知名人物高庆狮人物简介

Posted 2022-04-15 计算机

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知名人物高庆狮人物简介

·高庆狮

高庆狮，中国科学院院士，计算机科学家。我国第一台十万次/秒以上晶体管计算机 (109丙机) 体系结构设计负责人，我国第一台超大型向量计算机 (757机) 新体系结构原理提出者和总体设计负责人，我国第一个管理程序总体设计负责人，提出了 “纵横加工向量机” 原理并设计了全部国产化的亿次巨型机方案，提出了 “虚共存细胞结构纵横加工向量机” 原理并设计了十亿次和百亿次巨型机方案，在人类智能活动、机器翻译、网络安全和模糊集合等领域取得了多项研究成果。

高庆狮，1934年7月出生在福建省厦门市附近的美丽小岛鼓浪屿。外祖母一家是九龙江上贫苦的船夫，全家人都生活在一只破旧的船上。父亲在厦门和香港开布行，后来由于日本侵略军入侵破了产。高庆狮的童年在海边渡过，小学在教会的养元小学念书。他喜欢大海，喜欢《圣经》里的小故事，喜欢伏尔加河船夫曲和 “平安夜”那样的教堂音乐，喜欢描写像牛顿、爱迪生那样的科学家、发明家的连环画，以及介绍进化论、宇宙和微观世界的小画册。9岁那年他随母亲到了漳州，看到天天从十几里地外挑着200多斤重的陶器到市区沿街叫卖的弯背舅舅和顿顿喝稀饭吃咸菜骨瘦如柴的外祖母苦苦为生存而挣扎的情景，内心充满了对旧社会的愤恨，也立下了富强祖国的志向。

在成长的道路上高庆狮很幸运，无论是小学，还是中学，他的数理化老师都是第一流的好老师，对他们的感激之情至今依然不减。小学算术老师杨老校常讲述孙中山的无战争、无失业、无剥削、无贫困、人人平等、人人自由、充满博爱精神的大同世界，教诲大家 “要立志科学建国，不要立志做大官” 时的神态;中学数学老师 “陈妈妈” 上调到福州大学任教，离别时全班同学痛哭的情景，事隔半个多世纪仍然历历在目。1953年，他以数学100、物理97的分数考入北京大学数学力学系。他的第二志愿是北京师范大学数学系，理想是当一名中学数学老师，他深信他能培养出一批有灵魂的人才。一踏进北京大学，他就充满着幸福的感觉，虽然睡在体育馆的地板上，但是有江泽涵、吴光磊、冷生明、戴文赛、丁石荪、陈杰、段学复和程民德等一大批著名的教授和很有才气的讲师给他们讲课，指引他们进入美丽的数学殿堂。思索一切是北京大学老师们赋予他的最大爱好和财富。

为国需要两次改行

高庆狮酷爱抽象数学，但为了国家的需要他两次被动员改行，从抽象数学改读计算数学专业，这是当时中国第一个与计算机科学有关的专业; 从计算数学到计算机总体设计，进了中国第一个计算机系统结构研究与设计小组 (中国科学院计算技术研究所一室主任，国际著名网络权威闵乃大教授亲自领导的总体设计组，当时称为逻辑组)。改行对个人而言接受起来有难度，但是国家和人民的需要是锻炼和发挥个人能力的难逢的机会。他曾给青少年题词：任何正常人都有优点和特长，检查检查你的优点和特长在哪里。人类的需要是阳光，你的优点和特长是水和土壤，有了阳光、水和土壤，你的兴趣就会带你在事业上飞翔。没有阳光，或者没有水和土壤，兴趣只能给你幻想。

1956年6月，根据毛泽东主席和党中央的指示，周恩来总理亲自领导组织全国500多名科学家和专家所制定的十二年科学发展规划中，决定成立中国科学院计算技术研究所。同年9月，高庆狮幸运地参加了计算所与北京大学和清华大学合办的第一届计算机训练班。上课地点分别在北京大学、清华大学和西苑大旅社。西苑大旅社的第一门课是由刚归国不久的钱学森教授讲授工程控制论。作为数学系学生，对钱老在数学上的深度和广度以及应用的准确和自如感到十分惊讶和钦佩。后来得知他渊博的数学知识主要是靠自学、靠毅力，更是敬佩。第二门课是由在美国有3年编程经验的董铁宝教授讲授程序设计。董教授十分随和、风趣和平易近人。第一次参加的讨论班是讨论近似计算，他被分配阅读并介绍一篇美国杂志上有关线性代数迭代求解的加速法。作为四年级学生，参加这种活动十分胆怯，但是 “大人”们 (多数是刚毕业的大学生) 对他都十分热情。尤其是总参的谢铁柱的一句话： “我们没有差别，仅仅是我们拿工资而你们不拿”。谢铁柱的安慰在半个世纪后的今天，高庆狮仍然牢记不忘。讨论班使高庆狮对计算数学产生了兴趣。与其他数学一样，计算数学也可以简洁而形象，枯燥复杂的公式可以借助于工具 (诸如手册) 来解决。

中国第一个计算机系统结构研究与设计小组

1957年从北京大学毕业后，高庆狮被分配到中科院计算技术研究所。当时他们3个年轻人，两个是刚从北大数学系毕业的他和沈绪榜，一个是从总参来的曲佩兰，他们十分期望中国的列别杰夫(科技处长何绍宗语) 闵乃大教授 (一位十分朴实的教授，他的午餐是一杯开水，一小块三明治) 来指导他们，但是不久闵教授就与他的德国夫人到东德去了。值得庆幸的是他们得到了北京大学讲师张世龙和七机部工程师虞承宣的辅导和帮助。张世龙思想活跃，敢想敢干，是最早帮助高庆狮等人学习计算机原理和脉冲技术的老师，也是最早领导他们参加 “反弹道导弹计算机” 109机任务的协作组组长之一。虞承宣一步一个脚印，非常踏实，代替闵教授担任他们的组长，他处处替高庆狮他们着想，辅导他们英语学习，放手让他们承担任务，以使他们尽快成熟。

他们3个年轻人自学了前苏联的M-3和БЭСМ的翻译资料，弄清了原理和决定计算机发展变化的因素：基础——器件部件发展变化; 需求——应用需求的不同和发展; 程序语言及其编译(应用的接口) 的特点; 以及计算机本身 (系统硬软融合) 的发展。由此使他们认识到，在系统结构设计之前必须首先分析用户程序，从1958年开始的中国第一台自行设计的大型通用电子管计算机119机及中国第一台自行设计的大型通用晶体管计算机109乙机的系统结构设计，及以后的所有的通用、专用计算机的系统结构设计，包括109丙机、757向量计算机，都是这样做的。前两台，高庆狮是系统结构设计负责人之一，后两台他是系统结构设计负责人。学习和研究程序语言及其编译，探索编译各种实现成为他们系统结构设计的研究内容。编译 (软件) 可以用硬件快速直接实现就是在这个学习和研究过程中发现的，被1980年直接执行高级语言的国际会议主席誉为最早进入该领域的工作之一的 “内外一致语言” 就是在这个基础上于1960～1961年期间提出的。基于软件可以代替硬件这个事实，中国第一个管理程序于1964年在专为两弹一星服务并被誉为 “功勋计算机” 的中国第一台十万次/秒109 (丙) 机上得到成功应用。有前沿的目标才能出前沿的成果，多位一除、快速素数存储系统地址计算、快速进位链都是在1958年百万次/秒研究目标下获得的。细胞结构虚共存纵横加工向量机原理也是在1978年百亿次/秒研究目标下得到的。他喜欢做那种人们一般认为做不到、难度很大但经过努力也有可能做到的事情，因为这种事情往往是重要的生长点和突破口。

高庆狮还很幸运地参加了我国第一颗人造卫星这个历史性的项目的研制任务，成为地面计算控制中心设计的项目负责人之一，负责计算机部分。

巨型机研究

1973年，当时美国第一台并行处理机ILLIAC-4处于一片批评声中 (效率低、难使用)，中国的技术条件离STAR-100等向量机所需的条件又相差甚远，因此大家普遍认为实际研制的目标应定为200万～500万次/秒，但这个目标与飞行体设计的需要有很大差距。1973年3月，钱学森代表国防科委要求中国科学院研制亿次/秒以上的巨型机，钱老实际要求的是1万亿次/秒。考虑到现实性，钱老希望20世纪70年代能提供1亿次/秒的巨型机，80年代提供10亿次/秒和百亿次/秒的巨型机，90年代提供千亿次/秒和万亿次/秒的巨型机。中科院计算所派高庆狮负责承担这项研制任务。1973年5月，他分析了已存在的巨型机的优缺点之后，提出了实现向量语言的纵横加工向量机和适合国情、全部可以国产化的亿次/秒巨型机的设计方案。全部集成电路器件可以由中科院半导体所、109厂和上海冶金所研制。1978年，他提出了 “虚共存细胞结构纵横加工向量机” 原理，之后在此基础上设计了适合国情的10亿次/秒和百亿次/秒巨型机方案。此外，他于1959年和1990年分别提出了 “素数快速计算” 和“素数快速存储系统”，后者利用中国的余数定理，克服了美国巨型机BSP上的素数存储系统浪费存储空间的缺点。在美国国际系统结构年会上发表后，被美国Computer Architecture News，21 (2) 收录。之后又提出了 “分段线性无冲突斜排存储系统”，简化了实现的复杂性。

巨型机都是基于并行计算的，但是计算题目并不都适合并行计算。由于串行算法严重影响巨型机的使用效率和使用范围，所以从1973年开始，高庆狮在研究巨型计算机的同时，研究串行算法并行化。1974年，他提出了一阶递推的常数效率的 “纵横加工并行算法”，比美国杂志上相近的论文早13年，使“效率随题目增大而趋向于零”变成“常数效率”，即变为实用。把这一组方法推广到合并与排序之后，又全面扩大了常数效率的一阶递推算法和常数效率的合并与排序算法的使用范围，并且提出了全面推广著名的Bitonic和Odd-even两种排序的 “k-bitonic排序算法”，改进了利用可变总线结构的常数排序算法。

人类智能活动的基本方法模式研究

1980年，由于国防部门的巨型机研制力量逐步成熟，为国防服务的巨型机研制任务由中国科学院转到国防科技大学。中国科学院计算所转向研究人类智能及其模拟和应用，其目的是探索计算机协助人类进行创造性劳动的途径。1986年，这项研究工作得到钱学森的支持，被列入“863”计划。高庆狮认为，计算机帮助人类进行创造性的脑力劳动的时刻迟早会到来。虽然从80年代起人工智能逐步放弃原来的目标，转变为研究那些人比机器做得好的领域的算法，而且1990年左右美国国防部取消了对人工智能的全部资助，但是研究计算机如何帮助人类进行创造性劳动的主题在20世纪的适当时候会重新热起来。因为它具有十分巨大的社会效益和经济效益。

经历十多年的研究，高庆狮发现了人类智能活动的基本方法模式之一是 “宏变换”。例如，转一下魔方是一个基本操作，一连串基本操作构成一个宏操作。大部分宏操作 (无论是有意搜索还是无意遇到) 的用处不大，人们把它们全部忘了。个别有用(例如魔方只使一两个小方块有变化，其他没有变) 的宏操作称为宏变换。只要领域宏变换收集到一个 “完备集” (魔方的完备集只需两三个宏变换)，就能实现问题自动求解 (例如把处于任何状态的魔方还原)。人类在各种与知识有关的活动中，有意识(人工或者借助机器) 收集了和无意识经历了极大量的宏操作，但是大多数被忘掉了，只有少数有用的宏变换被记住了。80年代及90年代初，高庆狮在国际会议及国内外学报上，发表了一组有关宏变换和选择跳跃搜索的论文，包括多项式算法、线性算法、局部搜索和常数算法，这些算法都比美国同类算法早。如果求全部解的复杂性是指数，那么是否都一定存在求部分解的常数算法是他思考的一个问题。此外，他的另一个人类智能活动的基本方法模式的研究正在逐步成熟。

自然语言与机器翻译研究

高庆狮研究人类智能是从研究自己开始，从研究自己的数学能力、下棋能力、创新能力和语言能力开始。人类的语言能力非常奇特，把一个小孩放在北京、东京、伦敦，他很快就学会了普通话、日语、英语，不需要别人 “调他们的程序”。后来，从东京出版的小册子里，使他注意到自然语言处理，特别是机器翻译有巨大的社会效益和经济效益前景。1980年末，他开始把机器翻译作为独立研究课题，1981年在全国规划会上论证通过。他研究机器翻译是从研究自然语言入手，他认为未来机器翻译的质量完全取决于自然语言知识精确化的质量。所以他从80年代初就开始进行跨学科的研究，并且招收了外语专业的研究生。通过研究，1982年，他发现通常认为句子是由词、词组所组成的观点是不确切的。众所周知，句子在各自然语言中可以建立对应关系，而字、词在各自然语言之间不一定有对应关系。他提出 “句子是由带变量和不带变量的语义单元表示所组成” 的新观点。这样一来，使得各种自然语言可以在比句子小的语言单位建立对应关系。字仅仅是用来组成语义单元表示的符号。例如，“先生”不是代表一个意思，而仅仅是两个符号。包含这两个符号的语义单元汉语表示至少有3个： “〈姓名 |姓|名|别名| ……〉先生”，“〈表示女性的名词或代词所有格的〉先生”，“先生”。它们对应3种不同的含义，即3种不同的语义单元： X先生，X的丈夫，先生。“May I have your attention please，〈句子〉” 就是一个语义单元，对应于中文的表示是 “请注意，〈句子〉”，不是一个字一个字对应，也不是一个词组一个词组对应。这样一来，大多数的歧义消失了。高庆狮的这种语义单元及其表示的思想比国际上相近的组块、模板早几年到十几年。近年来，被认为是统计方法新进展的 “词义与上下文词类型有关” 实际上可以从他20年前带变量 (变量具有一定类型，如例子中的〈姓名|姓| ……〉) 的语义单元表示理论中直接得到。1992年他又提出在此基础上基于变换的多语言互译新方法，2000年提出了基于语义语言和基—坐标系统的新方法，并且认识到50年来，数以万计的自然语言翻译公司没有一家使用机器翻译系统的基本原因是：不能做到没有正错混杂、没有夹杂语无伦次的译句，也就是不能 “实用”，同时认识到，我们不仅要勇于向传统机器翻译方法挑战，而且不能盲目跟着外国人的 “主流” 跑，必须首先分析这些方法能否达到 “没有正错混杂、没有夹杂语无伦次” 的目标。近年来，他提出了不需要事先进行切分、多语言统一翻译程序、翻译速度与知识库大小无关的快速翻译理论和算法，并且申请了3个专利。这些专利都被收入《2004年中国专利年鉴》中。目前正集中精力，向国外的翻译方法挑战，为建立一个巨大产业的基础：实用机器翻译新理论和新方法而努力。

网络安全与模糊集合研究

1999年底2000年初，高庆狮看到靠鉴别认证软件来发现病毒难于事先进行，于是提出了如果病毒进入了计算机系统，从系统结构角度采取措施 (空间隔离) 来防止 “病毒对系统内需要保护的软硬件进行盗窃或破坏” 比较容易。在国际上第一个提出有效防止病毒攻击和盗窃的计算机体系结构，并发表了论文和申请了专利。该项专利获得了国家专利局与辽宁省主办的中国国际专利技术与产品交易会金奖，并被收入《2004年中国专利年鉴》。

2003年，高庆狮在研究语言学过程中，针对Zadeh模糊集合论的局限性，在提出模糊集合之间的相关系数及隶属度统一计算公式的基础上，提出了两个与经典集合理论一致，与通常逻辑、思维和概念相一致的新模糊集合理论：考虑统计背景的 “C-模糊集合理论”; 屏蔽统计背景，突出相关系数的C*-模糊集合和与它们等价的类似概率论的 “P-模糊集合理论”，克服了Za-deh模糊集合理论的错误和缺点，并且证明了它们与概率论的基本部分同构，可以成为 “一套理论，多种解释”。一套理论，就是概率论; 多种解释，就是概率论解释、模糊集合论解释、可信度解释、权函授解释等等各种 “不确定度量” 的解释。该成果分别在澳门联合国大学软件研究所、香港浸会大学、中国科学院数学学院、大连理工大学、中国科学院计算所、国防科技大学、湖南大学、中国科学院理论物理所、浙江大学作了报告。

高庆狮1978年获全国科学大会先进工作者称号; 1980年当选为中国科学院院士，是计算机领域最早的两名中国科学院院士之一，也是当时技术科学部最年轻的院士; 1984年获国家科委授予的第一批有突出贡献专家称号。他作为总体设计负责人的我国第一台超大型向量计算机于1983年获中国科学院特等奖，1984年获国家科技进步一等奖。他指导过或正在指导的博士、硕士研究生近百名。曾经参加并指导两批研究生及有关人员创汇百万美元以上。在国内外一级学报及国际会议上发表过70多篇学术论文，其中第一作者近50篇，此外还有30多篇有关重大工程的论证报告。近3年多来已经申请6项专利。曾当选为第五、第六届全国人民代表大会代表。

简历

1953—1957年在北京大学数学力学系学习。

1957—1994年在中科院计算所任实习研究员、助理研究员、副研究员、研究员。

1980年当选为中国科学院学部委员 (院士)。

1984—1985年在加拿大Alberta大学任高级访问教授 (Outstanding visit-ing professor)。

1988—1990年在加拿大TUNS大学任高级访问教授 (Outstandin g visit-ing professor)。

1994年至今任北京科技大学教授，智能、语言与计算机科学研究所所长。

2002年至今任中国科学院计算所终生研究员。

主要论著

1 高庆狮.与概率论基本部分同构的新模糊集合论——Zadeh模糊集合论的错误和缺点及其改进.北京：机械工业出版社，2006

2 高庆狮.Zadeh模糊集合论的错误和缺点及其改进—C模糊集合论.大连理工大学学报，2005，45(5)

3 Q. S. Gao，Yue Hu. Semantic Language and Multi-Language MT Approach based on SL. Journal of Computer Science & Technology，2003.18 (6)： 848—852

4 Q. S. Gao，Yue Hu. A Novel Computer Architecture to Prevent De-struction by Viruses. Journal of Computer Science & Technology，2002，17 (3)： 241—248

5 Q. S. Gao，Yue Hu. K-Bitonic sort. Science in China (E)，1999，42： 157—164

6 Q. S. Gao，Z. Y. Liu. Sloping-and-Shaking——Multiway Mergingand Sorting. Science in China (E)，1997，40 (3)： 225—234

7 Q. S. Gao，Z. Y. Liu. A Class of Valid Linear Skewing Schemes Ap-proach for Conflict Free Memory System. Science in China，1995，24(10)： 1099—1107

8 Q. S. Gao. A Unified O (log N) and Optimal Sorting Vector Algo-rithm. Journal of Computer Science and Technology，1995，10 (5)：470—475

9 Q. S. Gao，Z. Y. Liu. K-Dimensional Optimal Parallel Algorithmsfor the Solution of a General Class of Recurrence Equations. Journal ofComputer Science and Technology，1995，10 (10)： 417—424

10 Q. S. Gao. The Chinese Remainder Theorem and the Prime MemorySystem. Proceedings of the 20th International Symposium on ComputerArchitecture，San Diego，USA，1993： 337—340

11 Q. S. Gao. The Principle of Selected Jumping Searching and C，C′0and C* Algorithms. New Generation Computing，1991，9 (1)

12 Q. S. Gao，Shi Jun He. Junior Researcher： A Discover System thatCan Solve the N Queens Problems (N≥4) on a Constant ComputationalComplexity. Proceedings of Fifth Jerusalem Conference on InformationTechnology，Israel，1990

13 高庆狮，等. 类人机译原理. 计算机研究与发展，1989，26 (2)：1—8

14 高庆狮. 向量巨型计算机. 北京：科学出版社，1984

15 高庆狮. 虚共存细胞结构纵横加工向量计算机. 计算机学报，1979，2(1)(全文被转载于Australian Computer Science Communications，1979，1 (4).) (Another Approach to Make a Supercomputer by Mi-croprocessors with Virtual Common Memory. Proceedings of the 1980International Conference on Parallel Processing，USA，1980)

16 高庆狮. 纵横加工向量计算机原理. 计算机学报，1978，1 (1) (The Vector Supercomputer in China. (invited paper) Proceedings of the1984 National Computer Conference of Canada，1984)

17 高庆狮. 一类递推的另一种有效求解算法. 计算机应用与应用数学，1974，2 (8)

18 高庆狮. 全国计算机年会论文集·内外一致语言. 1963; Internal and External Uniform Language——A Directly-Executed High Level Lan-guage Computer. Proceedings of the International Workshop on HighLevel Language Computer Architecture，USA，1980

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