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1946伟德网页版:对理论创新的坚持助我攀上纠错算法的最高峰(三十年前参加科技攻关的回忆)

2021.07.15

1990-1995国家科委”光盘驱动器研制项目”参加者      忻鼎稼


那场科技攻关过去已近三十年,往日人事今已全非,但当年心路历程仍犹历历在目。

如今我已垂暮,要把它写出来,愿正在科技攀登途中的年轻人与之共鸣。

1990年秋,国家科委在上海召开“光盘机攻关座谈会”,会议决定由清华大学,北京航空学院和我校承担“可擦除光盘驱动器”研制任务。攻关任务列入国家管理,由清华牵头,实行参加单位负责制,成败参加单位负全责。我校负责研制“驱动器读写编/译码器”,并将任务落实到我的课题组。我们此前已积累了一些经验,但这次要制作可供实用的光盘驱动器,就须有更巧的译码算法。于是向最新发明专利求助 (科技攻关不形成商品,使用专利方法不受专利保护),发现美国专利局在四年前(1996)已发布了由数学家E. R. Berlekamp 和电器数字通讯专家R. L. Welch 提出的 一项专利:《代数分组纠错算法》(Error Correction for Algebraic Block Codes.  US. Patent Nr. 4633470),所介绍的性能明显超过我们所掌握的现有的算法,只是公布的只有译码流程而译码算法无正确性的证明,我们不放心。但该专利的两位发明人身份非同一般:E. R. Berlekamp,  美国伯克利大学数学教授,美国科学院院士,美国工程院院士,国际信息论和编码理论界公认的权威;R. L.  Welch, 美国南加州大学信息工程教授, 美国工程院院士,宇航通信技术权威。提交这个专利时两人都在加州理工学院“喷气推进实验室”工作,那件发明专利应是宇航通信使用过的,其正确性无问题,我们决定采用,将攻关分两路展开:研究生们依照专利公开的流程制成一块大规模 集成电路,我作为指导教师,负责完成该专利正确性的证明。

研究生(姚明余)半年功夫就在一块通用大规模集成电路中完成,但因他不久出国留学改由另一位研究生(吴百峰)继续。吴百峰将姚明余已经做成的集成电路外部连接简化后再次完成,随即去清华精密仪器系表演纠错功能,详尽地告诉他们如何同他们将要完成的实验装置联机调试,清华十分满意(还聘请吴百锋为清华精仪系技术顾问),我们的任务初步告成。

但我承担的那件专利正确性的证明尚在途中,若到此交卷,我们承担的“攻关”只能说是“搬关”,或“抄关”,这有失学校体面,也有失我们搞学问者的尊严,我们必须有自己的证明。然而要揭开这两位(美国)院士发布专利的证明的确难,多少次看似成功仍归于失败。只是我坚持“不低头”! 终于在1994年秋给出证明。以所解决的问题的高难度和思想的新颖,自信为有学术含量的新成果,立即成文投送《中国科学》(A辑)。几个月后(1994年11月)《中国科学》即以中英文同时刊出。       

随后清华大学精密仪器系向科委上报的结题报告中记上了我们获得独立证明的事实,以此作为攻关项目的学术含量接近世界水平的一个标志。第二年(1995)5月,三校联合攻关项目被国家科委评为“国家级发明二等奖“,三所大学分别获奖。学校把奖状和奖章交由我保存时,告诉我:“这是给你的”,我十分感激:

“是学校的支持,给我参加国家项目攻关机会,让我有机会结识当今最新水平的数码通信纠错算法,完成承担的攻关任务,提升我们攻关成果的档次”,但心里也颇为踏实:“我们的攻关不是抄关,我们揭开了最新发明专利的秘密”。

作为一名在高校中工作几十年的教师,我也明白:

攻关任务若到这一步,若没能说明给出的证明同那两位美国院士隐藏的证明有质的差别,最多只能说是独立地给出证明而不能说含首创的成分。科研不同于商品:商品以重复生产造福社会,科研则以首创推动人类文明前进。然而要证明我们给出的证明 与美国那两位院士不同,其难度比独立地给出证明高的多。他们的证明从未公布,任何别的证明也就无法判定不他们证明的重复。但还是有路可走:若从我的证明能演绎出他们两位所够不着的译码功能,就可断定同他们的证明有本质上不同,就含首创成分。

循此思路,我日以继夜反复思索,终于发现”我的证明能演绎出那个专利无法企及的“超BCH限译码”效果,那就不是他们的重复,而在关键处超过了他们。写成论文后,立即以中英文分送《中国科学》,不久就在1995年11月号上发表。

第二年(1996)秋天来了反应。国家科委对外合作局给学校科技处来电:“美国商务部访华代表团向国家科委提出要‘买断’忻鼎稼教授发在《中国科学》上的两篇论文的使用权,特请忻教授来京介绍论文的背景”。“买断?”,“那我们什么权利都没有了?”此间中科院光学机械研究所一名博士生正在我(和我校物理系张立明教授合作)指导下按这两篇论文的思路完成博士论文呢,这怎么办?我当即赴京去找科委外事局。他们告诉我美国商务部说的“买断”指的是:“买走论文中所有的诀窍(Know How)”。外事局怕我犹豫,鼓励我卖,说“对你个人也是一种荣誉”。我当即表示:“论文是对美国两位院士发布的专利的改进,没隐藏任何诀窍,可接受美方提出的‘买断’要求”。科委赞同我的反应。回:蟛痪檬盏娇莆世吹摹奥畚谋宦蚨稀钡慕崩。数额虽算多,也许是“国家得大头,个人得小头”,但无论得多少,我为论文为美国官方代表关注而高兴。

同年十月,上海交大数学研究所举办《数理统计和预测》讨论会,我也去参加,并以《Welch-Berlekamp 算法的改进和拓广》为题作报告,纪念这个算法问世10周年。学术思想应是人类共同财富,但首创者也是生活在现实之中,他们为利益所驱采取有期限的保密也应该被尊重,只是无论怎样的保密对后来者总含有新的启示,我对这个算法的改进就是这种有限启示的结果。如今以“改进和拓广”来纪念Welch-Berlekamp算法诞生10周年,对算法本身或是对两位从未谋面的发明者都是尊重,都是对他们先行一步的发扬光大。   

第二年(1997)四月,国家自然科学基金委来信告诉我“9月份将召开全国基础研究工作会议”,要我写一份“获国家发明二等奖的课题完成与基金项目资助关系”的介绍。我汇报了“国家科技攻关动用已有的资源(Welch-Berlekamp算法)完成既定的目标任务,自然科学基金资助我解决Welch-Berlekamp算法中有待研究新问题”,两者相辅相成。并综合了发在《中国科学》上的两篇论文,写成题为《光盘用户数据高速译码算法的研究》的报告送基金委请转交《基础研究工作会议》评议。会议如何评我的报告不详,但那件报告在《自然科学进展》1998年第4期全文发表。《自然科学进展》专门刊登“中国自然科学基础研究中高水平,有创造性和重要意义的最新研究成果”的,国家确认我科技攻关所达到的创造性水平了!  

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我从教师岗位上退休至今逾二十七年,在职时有过的一切利禄荣辱早成过眼烟云,但三十一年前年参加国家项目攻关后期让我攀上纠错算法的最高峰的荣耀留给了我甜蜜回忆,那确为我个人历史中的一次闪光:  

对理论好奇又不认输的个性,助我揭开Welch-Berlekamp 算法的秘密;

对理论首创的敬畏和追求,助我超越了Welch-Berlekamp 算法。

但我心里明白:

我的好奇和追求只有在衣食无忧的环境下,在国家项目支持下才能成为现实。

荣誉归于母校,荣誉归于祖国!

照片1:我们攻关成功为学校争得了荣誉;

照片2:为攻关立下首功的研究生吴百锋;


照片3:在老人院里的忻鼎稼


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