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目前我国能不能有真正的科技原创?

已有 1516 次阅读 2020-1-11 19:00 |个人分类:仿量子计算机|系统分类:观点评述| 计算机制造, 仿量子计算机, 限位数理论


姜咏江

我们搞科技创新可以说是轰轰烈烈了,然而那些创新多半都是跟在国外后面的东西,除了中医,简直找不到中国的原创被推举出来。此种现象会叫那些怀疑中国人智商的家伙见笑。难道现阶段中国就不能产生完全属于自己的科学原创吗?

诚然,在科学发明创造的领域,我们是有相当长一段时间落后。但改革开放的几十年来,我们奋起直追地学习,积累了相当程度的科学底蕴,许多领域已经从落后跻身到了前沿,这是有目共睹的事实。但遗憾的是几乎全是跟随的研究,很少或者没有开拓性的科学原创。是真的没有任何的科学原创吗?不是。那些凤毛灵角的科学原创,在轰轰烈烈的学习国外的大潮中,被忽视,或被那些权威们搁置了,以至于得不到应有的重视。中国自古以来好文人相轻,因为缺少相互讨论、辩论的科研习惯,所以就是有原创也难让人们听到见到。如今又常以国外如何如何认定为准,就使那些英文不够好的本土学者失去了发言权。人们似乎忘记了只有母语,才能够让你随心所欲地进行思考,而随心所欲的思考才会是科学原创的本源。现在,中国人真的有开创性的发明创造,不用英文写出来,不发表在国外的英文期刊上,有谁会相信那是惊天动地的发明创造?基因研究中的“韩春雨事件”让我们经历了可悲的创新历程,这说明发表在国外著名期刊的东西,也未必就是对的。反之,如今发表在中文期刊上的东西,未必就是垃圾!中国人开天辟地的重大发明创造,难道都必须先通知外国人?如此,我们还奢谈什么占领世界科学的制高点?

改革开放之后,许多留学国外的学者带回国许多先进的科学技术,那些没有出国,勇于探索的中国人,就没有成绩可言吗?这一点,请允许以我个人的经历来探讨一番。

我是1977年考入哈尔滨师范大学数学系的学生。此前是黑龙江生产建设兵团二师的一位中学教师。1977年之前,由于兴趣使然,在萝北县新华书店的地下室找到了一些黑纸印刷的高等数学讲义,自修了相关课程。自学期间对实数的连续性,提出了看法,并将文稿投给了《数学实践与认识》杂志,虽未录用,但从此激发了我的科研兴趣。1982年初从大学师资班毕业,分配到北京,后到中国金融学院任教,讲授数学与计算机课程。从教计算机课程开始,我就想自己从无到有设计制作一台计算机。在研制计算机的过程中,我感到所谓的“补码制”不够完善,其中有不能解释的漏洞。为了消除那些漏洞和完善机器计算的理论,我研究了“限位数”理论,为机器精确计算找到了基础。2004年在国内期刊《计算机技术与应用》发表了对补码制的理解一文,阐述了限位数理论,弥补了补码制的缺憾。在此研究基础上编写了《计算机原理教程》一书,在该书中系统地介绍了从逻辑电路开始的完整计算机设计方法,然而那仅仅是从理论的层面上进行的。

2005年偶然的机会获得了EDA软件Quartus II,利用FPGA开发板DE1系统地设计出了一款8位的计算机。大概在2007年用PADS电路设计辅助软件,个人完成了这台计算机的单片机设计,起名为PMC110。别看PMC110是一个8位的计算机,而且输入靠8个开关,输出靠发光二极管和数码管,然而能够完成的基本功能是齐全的。PMC110有自己的操作系统,指令系统,能够完成虚拟空间上的程序输入和执行,能够进行超长位数的数值精确计算。利用FPGA的有限资源,不仅设计出了CPU、存储器、各种寄存器、时钟节拍器等所需设备,而且设计了输入缓冲区,并且该缓冲区具有用开关和按钮进行编辑的功能。总而言之,我制作出的PMC110是一台完整的计算机(见 1)。

PMC110设计完成之后,我体会到个人就可以设计制作计算机的时代已经到来了。如果我们那时能够重视完整计算机设计,特别是计算机核心部件的设计、研究,就会在国内开辟出一片全新的天地,在向计算机前沿科学的道路上跨越一大步。

1 PMC110计算机

此后,在YOCSEF的反造假会议上,我提出了我们自己开展设计CPU与计算机的倡议,居然有被一位业界老权威说出“不可能!”那时我在PMC110上已经完成了计算255阶乘的程序设计,并且用走马灯方式在数码管上,将210个字节的最终结果精确地显示出来了。

之后,就是利用这个自己制作简陋的开发板,完成了有3CPU6个存储单位、2个输入输出处理器的,同处一个芯片的动态计算机PMC362PMC362实现了不用软件操作系统完成程序运行,而是通过硬件逻辑,让6个在存储单位中的程序,自我通过优先级完成一个节拍之内的需求调度,不用象操作系统的进程调度,需要保存现场、恢复现场,更重要的是避免了进程调度会产生死机是情况。动态计算机最适合制作多类型处理器共处一机的多核系统。

我到处宣传我的动态计算机设计。2014年以《自己设计制作CPU与单片机》一书,把PMC110和动态计算机的设计方法公布出来,此后干脆将PMC110的设计源码公开了,希望能够得到有共同意愿的人们一块努力。和我联系的人中多数是学生,真正的计算机学界牛人,没人愿意与我共同探讨,给我批评。这就是中国计算机界的现状。

在计算机设计制作当中,我研究的限位数理论可以解决有限位计算机完成超长数值的精确计算问题。这种精确计算是对单一的限位数性质的应用,而对多种限位数同时出现的情况,就能够解决那些计算机难以快速得到结果的问题。那些计算机难以解决的NPC问题,必需要有能够一次进行2n个数计算的并行执行处理器,顺序执行的处理器完成NPC问题求解,一般要上万年的时间。人们普遍认为量子计算机可以在短时间内完成对NPC类问题的求解,原因是量子计算机一次可以进行2n个数计算。

经过深入对限位数研究,我发现在众多不同种类的二进制限位数中,它们有着一些共同的属性,这种属性与一定位长范围内的二进制数之间,有着一些非常有用的性质。将这些性质总结出来,我找到了求解NPC中最基本的SAT问题求解方法,并且依据这些限位数理论,设计出了一次可以完成2n个二进制数的处理器SPU。并设计出了带有并行处理器SPU的验证计算机,称之为仿量子计算机(见 2)。

2   仿量子计算机

仿量子计算机使用的数据与量子比特Q-bit一样,而且不用从新去搞一套编程处理及运行的方法。由于SPU是在存储器中完成计算的,故而设计制作SPU亦并非艰难。今年的全国计算机大会据说有八千人之众参与。我想借此盛会,能够讨论一下仿量子计算机的问题。但是论坛题目送到中国计算机学会,被毫无疑问地否定了。真不知道这样的计算机盛会是干什么的。我的工作单位是对外经济贸易大学,如果当时在清华或北大任教,也许情况不会如此吧。

我常碰到的是“你为何不到国外的期刊上发表?”说实话,计算机科技领先的竞争是残酷的,尤其在中美贸易战的争端中,人人可见掌握核心科学技术的重要性。我们要想科学技术强大,不能只指望国外,一味地学习国外,这样难进入领先之地。因而,我只想在国内讨论,述说。我已经年过七十又四,特别想让大家看看,不出国深造,在国内是不是也可以完成科技原创?

写出我的独立科研的一点经历,我属民科,民科是否可以搞点原创?希望能够纠正一些人的固见。

愿我国的科技原创能够在这样的环境中顽强成长起来!

 

2020111日星期六




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