昔日“青苗”今国栋

——访水声学专家、中国科学院院士侯朝焕徐德平

    初露锋芒

    1936 年，侯朝焕出生于四川省自贡市一个条件优裕的家庭里，衣食无忧的他虽然在家人的宠爱下茁壮地成长，但并没有养成任何不良的习惯。从小学开始他就在学校崭露头角，学习成绩一直名列前茅，分别在自贡市蜀光中学和重庆清华中学接受了良好的初高中教育，打下了扎实的基础。

    从中学开始他就对物理产生了深厚的兴趣，力学、声学等所构成的神秘的物理世界让他着迷。为什么先看到闪电后听到雷声？月亮为什么会随人一道前进？为什么飞机可以飞翔在空中？ … … 为解开日常生活中的这些物理现象的奥秘，他常常废寝忘食，缠住老师询问并查阅书籍寻找答案。

    然而，老师的解答并不能时时都让他感到十分满意，青少年时期的侯朝焕就受到那种求真务实科学精神的培养和熏陶。他不满足于课本和课堂上所学到的知识，业余时间就跑到西南图书馆去借书看。那时他就立志要成为一名科学家，去解开大千世界的无穷奥秘。他的目标首先就是要考上北大物理系，那是当时中国最热门的专业，竞争非常激烈。为了实现自己的目标，他发愤学习，不断挑战自己。有时觉得考题太简单，他从西南图书馆借来解放前大学的考题来训练。有心人，天不负。 1954 年，他以优异的成绩如愿地考入了北大物理系，踏进了实现他的科学家之梦的殿堂。

    “独立之精神，自由之思想”是北大精神的灵魂，它曾影响了一代又一代的北大人。沐浴在燕园韶光中的侯朝焕不仅奠定了坚实的理论物理的基础，而且养成了不盲从、不轻信的独立思考的思维习惯和实事求是的科学探索精神。这种习惯和精神让他受益终生，始终贯穿在他的科学研究中，并进而通过他影响到他的学生。

    茁壮成长的“奔苗”

    1958 年，根据我国第一个科技发展远景规划，中国科学院决定建立水声学研究队伍，尽快开展我国的水声学研究工作。经周恩来总理同意，从全国几所重点大学物理系抽调品学兼优的 100 名即将毕业的大学生，提前分配，参加水声研究工作，边学边干。当时人们把这一举措称为“拔青苗”。 22 岁的侯朝焕有幸成为百名"青苗”中的一员来到中国科学院，参加由国际知名科学家汪德昭院士领导的水声学研究工作，从此，开始了他的科学研究生涯。

    在这位德高望重的老科学家的悉心指导和自己的奋发努力下，天资聪明的侯朝焕很快就成为所里科研的骨干力量，参加了中苏联合南海考察，并承担了重要的课题研究。在课题组，年轻的侯朝焕秉承北大独立思考的精神，不迷信所谓的学术权威。当时他对苏联专家的意见提出了质疑，并发表了自己与众不同的看法。所里的领导批评他说：“年轻人，你太狂了，竟然不把苏联专家放在眼里！”事隔多年以后再回头看看那场论争，侯朝焕当初的意见还是对的。

    几十年来，侯朝焕一直坚持“选准方向，独树一帜，锲而不舍，定有成效”的治学格言，并用同样的标准去要求他的学生。他一直鼓励自己的学生要培养独立思考的能力，要敢于发表不同意见，坚持做到“吾爱吾师，吾更爱真理”，在科学面前要敢于和善于“较真”。他觉得一个人只有具备了这种独立思考和分析问题的能力，才能慢慢茁壮成长起来。当年和他一起从北大出来的 lo 个学生，后来有 3 个被评上了院士，和他们在北大形成的这种独立思考和解决问题的能力不无关系。

    随需而变的多面手

    不同于大多数一辈子仅仅专注于某个专业领域的科学家，侯朝焕院士这一生跨越了几个专业，从理论物理到水声工程，再到信号处理，随之又转移到芯片及系统集成的开发，每一次转移都是基于国家的需要，并且在每个领域都留下了自己清晰的足迹。

    侯院士当年在北大时学的是理论物理，由于在学校时他接触的知识面比较宽，专业基础十分牢固，因此日后他能够不断在较短的时间内适应所转换的新的专业领域，并很快取得丰硕的成果。

    侯朝焕是我国声场匹配领域引人智能化处理方法的开拓者。 1959 年，他来到海南岛参加中苏联合南海水声考察，考察结束后，他服从组织需要，勤勤恳恳，默默无闻地扎根在科研条件极其艰苦的海南三亚的中科院南海研究站，为水声科研奋战，这一呆就是 20 个年头。这期间，他组织并参加了大量的海上水声物理实验和考察，取得了宝贵的第一手资料，完成了“声信号起伏统计特性测量和分析系统”， 推动了水声信号场和噪声、混响场的研究， 1965 年，该项成果获得了国家科委聂荣臻主任签发的发明证书。

    之后，他又提出了“相移多波束基阵信号处理系统”，详尽地阐述了该系统的全面分析、理论计算、参数选择和优化设计以及性能估计。该系统已成功应用于某工程项目，获得了显著的社会和经济效益。近年来，他又完成了智能型水声信号处理系统，使该系统与水声信道最佳匹配，达到最优工作状态和最佳处理效果， 1996年获中科院特等奖。

    侯朝焕也是国内外信号处理和芯片集成领域的杰出专家。他最早提出开发高速信号处理机的重要性和必要性，并就此事上书给当时的科技部长朱丽兰，朱部长请专家对他的建议进行了进一步地论证后欣然采纳，将其纳入“ 863 ”计划。他则受聘担任“ 863 ”信息获取和处理技术专家组第一届、第二届专家组副组长，主管国家高技术在信息获取与处理技术领域高速高精度实时信号处理专题的高技术发展，与其他同事共同制定了超高速实时信号处理及超高速集成电路设计专题目标蓝图阶段目标及技术路线，提出了较先进的技术指标，组织全国性的攻关，实现了原定的预期目标。

    他在国内率先开展了 VLSI 信号处理研究，并将信号处理算法集成到高速芯片 1994 年，侯朝焕主持完成了国家高技术（ 863 ）计划“信号处理系统集成实验室建设”项目，并同时完成了具有自主知识产权的从算法到版图级自主设计的全用户定制的 FFT （快速傅里叶变换）、 DBF （数字波束形成） , 以及 RLS （递推最小二乘滤波）等三个超级芯片的设计，并一次投片成功。由于每个芯片集成了15个运算器并行流水运算，达到极高的运算速度，单个芯片的乘法和加法运算速度达到 9 亿次秒。与当时国际上主流的 CPU 和 DSP 芯片相比，运算速度提高 200 倍以上，为先进的信号处理奠定了芯片基础。

    侯朝焕的探索之路从未停止。面对国际信息技术的迅猛发展和我国计算机核心技术 ― 微处理器芯片和操作系统上的落后局面，身为国家自然科学基金委信息科学部主任的侯朝焕已忧心忡忡，决心改变这一局面，让国产信息产品拥有一颗中国芯。为此，在成功完成三个超级芯片设计的基础上，率领一批年轻的硕士博士，经过 5 年的刻苦攻关与开拓创新，完成了 973 项目原定的基础研究，并成功研制出“华威” ( SuperV ）超级处理器，实现了多年的梦想。

    华威处理器是目前国内具有完全自主知识产权的、数据处理器能力最强的高端处理器，可以广泛应用于阵列信号处理、信息家电、网络通信、声音图像以及雷达声纳等信号处理领域，该芯片将在我国信息化带动工业化的进程中发挥巨大作用。

    从理论物理到水声工程再到信号处理和超级芯片，侯朝焕在专业研究上实现了“三级跳”。每转换一个领域他都要从头开始，先选准一个方向，然后去看书和查阅文献。一方面关注前沿发展，一方面参加会议交流，然后进入该领域，看看自己还能做哪些创新性的研究。

    在我们外人看来，科研工作也许是寂寞的，但侯院士却从中体会到了无穷的乐趣。他说“不管做什么事，只要你钻进去了，你就会发现其中其乐无穷！”有时候为了解开一个“悬案”，他半夜从床上爬起来冥思苦想，反复演算。每解决一个问题，他高兴得像孩子一样欢呼雀跃，心中感到无比的满足，感觉往昔的一切付出都是值得的。

    就这样，为了国家宏观发展的需要，侯院士从一个领域转换到另一个领域。他所做的每项研究都和国家发展密切相关，他的科研成果没有束之高阁，而是一完成就投人到了国防和民用事业之中。这是让侯院士感到最欣慰的事情。

    “文革”中的“边缘人”

    20 世纪的中国真可谓多灾多难，血雨腥风。在“文革”中，无数人倒下了，受到前所未有的冲击。当时，侯朝焕所在的声学所 500 人中有 300 多个被打成“反革命” , 上上下下都受到了牵连，所长也被定为“反动学术权威”而受到批判和攻击。然而侯朝焕却得以意外地幸免。因为他当时正承担着一项重点国防科研项目，该项目成了他和课题组成员的“保护伞”，让他们远离时代的政治漩涡，成为“文革”中的边缘人，安然无恙地度过了那个动乱的年代。

    按照当时驻声学所军管会的指示，课题组受到特殊照顾，即“五天促生产，一天闹革命”。因此，十年浩劫中，他的科研工作基本没有停止和中断过，参加的政治活动比较少，大部分时间和精力都集中在科研上。尽管也有不良用心者贴大字报试图扳倒他，但他最终还是稳固地始终如一地战斗在科研第一线。这对他个人的成长不无裨益。

    电信科技的前瞻者

    作为国家自然科学基金委信息科学部主任，侯朝焕对前沿信息科技的发展十分敏感。随着信息技术的快速发展，侯院士预感到互联网必将在未来的科研和教育中发挥愈来愈重要的作用，甚至影响到整个社会和每个人的生活。因此，早在 1997 年，他就向国家自然科学基金委提出创建“新一代高速信息示范网”的建议，将中科院、北大、清华等几所大学纳人其中，这样在可以实现资源共享的同时，还可以实现与国外相关机构进行零距离的交流。但要建成这个网络，需要筹集 2600 万的资金。由于资金数目过大，“基金委”没有先例。按照既成惯例，基金委最多只能批 500 万，但在侯院士再三“游说”下，基金委张存浩主任为他的有关调整信息网的前景所吸引，决定为他破一回例。于是，他和侯院士联合去说服基金委其它几位副主任，基金委最终拿出 2000 万作为高速信息网的经费，而中科院、北大、清华等几所科研院所合力筹资 600 万。就这样，在侯院士的奔走下，第一代国家高速信息示范网于 2000 年建成，并与美国等国际科研机构实现同步联网，成功举行了几次国际网络会议。

    随着第一代高速信息网在国内影响的扩大，其它的一些院校纷纷要求加入其中，网络面临着扩容的需要。在此情况下，侯院士又发起数十名院士联名向中央领导建议，建立大规模的新一代高速科学教育网。该建议很快得到中央领导的批示。最终经发改委、信息产业部和基金委等多个部门联合建立国家第二代高速示范网，并于 2004 年投人使用，从而使我国的互联网发展迈人国际水平。

    集成 SOC 芯片系统是 21 世纪的发展方向，是微电子技术按摩尔定律发展的必然结果。当代广泛使用的数字信号处理系统，尽管在规模上不算大，晶体管数已不算特别多，这些数字系统已经具备了向单芯片集成的条件。但通常的数字应用系统往往还包含有一些特殊的组部件，如各种声、光、机、电、磁、热等的传感器，以及最新的化学传感器和生物传感器。传感器输出的信号还需要通过模拟电路处理。因此，从 IC 到芯片系统 SOC 是发展趋势，能为人们提供更加便宜的数字系统，使它们进人千家万户，方便人们的生活。

    进入 21 世纪以来，不少先进的西方国家将 SOC 作为国家发展的战略目标，我国也面临新的挑战和机遇。在侯朝焕院士的积极倡导下，国家自然科学基金委不失时机地启动了 SOC 重大科学计划，目标是解决 SOC 中的关键科学问题。为此专门成立了国家自然科学基金委系统芯片重大研究计划专家组，侯院士担任组长。我国有望在 SOC 芯片上取得快速进展，与国际上的 SOC 技术同步发展。

    为国家做创厅献，从北大毕业后，侯朝焕一直呆在声学所，见证了声学所的人事变迁和兴衰荣枯。从这里，走出了他的一批又一批学生，他们有的去了南方，当了公司的老总，有的出国，在国外享受年薪数十万美金的待遇。唯独他却如一尊雕像，一直风雨不动地立在那里。

    虽然这些年来声学所的待遇也在不断提高，但比起他的那些南下和“西游”的学生们，侯院士的生活依然是简朴的。他的学生们曾邀请他南下做公司的“技术顾问” ，但他怎么舍得离开为之奉献了一生的舞台呢？不管外面的世界多么喧哗和诱人，他总是说：“这些年来，我已习惯于在科研所为国家做贡献，所以我哪儿都不会去！对我承担的每一项任务，都能留下自己的足迹，也就心满意足了。”平实的话语中流露出老一辈科学家坦荡无私的人生追求。

    年近 70 的侯院士走起路来仍健步如飞，他说这得益于平时的锻炼。侯院士每天依然行色匆匆，既要参加各种学术会议，还要为国家信息科技的发展出谋划策，献智献策。

    当记者问起侯院士现在每天的时间表时，他笑着说：“每天都在‘欠帐’，只能先把主要的处理掉，其他的压到后面。”本来，他这个年龄的人应该退居二线，多做些指导性和方向性的研究工作。然而，在没有找到合适的接班人之前，他还不得不奋战在工作第一线，不得不继续赶路 … …

    编者注：

    本文转载自国家科学技术奖励办公室主办的 《 中国科技奖励 》 杂志 2005 年第 12 期。这是一篇言之有物、题材新颖、富有特色的好文章。该刊记者用翔实的材料，记述侯朝焕本着“独立之精神，自由之思想”，求真务实，以铸以陶，实现了常人难以达到的“从理论物理到水声工程再到信号处理和超级芯片”专业研究领域上的“三级跳”，为国家高科技的适时发展做出了突出贡献。千里之行足下始，作者还以生动的文笔追述了侯朝焕科研生涯的起步源于 1958 年这个“意气风发”的年代的“拔青苗”。看得出来，这里所论及的“拔青苗”，其主旨在于选拔最壮实、最富有生命力和发展前景的“苗子”到另一片新天地里去茁壮成长。这株“侯氏青苗”果然不负国家民族的重望，经过几十年的风风雨雨，终致成为高精科技领域栋梁之材，本文编者故此定题为“昔日青苗今国栋”。

    令编者情不自禁还应补注的是，诚如文章所表述侯朝焕自幼“生活在一个条件优裕”、“衣食无忧”的家庭里，这当然有利于“幼苗”的成长；然而，尤其重要的还要论及年轻人从小就受到的富家子弟难得的严正“家教”。我们都知道，他的生父侯策名先生，原本是千年盐都自贡上个世纪 30 年代新起的“四大家族”侯、熊、罗、罗（侯策名、熊佐周、罗华该、罗筱元）之首，且热心公益事业，捐资助学，设立“策名奖学金”，深得乡人敬重；尤其注重家教，培育后代，为人乐道。其子侯朝隐在母校蜀光 80 周年华诞同时也是自己奄重之年撰文，即以自己孩提时的亲身经历，追忆了父亲教育子女“在学习上严于律己，在交友中乐于助人，在为人方面诚以修身”的生动故事。由此，侯氏后裔，英才辈出，在众多子女中诸如蜀光中学 1942 级侯朝疆，蜚声华北水利专家、河北省水利厅总工程师（厅级干部）；1949 级侯朝隐，武汉高级教师，桃李满天下；1951 级侯朝炯，中国矿业大学博导、煤矿开采及岩石力学专家；1952 级侯朝衍，国家航天部一院研究员，中国运载火箭技术专家；1955 级侯朝祯，北京理工大学首席教授，博士生及博士后导师，控制科学专家，等等。1954 级侯朝焕，作为中科院声学研究所副所长、水声学专家、中国科学院院士，出生在这样的家庭，置身于这样的条件，这真有如蜀光上世纪 40 年代教师、后任中国人民大学副校长谢韬诗句所味叹的“釜溪河边茂林竹，节拔凌霄共慰怀，”侯氏的荣光，蜀光的骄傲！（来源：自流井乡土文化传播）

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