第一個赴蘇學習團,奔赴蘇聯科學院計算中心,學習計算方法和程序設計。她在學習中認真、嚴謹、一絲不苟。她編寫的第一個程序上機運行時一次通過,當時的蘇聯指導教師高興地說:這在他的學生中還是首例。在蘇學習時,恰逢毛澤東主席訪蘇,在莫斯科大學禮堂接見留蘇學生。楊芙清早早地等候在禮堂里,占到一個靠前的座位,聆聽了毛主席對青年的親切教導:「你們青年人是早晨八九點鐘的太陽,世界是屬於你們的,也是我們的,但歸根結底是屬於你們的。希望寄托在你們身上。」激動人心的語言,鼓舞着楊芙清,指引了楊芙清努力的方向。

1958年4月,因赴蘇學習團合同期滿,北京大學周培源副校長安排楊芙清轉到莫斯科大學數力系繼續進修學習,師從蘇聯著名的計算科學家米哈伊爾·羅蒙諾維奇·舒拉波拉教授學習程序設計自動化。楊芙清在學習和研究工作中表現出很強的創新精神。在設計編譯程序時,她發現程序檢驗很煩瑣費時,就大膽提出一種逆向思維方法,得到導師的鼓勵。她獨立設計出從後向前的逆向驗證方式,大大減輕了驗證的工作量。在導師的指導下,楊芙清寫出了題為《分析程序》(即逆編譯程序)的論文,在莫斯科大學《自動化論文集》中發表後,引起國際學術界的關注,被西方雜誌稱為「程序自動化早期的優秀之作」。

1959年10月,楊芙清滿懷報國之心回到了祖國,立志獻身於新中國的計算機事業。回國後,她被分配到北京大學數力系任教,協助導師徐獻瑜教授輔導「程序設計自動化」等專業課,同時兼任系科研秘書。

1962年,楊芙清作為計算機科學家,被選派到蘇聯杜勃納聯合核子物理研究所工作。楊芙清深深地體會到,祖國要發展壯大,計算機科學是重要的技術支撐,因此她十分珍惜第二次赴蘇工作的機會。在蘇聯期間,她除了完成日常研究工作外,還經常泡在圖書館裡,努力翻閱各種新技術資料,不斷研究和總結程序設計的規律,積累經驗,思考着回國後如何更深入地開展計算機科學技術的研究。

兩次赴蘇學習和工作是楊芙清學術成長過程中的一個重要階段,使她進入了一個嶄新的科學領域——計算機軟件。從此她的人生與計算機軟件的研究和中國軟件產業的發展結下了不解之緣。

提起兩次赴蘇經歷,楊芙清感慨地說:「機遇來自國家需要。只要以國家需要為己任,努力去做,去做好,就是抓住了機遇。我從學習抽象數學到計算數學,又改為程序設計,看起來是偏離了數學的研究軌道,其實是抓住了計算機軟件這個新學科發展的機遇。」

操作系統領域的開拓者

從上世紀60年代至70年代,由於西方和蘇聯的技術封鎖,我國計算機事業的發展處於非常艱難的時期。為解決石油勘探等行業科學計算問題,迫切需要獨立研製高性能的大型計算機。國務院於1969年12月向北京大學下達了研製每秒計算100萬次的集成電路計算機(代號DJS11,即150機)的任務。北京大學聯合北京有線電廠(738廠)、石油部勘探局等單位,組成了研製團隊,任命楊芙清擔任操作系統(當時稱管理程序)組的負責人。在技術資料十分匱乏的條件下,楊芙清帶領研製組日夜奮戰、銳意創新。聯調階段,硬件還沒有完成,楊芙清領導團隊在每秒2萬次的108乙機上安裝了自行設計的模擬程序,作為虛擬150機進行系統軟件的調試,僅用23天,就完成了操作系統調試,並作了模擬聯調。這種用虛擬機仿真的方法,保證了系統軟件與硬件製造同步,同時,又以系統軟件的調試,推動了硬件系統的調試,解決了資源共享、多道程序協調運行等關鍵技術問題。在1973年成功研製了我國第一個支持多道程序運行、規模大、功能強的計算機操作系統(150機操作系統)。

150機的研製成功,縮短了我國與先進國家的差距,在石油勘探領域得到成功應用,使其數據處理髮生了第一次「數字化革命」,獲得了重大的經濟效益和社會效益。該成果獲1978年全國科學大會獎。2009年,150機被列入中共中央黨史研究室編寫的《中華人民共和國大事記》,《人民日報》在「新中國成立60周年」專稿中稱150機「是當代中國科技發展史上的一項重大成果,堪稱中國電子計算機發展史上的一個里程碑」。 1973年,中國電子工業部根據國際上計算機技術飛速發展的形勢,提出了發展中國系列機的計劃,該計劃包括微機DJS100系列和大型機DJS200系列。楊芙清被任命為200系列軟件總體設計組成員,並擔任該系列中的240機(DJS200/XT2)軟件項目負責人。該項目在1976年因國家經費困難等原因曾被迫下馬,在楊芙清的多方奔波和呼籲下於1978年重新啟動。其間,她深入研究了計算機操作系統的體系結構,提出了「PCM設計方法和層次管程結構模型」,並用她與徐家福教授、仲萃豪研究員共同設計的系統程序設計語言(XCY),全部重寫了操作系統。

專家鑑定認為「DJS200/XT2操作系統全部用高級語言編寫,具有首創地位,在國際上也無先例。這些成果具有頗為優秀的學術價值和學術水平,有重要的應用意義」。

回憶起這段經歷,楊芙清的學生柳純錄深情地說:「楊老師對新事物總是能以最敏銳的眼光予以捕捉,以最敏感的思維予以升華,以最敏捷的決斷予以培植。」

上世紀90年代開始,計算機軟件運行環境從單機發展到了網絡。楊芙清及時抓住這一技術走向和戰略性發展機遇,帶領團隊開展軟件中間件這一新型網絡操作系統技術的研發。該項工作提出並實現了基於微內核的構件化體系、在線演化、互操作、運行時軟件體系結構以及系統性能優化等關鍵技術,研製成功了符合國際主流技術標準、具有完全自主產權的構件化J2EE中間件系統PKUAS。這些自主產權的技術與系統對知名中間件軟件廠商(如中創InforWeb、中和威InterWeb、東方通TongWeb,金蝶Apusic等)的轉讓而形成商用產品,打破了國外產品在中國基礎軟件市場一統天下的局面。同時,與國際著名開源產品JOnAS對等合併,成為國際中間件聯盟OW2主推的新一代中間件系統JO2nAS,在國際上產生重要影響並得到廣泛應用。

軟件工程學科的引領者

1980年,楊芙清組織和籌辦了中國首屆軟件工程研討會。她敏銳地意識到,軟件必將發展成為獨立的產業,因此需要工程化、工業化生產技術和環境來支撐產業的發展。基於長期從事操作系統這類複雜軟件系統的研發實踐,楊芙清提出:要解決大型複雜軟件系統的高(複雜程度高)、長(研製周期長)、難(正確性保證難)問題,關鍵是良好的軟件結構、先進的軟件開發方法和高效的軟件工具。

自1983年起,在國家支持下,楊芙清主持了被稱為「青鳥工程」的一系列大規模軟件工程技術研究、系統研發和應用實踐,提出了軟件生產線思想,先後研製成功了軟件工程核心支撐環境BETA-85、支持結構化軟件開發方法的集成化軟件工程支撐環境青鳥Ⅰ型系統、全面支持面向對象軟件開發方法的青鳥Ⅱ型系統和以軟件復用為核心的軟件開發平台青鳥Ⅲ型系統。

青鳥工程的成果先後獲得1986年電子工業部科技進步獎一等獎、1996年電子工業部科技進步獎特等獎、1998年國家科技進步獎二等獎和2006年國家科技進步獎二等獎。

在諸多獎勵和榮譽面前楊芙清並不滿足。她說:「得獎就是畫一個句號,句號放大就是零。」她帶領着團隊以「而今邁步從頭越」的心態,瞄準軟件工程學科前沿,持續不懈地探索和創新。2000年研製出基於構件—構架的應用系統集成組裝環境,實現了過程改進和開發技術的一體化支持;2005年推出基於Internet、以構件庫為核心的開發平台,實現了覆蓋軟件全生命周期的工業化生產支撐功能,形成了基於構件的軟件開發方法、平台和標準體系。

上述成果為我國軟件產業向規模化、工業化發展提供了基礎平台支撐,在國防、航空航天、軍工和集成電路設計等領域成為知名軟件工具,大幅度提高了國產軟件工具產品的成熟度和市場占有率。以神州數碼信息系統公司構件化技術改造為例,使該公司軟件復用率提升到60%左右,統計分析項目成本平均節約30%以上,測試工作量平均減少18%,缺陷數量平均減少20%。相關工具也在北京2008年奧運會信息系統建模以及眾多國家重大建設工程中得到廣泛應用。

鑑於楊芙清在軟件工程領域的學術貢獻,2006年國際軟件工程頂級學術會議——第28屆世界軟件工程大會(ICSE)邀請楊芙清作開幕式主題演講。這是該會議自1975年創辦37年以來唯一的華人學者主題報告。

產業發展的推動者

楊芙清一直以極大熱情和精力致力於我國軟件產業建設。她認為,軟件產業是一個行業滲透性強、技術門檻高的智力密集型產業,需要產業戰略與政策、技術支撐和人才培養三位一體的產業體系建設。她長期承擔國家軟件產業發展規劃的諮詢建議等研究任務。她的很多建議被國家相關政策採納。例如,從「九五」到「十一五」,作為國家發改委高技術產業發展規劃軟件組組長,她組織完成了產業發展規劃的研究任務;2005年,她承擔了中國科學院諮詢項目「堅持自主創新,突破我國軟件產業發展瓶頸」,用時2年形成20餘萬字的報告,上報國務院後下發工信部;作為中國軟件行業協會的創建人之一,她從1984年至2011年擔任中國軟件行業協會副理事長,為促進國產軟件產品的規範化和品牌化作出了重要貢獻。

楊芙清意識到軟件產業的跨越式發展取決於軟件生產方式的變革。1995年開始,她親自帶隊深入企業開展軟件工業化生產技術的調研。1996年,作為青鳥工程科技成果轉化機制,創建了北京大學軟件工程國家工程研究中心,其宗旨是服務軟件產業,實現科技成果向生產力的轉化。科技成果轉化過程是一個面向應用需求、技術與需求緊密結合相融的工程創新過程,雙方人員密切合作,創新研發出適應應用單位需要的產品(工具、平台、系統)。自2000年以來,在她的帶領下,軟件工程國家工程研究中心以服務的理念、不斷融合創新的精神,在軟件安全技術、軟件過程技術和軟件開發集成技術等方面形成了軟件開發運行安全一體化平台,在多項國家重大工程中得到廣泛應用,承接了國家多個部委和十多個省市區的信息系統建設及推廣應用項目,用戶達上萬家。2012年,中國軟件行業協會編撰出版的《軟件構件技術—中國實踐之路》對楊芙清領導的構件技術推廣工作給予了高度評價:「……北京大學等一批高校承擔的『青鳥工程』針對軟件工程化、工業化生產技術和環境開展了卓有成效的研發工作,為我國軟件生產方式的變革提供了理論基礎和實踐指導。20世紀90年代中期,構件技術的研發和推廣,提升了我國軟件企業的創新水平和核心競爭力,為我國軟件產業的技術革命和形成規模經濟起到了很好的技術支持和保障作用。」

軟件學科的教育家和探索者

楊芙清認為:「教學是要培養學生的思維能力和創新精神。問題從探索客觀世界規律而來,因此,任何問題均不是單一的,必然是系統化的,具有結構化特性。要描述清楚,就要從整體上弄清楚其組成成分,去尋找各部分的關聯和結構,採用簡練的語言、規律化的表述、結構化的框架,體現軟件之美、結構之美、工程之美。」因此,她特別善於使用圖表結構表達法培養學生。她說:「因為圖表構造者要從問題的整體角度,提煉組成成分,找出成分間的關聯和結構,從而使線性上升為立體,從分散構建出結構框架,是對問題認識的升華,是對能力的一種提升。開始時會感到無從着手,但當你從亂麻中抽取到一個線頭時,你會欣喜而豁然開朗,會對問題有了新的理解。」

從1979年開始指導研究生起,她共培養了150餘名碩士、博士和博士後,其中不少已成為學術界的知名學者、學科帶頭人,或產業界的領軍人物。她帶動和促進了中國計算機軟件學科建設,並擔任兩屆國務院學位委員會委員和三屆計算機科學與技術學科評議組召集人。

楊芙清在長期從事計算機軟件領域的教學和科研的同時,歷來十分重視教材建設。1961年,楊芙清與徐家福等人合作撰寫了中國大陸最早的程序設計統編教材《程序設計》;1974年,在150機操作系統科研實踐的基礎上,撰寫了操作系統教材《管理程序》;1986年,與俞士汶一起編著了《操作系統結構分析》;1998年至2013年,與她的學生邵維忠教授合著了《面向對象的系統分析》《面向對象的系統設計》等多部研究生系列教材,歷經多次印刷累計67800冊;2008年,主編了中國最全面的軟件復用與構件技術叢書。

面向國家需求、產業發展和學科前沿培養創新型人才是楊芙清教育理念的精髓。她積極探索與實踐高等教育體制改革和專業學位研究生培養機制和模式。2002年,她創建了北京大學軟件學院,提出了「人才培養與產業建設互動」「專業教育學分制、素質教育學苑式、產學研用一體化」的教育理念;確立了「堅持創新創業、堅持面向需求、堅持質量第一」的建院宗旨;提出了「面向國家需求、瞄準國際前沿,本着創新創業理念,培養具有系統集成創新能力的高層次、實用型、複合交叉型、國際化工程科技人才」的目標;制定了「德育為先、能力為重、德才兼備」的人才培養規格和要求;構建了以課程體系為核心、注重知識、能力、素質綜合提高的工程專業學位研究生培養體系。該學院在教育部組織的示範性軟件學院驗收評估中綜合排名第一,被譽為「示範中的示範」,「北京大學軟件與微電子學院——示範性軟件學院建設」也獲高等教育國家級教學成果獎一等獎。2002年和2007年,以她作為學科帶頭人的北京大學計算機軟件與理論二級學科兩次以國內同行第一的成績被評為國家重點學科。

楊芙清認為培養創新型工程科技人才隊伍首先要營造一個良好的人才成長、成才的生態環境。2001年,她就提出三類(理學、工學、工程)三級(學士、碩士、博士)的軟件工程教育體系,在《國家中長期教育改革和發展規劃綱要(2010-2020年)》中被採納;2005年,她和孫家廣、李未、周興銘等院士聯名建議國務院學位委員會設置軟件工程學科並試點培養軟件工程博士;2009年,楊芙清作為論證專家組組長,牽頭論證了北大、清華、北航等28所高校聯合上報的「增設軟件工程一級學科調整建議書」;2011年,國務院學位委員會第28次會議討論通過軟件工程作為一級學科列入學科目錄,工程博士列入專業學位目錄,我國軟件工程學科建設進入新的階段。

楊芙清的成長過程,歷經並展現了我國計算機科學技術及信息產業從初創、發展到走向成熟的歷程。如今她雖已年過八十,但仍然以飽滿的精力在堅持工作,為軟件工程學科建設、人才培養和產業發展繼續貢獻力量。[2]

參考來源

  1. 楊芙清院士,北京大學信息工程學院
  2. 楊芙清:一位女科學家的學術生涯,科學網