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在中华民族上下5000年的文明历史长河中,汉字是传承文明的重要工具。汉字字体具有深刻的含义和迷人的魅力。11世纪40年代(宋朝)的中国发明家毕昇创造的活字排版技术,大大提升了印刷效率和水平,为推进中国乃至世界文明的传承作出了巨大的贡献。进入20世纪中叶,西方发达国家开始在印刷业中研究并采用激光“照排技术”,印刷业技术发生了新的革命性变化。然而,拼音文字进入电子计算机照排相对容易,方块汉字则难度极大。中国科学家王选知难而上,自主研制的国产激光照排系统,使我国传统出版印刷行业仅用了短短数年时间,便从铅字排版直接跨越到激光照排,为新闻、出版全过程的计算机化奠定了基础,引发了我国报业和印刷出版业“告别铅与火,迈入光与电”的有一次技术革命。王选之所以是这次技术革命“元勋”,这是因为,他不但是汉字激光照排电子计算机技术系统的开创者,还是这项技术研制团队的领军人物、主心骨。他迎着外国先进技术的挑战,顶住外国落后产品涌进国内市场的压力,自力更生,艰苦奋斗,屡屡创造辉煌,功在千秋,国产汉字激光照排系统被公认为毕昇发明活字印刷术后中国印刷技术的第二次革命。
迎着挑战,“挤”进“748工程”
1958年,王选从北京大学数学力学系计算数学专业毕业后留校工作,长期从事计算机高级语言编译系统方面的研究工作,从硬件设计跨入到软件领域,专门做软硬件相结合的研究。
1974年8月,为了改变我国印刷行业的落后面貌,解决汉字的计算机信息处理问题,在当时的国家计算机总局局长郭平欣的主持与协调下,第四机械工业部(电子工业部)、第一机械工业部、中国科学院、新华通讯社、国家出版局五部门通过国家计委向国务院呈送了《关于研制汉字信息处理系统的请示报告》。随后,国家计委便给五部门作出回复,决定将研制汉字信息处理系统列入1975年国家科技发展计划(即748工程),并成立领导小组,着手制定研究方案。748工程分三个子项目:汉字通信、汉字情报检索和汉字精密照排。
而这时正因病吃劳保,每月仅领40元工资的助教王选,闻讯后特别关注汉字的电子计算机精密照排系统。这是因为,早在1972年王选就对汉字输入电脑的方法产生了浓厚的兴趣。他还认真地写出一篇文章《用小键盘输入汉字的办法》。汉字精密照排是有难度的,正是它的难度和价值吸引了王选。王选当时病休在家,但却可以自由选题,可以做自己想做的任何事情。
要研制精密汉字照排系统,首先得研制照排机。当时世界上第一台照排机是1946年在美国问世的“手动式”照排机。50年代,美国研制了“光学机械式”第二代照排机。1965年德国海尔公司发明的阴电子照排机是第三代照排机。1975年英国正在研制的“激光照排”即第四代照排机也即将问世。
而当时中国的情况是,1975年,国内已有五家正在从事汉字照排系统的研制,但其中两家选择了二代机的方案,另外3家分别选择了飞点扫描、字模管和全息模拟存储的技术途径。
汉字照排系统的问题却一直没有得到圆满解决。
在国产计算机条件简陋的情况下,走常规的科研道路显然是不行的。王选决定迎着挑战,另辟蹊径,走自己的研制之路,采取跨越式发展的技术路线,要直接研制西方还没有产品的第四代激光照排系统,力争“挤”进“748工程”。
1975年5月底,王选写出了《全电子照排系统》的建议手稿,主张采用数字化存储和高倍率汉字信息压缩技术,并采用小键盘输入。当时的北京大学校革委会随即召开有关领导参加的会议,确定了“数字存储、信息压缩和小键盘输入”的总体方案,先作为北大自选项目,并争取列入国家748工程的计划。摆在王选面前的第一道难关就是汉字字模的存储量问题。这也是国内外研制汉字照排系统的最大技术难关。
汉字的常用字在3000字以上。印刷用的字体、字号又多,每种字体起码需要7000多字。每个汉字从特大号到七号,共有16种字号。考虑不同字体和不同字号在内,印刷用的汉字字头数高达100万字以上。汉字点阵对应的总存储量将达200亿位。
王选用几个月的时间分析汉字字形规律,进行极其繁杂的统计和比较。他发现,汉字的基本笔划是很有规律的。如横、竖、折等,是由基本直线和起笔、收笔及转折等笔锋组成的。有些笔划,如撇、捺、点等,虽然不规则,但都有一定的曲线变化。其中仍有规律可循。从理论上讲,完全可以研究出一套高倍率的汉字字形信息压缩方案。
经过几个月呕心沥血的奋战,王选终于探究出汉字造型的奥秘,使汉字字形的信息量居然压缩到五百分之一。这就是高倍率压缩方案。
压缩了能否复原?王选反复琢磨,反复试验,发明了一种失真最小的汉字变倍技术,使汉字字模能胖能瘦、能高能矮、能大能小。9月,通过软件模拟出“人”字的第一撇。到1976年初,王选的高倍率汉字信息压缩技术、高速还原技术及不失真的汉字变倍技术已经相当成熟,对汉字笔划的处理,对压缩了的汉字信息高速还原及研究汉字高倍方法等方面,都有了重大突破。王选在这一期间还完成了另一项创新——多级存贮器的调度算法。这样,王选全面突破了研制汉字精密照排系统的重大技术难题。
1976年5月3日,国家计算机总局局长郭平欣指定了10个字即“山、五、瓜、冰、边、效、凌、纵、缩、露”,以后又补充了一个“湘”字,要北大做压缩信息的软件复原实验。选这10个字的主要目的是想实际检测一下不同风格和框架的汉字的压缩率以及复原后的文字质量。6月11日,郭平欣等来北大参观表演,王选的方案完成了模拟实验,获得了一致好评。9月8日,经四机部刘寅副部长的同意,郭平欣签名发出一个通知,给北京大学正式下达了研制任务。这样,最终成功地“挤”进了“748工程”。
中国印刷术的第二次革命终于正式拉开了帷幕。
继汉字字模的存贮问题之后,王选的第二个大目标是解决高精度的计算机汉字输出装置。
当时,他唯一能借鉴的,只有第三代照排机的阴极管射线输出装置,它可以把一页的文字版面扫描在计算机荧光屏上,并在底片上曝光。不但输出速度高,而且能同时输出黑白图片和照片。但制造这种显像管和扫描电路的技术复杂,对底片灵敏度的要求也非常高,这个方法被王选否定了。
而这时,邮电部杭州通信设备厂制成的报纸传真机已投入实用。但传真机用的光源是录影灯,输出质量受到很大限制。王选决定将录影灯光源改为激光。并设计出四路激光平行扫描方案,使输出速度提高了4倍。从原来的每秒钟15个字提高到每秒钟60个字。完全达到了实用标准。
1977年12月6日上午,周培源校长主持了输出一整版“羊”字的演示会,郭平欣、新华社和各大报社40多人参加了这一活动。演示成功了!郭平欣在会上说:“研制激光照排系统的技术条件已经成熟。” 这一模拟实验结果在当时是非常鼓舞人心的。这场“羊”字整版独字表演,实际上是一次令人振奋的新闻发布会。它向人们宣告:汉字激光照排系统的实验模拟阶段已圆满结束!下一步工作就是把实验室的技术方案变成样机。
1978年,王选把全部时间都花在逻辑设计和工程设计上了。
1979年春天,王选他们终于研制出了汉字激光照排样机。接着又投入紧张而艰苦的调试工作。经过3个月的艰苦奋战,终于把样机调试完毕。
1979年7月27日,在北京大学电子计算机汉字信息处理技术研究室的计算机房里,科研人员用自己研制的照排系统,在短短几分钟内,一次成版地输出了一张由各种大小字体组成、版面布局复杂的八开报纸样纸,报头是郭平欣题写的“汉字信息处理”6个大字,横竖标题错落有致,大小十来种字体,配上精心安排的表格花边,使版面更加美观大方,端庄悦目。右上角的花边方框里印有3行小字:本刊是计算机——激光汉字编辑排版系统的试排样张。
7月28日国务院副总理方毅来到北大,参观了这个照排系统,并口头指示可以报道。8月11日,《光明日报》头版头条报道了这一喜讯,通栏大标题是《汉字信息处理技术的研究和应用获重大突破》,副标题是“我国自行设计的计算机——激光汉字编辑排版系统主体工程研制成功”,称这项成果“对于我国新闻出版印刷领域的现代化具有重大意义”。这一报道,在国内印刷业中引起一片喝彩声,在国外亦引起了巨大的反响。在以后很长一段时间内,王选一直将这张报样压在办公桌的玻璃板下,以作为鼓励自己不断前进的动力。
顶住压力,推出“华光Ⅱ型”系统
1979年10月8日,英国蒙纳照排系统展览会在北京举行。这是一套具有汉字处理功能的激光照排系统,在当时是比较先进的。许多前来参观的人眼中充满了新奇。在展览会期间的一次会上,有人热情介绍蒙纳系统,大谈其如何先进。中国某出版局与英方签订了意向性留购协议,英方开出的价码是60万英镑,其他一些单位也对蒙纳系统表现出浓厚兴趣。不久,日本人、美国人搞的汉字照排系统也接踵而进入中国。
王选则清醒地看到蒙纳系统有一个致命的弱点:“它的控制器总体设计是很差的,其终端的功能也很差。一屏只能显示很少几个汉字。离真正实用的要求还有很大距离。”“我们的优势在于,设计思想先进,‘轮廓加参数’的字形描述方法、高倍率信息压缩和高速复原等技术是我们的杀手锏。”王选还意识到:我们的样机体积大,可靠性也差。有些硬件的工艺还没有真正过关,离实用商品化还有一段艰苦的历程。在分析了双方的优劣形势后,王选决定加紧激光照排系统原理性样机的研制,开始研制基于大规模集成电路的真正实用的Ⅱ型机。
压力,既是阻力,又是动力。王选他们迎着外国落后产品大量涌入国内市场的压力,终于实现了第二次腾飞!
1979年春的报版样张输出主要是调试硬件系统的正确性;同年7月秋汉字终端的成功演示,标志着激光照排系统就更加完善,其性能已稳居国内领先水平。
汉字终端校改系统是激光照排系统的组成部分。它是由汉字显示器、汉字键盘、汉字文字库和终端控制机等部分组成的。主要用于文章的编辑校对和实现人与计算机对话。
文章进入计算机之后,编辑人员就可以通过汉字键盘发出命令,将文章调入终端控制机,并在汉字显示器上显示出来,供校对改稿用。汉字键盘设有专用功能键,可以十分方便地对原稿进行增、删、改。当你想修改文章中的某个字时,只需将显示幕上的光标移到该字,再按下应改入的字键,屏幕上的字就会被新字所取代。
有了终端校改系统,激光照排系统就更加完善,其性能已稳居国内领先水平。
1980年1月8日,《北京日报》在头版头条显著位置报道:
我国自行设计的计算机——激光汉字编排系统的主体工程和汉字终端校改系统研制成功。
1980年夏天,软件的核心部分全部调通。9月15日上午,计算机——激光汉字编辑排版系统成功地排出了样书《伍豪之剑》。全书只有26页,但字形优美清晰、封面古朴典雅,这是用国产激光照排系统排出的第一本汉字图书。10月20日,方毅书面赞扬:“这是可喜的成就,印刷术从火与铅的时代过渡到计算机与激光的时代,建议予以支持,请邓副主席批示。”邓小平同志于10月25日作了“应加支持”的批示。汉字激光照排系统后来被命名为华光Ⅰ型系统,
时任国务院进出口管委会负责人的江泽民,在1980年2月22日给国务院领导的一封信中明确否定了从国外引进激光照排系统,建议扶持北大等单位研制的激光照排系统,促使其成熟。
这时,王选清醒地认识到:华光Ⅰ型系统虽然通过了鉴定,但它仅仅是样品而不是商品! “华光系统在成为实用商品之前。我们的成果只能算作零!”
1983年夏天,华光Ⅱ型系统研制成功。这年10月,国际电子计算机中文信息研讨会在北京召开,钱伟长教授是大会主持人。王选被安排在第一天的上午作报告。听众反应十分强烈。
1984年初,新华社大胆采用了华光Ⅱ型系统。华光系统第一次进入试用状态,每天要处理14万多字的新闻稿。
但是,1984年对华光Ⅱ型系统来说,仍是十分严峻的一年:这一年,松下电器,奔驰汽车,IBM电脑等大量舶来品潮水般涌进中国。国内的电脑市场上,从微机到大、中型计算机,几乎全是进口货。数十种国产计算机产品静静地躺在仓库里无人问津。美、英、日等国研制的汉字照排系统,也以比从前更进步的技术,形成“联军”战斗力,向中国的报社、出版社、印刷厂发起进攻。这年10月将在北京举办国际印刷设备展览会,很多国家的先进设备都将来华参展。
最让王选伤心的是他在《人民日报》召集的专家论证会上遭到“惨败”。原因是参评的专家心理负担太重。他们在没有见到样机之前,很难相信华光系统真的能在激光照排领域里创造出超过美国的奇迹。也有人认为王选不过是在进行“王婆卖瓜”式的自我吹嘘。之后,社会上的凶险预言更是甚嚣尘上。华光系统的处境更趋恶化。
此时,“748工程”已历时10年了。我国有几十家出版社、报社、印刷厂购进了5种不同牌号的美、英、日照排系统。
王选再次清楚地意识到:现在,最要紧的是要使华光系统尽快达到可靠的实用水平。新华社能否用华光Ⅱ型照排系统顺利排出日刊,已成为决定华光系统成败的关键一仗。
王选和他的团队,齐心协力,背水一战,经过半年艰苦卓绝的努力,华光系统的可靠性大大提高了。
1984年底,王选在四机部主持召开的制订“七·五”规划会议上立下军令状,郑重宣布:明年2月1日,如果华光Ⅱ型系统还不能在新华社排出日刊,我们自动放弃“七·五”攻关的经费。他讲到这里,又满怀信心地挥了挥手强调:“统统不要,分文不取!”
1985年2月1日,新华社用华光Ⅱ型计算机——激光汉字编辑排版系统连续运行,排印出《新华社新闻稿》日刊和《前进报》旬报。华光Ⅱ型系统果然神通广大,它不但能支持四台组版终端,还能同时校改文稿。仅用几个人就能完成每天14万字的日刊任务。从这天起,经过3个月的连续运行,共排印了88期新闻稿,12期《前进报》,一举突破了1000万字大关!
4月,华光Ⅱ型系统作为中国电子产品的代表,参加了日本筑波万国科技博览会,赢得一片赞赏声。5月,中国计算机界、新闻界和出版界100多名专家,出席了国家经委主持的鉴定会。专家们对华光Ⅱ型计算机——激光汉字编辑排版系统进行了严格的测试和审查之后,郑重宣布:华光Ⅱ型编排系统是我国研制成功的一项具有国际先进水平的重大科研项目。我国各大报刊都报道了这一重大新闻,并宣布华光Ⅱ型系统即将正式投入批量生产。1986年华光Ⅱ型系统被评为1985年中国十大科技成就之一。
攻坚克难,第一张激光照排中文报纸诞生
在一片赞美声中,王选仍以十分苛刻的目光对华光Ⅱ型系统横加挑剔:体积大,外观不秀丽;主机硬盘对机房的要求过高,太娇气了;软件要进一步改进提高,它还应付不了对开大报及版面复杂的科技版;滚筒式激光照排机也不过硬,有时还出毛病;用户也太少了,全国只有五家。此时他宣布:如果把华光Ⅰ型系统的样机视为零的话,那么华光Ⅱ型照排系统只不过是开了一朵小花,结了一个小小的果子!
接着,他们又发起了新的攻坚战——发展小型化的华光Ⅲ型系统,进一步提高系统的稳定性和可靠性,提高排版软件的功能。
1985年春节,王选初步完成了华光Ⅲ型系统专用的超大规模集成芯片的逻辑设计。1987年春节,王选在完成Ⅲ型机微程序设计的同时,还巧妙地构思了空心、旋转、勾边等一系列美观新颖的字体设计方案。这时的华光Ⅲ型系统不仅体积小,外观小巧漂亮,而且在技术指标和功能方面都有了明显的提高,价格也大幅度下降,朝小型化、实用化和商品化方向迈进了一大步。华光Ⅲ型产品推出后,不到两年的工夫,就在我国新闻出版及印刷系统售出40余套计算机——激光汉字编辑排版系统。尤其是Ⅲ型系统所配备的科技排版软件,在科技界和出版界赢得一片赞誉声。
早在1985年,日本有一家出版社就计划出版一本日、英、汉技术大辞典。由于这部书涉及三国文字,又是多达5000页的大十六开巨著,技术上难度很大。这家出版商在日本国内多方奔走,找不到敢于承担的厂家。万般无奈,他们与我国国防工业出版社联系,希望能合作出书。我国防工业出版社联系了不少厂家和出版社,结果都因排版费用高昂,而且不能保证出版时间而告吹。最后,找到了王选。王选当即回复:可以用华光系统排版。但却遭到日方的质疑。1986得2月,华光系统一举排出了这部巨著的漂亮清样。日方技术人员接到清样之后,怎么也不相信这是用电脑照排的。他们把底片要去,用放大镜仔细观察之后才点头认可。
1986年4月,华光Ⅲ型系统参加第14届日内瓦国际发明展览会,获得金牌!
用激光照排系统输出整页中文报纸,在世界上还没有先例。日本及欧美各国当时都在加紧研制,但没有一家获得成功。而“华光”,马上就要把输出对开的日报变成现实。首都报业中,第一个站出来用华光系统进行装备的勇士是《经济日报》印刷厂厂长夏天俊。
1987年初,《经济日报》印刷厂购进的两套华光Ⅲ型照排系统,先后安装调试完毕。5月22日,在北京,在《经济日报》印刷厂的激光照排车间里诞生了世界上第一张整页输出的中文报纸!它所用的激光照排机就是华光Ⅲ型。
由此,《经济日报》的印刷质量和经济效益也实现了一次令国人瞩目的腾飞。
尤其令人惊奇和注目的是《经济日报》的时效。1987年10月,党的十三大工作报告,全文达34000多字。各大报社在收到新华社电讯稿之后,即使立即召集一批最熟练的印刷工人,也得苦战三四个小时才能完成排版任务。只有《经济日报》,借助华光Ⅲ型照排系统的威力,在收到电讯稿之后,仅仅用了20分钟就在照排车间完成了全部排版任务!
《经济日报》印刷厂的劳动生产率也是今非昔比。原来铅排作业的夜班需要35人,现在呢,照排车间只需一人排字,一人拼版。两套班子才4个人,再加一名领班,总共5个人就够了。
1987年12月2日,华光Ⅲ型报纸编排系统通过国家级验收。中共中央政治局派人专程前往祝贺。鉴定书上赫然写着:《经济日报》是世界上第一家采用计算机激光屏幕组版、整版输出的中文报纸。参加鉴定会的专家们,都怀着激动和自豪的心情在鉴定书上签了名。
再创辉煌,引领“彩色革命”
1987年5月22日,当华光Ⅲ型报纸编排系统排印出世界上第一张清晰、漂亮的《经济日报》时,由《人民日报》投资430万美元,从美国HTS公司进口的两套精密照排系统也进入最后的安装调试阶段。这时华光Ⅲ型系统的价格更为便宜:两套华光系统加上组版终端及录入机等设备,总共180万元人民币。价格仅仅是两套HTS系统的1/15。
到了1987年12月,华光Ⅲ型系统已在《经济日报》连续、稳定地运行了半年,并正式通过了国家验收。但《人民日报》从美国HTS公司进口的设备仍然出不了报纸。
1988年夏天,《人民日报》社用HTS系统出了一版报纸,发现该系统使用起来很不方便,而且故障频频发生,常常死机。时效也非常差,它要求编辑人员必须提前两天交稿,这对日报来说,是根本无法接受的苛求。尽管美方技术人员做了不少努力,但没有效果,直到1988年底,还是出不了报纸。无奈,HTS公司只得派人找到北京大学,要求购买华光系统的专利技术和设备,以便把趴在《人民日报》社的HTS照排系统救活。被王选以高价所拒绝。
这时,还有4个国家的华文报纸正翘首观望。只要HTS系统印出第一张《人民日报》,这四个国家华文报纸马上就与HTS公司签约定货。如果迟迟出不了报纸,订货自然会告吹。
《人民日报》报社的领导忙请王选帮忙解围。王选欣然允诺。他亲自带领研究室的技术骨干去《人民日报》社,对美国HTS公司的设备进行了全面的剖析。剖析的结果是:不论总体设计及核心技术的水平,还是软件的排报功能,HTS系统都比华光系统落后两年以上。王选表示:“可以用华光技术救括HTS系统的大部分设备。”报社领导决定与HTS公司中止合同。但HTS公司仍不甘心失败。1989年1月20日,HTS公司总裁带着两个新研制出来的软件,亲自来华解决技术故障。几经调试之后,仍无结果,总裁怀着沉重的心情颓丧地说:“我回国后就辞职。今后,地球上不会再有HTS公司存在了……”
美国的HTS公司的中文激光照排系统悄悄地从中国大地上消失了。一些外国电脑公司也纷纷宣布:在汉字激光照排领域中,我们放弃与中国人竞争的机会。
1991年初,王选又率领年轻的专家们勇敢地闯入难度极大的汉字彩色照排世界,开始研究汉字彩色出版系统。8月底,在《解放军报》试用了新研制成的汉字彩色照排系统后,9月初试出版了《乡镇企业报》的彩色版。12月20日,研制过程宣告结束。1992年1月,《澳门日报》抢先购置了北大方正的汉字彩色激光照排系统。
1992年,邓小平南巡考察珠海时,海内外各大报刊都争先恐后地作了突出报道,同时配发了照片。21日,《澳门日报》予以报道,并刊发邓小平彩色照片,这是全球中文报刊上唯一刊出的邓小平彩色照片,成为在世界上首次实现彩色图片与中文合一处理和输出的中文彩色报纸,震动了全球。
王选教授得知彩色照排系统首战告捷的喜讯之后,他兴奋地向人们宣告:如果说,汉字激光照排是一场结束铅与火的印刷术革命,那么,我们还将在印刷业掀起一场令人赏心悦目的彩色革命!
继《澳门日报》之后,香港《大公报》(1992年5月)、《新晚报》(1992年5月)、马来西来《亚洲时报》(1992年9月)、美国《星岛日报》等都先后采用了北大方正彩色激光照排系统,天天出彩报。目前海外已出彩报的30多家华文报社中,绝大多数都用的是北大方正生产的彩色出版系统。
国内报刊如《科技日报》、《人民日报》海外版,早在1992年就用北大方正系统出彩报。如今,采用了北大方正彩色出版系统的国内报刊已有近百家之多,其中《羊城晚报》《深圳商报》《姑苏晚报》及《沈阳日报》天天出彩版,北大方正掀起的中文印刷业的彩色革命使地球上的中文报刊变得一天比一天漂亮了。
1994 《深圳晚报》首家采用新闻采编流程计算机管理系统,引发了国内报业“告别纸和笔”的技术革新。4月22日,《西藏日报》由方正系统印出,至此,全国所有省级报纸均“告别铅与火”,方正系统拥有了全国内地99%的市场。
我国内地的报业、印刷厂,没有经历过第二代、第三代照排机的历程,从当今最落后的铅排,一下子跳到具世界先进水平的激光照排,真的实现了“一步登天”。
王选的发明创造以及在他主持下研究开发的汉字激光照排系统,在中国引发了震惊世界的汉字印刷术革命,使古老的汉字印刷术从“铅与火”的时代,一步跨跃到“光与电”的时代。
(责编 肖黎)
迎着挑战,“挤”进“748工程”
1958年,王选从北京大学数学力学系计算数学专业毕业后留校工作,长期从事计算机高级语言编译系统方面的研究工作,从硬件设计跨入到软件领域,专门做软硬件相结合的研究。
1974年8月,为了改变我国印刷行业的落后面貌,解决汉字的计算机信息处理问题,在当时的国家计算机总局局长郭平欣的主持与协调下,第四机械工业部(电子工业部)、第一机械工业部、中国科学院、新华通讯社、国家出版局五部门通过国家计委向国务院呈送了《关于研制汉字信息处理系统的请示报告》。随后,国家计委便给五部门作出回复,决定将研制汉字信息处理系统列入1975年国家科技发展计划(即748工程),并成立领导小组,着手制定研究方案。748工程分三个子项目:汉字通信、汉字情报检索和汉字精密照排。
而这时正因病吃劳保,每月仅领40元工资的助教王选,闻讯后特别关注汉字的电子计算机精密照排系统。这是因为,早在1972年王选就对汉字输入电脑的方法产生了浓厚的兴趣。他还认真地写出一篇文章《用小键盘输入汉字的办法》。汉字精密照排是有难度的,正是它的难度和价值吸引了王选。王选当时病休在家,但却可以自由选题,可以做自己想做的任何事情。
要研制精密汉字照排系统,首先得研制照排机。当时世界上第一台照排机是1946年在美国问世的“手动式”照排机。50年代,美国研制了“光学机械式”第二代照排机。1965年德国海尔公司发明的阴电子照排机是第三代照排机。1975年英国正在研制的“激光照排”即第四代照排机也即将问世。
而当时中国的情况是,1975年,国内已有五家正在从事汉字照排系统的研制,但其中两家选择了二代机的方案,另外3家分别选择了飞点扫描、字模管和全息模拟存储的技术途径。
汉字照排系统的问题却一直没有得到圆满解决。
在国产计算机条件简陋的情况下,走常规的科研道路显然是不行的。王选决定迎着挑战,另辟蹊径,走自己的研制之路,采取跨越式发展的技术路线,要直接研制西方还没有产品的第四代激光照排系统,力争“挤”进“748工程”。
1975年5月底,王选写出了《全电子照排系统》的建议手稿,主张采用数字化存储和高倍率汉字信息压缩技术,并采用小键盘输入。当时的北京大学校革委会随即召开有关领导参加的会议,确定了“数字存储、信息压缩和小键盘输入”的总体方案,先作为北大自选项目,并争取列入国家748工程的计划。摆在王选面前的第一道难关就是汉字字模的存储量问题。这也是国内外研制汉字照排系统的最大技术难关。
汉字的常用字在3000字以上。印刷用的字体、字号又多,每种字体起码需要7000多字。每个汉字从特大号到七号,共有16种字号。考虑不同字体和不同字号在内,印刷用的汉字字头数高达100万字以上。汉字点阵对应的总存储量将达200亿位。
王选用几个月的时间分析汉字字形规律,进行极其繁杂的统计和比较。他发现,汉字的基本笔划是很有规律的。如横、竖、折等,是由基本直线和起笔、收笔及转折等笔锋组成的。有些笔划,如撇、捺、点等,虽然不规则,但都有一定的曲线变化。其中仍有规律可循。从理论上讲,完全可以研究出一套高倍率的汉字字形信息压缩方案。
经过几个月呕心沥血的奋战,王选终于探究出汉字造型的奥秘,使汉字字形的信息量居然压缩到五百分之一。这就是高倍率压缩方案。
压缩了能否复原?王选反复琢磨,反复试验,发明了一种失真最小的汉字变倍技术,使汉字字模能胖能瘦、能高能矮、能大能小。9月,通过软件模拟出“人”字的第一撇。到1976年初,王选的高倍率汉字信息压缩技术、高速还原技术及不失真的汉字变倍技术已经相当成熟,对汉字笔划的处理,对压缩了的汉字信息高速还原及研究汉字高倍方法等方面,都有了重大突破。王选在这一期间还完成了另一项创新——多级存贮器的调度算法。这样,王选全面突破了研制汉字精密照排系统的重大技术难题。
1976年5月3日,国家计算机总局局长郭平欣指定了10个字即“山、五、瓜、冰、边、效、凌、纵、缩、露”,以后又补充了一个“湘”字,要北大做压缩信息的软件复原实验。选这10个字的主要目的是想实际检测一下不同风格和框架的汉字的压缩率以及复原后的文字质量。6月11日,郭平欣等来北大参观表演,王选的方案完成了模拟实验,获得了一致好评。9月8日,经四机部刘寅副部长的同意,郭平欣签名发出一个通知,给北京大学正式下达了研制任务。这样,最终成功地“挤”进了“748工程”。
中国印刷术的第二次革命终于正式拉开了帷幕。
继汉字字模的存贮问题之后,王选的第二个大目标是解决高精度的计算机汉字输出装置。
当时,他唯一能借鉴的,只有第三代照排机的阴极管射线输出装置,它可以把一页的文字版面扫描在计算机荧光屏上,并在底片上曝光。不但输出速度高,而且能同时输出黑白图片和照片。但制造这种显像管和扫描电路的技术复杂,对底片灵敏度的要求也非常高,这个方法被王选否定了。
而这时,邮电部杭州通信设备厂制成的报纸传真机已投入实用。但传真机用的光源是录影灯,输出质量受到很大限制。王选决定将录影灯光源改为激光。并设计出四路激光平行扫描方案,使输出速度提高了4倍。从原来的每秒钟15个字提高到每秒钟60个字。完全达到了实用标准。
1977年12月6日上午,周培源校长主持了输出一整版“羊”字的演示会,郭平欣、新华社和各大报社40多人参加了这一活动。演示成功了!郭平欣在会上说:“研制激光照排系统的技术条件已经成熟。” 这一模拟实验结果在当时是非常鼓舞人心的。这场“羊”字整版独字表演,实际上是一次令人振奋的新闻发布会。它向人们宣告:汉字激光照排系统的实验模拟阶段已圆满结束!下一步工作就是把实验室的技术方案变成样机。
1978年,王选把全部时间都花在逻辑设计和工程设计上了。
1979年春天,王选他们终于研制出了汉字激光照排样机。接着又投入紧张而艰苦的调试工作。经过3个月的艰苦奋战,终于把样机调试完毕。
1979年7月27日,在北京大学电子计算机汉字信息处理技术研究室的计算机房里,科研人员用自己研制的照排系统,在短短几分钟内,一次成版地输出了一张由各种大小字体组成、版面布局复杂的八开报纸样纸,报头是郭平欣题写的“汉字信息处理”6个大字,横竖标题错落有致,大小十来种字体,配上精心安排的表格花边,使版面更加美观大方,端庄悦目。右上角的花边方框里印有3行小字:本刊是计算机——激光汉字编辑排版系统的试排样张。
7月28日国务院副总理方毅来到北大,参观了这个照排系统,并口头指示可以报道。8月11日,《光明日报》头版头条报道了这一喜讯,通栏大标题是《汉字信息处理技术的研究和应用获重大突破》,副标题是“我国自行设计的计算机——激光汉字编辑排版系统主体工程研制成功”,称这项成果“对于我国新闻出版印刷领域的现代化具有重大意义”。这一报道,在国内印刷业中引起一片喝彩声,在国外亦引起了巨大的反响。在以后很长一段时间内,王选一直将这张报样压在办公桌的玻璃板下,以作为鼓励自己不断前进的动力。
顶住压力,推出“华光Ⅱ型”系统
1979年10月8日,英国蒙纳照排系统展览会在北京举行。这是一套具有汉字处理功能的激光照排系统,在当时是比较先进的。许多前来参观的人眼中充满了新奇。在展览会期间的一次会上,有人热情介绍蒙纳系统,大谈其如何先进。中国某出版局与英方签订了意向性留购协议,英方开出的价码是60万英镑,其他一些单位也对蒙纳系统表现出浓厚兴趣。不久,日本人、美国人搞的汉字照排系统也接踵而进入中国。
王选则清醒地看到蒙纳系统有一个致命的弱点:“它的控制器总体设计是很差的,其终端的功能也很差。一屏只能显示很少几个汉字。离真正实用的要求还有很大距离。”“我们的优势在于,设计思想先进,‘轮廓加参数’的字形描述方法、高倍率信息压缩和高速复原等技术是我们的杀手锏。”王选还意识到:我们的样机体积大,可靠性也差。有些硬件的工艺还没有真正过关,离实用商品化还有一段艰苦的历程。在分析了双方的优劣形势后,王选决定加紧激光照排系统原理性样机的研制,开始研制基于大规模集成电路的真正实用的Ⅱ型机。
压力,既是阻力,又是动力。王选他们迎着外国落后产品大量涌入国内市场的压力,终于实现了第二次腾飞!
1979年春的报版样张输出主要是调试硬件系统的正确性;同年7月秋汉字终端的成功演示,标志着激光照排系统就更加完善,其性能已稳居国内领先水平。
汉字终端校改系统是激光照排系统的组成部分。它是由汉字显示器、汉字键盘、汉字文字库和终端控制机等部分组成的。主要用于文章的编辑校对和实现人与计算机对话。
文章进入计算机之后,编辑人员就可以通过汉字键盘发出命令,将文章调入终端控制机,并在汉字显示器上显示出来,供校对改稿用。汉字键盘设有专用功能键,可以十分方便地对原稿进行增、删、改。当你想修改文章中的某个字时,只需将显示幕上的光标移到该字,再按下应改入的字键,屏幕上的字就会被新字所取代。
有了终端校改系统,激光照排系统就更加完善,其性能已稳居国内领先水平。
1980年1月8日,《北京日报》在头版头条显著位置报道:
我国自行设计的计算机——激光汉字编排系统的主体工程和汉字终端校改系统研制成功。
1980年夏天,软件的核心部分全部调通。9月15日上午,计算机——激光汉字编辑排版系统成功地排出了样书《伍豪之剑》。全书只有26页,但字形优美清晰、封面古朴典雅,这是用国产激光照排系统排出的第一本汉字图书。10月20日,方毅书面赞扬:“这是可喜的成就,印刷术从火与铅的时代过渡到计算机与激光的时代,建议予以支持,请邓副主席批示。”邓小平同志于10月25日作了“应加支持”的批示。汉字激光照排系统后来被命名为华光Ⅰ型系统,
时任国务院进出口管委会负责人的江泽民,在1980年2月22日给国务院领导的一封信中明确否定了从国外引进激光照排系统,建议扶持北大等单位研制的激光照排系统,促使其成熟。
这时,王选清醒地认识到:华光Ⅰ型系统虽然通过了鉴定,但它仅仅是样品而不是商品! “华光系统在成为实用商品之前。我们的成果只能算作零!”
1983年夏天,华光Ⅱ型系统研制成功。这年10月,国际电子计算机中文信息研讨会在北京召开,钱伟长教授是大会主持人。王选被安排在第一天的上午作报告。听众反应十分强烈。
1984年初,新华社大胆采用了华光Ⅱ型系统。华光系统第一次进入试用状态,每天要处理14万多字的新闻稿。
但是,1984年对华光Ⅱ型系统来说,仍是十分严峻的一年:这一年,松下电器,奔驰汽车,IBM电脑等大量舶来品潮水般涌进中国。国内的电脑市场上,从微机到大、中型计算机,几乎全是进口货。数十种国产计算机产品静静地躺在仓库里无人问津。美、英、日等国研制的汉字照排系统,也以比从前更进步的技术,形成“联军”战斗力,向中国的报社、出版社、印刷厂发起进攻。这年10月将在北京举办国际印刷设备展览会,很多国家的先进设备都将来华参展。
最让王选伤心的是他在《人民日报》召集的专家论证会上遭到“惨败”。原因是参评的专家心理负担太重。他们在没有见到样机之前,很难相信华光系统真的能在激光照排领域里创造出超过美国的奇迹。也有人认为王选不过是在进行“王婆卖瓜”式的自我吹嘘。之后,社会上的凶险预言更是甚嚣尘上。华光系统的处境更趋恶化。
此时,“748工程”已历时10年了。我国有几十家出版社、报社、印刷厂购进了5种不同牌号的美、英、日照排系统。
王选再次清楚地意识到:现在,最要紧的是要使华光系统尽快达到可靠的实用水平。新华社能否用华光Ⅱ型照排系统顺利排出日刊,已成为决定华光系统成败的关键一仗。
王选和他的团队,齐心协力,背水一战,经过半年艰苦卓绝的努力,华光系统的可靠性大大提高了。
1984年底,王选在四机部主持召开的制订“七·五”规划会议上立下军令状,郑重宣布:明年2月1日,如果华光Ⅱ型系统还不能在新华社排出日刊,我们自动放弃“七·五”攻关的经费。他讲到这里,又满怀信心地挥了挥手强调:“统统不要,分文不取!”
1985年2月1日,新华社用华光Ⅱ型计算机——激光汉字编辑排版系统连续运行,排印出《新华社新闻稿》日刊和《前进报》旬报。华光Ⅱ型系统果然神通广大,它不但能支持四台组版终端,还能同时校改文稿。仅用几个人就能完成每天14万字的日刊任务。从这天起,经过3个月的连续运行,共排印了88期新闻稿,12期《前进报》,一举突破了1000万字大关!
4月,华光Ⅱ型系统作为中国电子产品的代表,参加了日本筑波万国科技博览会,赢得一片赞赏声。5月,中国计算机界、新闻界和出版界100多名专家,出席了国家经委主持的鉴定会。专家们对华光Ⅱ型计算机——激光汉字编辑排版系统进行了严格的测试和审查之后,郑重宣布:华光Ⅱ型编排系统是我国研制成功的一项具有国际先进水平的重大科研项目。我国各大报刊都报道了这一重大新闻,并宣布华光Ⅱ型系统即将正式投入批量生产。1986年华光Ⅱ型系统被评为1985年中国十大科技成就之一。
攻坚克难,第一张激光照排中文报纸诞生
在一片赞美声中,王选仍以十分苛刻的目光对华光Ⅱ型系统横加挑剔:体积大,外观不秀丽;主机硬盘对机房的要求过高,太娇气了;软件要进一步改进提高,它还应付不了对开大报及版面复杂的科技版;滚筒式激光照排机也不过硬,有时还出毛病;用户也太少了,全国只有五家。此时他宣布:如果把华光Ⅰ型系统的样机视为零的话,那么华光Ⅱ型照排系统只不过是开了一朵小花,结了一个小小的果子!
接着,他们又发起了新的攻坚战——发展小型化的华光Ⅲ型系统,进一步提高系统的稳定性和可靠性,提高排版软件的功能。
1985年春节,王选初步完成了华光Ⅲ型系统专用的超大规模集成芯片的逻辑设计。1987年春节,王选在完成Ⅲ型机微程序设计的同时,还巧妙地构思了空心、旋转、勾边等一系列美观新颖的字体设计方案。这时的华光Ⅲ型系统不仅体积小,外观小巧漂亮,而且在技术指标和功能方面都有了明显的提高,价格也大幅度下降,朝小型化、实用化和商品化方向迈进了一大步。华光Ⅲ型产品推出后,不到两年的工夫,就在我国新闻出版及印刷系统售出40余套计算机——激光汉字编辑排版系统。尤其是Ⅲ型系统所配备的科技排版软件,在科技界和出版界赢得一片赞誉声。
早在1985年,日本有一家出版社就计划出版一本日、英、汉技术大辞典。由于这部书涉及三国文字,又是多达5000页的大十六开巨著,技术上难度很大。这家出版商在日本国内多方奔走,找不到敢于承担的厂家。万般无奈,他们与我国国防工业出版社联系,希望能合作出书。我国防工业出版社联系了不少厂家和出版社,结果都因排版费用高昂,而且不能保证出版时间而告吹。最后,找到了王选。王选当即回复:可以用华光系统排版。但却遭到日方的质疑。1986得2月,华光系统一举排出了这部巨著的漂亮清样。日方技术人员接到清样之后,怎么也不相信这是用电脑照排的。他们把底片要去,用放大镜仔细观察之后才点头认可。
1986年4月,华光Ⅲ型系统参加第14届日内瓦国际发明展览会,获得金牌!
用激光照排系统输出整页中文报纸,在世界上还没有先例。日本及欧美各国当时都在加紧研制,但没有一家获得成功。而“华光”,马上就要把输出对开的日报变成现实。首都报业中,第一个站出来用华光系统进行装备的勇士是《经济日报》印刷厂厂长夏天俊。
1987年初,《经济日报》印刷厂购进的两套华光Ⅲ型照排系统,先后安装调试完毕。5月22日,在北京,在《经济日报》印刷厂的激光照排车间里诞生了世界上第一张整页输出的中文报纸!它所用的激光照排机就是华光Ⅲ型。
由此,《经济日报》的印刷质量和经济效益也实现了一次令国人瞩目的腾飞。
尤其令人惊奇和注目的是《经济日报》的时效。1987年10月,党的十三大工作报告,全文达34000多字。各大报社在收到新华社电讯稿之后,即使立即召集一批最熟练的印刷工人,也得苦战三四个小时才能完成排版任务。只有《经济日报》,借助华光Ⅲ型照排系统的威力,在收到电讯稿之后,仅仅用了20分钟就在照排车间完成了全部排版任务!
《经济日报》印刷厂的劳动生产率也是今非昔比。原来铅排作业的夜班需要35人,现在呢,照排车间只需一人排字,一人拼版。两套班子才4个人,再加一名领班,总共5个人就够了。
1987年12月2日,华光Ⅲ型报纸编排系统通过国家级验收。中共中央政治局派人专程前往祝贺。鉴定书上赫然写着:《经济日报》是世界上第一家采用计算机激光屏幕组版、整版输出的中文报纸。参加鉴定会的专家们,都怀着激动和自豪的心情在鉴定书上签了名。
再创辉煌,引领“彩色革命”
1987年5月22日,当华光Ⅲ型报纸编排系统排印出世界上第一张清晰、漂亮的《经济日报》时,由《人民日报》投资430万美元,从美国HTS公司进口的两套精密照排系统也进入最后的安装调试阶段。这时华光Ⅲ型系统的价格更为便宜:两套华光系统加上组版终端及录入机等设备,总共180万元人民币。价格仅仅是两套HTS系统的1/15。
到了1987年12月,华光Ⅲ型系统已在《经济日报》连续、稳定地运行了半年,并正式通过了国家验收。但《人民日报》从美国HTS公司进口的设备仍然出不了报纸。
1988年夏天,《人民日报》社用HTS系统出了一版报纸,发现该系统使用起来很不方便,而且故障频频发生,常常死机。时效也非常差,它要求编辑人员必须提前两天交稿,这对日报来说,是根本无法接受的苛求。尽管美方技术人员做了不少努力,但没有效果,直到1988年底,还是出不了报纸。无奈,HTS公司只得派人找到北京大学,要求购买华光系统的专利技术和设备,以便把趴在《人民日报》社的HTS照排系统救活。被王选以高价所拒绝。
这时,还有4个国家的华文报纸正翘首观望。只要HTS系统印出第一张《人民日报》,这四个国家华文报纸马上就与HTS公司签约定货。如果迟迟出不了报纸,订货自然会告吹。
《人民日报》报社的领导忙请王选帮忙解围。王选欣然允诺。他亲自带领研究室的技术骨干去《人民日报》社,对美国HTS公司的设备进行了全面的剖析。剖析的结果是:不论总体设计及核心技术的水平,还是软件的排报功能,HTS系统都比华光系统落后两年以上。王选表示:“可以用华光技术救括HTS系统的大部分设备。”报社领导决定与HTS公司中止合同。但HTS公司仍不甘心失败。1989年1月20日,HTS公司总裁带着两个新研制出来的软件,亲自来华解决技术故障。几经调试之后,仍无结果,总裁怀着沉重的心情颓丧地说:“我回国后就辞职。今后,地球上不会再有HTS公司存在了……”
美国的HTS公司的中文激光照排系统悄悄地从中国大地上消失了。一些外国电脑公司也纷纷宣布:在汉字激光照排领域中,我们放弃与中国人竞争的机会。
1991年初,王选又率领年轻的专家们勇敢地闯入难度极大的汉字彩色照排世界,开始研究汉字彩色出版系统。8月底,在《解放军报》试用了新研制成的汉字彩色照排系统后,9月初试出版了《乡镇企业报》的彩色版。12月20日,研制过程宣告结束。1992年1月,《澳门日报》抢先购置了北大方正的汉字彩色激光照排系统。
1992年,邓小平南巡考察珠海时,海内外各大报刊都争先恐后地作了突出报道,同时配发了照片。21日,《澳门日报》予以报道,并刊发邓小平彩色照片,这是全球中文报刊上唯一刊出的邓小平彩色照片,成为在世界上首次实现彩色图片与中文合一处理和输出的中文彩色报纸,震动了全球。
王选教授得知彩色照排系统首战告捷的喜讯之后,他兴奋地向人们宣告:如果说,汉字激光照排是一场结束铅与火的印刷术革命,那么,我们还将在印刷业掀起一场令人赏心悦目的彩色革命!
继《澳门日报》之后,香港《大公报》(1992年5月)、《新晚报》(1992年5月)、马来西来《亚洲时报》(1992年9月)、美国《星岛日报》等都先后采用了北大方正彩色激光照排系统,天天出彩报。目前海外已出彩报的30多家华文报社中,绝大多数都用的是北大方正生产的彩色出版系统。
国内报刊如《科技日报》、《人民日报》海外版,早在1992年就用北大方正系统出彩报。如今,采用了北大方正彩色出版系统的国内报刊已有近百家之多,其中《羊城晚报》《深圳商报》《姑苏晚报》及《沈阳日报》天天出彩版,北大方正掀起的中文印刷业的彩色革命使地球上的中文报刊变得一天比一天漂亮了。
1994 《深圳晚报》首家采用新闻采编流程计算机管理系统,引发了国内报业“告别纸和笔”的技术革新。4月22日,《西藏日报》由方正系统印出,至此,全国所有省级报纸均“告别铅与火”,方正系统拥有了全国内地99%的市场。
我国内地的报业、印刷厂,没有经历过第二代、第三代照排机的历程,从当今最落后的铅排,一下子跳到具世界先进水平的激光照排,真的实现了“一步登天”。
王选的发明创造以及在他主持下研究开发的汉字激光照排系统,在中国引发了震惊世界的汉字印刷术革命,使古老的汉字印刷术从“铅与火”的时代,一步跨跃到“光与电”的时代。
(责编 肖黎)