【摘要】北京大學王選科研團隊研制的漢字信息處理與激光照排系統(tǒng)，瞄準世界科技前沿，跨越相關領域流行的二代、三代技術，直接研制國外尚無商品的第四代激光照排，發(fā)明了漢字信息的數(shù)字化存儲和輸出等引領性原創(chuàng)技術，實現(xiàn)了漢字信息處理的關鍵核心技術突破，引發(fā)了我國報業(yè)、印刷出版業(yè)以及全球華文報業(yè)的技術革命，并出口到世界非華文領域，實現(xiàn)了成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化，是自主創(chuàng)新和用高新技術改造傳統(tǒng)行業(yè)的典范。

【關鍵詞】漢字激光照排  顛覆性技術  產(chǎn)學研結合    【中圖分類號】K82    【文獻標識碼】A

實現(xiàn)顛覆性技術創(chuàng)新，牢牢把握創(chuàng)新和發(fā)展主動權

1997年，美國哈佛商學院的教授克萊頓·克里斯坦森（Clayton Christensen）在《創(chuàng)新者的困境：當新技術使大公司破產(chǎn)》一書中，首次提出了“顛覆性技術（Disruptive Technologies）”一詞。顛覆性技術是相對于“漸進性技術”而言的。漸進性技術又稱維持性技術，指的是已立足于市場的現(xiàn)存技術。顛覆性技術，是一種另辟蹊徑、對已有傳統(tǒng)或主流技術途徑產(chǎn)生整體或根本性替代效果的技術。

王選發(fā)明的漢字信息處理與激光照排技術這一跨越式、引領性原創(chuàng)成果，實現(xiàn)了激光照排對鉛排印刷的全面替代，是典型的顛覆性創(chuàng)新技術。

瞄準世界科技前沿，實現(xiàn)技術跨越式發(fā)展

王選認為：“科學研究有時可以采取迂回策略，用創(chuàng)新的設計，繞過按常規(guī)方式發(fā)展會遇到的巨大困難，實現(xiàn)技術發(fā)展的跨越，往往能夠走一條高效益的、事半功倍的捷徑。”

印刷術是中國古代四大發(fā)明之一。但直到20世紀70年代，我國印刷業(yè)近百年來使用的一直是“以火熔鉛、以鉛鑄字”的鉛字排版和印刷。據(jù)統(tǒng)計，當時鑄字耗用鉛合金達20萬噸，銅模200萬副，價值人民幣60億元。不但能源消耗大，勞動強度高，污染嚴重，而且出版效率極低：普通圖書從發(fā)稿到出版需要一年左右，報刊雜志數(shù)量品種也十分缺乏。

當時在美國等西方國家，計算機技術的發(fā)展突飛猛進，已被應用到印刷出版等多個領域。然而，計算機是西方發(fā)明的，它建立在英文基礎上，要使計算機能處理漢字，就要解決漢字的數(shù)字化、漢字輸入和輸出以及字形在計算機中存儲等一系列問題，也就是漢字的信息處理問題。英文只有26個字母，大小寫也不過52個，而漢字字數(shù)繁多，《康熙字典》收入的漢字達47000多個，常用字就有6700多個。龐大的信息量使得漢字進入計算機成為世界性難題，甚至有語言學家預言，“計算機時代是漢字的末日”，“要想跟上信息時代的步伐，必須要走漢語拼音化的道路”。

為了改變我國落后的鉛排印刷面貌，讓漢字跟上信息時代的腳步，使中華文明得以傳承與發(fā)展，1974年8月，在周恩來總理親自關懷下，我國設立了“漢字信息處理系統(tǒng)工程”，簡稱“748工程”，包括三個子項目：漢字精密照排系統(tǒng)、漢字情報檢索系統(tǒng)、漢字遠傳通信系統(tǒng)。該工程被列入國家科學技術發(fā)展計劃，由原電子部設立“748工程”領導小組，開展具體工作。

1975年初，王選的夫人、北京大學數(shù)學系教師陳堃銶得知“748工程”，回家轉(zhuǎn)告王選。王選被其中的子項目“漢字精密照排系統(tǒng)”的巨大價值和難度強烈吸引，開始自行設計和研究。

為了掌握國外照排領域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展動向，王選拖著病弱的身體，擠公共汽車到中國科技情報所查閱外文資料。他經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，日本當時流行的是光學機械式二代機，采用機械方式選字，不但體積大，而且功能差；歐美流行的是陰極射線管式三代機，所用的陰極射線管是超高分辨率的，對底片靈敏度要求很高，國產(chǎn)底片不易過關；英國正在研制激光照排四代機，但尚未成為商品。當時我國有五家科研班子在研制漢字照排系統(tǒng)，分別選擇了二代機和三代機方案，并采用模擬方式存儲漢字字模，但一直沒能取得實質(zhì)性突破。

經(jīng)過分析研究，王選結合我國國情，做出了一個大膽決策，跨過二代機和三代機階段，直接研制尚無商品的第四代激光照排系統(tǒng)，采取了跨越式發(fā)展的技術途徑。西方從1946年發(fā)明第一代手動式照排機，到40年后的1986年才開始推廣第四代激光照排；王選的發(fā)明，使我國從鉛排鉛印直接跨入激光照排，一步跨越了西方走過的40年。

這一選擇，使王選立足高起點，敢于走前人沒走過的路，從而搶占先機，引領前沿，為實現(xiàn)關鍵核心技術的自主可控奠定了基礎。

發(fā)明顛覆性創(chuàng)新技術，實現(xiàn)關鍵核心技術突破

王選認為，高新技術的關鍵領域要有自主創(chuàng)新的核心技術，才能不斷提高國家的核心競爭力。王選用京劇中的“一著鮮”來作形象比喻：名演員在保留劇目中常有一些絕招以吸引觀眾，因而經(jīng)久不衰，叫“一著鮮，吃遍天”。王選強調(diào)，在科研中也應該發(fā)揚自身長處和特色，也應該有“一著鮮”，甚至“幾著鮮”，從而出奇制勝，長遠發(fā)展。

王選正是發(fā)明了獨特的“幾著鮮”，解決了漢字信息處理的技術難關。首先是漢字字形信息的高倍率壓縮技術。針對漢字字形信息十分龐大（數(shù)千兆）、當時國產(chǎn)計算機容量極為有限（不足7兆）、難以存儲的難關，王選發(fā)明了“輪廓加參數(shù)”的高倍率信息壓縮技術：對橫、豎、折等規(guī)則筆劃，用起點、長度、寬度和頭、尾、肩等描述筆劃的特征參數(shù)來表示；對于撇、捺、點等不規(guī)則筆劃，用折線輪廓表示，后來又改為曲線描述。這一方法不但使信息量大大減少，同時能保證變倍后的文字質(zhì)量，只存入一套字號的字模，就能產(chǎn)生各種大小的字號，從而使?jié)h字信息總體壓縮達500-1000倍，達到當時世界最高水平；其中使用控制信息（參數(shù)）描述筆劃特性、以保證字形變倍和變形后質(zhì)量的方法屬世界首創(chuàng)，比西方提前10年左右。上述方法巧妙地解決了漢字信息如何存入計算機的難題。王選后來總結：“‘需要’和‘已有技術的不足’是創(chuàng)造的源泉。漢字字形信息量大、筆畫多的特點，迫使我們比美國人早十年獲得了十分寶貴的需求刺激，因而比西方更早選擇了后來廣為流行的技術途徑。”

其次是漢字字形信息高速復原技術，王選先后發(fā)明了適合硬件實現(xiàn)的、失真最小的高速還原漢字字形算法，并編寫微程序予以實現(xiàn)，后來又設計加速字形復原的超大規(guī)模專用芯片，在當時硬件條件下，創(chuàng)造了每秒生成710字的世界最快速度，并具有強大的、花樣翻新的字形變化功能。

王選發(fā)明的上述顛覆性創(chuàng)新技術，開創(chuàng)性地突破了漢字信息處理的數(shù)字化存儲和輸出等世界難關，實現(xiàn)了關鍵核心技術的原創(chuàng)引領和自主可控，從而把創(chuàng)新主動權、發(fā)展主動權牢牢掌握在自己手中，為日后激光照排系統(tǒng)的技術更迭換代、實現(xiàn)成果轉(zhuǎn)化和在國際競爭中大獲全勝奠定了關鍵基礎。

研制成功原理性樣機，輸出首張樣報和樣書

1975年5月，王選的技術方案得到北京大學大力支持，成立了“748工程”會戰(zhàn)組，由后來成為北大校長的張龍翔教授擔任組長，王選為技術總負責人，負責系統(tǒng)總體設計和硬件設計，陳堃銶負責軟件系統(tǒng)的總體設計。

由于王選的技術過于超前，他遭到了許多質(zhì)疑，有人說他“玩弄騙人的數(shù)學游戲”，有的諷刺說：“你搞第四代，我還要搞第八代呢！”但王選堅信自己的技術是正確的，他帶領課題組晝夜工作，順利完成了將壓縮的漢字字形信息復原成點陣的模擬實驗。1976年9月，“748工程”領導部門正式將“漢字精密照排系統(tǒng)”的研制任務下達給北京大學。

王選帶領團隊克服重重難關，在1979年7月27日，用漢字激光照排系統(tǒng)輸出了第一張報紙樣張《漢字信息處理》。1980年9月15日，又成功地排出了第一本樣書《伍豪之劍》，北京大學把樣書呈送中共中央政治局，方毅副總理10月20日批示：“這是可喜的成就，印刷術從火與鉛的時代，過渡到計算機與激光的時代，建議予以支持。”10月25日，鄧小平同志批示：“應加支持”。

1981年7月，漢字激光照排原理性樣機通過了教育部和原國家電子計算機工業(yè)總局聯(lián)合組織的部級鑒定。鑒定委員會肯定該系統(tǒng)“在漢字信息壓縮技術方面居于世界領先地位；激光照排機的輸出精度和排版軟件的某些功能達到了國際先進水平。”至此，漢字激光照排實現(xiàn)了從技術方案到樣機的實質(zhì)性過渡。

堅持應用創(chuàng)新，實現(xiàn)科技成果產(chǎn)業(yè)化

原理性樣機雖然技術先進，但由于使用的國產(chǎn)130計算機元器件不過關，很難投入實用。王選主張，應用性科技的成果要經(jīng)得起市場的考驗，才能對社會有實際貢獻。即使是一個創(chuàng)新的、甚至于技術上有所突破的成果，也必須經(jīng)過市場的磨練，否則很難改進和完善，也不可能取得效益。只有把應用和市場推到最前沿，才能獲得十分寶貴的最前沿的需求刺激，而這是創(chuàng)新的重要推動力。

1981年原理性樣機研制成功，有人就勸王選，現(xiàn)在已經(jīng)證明你的科研原理正確，你是有能力的，應該做更多其它研究。1982年，國家經(jīng)委印刷技術裝備協(xié)調(diào)小組在考慮是否將北大“748項目”納入全國印刷技術裝備發(fā)展規(guī)劃時，專門找王選談話，詢問他，許多高校的科研成果是為了“獻禮”“評獎”“評職稱”，對成果轉(zhuǎn)化重視不夠，轉(zhuǎn)化能力也不強，你們能否堅持把科研成果實用化、商品化。王選明確表示：“我們一開始定的目標就是要使中國甩掉鉛字，實現(xiàn)激光照排，用創(chuàng)新技術改造傳統(tǒng)出版印刷行業(yè)。如果僅僅是為了報專利、評職稱，目的早就達到了，不用再費這么大力氣搞第二代。”由此，“漢字激光照排”項目納入全國印刷技術裝備“六五”“七五”發(fā)展規(guī)劃，得到了印刷專項支持。此外，國務院進出口管委會也撥款20萬美元外匯，支持王選團隊購買了日本生產(chǎn)的NOVA計算機和一些元器件，以替代國產(chǎn)130機，從而一定程度上為加速激光照排更新?lián)Q代的實用化進程提供了條件。

把一個科研項目從技術研發(fā)到打造成為有競爭能力的商品，進而占領市場，是一個十分艱苦、“九死一生”的過程。此后的十幾年間，王選帶領科研團隊，在國家相關部門的領導下，與協(xié)作單位共同努力，與新華社、《經(jīng)濟日報》等用戶通力配合，直面競爭，決戰(zhàn)市場，先后研制出八代產(chǎn)品，在海內(nèi)外市場廣泛應用，使中文出版印刷領域的面貌得到了徹底改變。

研制華光Ⅱ型系統(tǒng)，新華社進行中間實驗成功

1979年，王選開始進行第二代激光照排控制器TC83的研制。1983年底，以TC83為核心的華光Ⅱ型系統(tǒng)研制完成，它采用大規(guī)模集成電路和微處理器做照排控制器，體積縮小，輸出速度加快；批處理排版軟件跳過了當時國外流行的貼毛條排版，具有自動成頁、整頁組版功能，在各方面都比原理性樣機前進了一大步。印刷技術裝備協(xié)調(diào)小組決定，1984年在新華社進行Ⅱ型系統(tǒng)的中間試驗，以檢驗其實用性。

當時正值80年代初，王選的科研開發(fā)遇到了最坎坷的時期：引進高潮襲來，美、英、日等國照排機廠商大舉來華，用戶和業(yè)內(nèi)人士大多不看好國產(chǎn)系統(tǒng)，紛紛購買國外產(chǎn)品，國產(chǎn)系統(tǒng)遭遇冷嘲熱諷：“搞出來也是落后的”，“748”不如叫“氣死吧”！高校內(nèi)部流行寫論文、評職稱、出國進修，而激光照排項目從事的又是繁重的軟、硬件工程任務，開發(fā)條件很差，導致研發(fā)人員驟減。不斷有協(xié)作單位退縮，提出撤走人員，否定技術方案。系統(tǒng)軟、硬件穩(wěn)定性差，出現(xiàn)錯字、漏字、變字，照排機故障多，導致漏光、膠片卷角……可謂內(nèi)外交困，阻力重重。

王選頂著壓力，擠公共汽車往返于北大和新華社之間，帶領科研團隊解決了一個又一個技術難題，最終使系統(tǒng)達到了實用要求。截至1985年5月，共排印《新華社新聞稿》88期，《前進報》12期，約1200萬字，并生產(chǎn)系統(tǒng)8套，為正式定型生產(chǎn)打下了基礎。

1985年4月，華光Ⅱ型系統(tǒng)作為當時中國為數(shù)不多的高科技成果，參加了在日本筑波舉行的萬國科技博覽會。

1985年5月，“華光Ⅱ型計算機—激光漢字編輯排版系統(tǒng)”通過國家經(jīng)委主持的國家級鑒定和新華社用戶驗收，成為我國第一個實用照排系統(tǒng)。標志著系統(tǒng)正式邁出實驗室，走上實用化道路。

《經(jīng)濟日報》采用Ⅲ型系統(tǒng)，全國首家告別“鉛與火”

改造出版印刷行業(yè)的一個重要條件，是系統(tǒng)能夠出大報、日報，而華光Ⅱ型系統(tǒng)存在很大局限，難當此任。因此，1984年，當Ⅱ型系統(tǒng)還在試用階段時，王選便開始設計Ⅲ型系統(tǒng)，主機由小型機換為臺式機，體積更小、穩(wěn)定性更強，并具有先進的科技排版和大報排版功能。1985年11月，Ⅱ型系統(tǒng)通過鑒定半年后，Ⅲ型系統(tǒng)正式面試，交中國鐵道出版社、國防工業(yè)出版社等用戶使用。1986年12月，原電子部主持通過了系統(tǒng)鑒定，評價系統(tǒng)的科技排版軟件“與國外同類軟件相比，在功能、靈活性、方便程度等主要方面都處于領先地位，其中漢字化學式排版軟件國外尚無商品出售”。國防工業(yè)出版社出版了我國第一本采用該科技排版系統(tǒng)排印的科技圖書《矢量與張量分析》。據(jù)統(tǒng)計，當時我國積壓了兩年還未出版的科技圖書多達3800多本，傳統(tǒng)鉛排技術嚴重限制著科教事業(yè)的發(fā)展，Ⅲ型系統(tǒng)的面世，解決了積壓已久的科技書籍出版問題。

大報用戶的第一家是《經(jīng)濟日報》。該報位于王府井地區(qū)，為了克服環(huán)境污染、地段限制等因素，提高印刷生產(chǎn)能力，廠長夏天俊在報社領導的支持下，在全國報社中第一個勇嘗“螃蟹”，采用華光Ⅲ型系統(tǒng)，于1987年5月22日，出版了世界上第一張計算機屏幕組版、激光照排整版輸出的中文日報。

但是，系統(tǒng)問題仍然層出不窮。重字、重行、丟字、丟行，標題移動困難；照排機、激光印字機抗干擾性能差，掃描抖動，暗盒不嚴，走紙不勻，上下膠片定位有問題，甚至螺絲松動、鋼絲繩斷……上述問題導致錯誤不斷，延誤出報，讀者指責。報社一邊登報致歉，一邊發(fā)出最后通碟：必須在10天內(nèi)排除故障，順利出報，否則退回到鉛排作業(yè)。王選、夏天俊與科研團隊緊密協(xié)調(diào)，晝夜改進，終于在1987年8月實現(xiàn)了穩(wěn)定出報。

《經(jīng)濟日報》使用激光照排系統(tǒng)后工作效率大顯神威。1987年10月，黨的十三次代表大會召開，經(jīng)濟日報印刷廠在收到傳來的新華社3萬余字大會工作報告電訊稿后，用華光系統(tǒng)排版，20分鐘順利完成。其它大報召集一批熟練的鉛字排版工，3至4個小時才完成排版。

1987年12月，華光Ⅲ型系統(tǒng)在經(jīng)濟日報社通過國家驗收，時任全國政協(xié)副主席周培源同志在會上激動地指出：“計算機能處理漢字，能排版了，意味著中華文化能夠長久而深遠地弘揚下去，其意義不亞于原子彈爆炸！”

1988年，經(jīng)濟日報印刷廠換裝了Ⅳ型系統(tǒng)，1989年的年利潤達243萬元，比1986年鉛排作業(yè)時增長了4倍。與同等任務的鉛作業(yè)相比，減少廠房面積68％，用人減少60％，耗電量減少68.7％，成本下降17％?！督?jīng)濟日報》賣掉了所有鉛字，在全國首家告別“鉛與火”，也使激光照排系統(tǒng)實現(xiàn)了從實用化到產(chǎn)品化進程的關鍵沖刺。

直面國際競爭，決勝中國市場

Ⅱ型系統(tǒng)和Ⅲ型系統(tǒng)問世后，接連榮獲中國十大科技成就、日內(nèi)瓦國際發(fā)明展覽金牌和國家科技進步一等獎，王選也獲得了印刷界最高榮譽“畢昇獎”。但他卻有一種“負債心理”，因為當時國外照排廠商正大舉進軍中國市場，先后有六家大報社、幾十家出版社、印刷廠依然購買了美、英、日生產(chǎn)的照排系統(tǒng)。王選對同事們說：“國家前后給我們1000萬元撥款，假如研究出的產(chǎn)品最后卻在市場上被別人打倒，我們到底有功還是有過？一定要把科研成果變成商品占領市場，為國家創(chuàng)造財富，這比十個權威贊揚一百次都要實際得多。”

1989年，王選帶領科研團隊研制的以微機為主機、照排控制器為TC86的華光Ⅳ型系統(tǒng)通過國家級設計生產(chǎn)定型鑒定，與前三代相比，它有著脫胎換骨的質(zhì)的飛躍：一是設計了超大規(guī)模專用芯片，使字形復原速度達到了710字/秒，居世界首位；二是具有強大的、花樣翻新的字形變化功能，可以提供傾斜字、立體字、空心字等多種藝術字體，上百種花邊和上千種網(wǎng)紋；三是實現(xiàn)了文字和圖形、黑白照片的合一處理，從而成為真正意義的光柵圖像處理器（RIP）。上述功能當時即使在國外的中文、日文照排系統(tǒng)中也聞所未聞，屬于世界首創(chuàng)。

此外，王選在世界上第一個設計實現(xiàn)了一個RIP同時支持激光照排和普通紙大樣輸出的創(chuàng)新功能，并把相關邏輯設計放在兩塊專用芯片中，組成廉價的輕印刷系統(tǒng)。這一巧妙做法為中國廣大中小印刷廠提供了一種過渡方案，使他們在購買能力有限的情況下，先購買輕印刷系統(tǒng)，日后再升級成激光照排。這是用戶夢寐以求又不敢提出的要求，當時國外系統(tǒng)沒有一家具有這一功能。

Ⅳ型系統(tǒng)在硬件方面達到完善的同時，還推出了兩個強有力的軟件——“大屏幕交互式報紙組版軟件”“批處理書刊排版軟件”。上述“殺手锏”功能組成的華光Ⅳ型機系統(tǒng)，在1988年世界銀行的國際招標中連連中標，此后投入批量生產(chǎn)，在國內(nèi)大規(guī)模推廣使用。

1989年，國內(nèi)某大報花費430萬美元，引進了美國HTS公司的照排系統(tǒng)。美方卻因解決不了漢字信息處理的難題，致使系統(tǒng)遲遲不能使用。王選帶領北大科研團隊，在原電子部的主持下與該報社簽訂了技術改造協(xié)議，半年不到就使系統(tǒng)改造成功投入了使用。美國HTS公司因此宣布破產(chǎn)。緊接著，來華銷售的英國、日本等其它國外廠商也因解決不了漢字信息處理的技術難關，最終全部被國產(chǎn)系統(tǒng)取代，退出了中國。

此后，王選和同事們又設計出TC91、TC93等第五、六代照排控制器，功能更加強大，以此為核心的方正電子出版系統(tǒng)迅速占領市場。到1993年，國內(nèi)99%的報社和90％以上的書刊印刷廠采用了國產(chǎn)激光照排系統(tǒng)，我國延續(xù)上百年的鉛字印刷行業(yè)得到徹底改造，走完了西方四十年才完成的技術改造道路。截至20世紀末，累計產(chǎn)值達100億元，創(chuàng)利潤15億元，出口創(chuàng)匯8000萬美元，產(chǎn)生了極大的經(jīng)濟和社會效益。2002年6月28日，原國務委員、國家經(jīng)委主任張勁夫在《人民日報》刊登了《我國印刷技術的第二次革命》一文，指出：“漢字激光照排技術在改造我國傳統(tǒng)的印刷業(yè)中發(fā)揮了巨大作用。如果說從雕版印刷到活字印刷是我國第一次印刷技術革命的話，那么從鉛排鉛印到照排膠印就是我國第二次印刷技術革命。”

（作者為北京大學計算機科學技術研究所副研究員，王選紀念室主任）

【參考文獻】

①[美]克萊頓·克里斯坦森著、胡建橋譯：《創(chuàng)新者的窘境》，北京：中信出版社，2010年。

②紀念七四八工程廿周年工作組：《七四八工程二十周年紀念文集》，北京大學圖書館藏本，1995年。

③王選：《王選文集（修訂版）》，北京：北京大學出版社，2006年。

④叢中笑：《王選的世界》，上海：上海科技出版社，2002年。

⑤張勁夫：《我國印刷技術的第二次革命》，《人民日報》，2002年6月27日。

責編/周素麗    美編/李月敏

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