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王选当年是如何攻克核心技术战胜外企的?

撰文 | 周程(北京大学科学技术史教授)
责编 | 程莉
 
继中兴公司被美国政府“封杀”之后,华为也成为了美国政府重点“关照”的对象。可以预见的是,随着美国对中“技术冷战”的不断升级,会有更多的核心技术成为遏制中国崛起的锁链。“中国制造2025”是对美国科学技术霸权的巨大威胁,美国对中国的核心技术遏制在所难免。在这样的大背景下,集全国之力突破美国的核心技术封锁便成了当下异常强烈的呼声。
 
但在群情激愤之时,我们仍需冷静思考究竟如何才能挣脱封锁。这就产生了一个“找市长”与“找市场”的悖论。有乐观者认为,以今日中国国力之强大,只要加大投入必能取得核心技术层面的突破。有悲观者认为,依靠政府投入拉动而不是市场驱动的技术研发必然会造成“大跃进”式的巨大浪费,并会无果而终。事实上,作为后发国家,寻求核心技术的自主本来就是异常艰难的。没有政府的强力介入,后发国家根本没有可能在核心技术领域与先发国家竞争。但即使政府强力介入,后发国家也并不一定能够形成具有竞争力的核心技术。可以确定的是,在发展自主核心技术的过程中,单纯的“找市长”和“找市场”都是线性的、错误的思维。要发展具有竞争力的自主核心技术,有为的政府、优秀的科研人员、完善的组织机制和充足的市场需求都不能缺位。
 
北京大学王选院士为中国科技工作者面向社会需求从事科学研究与技术开发树立了一座丰碑。其负责推进的汉字激光照排系统的创新,为中国的高等院校、科研院所、生产企业以及用户合作开展核心技术自主创新树立了一面旗帜!值此北京大学建校120周年之际,仅以此文回顾和纪念王选院士带领北京大学团队研制汉字激光照排系统的光辉壮举。
 
以下,拟对汉字激光照排系统跨越“死亡谷”,实现商品化、产业化的历程进行一次系统的梳理,然后再针对汉字激光照排系统得以实现商品化、产业化的要因进行一些尝试性的分析,以期能够为中国开展自主创“芯”、突破技术封锁提供些许借鉴。
 
01 “748”工程提出的背景
 
电子计算机问世之初,主要用于数值计算,而不是文字信息处理。上个世纪60年代,集成电路技术取得突破后不久,计算机的应用便由数据处理扩大到文字处理。不过,那时的计算机只能用于英文的输入、显示和输出。
 
欧美国家使用计算机进行文字输入、编辑和输出处理之后,极大地提高了办公效率。这对使用汉字的中日两国形成了巨大的刺激。由于汉字数量众多,在当时的硬件条件下,很难解决数字化汉字字模的存储问题,故一些人开始对汉字的前途表示怀疑。当然,也有一些人开始极力主张政府加大对计算机的研发投入,早日攻克汉字的输入、显示、编辑、输出等技术难题。
 
日本早在60年代末便开始展开汉字信息处理方面的研究。当时,欧美研制的计算机设备,不要说用来处理2千多个日文汉字了,即使用来处理96个日本假名都很困难。这意味着,日本欲解决汉字信息处理难题,实现办公自动化,必须抛弃欧美国家的众多标准计算机设备,针对汉字信息处理的特殊要求自行研制一批硬件设备和专用软件。由于需要解决的技术难题太多,故日本政府于1971年启动了为期十年的“图像信息处理系统”大型研究计划。即便如此,日本的汉字信息处理研究进展仍不是很顺。
 
1972年尼克松访华,打开了中美交流的大门,也促进了中日之间的交流。1973年,新华社派出了一支技术考察团对日本共同社、日立、NEC、松下、写研、高千穗、东芝等公司进行了一个多月的考察。之后,四机部(后来改成电子工业部、现工信部的前身之一)以及北京市科技局先后邀请日本高千穗、电子产业、大仓和富士通等厂商来华就汉字信息处理系统和电子照排设备的研制技术问题进行了座谈。这些交流对推动我国汉字信息处理研究工作的开展无疑起到了一定的促进作用。当时,一些有识之士就已敏锐地预见到了计算机科学技术所蕴含的巨大潜力。
 
1973年,四机部开始就我国的计算机产业发展政策问题展开调研,并在一些问题上达成共识。要在我国大力推广使用计算机,不能不解决汉字信息处理问题。而这一问题的解决无法依靠西方发达国家,只能依靠自身的力量开展创新。
 
1974年8月,四机部策动一机部(后来改称机械工业部)、中科院、新华社、国家出版局联名向国家计划委员会(现发改委前身之一,以下简称国家计委)、国务院呈送了一份关于将汉字信息处理系统工程作为国家重点科研项目计划予以立项的请示报告。促使四机部当时牵头起草这份报告的契机是,国家计委因筹建国家经济信息及统计中心之需,要求主管计算机产业的四机部承担该中心的设计任务。四机部认为,如果不解决汉字信息处理问题,该中心很难实现计算机化管理。周恩来总理和国家计委主任余秋里接到五部委的报告后,亲自听取了立项汇报。1974年9月,国家计委发文批复,同意将汉字信息处理系统工程列入国家科学技术发展计划,并决定由四机部负责召集成立汉字信息处理系统工程(简称“748”工程)领导小组及办公室。
 
当时,政府有关部门确立的“748”工程的三个子项目为:
 
(1) 汉字精密照排系统;(2)汉字信息检索系统;(3)汉字新闻通信系统。
 
很明显,汉字精密照排系统的研制乃是由政府有关部门根据国家发展战略以及新闻出版业的需要下达的一项科研任务,并非由某个科研单位或者某个科技工作者自下而上提出的研究课题。
 
02 “748”工程提出的背景
 
“748”工程启动之时,北京大学无线电系教师王选仍病休在家。当他从夫人、北大数学系教师陈堃銶那里听到“748”工程时,已是1975年。尽管他对“748”工程中的精密汉字照排系统子项目甚感兴趣,但国内已有5 路人马在从事相关研究。作为一名年龄已满38岁的助教,他能够竞争过这些强劲对手吗?由于病休中的王选可自由支配的时间比较多,故他还是抱着一试的心情开始了前期资料的收集工作。
 
通过大量研读外文资料,王选对各类照排机的结构特点有了比较准确的把握。他意识到,精密汉字照排系统的开发很难绕开汉字字模的存储难题,为此,有必要直接从西方正在研制的,采用计算机存储和激光照排技术的四代机入手。也即,应跳过光机式二代机和阴极射线管三代机。问题是,直接搞四代机,如何才能解决汉字字模的存储等众多技术难题呢?
 
汉字数量庞大,加上字体和字号的变化,印刷用汉字字模数多达数十万个。而且,汉字的点阵密度要求明显高于英文字母和数字。这样一来,制作点阵式汉字字模库,至少要解决高达上百亿字节的信息存储问题。这在当时的半导体集成电路加工条件下很难实现。因此,要研制第四代照排系统,首先必须突破汉字字模信息的压缩存储难题。也就是说,先从软件入手。
 
由于像西文一样采用黑白段长度编码技术根本无法解决汉字字模信息的存储问题,故NEC、京都大学等70年代初开始尝试使用字元组字的方式来解决这一难题。即把二维汉字看成是由一个或多个字元组成的图形,每个字元都用折线轮廓来加以描述,并将其轮廓信息存储到系统中,字形还原时先从系统中调出字元轮廓信息,然后把它们拼成汉字。例如“新”字,可由“立”、“木”、“斤”三个字元经放大、缩小、拉长、压扁处理后拼成。采用这种二阶段处理方式,字形信息的压缩率确实比较大,但是拼出来的汉字质量比较差,因此这项研究成果最终未能付诸应用。
 
为解决汉字字模的存储难题,王选找来报刊杂志以及有关研究报告,开始琢磨汉字字形的特点和规律。他注意到,汉字虽然繁多,但其基本笔划并不多,而且这些基本笔划可以归并为横、竖、折等规则笔划和点、撇、捺等不规则笔划两大类。其中,规则笔划约占汉字笔划总数的一半以上。即使是不规则笔划,其轮廓曲线也并非毫无章法。针对汉字的这些特点,王选设想用轮廓来描述点、撇、捺等不规则笔划,用参数来描述横、竖、折等规则笔划的长宽倾斜度以及各种笔锋,以大幅减少汉字字模的信息量,提高汉字字形的还原质量。
 
1975年5月底,王选写出了“全电子照排系统”的建议手稿。该建议上报后,引起了北大校领导的高度重视。随后,北大开会决定将汉字照排系统的研究列为校内自选项目,同时决定从各单位抽调人员组成会战组,协作攻关,力争拿下“748”工程中的汉字照排系统项目。
 
目标明确之后,王选全身心地投入到了数字式汉字字模方案的可行性研究之中,并于1975年10月底前使用软件在计算机中成功地模拟出了含有撇、捺、点的“义”字。这无疑坚定了王选采用笔划轮廓来代替点阵描述字形信息的信心。
 
1975年10月末11月初,经过精心准备的王选夫妇代表北大参加了北京市出版办公室召开的汉字照排系统方案介绍和论证会。尽管王选在会上极力主张采用数字式字模信息压缩方案,但他的建议被认为不切实际,因此没有被采纳。不过,新华社的王豹臣,“748”工程办公室的张淞芝等人对北大的方案产生了兴趣,并及时向四机部计算机工业管理局副局长、“748”工程办公室主任郭平欣作了汇报。
 
当时,“748”工程办公室已委托电子工业部15所(华北计算技术研究所)的沈祖恩、张跃光和新华社的王豹臣、田恩祥等联合进行系统总体设计方面的调研。该调研小组经过近一年的考察,建议采用数字式字模方案,并提议采用64*64点阵字库以解决存储器容量过小的矛盾。由于64*64点阵字库的文字质量难以满足新闻出版印刷的要求,故很多人认为,采用数字式字模方案时,不对汉字字模信息进行压缩根本就行不通。于是,调研小组中的一些人开始就汉字字模信息压缩存储技术路径问题展开了深入调研。王选等人此时提出的采用笔划轮廓代替点阵描述汉字字形信息的方案使他们为之一振。经与王选多次交谈之后,王豹臣等人确认,王选等人提出的方案并非数学游戏,用北大的汉字信息压缩技术解决汉字字库问题是完全有可能的。于是,他们向郭平欣正式递交了宜采用北大方案的建议报告。
 
在与各方进行接触过程中,郭平欣等人意识到数字式字模压缩存储技术前景更为广阔。而且,郭平欣认为重大工程项目应该采用公平竞争、择优支持的方式遴选主持单位。因此,他冒着有可能得罪一些单位的风险,决定给王选一次机会。1976年5月上旬,郭平欣列出了含有多种笔划的11个汉字,要北大项目组做字形信息压缩与还原模拟试验。经过一个多月的艰苦奋战,模拟试验如期在北大举行,并取得了成功。这促使“748”工程办公室最终决定采用数字式汉字字模方案,并于1976年9月正式选定北京大学作为系统的总体设计和研制单位。
 
03 激光照排系统原理性样机的研制
 
汉字照排系统项目启动之时,国内尚未实行改革开放,要得到一些进口元器件和设备相当困难。因此,只能采用国产元器件和设备。当时国内自行研制生产的DJS130计算机,内存只有64KB。至于外存储设备,配置也很低,如国产磁鼓的最大容量只有500KB。在如此简陋的条件下,使用轮廓加参数来描述汉字字形信息,其信息量仍然显大。因此,王选等人不得不知难而上,设法在没有磁盘的情况下,使用磁带和磁鼓解决汉字字模信息的高倍率压缩存储与字形的快速还原难题。
 
数字式汉字字模信息高倍率压缩存储与字形的快速还原难题基本解决之后,王选等人遇到的第二大技术难题便是精密汉字输出装置的研制。
 
当时,王选了解到邮电部杭州通信设备厂研制的整版报纸传真机已经问世,并已开始在《人民日报》社投入使用。不过,其分辨率只有24线/mm。王选请教物理系的张合义后得知,可以将这种报纸传真机的录影灯光源改成激光光源,进而把分辨率提高到29线/mm。问题是,这样一来,一版报纸的信息量接近20MB,任何存储器都无法容纳这么庞大的信息量。后来,王选等人想出了逐段生成字形等办法,才解决了激光扫描设备连续输出的难题。随后,北大项目组又将一路激光扫描改成了四路激光同时扫描,将文字输出速度一举提高到每秒60个,从而使照排机的输出速度基本上达到了实用标准。
 
在北大项目组全面展开汉字激光照排系统的研制之时,英国蒙纳公司(Monotype,又译莫诺公司)研制的西文激光照排系统已于1976年投产。之后,蒙纳公司又在香港学者乐秀章等人的支持下,开始研制中文激光照排系统。1979年初,蒙纳公司通过商务印书馆香港分馆向国家出版局等单位提出,希望当年能到北京和上海举办中文激光照排系统展览,并洽商设备转让、人员培训以及合资建厂等问题。在国家出版局的推动下,中国政府决定同意蒙纳公司于1979年10月来北京和上海举办为期两周的展览。很明显,蒙纳公司的目的并非只是举办展览,而是想通过举办展览将其中文激光照排系统打入中国市场。这对于刚刚进入原理性样机试制阶段的北大项目组来说,威胁甚大。
 
北大项目组别无选择,必须赶在蒙纳公司在中国举办展览前研制出原理性样机,并至少输出一份报刊样张,以证明中国不通过进口也能解决汉字激光照排问题。在当时的情况下,北大项目组一旦失去先发优势,就有可能将整个中国的汉字信息处理市场拱手让给英国团队。
 
在“748”工程办公室的支持下,项目组很快就选定山东潍坊电讯仪表厂(后改名为潍坊计算机厂)作为系统生产单位,选定无锡电表厂(后改名为无锡计算机厂)作为汉字终端的研制协作单位。至于第一用户,则选定了新华社印刷厂。当时,正处在计划经济时代,这些协作单位考虑得最多的并非自身的经济利益,而是怎样才能更好、更快地完成系统配套这项国家任务。因此,各协作单位参与原理性样机研制的积极性都很高,参加项目研究的科研人员也都非常投入。在各方的共同努力下,原理性样机的研制,进展得相当快。
 
1979年春,原理性样机组装完毕,开始进入调试阶段。经过近三个月的奋战,硬件部分的调试总算告一段落。1979年7月27日,在北大“汉字信息处理技术研究室”的计算机机房里,我国第一张使用激光照排系统输出的八开报纸的样张终于诞生了。
 
由于出版印刷企业并不看好我国自主研制的汉字激光照排系统,更何况引进国外技术还可以出国考察、接受培训,因此大多倾向于引进英国的蒙纳系统。面对出版印刷企业的压力,北大项目组以及众多协作单位迫切希望获得社会舆论的支持,以使研制工作得以持续进行下去。由于样机的性能不甚稳定,软件尚未完成,故多数新闻媒体不愿意报道。最后,只有《光明日报》于1979年8月11日报道了北京大学计算机—激光汉字编辑排版系统主体工程研制成功的消息,从而引起了社会以及有关部门和领导的关注。多年以后,王选对《光明日报》当年给予的舆论支持仍然念念不忘。如果没有《光明日报》的力挺,王选的汉字激光照排项目既有可能会胎死腹中。
 
04 原理性样机改进工作的启动
 
尽管原理性样机赶在英国蒙纳公司在国内举办展览前问世了,但它毕竟只是实验室用样机,根本无法投入正常使用。而蒙纳公司1979年10月在国内举办的展览却取得了相当大的成功。之后,在究竟是引进“蒙纳系统”,还是继续研制汉字激光照排系统一事上,印刷出版界和科技界之间产生了意见分歧。前者要求进口“蒙纳系统”以缓解国内的出版急需,而后者则希望加大扶持汉字激光照排系统自主研制的力度,给中国科研人员一次施展抱负的机会。由于双方相持不下,故不得不交由国家进出口管理委员会协调裁决。
 
1980年1月9日,国家进出口委党组经过研究,向国务院分管领导递交了一份有关“中文激光照排”项目的请示报告。报告提出了多项建议,其中最重要的两条为:(1)采用中文激光照排印刷技术势在必行。同意国家出版局留购蒙纳公司展品,解决国内出版任务急需。(2)积极扶持国内的技术革新、发明、创造。支持北京大学根据自己的设计思想、研究成果,建立中国的激光照排系统。显然,这是一个双方都能接受的折中决定。
 
 1980年2月22日,时任国家进出口管理委员会副主任的江泽民还为此专门写了一份报告。报告提出:北大等单位对“中文激光照排设备”的研制,已有明显成效,技术接近成熟,……对于该项目应予积极扶持,可给以少量外汇(20万美元)进口小型电子计算机和一些主要外部设备,以及集成电路组件等,以便继续试验使其完善化,……各有关单位应和北大共同配合,集中力量,将这一项目搞得更加完善,开花结果。该报告由汪道涵、周建南核报谷牧。谷牧等国务院领导迅速圈阅表示赞同。
 
由于政府有关部门明确表示继续支持汉字激光照排系统的自主创新,并提出了迅速改进现有系统,提高系统的稳定性,缩小照排机的体积等具体要求,故项目组随后针对原理性样机的诸多缺陷进行了一系列改进。当时,一项重大而又急迫的任务就是完善排版印刷软件。软件设计工作一直由陈堃銶负责。那时,陈堃銶已重病在身,在没有显示器和磁盘,只能用磁带输入的情况下,她硬是带着人用汇编语言写出了总量达14万行的程序,并通过测试。
 
1980年9月15日上午,北大项目组自行排印的第一本激光照排图书《伍豪之剑》问世。这是中国人用自主研制的激光照排系统排印出的第一本实验样书。当时的北大校长周培源立即将一批样书送交国务院副总理兼国家科委主任方毅,并请方毅转送给全体政治局委员。1980年10月,方毅又将《伍豪之剑》样书以及随书附上的北京大学的一封信直接报送给邓小平。北京大学在信中提出,希望国家继续支持汉字激光照排系统的研制。邓小平接到样书和报告之后,挥笔批示:“应加支持。”此后,在邓小平的关心下,汉字激光照排系统的实用化研究开始驶入快车道。
 
1982年9月,新组建的国家经委专门成立了以原国家计委副主任、国家机械委副主任范慕韩为组长的印刷技术装备协调小组。电子部、机械部、轻工部、文化部、国家出版局、教育部、新华社以及中宣部等部委均派人参加了该小组的工作。1982年12月,中宣部和文化部联合召开全国出版工作会议,对印刷技术装备协调小组草拟的国家印刷技术装备发展规划进行了审议,并接受了协调小组提出的以发展自动照排、电子分色、高速多色胶印和装订联动为重点,用“一条龙”的方法统筹安排科研、开发、技术引进和企业技术改造等建议。1983年春,中央财经领导小组批准了协调小组基于全国出版工作会议精神修改制定的规划方案。该方案,从1983年起作为专项补充列入国家“六五”计划,从1986年起正式列入国家“七五”计划。这就是人们通常所称的印刷专项。印刷专项的国家年拨款额高达数千万元,它主要用于支持印刷企业的技术改造以及印刷设备的研制与中间试验。这笔“风险投资基金”,对调动生产单位和使用单位参与“748”工程的积极性发挥了相当大的作用。
 
05 汉字激光照排系统走出实验室
 
20世纪70年代末研制出来的原理性样机主要存在以下几个方面的不足:(1)系统体积太大,且性能不高;(2)汉字终端满屏显示的字数太少;(3)滚筒式照排机需要手工上下底片,使用不便,而且采用四个调制器调制四路激光,过于复杂;(4)字形还原照排时,采用逐段生成和逐段缓冲方式,因而无法处理带有复杂表格的版面;(5)排版软件不适用带有复杂符号和公式的科技书籍。很明显,这些问题不解决,激光照排系统很难走出实验室,进入市场。
 
当时我国仍未掌握大规模集成电路加工技术,因此很多设备和元器件的性能根本上不去。如果继续闭门造车,那么汉字激光照排系统的市场极有可能被外国企业占领。所幸政府有关部门意识到了这一点。尽管改革开放初期,国家的外汇储备有限,但是政府还是给汉字激光照排项目划拨了20万美元的用汇额度。这为进口部分关键设备和元器件,借鉴国外先进经验提供了条件。
 
在有关部门的大力支持下,北京大学于1980年初与日本的日立制作所以及松下公司签订了技术合作协议。由日方负责提供终端、小型计算机以及大规模集成电路设备等,北京大学负责在日方提供的硬件基础上开发实用汉字激光照排系统。
 
之后,项目组决定将原来的国产主机更换成基于大规模集成电路技术的日本产NOVA系列计算机。这样,不仅可以改善软件开发的环境,还可以提高系统的稳定性。同时,项目组决定以松下公司的终端技术为基础,与协作单位无锡计算机厂合作研制基于微处理器的汉字终端。新型汉字终端于1982年问世,从而解决了汉字终端满屏显示字数太少等难题。
 
新型激光照排机的研制主要是由北大项目组和杭州通信设备厂联合完成的。新型激光照排机做了两项重大改进,一是使用一个调制器调制四路激光,二是增加了自动上下片机构。这不仅缩小了照排机的体积,而且还提高了照排机的自动化程度。
 
照排控制器的改进设计主要由王选负责。在研制原理性样机时,由于只能使用国产的小规模集成电路元器件,故最终研制出来的照排控制器体积超大。显然,在改进设计过程中,有必要利用进口元器件解决这一问题。
 
1979年10月,王选与麻省理工学院的华裔学者交流时获悉,美国已研制出了一种比Intel3000还要好的芯片Am2900。王选意识到原来的照排控制器应该以此为基础进行重新设计。当时,DRAM也已在海外普及,只是集成度还不是很高,用它来实现整版点阵缓冲还不现实,但用它来代替体积庞大的500KB的磁鼓还是可行的。有鉴于此,王选开始了新照排控制器的设计,他将新照排控制器取名为TC83,意为1983年投入使用。由于采用了最新的芯片和存储器,故TC83的元件减少了一个数量级,体积大为缩小。不过,TC83所用的芯片和写入设备都是美国的最新产品,由于对中国禁运,不容易弄到手,因此王选只得向同为上海出生的无锡籍老乡荣智健(荣毅仁的儿子)求助,最后通过香港这条渠道才解决了供货难题。
 
为防止国外公司掠人之美,北大项目组很想借助专利来保护自己的核心知识产权,但是,当时的中国尚未建立专利制度,只能到国外申请专利保护。为此,时任北大校长的周培源曾想请杨振宁、李政道帮忙,以美籍华人身份在美国申请专利。后因有很多法律上的问题不好解决,故不得不搁置。最后,在钱伟长的推动下,利用香港居民可以在香港申请欧洲各国专利的有利条件,才得以于1982年以与香港居民联名的方式在欧洲申请了“字形在计算机上的压缩表示”的专利。
 
1983年夏,原理性样机的改进工作终于告一段落。经国家经委的协调安排,1984年初,新型“计算机-激光汉字编辑排版系统”交由新华社试运行。在试运行期间,系统的软件和硬件,特别是激光照排机出现了不少问题。经反复调试、不断改进,1985年春节前后,新华社开始用该激光照排系统正式试排八开的旬报《前进报》和十六开的日刊《新华社新闻稿》。三个月后,在新华社试运行的系统性能趋于稳定,新华社打报告给国家经委提请批准验收。1985年5月,新型“计算机-激光汉字编辑排版系统”(王选后来将其命名为华光Ⅱ型)顺利通过国家经委主持的国家级鉴定,随后新华社的激光照排中间试验工程也顺利通过了国家验收。这标志着我国的汉字激光照排系统已实现了从原理性样机到实用性样机的跨越。
 
06 迎战海外激光照排系统“联军”
 
1984 年,中国决定加快改革开放的步伐,开放沿海14个城市。松下电器、奔驰汽车、IBM电脑等舶来品开始如潮水般地席卷中国。美、英、日等国研制的照排系统,也趁华光Ⅱ型系统立足未稳之际,以比从前更进步的技术,形成“联军”之势,向中国的报社、出版社、印刷厂发起进攻。转眼间,与海外公司签署订购照排系统协议的报社、出版印刷企业便攀升至数十家。而此时的华光Ⅱ型系统仍不成熟,难以阻挡住海外激光照排系统“联军”的攻势。如果北大项目组不能根据市场需求,尽快对华光Ⅱ型系统进行有效改造,切实提高其实用性,大幅降低其造价(华光Ⅱ型系统的售价为120万)和运行成本,那么,我国的汉字激光照排系统这个新兴市场极有可能被西方跨国公司瓜分。
 
1984年10月,电子工业部牵头召开了一个科研论证会,决定由北京大学、潍坊计算机厂、杭州通信设备厂、长春光机所、四平电子技术研究所以及中国计算机技术服务公司合作组团研制新型华光系统。
 
当时,IBM公司的PC机已渐露锋芒,尽管它体积小,功能强大,但是要将整个照排系统从NOVA系列主机上移植到PC机上,工作量实在太大。而要解决大报和科技书刊的排版问题,不对现有系统主机进行升级根本做不到。恰巧美国DG公司此时推出了Desktop机,它的体积与PC机相差不大,而指令却与NOVA机完全兼容。最后,王选等人决定,华光Ⅲ型系统采用Desktop机作主机,以减少移植工作量,但新的前端排版软件则在有着广泛应用前景的PC机上开发。
 
新研制的华光Ⅲ型系统的另一个亮点是,对TC83照排控制器的功能进行了扩充,从而比较好地解决了激光照排机与大样激光打印机的字形共享问题,也即兼容问题。由于西方国家印刷技术发达,民众对印刷品的质量要求高,所以他们更为关心精密照排技术的开发。再者,西方公司多采用逐字扫描的平面转镜式照排机,要解决它和逐线扫描的激光打印机的兼容问题难度比较大。与西方不同,中国印刷工业一直比较落后,用激光打印机输出配上胶印所获得的印刷品的质量有时并不亚于铅印,而效率则要高得多。这样,一些中小企业即使不购置价格昂贵的激光照排机,也可以抛弃传统的铅印方式。北大项目组看到了国内市场上的这一特殊需求,所以在对华光Ⅱ型系统进行升级改造时就开始致力于解决这一问题。所幸的是,1981年底杭州通信设备厂研制的激光打印机就已能输出样张,清晰度也达到了可接受的水平,而且该厂研制的激光打印机和激光照排机均采用逐线扫描方式,这为照排机和打印机共享字形发生器和控制器的设计创造了非常好的条件。华光Ⅲ型系统增配普通纸输出的中文大样机之后,其市场竞争力明显增强。
 
此外,华光Ⅲ型系统还可以选配长春光机所等单位研制的平板转镜式照排机。由于平板转镜式照排机性能稳定,不需要频繁上下片,故非常适合书刊的排版。
 
1985年11月,华光Ⅲ型系统正式面世。国家经委印刷技术装备协调小组决定提高难度,选一家日报进行激光照排试点。这时,1984年改名、复刊的《经济日报》表示,愿意做华光Ⅲ型系统的第一用户。随后,国家经委便将《经济日报》技术改造项目补充列入国家“七五”计划,在资金上给予重点扶持,从而为华光Ⅲ型系统的实用化试点铺平了道路。
 
1986年9月底,第一套华光Ⅲ型系统由潍坊运进经济日报社印刷厂。10月28日,由经济日报社印刷厂承印,每周出版三期的《中国机械报》第四版开始采用激光照排,12月各版均改为激光照排。待华光Ⅲ经过多次改进,性能基本稳定之后,《经济日报》社决定,从1987年5月22日起,日报各版全部采用激光照排。但是,好事多磨,7天后副总编们一致要求改回铅排。因为采用激光照排后,经常会出现重字、重行、丢字、丢行现象,有时明明改过的错字又重新出现;而且照排机在运行过程中也出现了诸如抗干扰性能差、扫描抖动、走纸不匀等问题;还有就是字模不敷使用。
 
如果《经济日报》退回到铅排,那就意味着华光Ⅲ型系统试验失败,中国将不得不依靠购买外国设备来解决印刷出版行业的技术升级问题。国家经委印刷技术装备协调小组组长范慕韩深知问题的严重性,亲自与编委们对话,恳请大家正确看待华光Ⅲ型系统试用过程中出现的问题。《经济日报》印刷厂厂长夏天俊则立下军令状,承诺15天内解决主要问题。之后,印刷技术装备协调小组副组长兼办公室主任沈忠康、电子部计算机工业管理局副总工程师王昌茂、北京大学的王选教授、潍坊计算机公司的向阳总工程师、杭州通讯设备厂的孔照元厂长等亲自带队到《经济日报》社跟班作业,集体“会诊”。在大家的共同努力下,华光Ⅲ型系统在运行过程中暴露出的主要问题终于被一个一个地攻克了。 
 
1987年12月,历尽千辛万苦改造而成的华光Ⅲ型系统顺利通过了电子部组织的鉴定,《经济日报》社的激光照排技术改造工程也顺利通过了国家经委主持的国家级验收。华光Ⅲ型系统中试成功,标志着我国汉字激光照排系统已基本越过“死亡谷”,开始步入商品化的坦途。
 
华光Ⅲ型系统定型面世后好评如潮。因其售价只有68万元,远低于国外同类产品,故1988年初,便有20多家报社前来订货。而在《经济日报》社积极争取参与华光Ⅲ型系统试点期间,花近430万美元向美国HTS公司订购激光照排系统的《人民日报》社此时却陷入了困境。因为美国的HTS公司一再修改合同,推迟交货期限,以致《经济日报》用华光Ⅲ型系统正常出报了,《人民日报》引进的照排系统还在调试之中。事实告诉人们,中国人研制的汉字激光照排系统不仅价格低廉,而且其先进性和实用性未必不如外国公司的产品。
 
07 夺得汉字激光照排系统的霸主地位
 
1987年,世界银行决定向我国20多所高校发放数百万美元贷款,以支持这些高校的印刷厂购置激光照排系统。不过,世界银行要求以国际招标的方式选购激光照排系统。世界各大激光照排公司为了争得这笔大额贸易合同,同时也为了抓住这个进军中国市场的千载难逢的机遇,纷纷购买标书,准备竞标。国内也有五家公司积极准备参与投标。其中当然也包括1986年成立的主要从事汉字激光照排系统研发与销售以及核心部件——照排控制器生产的北大新科技公司。
 
北大新科技公司对这次竞标志在必得,因为这次竞标是确保国内激光照排市场不被外国公司攻陷的关键战役。由于华光Ⅲ型系统的性能和可靠性仍不尽如人意,故有必要对其进行一次全面改造。华光IV型系统正是在这一历史机遇下应运而生的。
 
华光IV型系统充分利用了最新的设备和元器件,在性能和稳定性上产生了脱胎换骨的飞跃。
 
(1)用已经开始走向普及的PC机代替了Desktop型主机。由于前端和主机均采用PC机,故不会再发生在屏幕上看到的和实际输出的有可能不同这一棘手问题。
 
(2)导入了刚刚问世的美国Viking黑白竖式大屏幕高分辨率显示器,并开发了大屏幕交互式报纸排版系统(NPM)软件。NPM使屏幕能够逼真地显示多种字体和字号的大样,用户可以直接操作和修改屏幕上的报纸清样。
 
(3)使用新型大规模集成电路存储器实现了整版点阵缓冲。全新设计的TC86照排控制器支持多种艺术字体和旋转字体,并支持底纹、花边、图形和黑白照片的处理。更重要的是,TC86一举将汉字字形复原速度提高到每秒710个字。这在当时堪称世界第一。
 
(4)配备了功能强大的科技版软件系统,解决了有复杂数学公式、化学方程式以及各种表格的科技书刊的排印问题。
 
尽管新的有着自主知识产权的照排控制器设计达到了世界先进水平,前端和主机采用PC机后可靠性大为提高,但是,当时的国产外部配套设备,如激光打印机和激光照排机的质量和性能与国外优秀产品相比仍有较大的差距。这当然会影响华光IV型系统的整体竞争力。
 
对价格比较敏感的低端用户来讲,国产外部设备已基本上可以满足需求。但是,在参与国际投标竞争,甚至是在拓展发达国家和地区市场的情况下,价格低廉但性能低下的国产外部设备很难吸引用户。因此,瞄准国际市场的华光IV型系统不得不在是牺牲国内的协作厂家,确保系统的整体竞争优势,还是冒着有可能被跨国公司击败的风险,继续扶持国内企业之间做一抉择。北大项目组和新技术公司最终做出了一项无奈的决定,断尾求生,选用日本的佳能激光打印机和美国的ECRM激光照排机作为配套外设。这或许是导致北大新技术公司,即方正集团后来与“748”工程中的众多协助单位渐行渐远的一个重要原因。
 
1988年,华光系统完成上述一系列升级改造之后,整体竞争力明显优于国外同类产品,所以在世界银行的国际招标中得以脱颖而出。因华光Ⅳ型系统无论是在低端市场还是在高端市场都具有竞争优势,故市场份额急剧扩大,以致来华研制和销售照排系统的英国蒙纳公司,美国王安、HTS公司和日本写研、森泽公司等不得不于1989年底前全部退出中国激光照排系统市场。
 
之后,在技术总负责人王选的率领下,相关技术人员又于1990年完成了基于页面描述语言的报纸远程传版系统,使压缩后的传输信息量只有传真方式的几十分之一,且毫无失真。1992年《人民日报》用这种方式通过卫星向全国20多个代印点远传版面,传一个版面通常只需要两分钟。1992年又首次在《澳门日报》实现了文字和彩色照片的合一编排和输出,出一页彩色版的时间由2个多小时缩短到20分钟以内,从而淘汰了传统的电子分色机。1994年《深圳晚报》采用方正采编流程管理系统实现了采编的计算机化管理,编辑组版开始告别“纸和笔”。上个世纪90年代初,国产汉字激光照排系统开始大举进军海外华文报业市场;1997年,方正的日文出版系统开始进入日本报社、杂志社和广告业;接着,韩文出版系统开始打入韩国市场。汉字激光照排系统自主创新的实践表明,经过不懈的努力,中国人不仅可以把自己研究开发出来的核心技术实现产业化,而且也完全有能力将拥有自主知识产权的高科技产品打入发达国家市场。
 
08 分析讨论
 
综观汉字激光照排系统的整个创新过程,我们不难看出,汉字激光照排系统得以跨越“死亡谷”,实现商品化、产业化乃由多方面因素共同作用的结果。 
 
(1)政府的持续推动奠定了汉字激光照排系统创新的成功基础。
 
“748”工程是政府根据国家发展战略以及市场的需要下达的一项科研任务,也即它并非技术推动的结果,而是需求拉动的结果。在方案论证过程中,政府有关部门积极参与,做了大量的前期调研工作,并最终依据公平竞争、择优支持的原则确立了汉字照排系统的总体设计和研制单位。在协作单位的遴选过程中,政府也发挥了极其重要的作用。如果政府有关部门不出面组织协调,项目主持单位很难适时地根据研制需求组织起一支跨地区、跨行业的合作研发团队。更重要的是,在不同利益群体发生意见分歧时,政府有关部门仍能从国家整体利益出发,继续扶持汉字激光照排系统的自主创新。如果政府职能部门缺位,或者行政不作为,错失在前竞争阶段实施政策调控的良机,致使出版印刷企业大量引进国外设备成为现实,那么汉字激光照排系统的自主创新就不可能取得成功。
 
一项费时较长、投入较大、风险较高的创新工程, 若无政府的支持, 只是靠科研单位,或生产企业独自努力,很难实现预期目标。因此,我们在强调企业应该成为技术创新的主体的同时,还应看到,依靠市场竞争和盈利激励并不能完全解决我国企业创新动力不足问题。实际上,即使是在日本这样的发达国家,也会不时地由政府所属机构牵头或资助组织一些技术创新联盟来推动那些研发周期长、资金投入大、风险比较高的研发项目。何况国内的很多企业目前仍不具备从事技术创新的能力,即使一些企业具备了一定程度的技术创新能力,它们也并非只处于国内市场的竞争压力之中。在全球化竞争日益加剧的环境下,如果我们不正视后发劣势,盲目强调市场的调节功能,不愿冒有可能像“708工程”,即“运十”大飞机项目那样遭受严重挫折的风险,对那些涉及国家安全和核心竞争力的战略性产业的技术创新进行重点扶持,那么我们将会越来越多地受制于人。后发国家赶超先发国家,一味地迷信市场机制不可能取得成功。
 
(2)产学研合作是促成汉字激光照排系统抢得市场先机的要因。
 
在“748”工程办公室的协调下,汉字激光照排系统的总体设计和研制单位北京大学先后选定有过DJS130主机研制经验的潍坊计算机厂作为系统总承单位,以联合研制照排控制器等;选定有过U型磁心存储器研制经验的无锡计算机厂作为汉字终端的研制协作单位。至于激光照排机的研制协助单位,最初则选定了有过整版报纸传真机研制经验的杭州通讯设备厂,之后,又与中科院长春光机所、四平电子所合作,展开了平面转镜式照排机的研究。由于各协作单位在各自领域有着丰富的研究积累,而且参与协作的热情也比较高,故汉字激光照排系统原理性样机得以抢在蒙纳公司来华举办产品展览前输出第一张报纸样张,其后实用性样机华光Ⅱ型系统又于1984年交付新华社试运行。原理性样机和实用性样机的及时推出,不仅使蒙纳系统大举进军中国的如意算盘落空,而且还为后来遏制住海外激光照排系统“联军”的进攻立下了汗马功劳。
 
如果汉字激光照排系统没有采用产学研合作的方式进行研制,只是依靠个别单位来进行攻关,人们很难想象该单位能够在如此短的时间内推出原理性样机和实用性样机。如此一来,即使汉字激光照排系统最终研制成功了,也极有可能错失掉抢占市场的先机。商海中,快鱼吃慢鱼现象比比皆是。谁在竞争过程中落后了,谁就有可能先被吃掉。相反,一步领先了,在接下来的一段时间里就有可能步步领先。因此,推进重大工程项目时, 能否将具有比较优势的科研机构和生产企业有效地组织起来,进行联合攻关以抢占先机十分重要。
 
在全球化竞争日益加剧的今日,如果我们不能像日本六、七十年代那样大力推进产学研合作,组建具有竞争优势的技术创新联盟,不要说在一些新兴技术领域了,即使在一些具有优势的传统技术领域,我们也很容易被海外跨国公司一个一个地攻陷。在开展产学研合作创新方面,汉字激光照排系统的创新无疑为我们树立了一个典范。
 
(3)用户的信任与支持为汉字激光照排系统的商品化创造了条件。
 
任何产品,无论其设计思想有多么新颖,使用的技术有多么先进,如果经受不住实用化试验的考验,就不可能获得商业用户的信赖,因而也就不可能进入市场。从这个意义上讲,新华社积极使用华光Ⅱ型系统出版旬报和日刊,《经济日报》印刷厂顶着巨大的压力坚持使用华光Ⅲ型系统出版每周3期的《中国机械报》和每日4版的《经济日报》,对汉字激光照排系统的商业化应用贡献颇大。
 
激光照排虽然是新技术,但它毕竟只是铅排替代技术。由于国内出版印刷企业已经购置了不少铅排设备,并已习惯了铅排作业方式,因此要它们冒着巨大风险改用激光照排技术很难。更何况当时的国产激光照排系统性能还很不稳定,经济效益也不高。问题是,如果用户都不愿意尝试使用汉字激光照排系统,那么研制人员就无法获得大量有价值的产品改进信息。这样,汉字激光照排系统也就不会有机会进入市场。由于新华社乃“748”工程的发起单位之一,因此新华社理所当然地成了华光Ⅱ型系统的第一用户。但是,《经济日报》社的情况就不同了。如果国家经委没有将《经济日报》印刷厂的技术改造项目列入“七五计划”,在资金上给予重点扶持,《经济日报》印刷厂即使有意做华光Ⅲ型系统的中试用户,恐怕也很难解决设备投资之类问题。
 
我国企业用户大都偏爱选用相对比较成熟的技术设备,而且在选用新设备时比较偏爱西方发达国家的产品,这种偏好很容易挫伤科研院所和生产企业从事科技创新的积极性,而且也人为地加大了自主创新的难度,并有可能为企业长远发展留下隐患。由于难以获得用户的信任和支持,故很多很有前途的研发项目进展缓慢,甚至不得不中途而废。因此,我们在强调研究单位和生产单位合作,也即产学研合作从事科技创新的同时,还应注意调动使用单位,也即用户参与科技创新的积极性。如果使用单位不愿意配合,那么无论研究单位和生产单位如何努力,技术的商业化应用都很难取得成功。
 
在计划经济时代,用户,特别是大型技术装备用户对政府的依赖性比较强,因此,政府引导其支持乃至参与科技创新的政策手段比较多。但在市场经济体制下,政府对一般企业用户的约束力已远不如从前,因此有必要导入新政策工具以激发用户支持、参与科技创新的热情。没有用户支持的产学研合作创新联盟很难有所作为。
 
(4)创业型科学家的引领是汉字激光照排系统得以实现产业化的关键。
 
研制汉字激光照排系统无法绕开的一个难题是,在存储器容量很小的情况下,如何解决数量庞大的汉字字模信息的高倍率压缩存储与快速还原问题。由于像西文一样采用黑白段长度编码技术根本无法解决汉字字模信息的存储难题,故先行一步的日本学者试图用字元组字的方式来解决这一难题。后因用此方法拼出来的汉字质量满足不了需要,故该项研究最终无疾而终。王选深入研究后发现,用字元组字不如用笔划组字。这导致他最终发明了轮廓加参数的汉字字形信息描述法,从而为汉字激光照排系统的研制奠定了技术基础。
 
核心技术的研究取得突破之后,王选又和大家一起对国内现有技术进行了一系列的改造,进而在蒙纳系统来华参展前推出汉字激光照排系统原理性样机。其后,王选又在同事们的协助下利用进口元器件和设备,对汉字激光照排系统进行了一系列改进性设计。在此过程中,王选还成功地借助钱伟长等先生之力,通过与香港居民联名的方式在欧洲申请了汉字字形信息压缩存储技术专利。当时中国的专利法还没有问世,如果不能解决专利保护问题,好不容易开发出来的核心技术极有可能迅速落入竞争对手的囊中。在使用进口元器件和设备提高产品竞争力方面,王选也费尽了心机,甚至向当时人在香港的荣智健发出了求助。为扩大汉字激光照排系统的市场份额,遏制外国公司的攻势,王选还积极参与推动北京大学创建新技术公司。不难看出,这一系列举措对汉字激光照排系统最终实现产业化至关重要;王选作为技术总负责人,贡献卓著。
 
王选无疑称得上是一位创业型科学家。高等院校、科研院里有的是科学家,然而能够领军创业的并不多;产业界积聚了一批创业型人才,然而能够领导科研团队、甚至直接参与科技攻关的凤毛麟角。“死亡谷”的出现,既有研发投入方面的原因,也有研发方式方面的原因,还有就是既懂技术又了解市场的创业型科学家不足。创业型科学家的成长离不开所处的社会环境,因此靠跨洋引进杰出科研人才不能从根本上解决问题。相反,我们好不容易培养出来的创业型科学家却很容易被发达国家用高薪挖走。假如王选当年接受麻省理工学院的邀请出国做研究,汉字激光照排系统未必能够在中国实现商品化,说不定它还会率先在美国变成产品。制定倾斜性政策吸引国外大学和研究所中的优秀科技人才回国充实我们的基础研究队伍固然大有必要,但是防止我国战略性产业中的本土科技人才、特别是核心技术骨干的流失同样非常重要。
 
(5)海外同类产品尚不成熟为汉字激光照排系统的市场开拓提供了难得的机遇。
 
汉字激光照排系统项目与“运十”飞机项目的最大区别在于,“运十”飞机项目启动之时,美欧早已研制出了多种成熟的支线乃至干线飞机,并正在觊觎全面打入中国市场;而汉字激光照排系统项目启动之初,发达国家仍没有搞出成熟的激光照排系统,即使到了八十年代中后期,海外跨国公司推出的汉字激光照排系统也只是一些未经市场考验的新产品。这意味着华光汉字激光照排系统在市场上并没有遇到十分强劲的竞争对手。如果华光汉字激光照排系统同支线飞机,大型计算机、内燃机车等项目一样,一开始就要面临如何绕开国外知识产权保护问题,还没有正式投产别人就已将同类产品低价倾销到自家门前,那么华光汉字激光照排系统的市场开拓将会被置于非常不利的境地。
 
半个多世纪以来,像两弹一星这类其它国家不卖的技术我们凭借自己的力量搞出来了,相反,很多其它国家愿意出售给我们的技术我们反而搞得并不是非常成功,汽车工业可以说是一个典型例证,类似的例子还有很多。其实,很多先进技术发达国家原本并不想卖给中国,如大型计算机技术,一开始他们寻找各种借口对我们实行技术封锁,当我们搞出“银河”号亿次机后,为阻击我国亿次机的商品化,海外公司开始大举倾销同等级别的大型计算机。不过,此时他们绝对不会将百亿次计算机拿到中国来销售。当我们搞出百亿次机后,他们又故伎重演。其目的很清楚,就是要占领中国市场,追求利益的最大化。在这种险恶环境下,国内的很多研发项目最终都无法实现商品化、产业化目标。
 
华光汉字激光照排系统商品化、产业化的成功在于项目组一开始就提出了一个全新的产品概念,其核心内容有两条,一是采用轮廓加参数的汉字字形信息压缩技术,二是使用整版激光照排输出技术。当众多海外公司也纷纷推出类似产品后,项目组又结合中国的国情推出了价格低廉的带有大样激光打印机的轻印刷系统。之后,项目组又研制出了大屏幕交互式报纸排版系统软件等,并通过引进国外的先进激光照排打印设备,使自己的产品性能和经济性获得了大幅提升。很明显,项目组走的是一条人无我有,人有我优的道路。由于海外公司的产品不仅没有明显的技术优势,甚至在不少方面还落后于中国产品,这就为华光汉字激光照排系统的脱颖而出提供了难得的良机。简言之,汉字激光照排系统的研制不是从成熟技术,而是从萌芽技术开始着手的,这为其后来的市场开拓创造了不少得天独厚的有利条件。
 
09 结语
 
在我国的大型科研攻关项目中, 像汉字激光照排系统这样,完整地走过基础研究、原理性样机研制、中间试验、定型生产、大面积推广各阶段,并在市场需求的拉动下最终实现产业化,成功地跨越创新过程中的“死亡谷”的并不多见。尽管汉字激光照排系统自主创新的成功具有一定的特殊性,但它仍然给我们留下了不少有益的启示。
 
(1)政府应不失时机地选择一批战略性新兴产业,像当年的“748”工程一样给予扶持,以不断提升我国科技竞争力和综合国力。
 
(2)政府既要重视推动产学研合作,又要注意引导用户支持自主创新,必要时可动用政府首购和订购手段来刺激用户对国内研制的新产品的需求,并积极营造优先购买国货的社会氛围。
 
(3)不仅要重视杰出科技人才,尤其是创业型科技人才的培养与引进,而且还要重视核心技术的开发和和关键设备的研制,以使新产品概念能够在中国被源源不断地提出,并及时转化为有市场竞争力的实用产品。
 
(4)既要重视创新服务平台的建设,又要重视特惠政策或单项扶持政策的制定与实施,以确保那些具有本土资源和本土市场优势的技术产品能够脱颖而出,快速实现产业化。
 
本文根据周程发表于《自然辩证法通讯》总186期上的“‘死亡之谷’何以能被跨越?——汉字激光照排系统的产业化进程研究”一文改写而成。
 
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