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“剑桥环”开创分布式计算领域——访鞠九滨教授

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编者按:2016年,吉林大学计算机科学与技术学院教授鞠九滨因在我国首台全晶体管军用指挥仪、工业生产专用机、计算机并行处理技术和应用等方面做出的杰出贡献,荣获CCF“中国计算机事业60年杰出贡献特别奖201910月底,CCF“记录计算机历史小组专程去往长春采访了鞠教授。

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问:鞠教授,您从1955年至今一直在吉林大学学习、工作,请您给我们讲讲吉大计算机专业是怎样建立起来的?

鞠九滨:吉林大学的前身是东北人民大学。1952年经院系调整成为中国共产党创建的第一所综合性大学,1958年更名为吉林大学。1957年东北人民大学物理系建立无线电专门化,无线电教研室是我国最早开始计算机方面教学、科研工作的团队之一,带头人是教研室主任陈景明教授。无线电教研室于19592月被独立出来,成为了无线电电子学系(同时建立了半导体系)。19628月,无线电电子学系被撤销,重新回到物理系恢复无线电教研室。1972年年底,物理系建立了计算机专业。

1976年,在数学系主任王湘浩教授的领导下,学校建立了计算机科学系,由来自数学系和物理系的相关人员组成,我们这一部分人员就成了计算机系统结构专业教学和科研的骨干力量。

 

问:您是怎样开始从事计算机研究工作的?

鞠九滨:1955年考入东北人民大学物理系,1957年进入物理系无线电专门化,在无线电教研室学习。19592月无线电电子学系成立,同时建立半导体系,陈景明教授任脉冲技术教研室主任,当时国内的计算机事业刚刚起步,他对此产生了浓厚的兴趣,开始对计算机进行研究。1960年初,陈景明教授正式提出开展计算机研究。为此,他利用教研室学术讨论班,组织对计算机研究有兴趣的教师研究文献、跟踪国际计算机学科发展动态,系统学习和研究计算机组成和工作原理,为深入开展计算机研究进行理论准备。我于19604月提前毕业,留校在无线电教研室工作,跟随陈景明教授开始了计算机方面的研究。

1960年起,吉林大学开始研制计算机。第一次任务是为海军研制国内首台全晶体管军用指挥专用机“舰艇指挥专用计算机”,由匡亚明校长领导。研制工作由三个系分工完成:由数学系的控制论教研室负责逻辑设计,程序自动化组负责程序设计任务,由王湘浩教授总体负责;无线电电子学系的脉冲技术教研室承担实现该机设计的任务,由陈景明教授负责;半导体系承担生产、供应全部晶体管的任务。1961年初,陈景明教授带领我们正式开始研制海军舰艇指挥专用机。我在陈景明教授的脉冲技术教研室负责运算控制器部分。

19619月,根据国家“调整、巩固、充实、提高”的“八字方针”,无线电电子学系被撤销,重新回到物理系恢复无线电教研室。匡亚明校长根据任务需要,决定我们这个承担研制计算机的团队由半导体系代管,命名603研究室”,主任是陈景明教授。直到19629月完成任务,机器交给部队后,团队又重新回到物理系无线电教研室,继续进行计算机研究。

 

问:之后您又进行了哪些方面的计算机研究工作?

鞠九滨:19708月,在吉林省计划会议上,吉林大学接受了研制工业控制电子计算机的任务(被列入国家计划)。19715月,数学系和物理系抽调了十余位教师开始筹备该任务,我是其中之一。拟研制的工业控制机将用于吉林省辽源市石油化工厂沙子炉石油裂解过程的自动控制,该工程是吉林省首次尝试将电子计算机应用于工业控制。这台小型专用机采用国产中小规模集成电路,运算速度为每秒一万次,内存为2MB,当时在国内尚属领先。我们从1971年底开始采购设备和原材料,1972年开始研制,1973年底组装整机进行调试,并将计算机命名为JD-2型工业控制计算机”。19743月,该机器被运到北京在四机部举办的全国电子计算机展览会上展出,19746吉林省辽源市石油化工厂试运行,两年后通过吉林省电子局鉴定,正式投入运转。

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接受这项任务时,吉林大学电子厂刚刚筹建,我们自己动手,自制设备。这台电子计算机的所有部件全部由吉大自己设计制造。这是我们自己成功研制的具有先进水平的第三代(集成电路)电子计算机。对于生产过程控制用的计算机要求具有很高的可靠性,即要求有较长的平均无故障运行时间。JD-2机中的故障主要是程序遭到破坏(“冲程序”)和非法停机,而我们通过消除故障,连续运行一个程序达250个小时,完全达到了设计要求,在国内处于领先水平。

1975年,在王湘浩教授的带领下,我还参加了用于北京西郊木材厂控制木材生产过程的控制机的研制。

 

问:您是如何与分布式计算研究结缘的呢?

鞠九滨:改革开放之后,教育部每年都从高等学校派教师到国外进修。1978年吉林大学计算机系有一个名额,领导决定派我去。197911月至19823月我便作为访问学者到了英国萨塞克斯大学(University of Sussex)。

我去英国之前,就去英国从事哪个方向的研究征求了系主任王湘浩教授的意见。当时王教授告诉我,英国曼彻斯特大学制造了全世界第一台巨型机,震惊全世界,而且正在做第二台,但是我们学校的条件不适合研制巨型机。我从一位正在英国进修的物理系同事那里取得了一份介绍英国高校计算机教学和科学研究的资料,觉得“分布式计算系统(DCS”(用多台微机组成系统,能代替大型机进行计算)比较适合我们学校的研究环境,条件也允许,于是就选择了去英国萨塞克斯大学学习分布式计算系统。

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我到了英国之后,前3个月先学习语言。直到19802月才去萨塞克斯大学报到,开始从事分布式计算系统的研究。当时英国还没有互联网和以太网,计算机之间是用串行口连接。DCS是由英国SERC(科学与工程研究委员会)领导和资助的七年项目(19771984年)。他们有两台小型机PDP-11PRIME 550,我的导师贝克(K. D. Baker)布置给我的第一项任务就是编写一个在两个计算机之间实现文件传输协议(FTP)的程序。文件传输协议是英国国家权威机构编制的说明,是一个复杂的多级定义。我需要按此说明编写程序,让机器之间能够实现文件传输和资源共享。我用C语言完成了这个软件,在UNIX V6V7支持下被全英计算机网络SERCNET成功采用。而后英国多个单位包括英国国家重点研究机构——卢瑟福·阿普尔顿实验室(Rutherford Appleton LabRAL)都安装使用了这个软件,用于文件传输。这项工作的介绍于198411月发表在英国著名科学杂志SOFTWARE PRACTICE AND EXPERIENCE(《软件实践和经验》)上

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1982年回国前,在导师K. D. Baker帮忙联系下,我访问了英国剑桥大学计算机实验室调研“剑桥环”(Cambridge Ring技术实现。英国科学院院士Needham李约瑟)教授——剑桥环的项目负责人接待了我。那时国外都在研究以太网,英国没有使用以太网,而是在研究剑桥环(19791983年)。Needham院士给予我最大的支持,将包括剑桥环设计图纸、实现线路图、电路图、工程图等资料毫无保留地给了我。在导师的提醒下,我又开发了能用在剑桥环上的FTP,解决基层接口问题但是当时剑桥环还未开发完毕投入使用,我将FTP实现说明留在英国就回国了。

FTP软件和剑桥环加在一起就是分布式系统工作。这两项成果是我后来多项研究成果的基础。

 

问:回国后,您是怎样开始从事分布式系统研究的?

鞠九滨:19823月,我结束访问学者的学习回到吉林大学,当年6月,澳门永利娱乐登录入口[唯一官网]|值得信赖(CCF)在南京大学召开了全国分布式计算学术交流会。我发表了一篇《剑桥环分布系统》论文,把在英国的研究成果跟国内的同行们共享。此文发表后立即引起关注,清华大学教授金兰跟我谈,说他已经准备好由教育部团访问剑桥大学了解有关剑桥环技术,现在我带回来资料就不必去了,并且让我参加正在筹备的国家六五科技攻关项目(项目的筹备单位包括清华大学、南京大学、武汉大学、上海交通大学)。当时国内刚刚开始开展分布式系统的研究,金兰教授是研究系统结构的,我是做硬件研究的,其他大部分同行都是偏重分布式计算方法和应用的。教育部多次组团(清华、南大、武大和吉大)参加国际分布系统学术年会。在金兰教授牵头下,国际国内分布式系统研究方面的交流我都参与

1982年回国以后,我想将在英国学到的东西在国内分享宣传,于是发表了关于FTP软件和剑桥环的相关技术文章,让国内外的同行了解,开展更多的交流和合作。1984年,我在IEEE举办的第一届国际计算机及其应用学术会议上报告了我的FTP软件工作,引起一些国际同行的注意,在会议期间和会后他们向我索取包括源程序在内的相关资料,我非常乐意分享。

同时,我也承担并完成了分布式系统和计算机网络方面的多项国家五年计划重点科技攻关、863计划、国家自然科学基金、全国高校博士点基金和省部级重点等项目,获部级科技进步奖五次,包括国家教委科技进步奖四次和国家电子工业部特等奖一次。其中,19821985年,我承担了国家六五科技攻关项目JDCS分布式计算机系统”的研制工作,获得了国家计委、经委、科委和财政部四个部委颁发的证书和国家教委1986年科技进步二等奖,具有较高的学术水平和较大的推广应用价值。JDCS分布式计算机系统是我国首次自行研制成功应用剑桥环连接913台计算机组成的异构型分布式计算机系统,该系统的主要技术达到了国际先进水平。我还提出了多功能节点(即空闲工作站共享)的思想,充分发挥工作站的作用。


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19911995年,我承担了“国产系统软件开发”(网络系统软件部分)、八五国家重点科技攻关项目(含6个子专题,分别由6个单位完成,包括南京大学计算机科学与技术系、中科院软件所网络室、清华大学计算机系、复旦大学计算机系、西安交通大学计算机系和吉林大学计算机系,吉林大学承担“网络文件系统WHX”),项目是基于国产操作系统COSIX V1.0的网络系统软件,运行在高档微机局域网络环境,并可通过X.25分组交换网访问国际互联网络Internet或广域网,可应用于各种需要网络环境的应用系统中。该项目获得了国家计委、科委、财政部三部委证书和电子工业部特等奖(1996年)。

90年代,以太网的出现替代了剑桥环,但剑桥环的基础工作可以直接移植到以太网上,甚至是后来互联网(包括教育网)出现后,这些技术也全部能用在上面,只需解决接口部分的问题。因此,我继续进行分布式系统的研究和承担这个领域的课题。我在国内外重要刊物和会议上发表文章100多篇,著书9部,还撰写出版了一些教材,代表作有《分布计算系统》(1993年高教出版社出版,1995年由台湾儒林出版公司购买版权,在台湾地区出版发行)和《机群计算》(1999年吉林大学出版社出版)等 

 

后记:鞠先生是一位非常专业和有能力的计算机科学家。他对工作总是一丝不苟,而且有很好的组织管理能力,我觉得他有能力领导一个研究团队。” 鞠九滨的导师K.D.Baker博士这样评价他。鞠九滨在担任博士生导师期间共指导了71名硕士生(70名获学位),21名博士生(20名获学位)。他对学生的培养既严格又细致入微,不但帮助学生规划研究方向,还关注他们的个人成长和去向。至今他还与很多学生保持联系,在家中保留着指导过的每一位学生的毕业论文,对于他们每个人的去向和成就如数家珍。


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