悼念!计算机图形学泰斗、中国CAD领域先驱刘慎权先生逝世

2022 年 10 月 15 日 新智元



  新智元报道  

编辑:Aeneas David
【新智元导读】中国计算机图形学和CAD事业奠基人之一刘慎权先生逝世,享年92岁。

据中国科学院计算技术研究所官方消息,我国优秀的科学工作者、计算机辅助设计与计算机图形学领域的杰出专家、中国科学院计算技术研究所研究员、博士生导师、原CAD研究室主任刘慎权先生2022年10月12日7时在北京逝世,享年92岁。

刘慎权先生是我国最早从事计算数学和计算机应用研究的学者,是我国计算机辅助设计与计算机图形学领域的开拓者之一,曾获中国计算机学会「中国计算机事业60年杰出贡献特别奖」。

中科院计算所发布讣告,沉痛悼念刘慎权先生。

出身行伍 投身科学


1930年12月31日,刘慎权出生在广东省南海县大沥乡江夏村。

他在乡村小学读书不到1年,抗日战争就爆发了。因为家乡被日军占领,学校关闭,他只能就读于乡村私塾。

1949年广州解放,同年11月,刘慎权考入了中国人民解放军第二野战军军政大学四分校,校长为陈赓将军。

图源:计算机六十年

目前,云南陆军讲武堂历史博物馆仍保留有1951年2月中国人民解放军西南军区军政大学云南分校为毕业生刘慎权颁发的「模范奖状」。

除了这份奖状,在1950年向云南进发的千里行军中,刘慎权在南宁至兴义途中工作表现突出,被表彰为「甲等好」,获得了光荣证。行军结束总结时,又被表彰为模范学员。

刘慎权获得的「解放西南胜利纪念章」

1952年9月,刘慎权被分到四川大学数学系学习。1956年,他在四川大学数学系毕业,随后被分配到中国科学院计算技术研究所任研究实习员。

就是从这里,刘慎权开始一点点地积攒着专业知识储备,为开拓我国的CAD事业,逐步打下了基础。

这时正值我国建立了全国第一个计算机研究所——中国科学院计算技术研究所,该所由正是由大名鼎鼎的华罗庚出任筹委会主任。刘慎权被分配到该所的计算数学训练班,学习了1年计算机相关的课程。

1956年刘慎权在中科院计算所门前照 (图源:中国计算机学会)

当时还处于第一代电子管计算机的时代,那时的人们需要用机器语言编程。

体积庞大的电子管计算机

而数学专业出身的刘慎权,正适合学习编程,于是他被安排从事实用问题计算。

用机器语言编程,就是传说中的用0和1写程序

1958年底,刘慎权被选派到莫斯科苏联科学院计算中心攻读研究生,师从苏联科学院院士A.A.多罗德尼钦(A.A.Дородницын)。该中心拥有当时苏联的第一台大型电子计算机。

A.A.多罗德尼钦是著名的空气动力学家,在他的指导下,刘慎权利用苏联最早期的电子管计算机Бcм研究层流附面层计算。

刘慎权在苏联最早期的电子计算机BЭCM上工作(图源:中国计算机学会)

中国计算机史研究学者徐祖哲在对刘慎权的采访中,还原了当时他在苏联科学院计算中心的生活:

「那时程序设计语言还没有出现,没有任何软件,各种计算机程序都要使用机器语言自己编写。输入是穿孔卡片,输出是打印在纸上的八位数。上机时间很宝贵,每周只能登记一两次,每次40分钟,而且经常被安排在半夜。」

「有一次写论文,他不知疲倦地工作了一整夜,最后发现东方天色已发白,而论文也已基本完成,喜悦之情,无以复加。」

刘慎权(左3)在苏联科学院计算中心与空气动力学研究室的部分成员合影(图源:计算机六十年)

1962年6月,刘慎权获得物理数学副博士学位后,回到北京的中国科学院计算技术研究所。

在这里,他从事数值计算研究,并领导了一个研究组,承担航天飞行器的流体力学计算、原子弹爆炸波计算、核反应堆计算等国防科研任务。

我国CAD事业的开拓者


从70年代起,刘慎权转向了非数值计算的方向。

为什么呢?要说起原因,就需要把目光投向当时的计算机革命。

当时在国际上,计算机已进入以集成电路技术为标志的第三代。国外已开始使用计算机辅助设计技术研制第三代计算机,过去以手工劳动进行设计生产的方法已经不再能满足需要。

于是计算所开始酝酿研制新的计算机,提出了利用计算机进行插件板自动布线和自动测试的课题。

1971年,计算所将三室内与计算机研制有密切关系的大型机方案论证、自动布线、自动测试等课题和人员集中在一起,组成整机研究组,由刘慎权负责领导。

这个整机研究组,就是日后的CAD开放实验室的雏形。

他带领着研究人员们一起,每天都在了解和学习国外计算机辅助设计的进展,试着找到一个研究方向。

刘慎权牵头翻译的《数字计算机设计自动化的理论和方法》

经过一段时间的学习和讨论,他们确定了以数字系统的计算机辅助设计作为研究方向,包括系统模拟,逻辑综合与逻辑模拟,逻辑划分,布局,布线,插件板故障自动测试,计算机自动电路分析等。

从此,刘慎权与研究人员一起开辟了当时在我国还是空白的计算机辅助设计的研究。

当时研究条件是难以想象的艰苦。开始,他们只能用109 丙机。它虽然是晶体管计算机,但在当时的国内,已经算最先进的国产机器了。

1966年,109厂生产出硅平面型晶体管,使得我国第一台硅晶体管计算机——109丙机诞生(图源:中科院微电子研究所)

后来,计算所研制出了集成电路计算机111和013,计算速度才变得快了一些。但是这两台计算机除了一些供输入输出的管理程序之外,几乎没有什么系统软件。

1970年,我国自主研发的集成电路大型计算机(111机)诞生

而当时的外部设备就更是落后,那时的计算机没有磁盘,输入使用穿孔纸带。打印出的布线图要用四五幅纸才能拼成一张整图。

(图源:打孔卡 | Wikiwand)

就在这样的条件下,刘慎权与魏道政、林宗楷等研究组同事一道,承担了大型机研制中系统模拟、逻辑模拟、逻辑图自动生成、逻辑划分、布局、布线、插件板测试码生成、电路分析等多项任务。

经过多年的努力,他们提出了新的算法,并建立了相应的系统软件,先后在计算所研制的013、757和KJ8920等大型计算机中得到了成功应用。

CAD各项技术在大型计算机研制中取得这样的应用,在我国均属首次,因而在国内有相当大的影响。

在此期间,他领导和参与的CAD项目「印制电路板自动布线系统」、「用小型计算机实现的自动布线系统」、「双面印制电路板微机辅助设计系统」等获得了多项奖励。

刘慎权在此期间参与的电路布线、布局、逻辑设计、分析测试等研究,正是今天电子设计自动化(EDA)的核心领域,他也因此被称为中国EDA行业的先行者之一。

改革开放后,计算所也开始与国外进行学术交流。因为当时科研人员的工资普遍不高,人才外流严重,刘慎权深感人才队伍的发展面临很大问题。

1986年,刘慎权与魏道政、林宗楷一同向中科院递交了创办CAD开放实验室的申请。

1987年8月,中科院正式下达文件,批准我国最早的计算机辅助设计开放实验室成立。中国科学院CAD开放研究实验室,是国内CAD领域最早的开放实验室之一。

(图源:中国计算机学会)

刘慎权在多年的科研工作中,为我国培养了大批计算机人才。

由他指导的19名硕士生和36名博士生中,先后有8人获中国科学院院长奖学金优秀奖。

由他负责创办的《计算机辅助设计与图形学学报》,已经成为我国计算机科学技术学科的核心期刊。

1997年,刘慎权与答辩委员及学生的合影 (图源: 计算机六十年)
投身计算机图形学


从1985年起,刘慎权的研究领域除了数字系统CAD外,还包括计算机图形学与CAD的理论和实现方法、图形系统GKS、基于数据库的造型系统、智能CAD、图形用户界面、CAD的图形支撑系统等的研究。

为了解决曲面的几何连续性、局部插值和形状控制等问题,他带领研究人员,提出了崭新的思想方法,研制了有自主版权的图形系统GKS、曲面造型系统、基于数据库的实体造型系统和图形支撑环境;在图形用户界面和图形显示技术方面,提出了新的描述模型和算法,对可视知识与智能CAD进行了探索。

1988年,中科院计算所CAD开放实验室代表团赴苏联和东欧访问(图源:计算机六十年)

从1991年开始,刘慎权带领CAD开放实验室计算机图形学研究组,在国内率先开展科学计算可视化研究。

他们对标量场和向量场的静、动态显示技术、表面绘制技术、散乱数据处理等提出了新的或改进的方法,研制了具有图形显示、编辑及用户界面生成的通用数据场可视化系统DVS,其研究成果已在医疗、气象、流体力学计算、地理、军事、影视制作等生产和科研领域获得应用。

2009年3月,刘慎权在中科院软件所参加计算机历史座谈会(图源:计算机六十年)

「难以计算的贡献」


2019年,中国计算机学会启动「记录计算机历史」项目,面向年龄在80岁以上,学术经历丰富的,为我国计算机事业发展作出突出贡献的老科技工作者,通过口述访谈、录音录像、实物采集等方式记录前辈们的辉煌历程和卓越贡献。

这个系列访谈名为「难以计算的贡献」,可谓名副其实。

项目组对刘慎权先生进行了采访,回顾了他的学术生涯、经历和对计算机行业,尤其是CAD事业的开创性贡献。

这个5分钟版视频是访谈的简编,来自中国计算机学会官方知乎账号「CCF」。

「难以计算的贡献」系列片现已收入在CCF数字图书馆中,观看全部视频可戳https://zhuanlan.zhihu.com/p/375899279

各方悼念


消息传来,众多计算机学界的专家学者纷纷在社交媒体上表达了对刘慎权先生的追思和悼念。

中科院计算所研究员包云岗也在微博上转发了刘慎权先生的讣告,表示「先生千古」。

刘慎权先生,一路走好!

参考资料:
https://mp.weixin.qq.com/s/EPPHlrKR3rDsYzawOlMMJg
https://mp.weixin.qq.com/s/4oIuQdnH70UULc4MjZBBWg
https://baike.baidu.com/item/%E5%88%98%E6%85%8E%E6%9D%83/5939015?fr=kg_general
本文信息多处参考了中科院计算所对刘慎权先生的生前访谈文章《CAD事业的先行者——访刘慎权研究员》https://www.ccf.org.cn/Computing_history/Updates/2020-05-25/703154.shtml
以及公众号「计算机六十年」整理的《刘慎权八十自述》https://mp.weixin.qq.com/s/rZENzzcKm6BzGsretRhLHw,特此致谢。




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