點贊青年科學家！盧宇彤：和超級計算機一同成長的科學女神

本文節選自《計算之美——計算機女科技工作者成長之路》圖書

最早的超級計算機，可以推算到二十世紀六十年代。那時候在中國，超算還是一個鮮少被人們談及的話題。

而在跨越一個半球的美國，克雷公司卻已經將超算的發展推動到了每秒2.5億次級。那是在1976年的時候，懵懵懂懂的中國計算機界，似乎也開始意識到超級計算機的潛力了。

慶幸的是，當時在中國，計算機領域並不是從頭起步。早在1957年的時候，哈爾濱工業大學就研製出了中國第一台模擬式電子計算機，緊接著，在1965年的時候，又有了第一塊中國自主研製的集成電路。

只是讓人沒想到的是，不久之後，在南方的一座小城市裡，卻誕生了中國第一台億次超級計算機。也是在這座小城市裡，此時正在成長著一位，對後來的中國超算領域來說，十分特別的女孩。

她便是國家「銀河」、「天河」工程的副總工程師——盧宇彤教授。她是一位見證了我國超算史上整個體系結構變化的科學家。而這篇文章，寫的就是這位科學家如何與超算相識、結緣並共同成長的故事。

與超級計算機相遇之前的盧宇彤

很多年以前，當盧教授還是小學生的時候，似乎就有份堅持和倔強駐紮在她的性格里。

小學升初中的時候，盧宇彤和他們班的七位同學，一起報考了當時省里唯一的一所重點中學——湖南師大附中。在這七位同學裡，有的人是聽從父母意見報考的，有的人是自己要求報考的，而盧宇彤是，即使家裡不同意也非要去考不可的。

盧宇彤的父母當時一直希望，她能在家附近的科大附中讀書，因為那裡是她長大的地方。在父母的心裡，一個小姑娘不就應該在熟悉的環境里，無憂無慮的成長嗎？更何況，這位倔強的盧小朋友，還是個只有11歲的跳級生，盧媽媽自然不放心讓她到一江之隔的對岸，去過連校門都不能出的寄宿生活。

可盧宇彤的想法是，去就要去最好的學校。

於是乎，犟不過一個一米四六的女孩，無奈之下，盧媽媽只得退讓了：「那你就去考吧，誰知道考不考得上這麼好的學校呢？」然而事實是，還真就考上了。於是從那之後，盧宇彤便開始了她在師大附中的6年住校生活。

後來的那段經歷，印證了盧媽媽的擔憂，似乎還是有點道理的。

在那個年代，即使是像師大附中這樣的省重點學校，住校條件和現在相對比，也還是比較有限的。一碗見底的酸菜兌上點白開水，一小塊腌制過不知道放了多久的腐乳，就是她的一頓早飯。

到了冬天，屋子裡也沒有暖氣或者是其他有效的取暖設備，導致愛半夜踢被子的盧宇彤，總是著涼感冒，然後扁桃體發炎。

那時候，一禮拜六天的學，擔心著盧宇彤的盧媽媽，總是會在周三的時候，帶著好吃的或者消炎藥來看她，希望她能吃得好點，穿得暖點，再就是長得高點。

一、三、五一碗酸菜湯，二、四、六一碗雞蛋湯。然而就是這樣，高三的時候，盧宇彤也愣是長成了班裡第二高的女生，過得還挺喜滋滋的。那一年是1985年，超級計算機和盧宇彤也終於要見面了。

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銀河一號問世，盧宇彤進入超算世界

1983年，中國研製出了第一台億次級超級計算機「銀河一號」，也成為了繼美國、日本之後，第三個能獨立設計和研製超級計算機的國家。

在此之前的很長一段時間裡，我們都只能引進國外的超級計算機。伴隨著那段經歷的，是一個令老輩科學家們頗為唏噓的故事——「國防科大的玻璃房子」。

當時引進美國的機器，是有很多限制的。首先，當機器運送到中國之後，必須放置在一間玻璃房子內，由外國人監控著，不允許任何中國人接觸。而到了機器運作的時候，從提交到執行，每一個步驟也必須由外國人員經手，中國的科技人員既不能觀看也不能學習。這些「霸王條款」，現在聽起來也許有些無理取鬧和粗辱，但這確實，就是當時美國政府對我們進行「技術封鎖」時所採取的手段。

許多老科學家，即使很久之後再談到「玻璃房子」事件，也還是會感到一種沉重。在自己的土地上，被外國人拒於技術大門之外，就像農民自己沒糧，母親自己沒有奶水喂孩子一樣，天河一號的總設計師楊學軍，在接受新華網訪問時曾經這樣比喻過。

幸運的是，1983年我們有了銀河一號。

高中期間，盧宇彤拜託任職於國防科技大學的父母，帶她們理科班的同學，去參觀了一次銀河一號。那個時候他們見到的銀河一號還不叫超級計算機，叫巨型計算機。體積有差不多一個小型會議室那麼大，表面密密麻麻地布滿了充滿科幻氣息的電子管。

「好像是一個很神秘的機器，進行著核模擬、氣象預測一類遙不可及的工作」。這就是當時銀河一號在這些學生們心裡種下的小種子。而盧宇彤的這顆小種子，在她1986年考入銀河一號的誕生地——國防科技大學計算機學院後，就徹底發芽生長了。

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續緣計算機領域，選擇還是被選擇

大學校園裡，最不缺的，就是充滿朝氣的女學生了。

盧宇彤，當年那個倔強的小女生，這會兒還是那麼的愛鬧騰。不會騎單車的她，常跟著宿舍里的小姐妹們，「呼啦啦」八輛自行車，「唰」的衝出校門，享受威風凜凜的氣派。還好舍友們回回都把她小心翼翼的夾在中間，怕她摔了自己，當然，也怕她磕了別人。

很多年以後，這些當年計算機學院里的同學們，有的留下了，有的轉行了，也有的離開了。但是這些故事，這些青春都留下了。也許某一天，空氣中的某種味道，就會使他們突然回憶起，那些笑著鬧著的日子。

我們的主人公盧宇彤是選擇留在計算機領域的那一位。事實上，在做本科畢業設計的時候，她就開始接觸同銀河二號相關的工作了。當時國防科技大學有好幾個大的教研室，其中有一個叫605室。盧宇彤，就是在605室的組裡做課題。內容是寫一段程序，驗證編譯系統能否在未來自主設計的CPU上正確運行。

這是一個小課題，但是完成它卻並不輕鬆。

當時寫程序的界面，是字元界面，也就是說，沒有今天我們所看到的「計算機界面」。調試的過程因此變得非常困難，一旦出現錯誤，無法做到即時更改。

能做的，是要把內容全部刪掉，從頭來過。刪除一遍，再來一遍，一遍又一遍，磨練著盧宇彤的細心和耐心。

好在準備上機的過程是件「挺有意思」的事情。每次上機之前，由於超級計算機對環境要求非常嚴格，不允許存在任何頭髮絲、灰塵之類的東西。盧宇彤每次去上機的時候，都會穿上類似白大褂的袍子、白褲子、帽子還有鞋套，就像科幻電影里的科學家們一樣，全副武裝。

那些無數次的上機調試，最終回報了盧宇彤。她畢業設計時寫的那一段驗證程序，被用在銀河二號的系統里。她也因此獲得了當年的保研機會，再一次留在了國防科技大學計算機學院。

也許有人會說，這一次留在計算機領域，於她而言，不再是選擇而是被選擇了。然而，對當時的那一撥學生而言，是沒有選擇的權利的。在盧宇彤大學畢業的前夕，國家發布了禁止考研的政策。也就是說，除了保研的大學生外，所有人一律不準考研。也許正是因為如此，那一屆的學生，進入科學領域深造的比率並不是很高。一年以後，這個政策便迅速消失了，但對於那些失去機會的學生而言，終究是錯過了。

「銀河片」和「教學片」的抉擇

一直以來，在國防科技大學計算機學院裡面，流傳著兩個戲稱，「銀河片」和「教學片」。這是學生們對畢業後去向的叫法，前者指畢業後加入銀河工程，後者則是指畢業後從事教學工作。

在當時幾個主要的教研室里，若是學生畢業後進入602室，那麼以後就是做「教學片」的，若是進入605室則是做「銀河片」的。盧宇彤當過幾年助教，602室的王主任一直覺得她是當老師的好苗子。

研究生剛畢業的時候，王老師信誓旦旦的告訴她說：「602室的辦公桌我已經幫你搬好了，就等著你放完假來報到了！」可是沒想到的是，由於銀河新工程啟動在即，當分配方案下來的時候，盧宇彤卻被分配到了605室。

磨磨蹭蹭比別人晚了一個禮拜才到605室報到的盧宇彤，始終覺得心裡有些彆扭。想到讀書時，目睹那些前輩們深夜加過的班，還有他們加班時，自己蹭過的那些吃不完的夜宵餃子，她就覺得，彷彿有做不完的工作要向她壓過來了。很累，沒有決心能夠干好「銀河片」，是當時那份小彆扭盤踞在盧宇彤心底的原因。

然而當真正進入605室，接觸到超算軟體設計的核心工作以後，飛速變化的計算機領域和從未觸及過的尖端科技，給盧宇彤的生活，注入了更多的震撼和興奮，也使得她不再在乎，也沒有時間去留意當初那份不成熟的小彆扭了。

1993年年底的時候，全國大概還沒有幾個人用過互聯網，而在當時盧宇彤他們的環境里，就有這麼一台字元上網的機器。也許現在看上去不是那麼起眼的存在，但那卻是當時最尖端的互聯網技術了。盧宇彤接觸著旁人沒有接觸過，甚至是沒有聽說過的科技，所面對的挑戰也是常人難以想像的。從unix到linux，從z80到windows，從共享內存系統到並行到異構混合，從無界面的字元上網到人工智慧環境，這些生澀拗口的專業辭彙證明著一件事，計算機領域在不斷變化，超算在不斷變化。而盧宇彤，作為一名超算人也在跟著一起變化。

五代銀河，兩代天河，和超算一起成長

「從最早做銀河三號開始，我經歷了整個超算歷史上體系結構的變化。」盧宇彤說。

當年研究生畢業時，盧宇彤之所以會在不知情的情況下被選入「銀河片」，主要原因是由於銀河三號工程剛剛起步，急需優秀人才加入。無論時機也好，必然也罷，從那時候開始，超算便寫入了這個女孩的生命程序。

在過去的二十幾年裡，盧宇彤經歷了本科畢業設計時的銀河二號，那時候的超算是一個共享內存的系統；後來又到了銀河三號，變成非一致性的存儲系統；再到銀河四號，發展為分散式；直到現在天河系統是異構混合結構。

它在不斷變化，她也在不斷變化。而以血肉之軀要追趕科技的變化速度，無疑是很有挑戰性的。

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那時候的盧宇彤，每天的都在鑽研一些新的東西。每次學完了，她還會特別高興的在室里宣傳一番。因為作為一個年輕人，從老系統轉換過來的時候，她總能比別人稍微快那麼一點點。

舉個90年代學習C語言的例子，那時候的超算人，是看著C語言從無到有慢慢誕生，然後從零開始自學的，而現在的C語言則是乖乖躺在教科書上的標準C語言。再比如說主板的布局布線，最初的設計全是盧宇彤他們自己來的，而後來，隨著系統複雜度的提高，人工設計變得不再能滿足需求了。盧宇彤他們就開始摸索如何藉助計算機來進行輔助設計，計算出固定面積的板子上，最短的走線距離，最優的走線效率。

再比如說糾錯這件小事，連「找茬」都在變得越來越難。之前提到過，「調試」是一件並不容易的事情。在最初做串列程序的時候，如果有問題出現了，可以針對問題進行調試。然而在進入並行程序之後，由於時序的原因，多個程序會同時運行去解決一個問題。那麼這時，就會存在一個多程序間的協同問題。

此時，因為多個程序同時運轉，當出現bug（漏洞）的時候，這個bug是不會重現的。也就是說，當下一次，以同樣的步驟，同樣的方式運行程序的時候，之前的錯誤也許就會消失不見了，又或者更糟糕，將出現新的錯誤。面對這種看不見卻又存在的問題，就好比迷霧裡前行，定不準方向。

看不清也好，蒙上眼也罷，天黑了也還是要走下去。每每這個時候，骨子裡還是那個倔強小女孩的盧宇彤,就會和這個問題杠上了。就算是調試，失敗，再調試，再失敗，她也會反反覆複試下去，直到發現這個隱藏的問題為止。

盧宇彤常說自己是個很大條的人，出門不認路，指哪兒走哪兒。也許她的耐心和細心，大部分都獻給了超算，其餘的時間，大腦總要歇息一下才好。

在這二十多年的時間裡，與超算相關的核心工作，從操作系統、通信系統、文件系統、資源管理、數據管理到並行環境、並行應用，盧宇彤做了個遍。其中的辛苦可能不是每個人都能明白的，但也許正如老人常說「良藥苦口」，這些年的辛苦，也給盧宇彤帶來了分工細化的今天，很多人所不具備的優勢，那便是對超算的系統觀。盧宇彤說害怕學科細化的今天，失掉超算系統觀的學生們，變得只能從自身的角度去思考問題，而忽略了超算領域的關鍵——協同思維與並行思維。

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突破技術封鎖，超算走向未來

如果現在去參觀天河二號，這台曾經六次排名世界第一的超級計算機，你會看到它依然是放在玻璃房子里的。

曾經的玻璃房子，困住了老一輩的科學家，阻斷了技術和發展。而今天的玻璃房子，只是一塊玻璃，和我們在水族館裡看到的那塊，別無二致。只是用來配合參觀通道而修建的普通建築，不是讓我們望而生畏的高牆。

2015年4月，美國商務部宣布對中國天河系統相關單位禁售Intel至強高性能計算加速卡，導致依賴Intel晶元的天河2號無法進行升級。很氣憤嗎？其實對盧宇彤來說並沒有。這個時候的盧宇彤不再是那個一股子倔脾氣的盧小朋友了，在超算領域沉浸了二十多年，她似乎早就看到了這一天的到來。

從玻璃房子到晶元禁運，不過是「技術封鎖」換了張面孔罷了。她知道當技術的主動權沒有掌握在我們自己手中的時候，就會一直遇到不同形式的阻礙。但重要的不是對「技術封鎖」生怯，而是做好眼前的事，奪得主動。而我們，已在逐步獲得主動。

2010年以後，盧宇彤逐漸開始和國際上頻繁的交流。這種感覺很奇妙，在過去，因為實力不夠，超算領域鮮少有人願意和我們溝通，甚至用玻璃房子來「阻斷溝通」。而後來，當他們親耳聽到中國的科學家們，在和他們說著一樣的話的時候，他們的態度就開始發生轉變了，他們開始靠過來，親近我們，然後尊重我們。

有一回盧宇彤去國際超算大會做報告，大會的秘書，一個美國人，悄悄地跟盧宇彤說：「你是講者里唯一的女性，你是我們所有女性的驕傲！」

從1980走到2017，從女孩變成女科學家，她和超算不慌不忙地一起成長著。每一代的超算，都有自己的時代烙印。就好像盧宇彤，每一個時期，都有不一樣的經歷。

我們國家的超算沒有停下，盧宇彤的故事也在繼續。

盧宇彤現在是一名人民教師了，也許，正等著下一位小姑娘，跌跌撞撞，走到超算的路上來。

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