1979年 汉字信息处理与激光照排系统主体工程研制成功

　　洗尽“铅”华 汉字与时代接轨

　　有人说，在中华文明的历史上，我们不应忘记这些人：仓颉创造了汉字，让文明可以沉淀下来；毕昇发明了活字印刷， 让文明传播到世界的每一个角落；王选把汉字带进了信息时代， 让中华汉字文化源远流长。在历史长河中，以王选为代表的我国科技工作者，为汉字跟上信息时代的步伐，为中华文明的传承发扬作出了不可磨灭的贡献。

　　进入20世纪，随着电子计算机和光学技术的迅速发展，西方率先结束了活字印刷，采用了“电子照排技术”， 而中国仍沿用“以火熔铅，以铅铸字，以铅字排版，以铅版印刷”的铅排作业。70年代，中国数量最多的工厂恐怕就是印刷厂了，约有1万家，大多是装备落后的小厂。

　　铅字印刷的基本工艺程序是：铸字、拣字（如果发现字库中没有的字， 则另行刻字）、排版、上机印刷、切割、装订。铅字印刷不仅耗费巨大的人力物力，而且能耗巨大、效率低下、污染严重。据不完全统计，当时铸字耗用的铅合金达20万吨，铜模200万副，价值人民币60亿元。更重要的是，铅字印刷的出版效率极低，一本普通图书从发稿到出版要一年左右。

　　王选领导的团队20年磨一剑，终于使汉字激光照排技术在中国得到广泛普及和应用，以摧枯拉朽之势，掀起了中国印刷业“告别铅与火，迈入光与电”的印刷技术革命。他的发明，使拥有几千年悠久历史、却被某些专家预言为“计算机时代掘墓人”的汉字，如鲤鱼一跃，跃过了计算机这道龙门，进入了风驰电掣的信息时代，为中华文化的传承和发扬插上了科技的翅膀。

　　一跃 40 年 气概凌云的技术跨越

　　1974年8月，在周恩来总理的亲自关怀下，原四机部（电子工业部）、原一机部（机械工业部）、中国科学院、新华社、原国家出版事业管理局五家机构联合发起，设立了国家重点科技攻关项目“汉字信息处理系统工程”，简称“748 工程”。“748 工程”分为汉字精密照排系统、汉字情报检索系统、汉字远传通信系统三个子项目。1975 年，多年病休在家的北京大学无线电系教师王选，从妻子（数学系教师）陈堃銶那里听说了这项工程，被其中“汉字精密照排系统”的价值和难度强烈吸引，开始自发进行研究。汉字精密照排指运用计算机和相关的光学、机械技术，对中文信息进行输入、编辑、排版、输出及印刷。研制这一系统的目标，就是用现代科技对我国传统而落后的印刷行业进行彻底改造。

　　20世纪40年代，美国发明了第一代手动照排机，到70年代，日本流行的是第二代光学机械式照排机，欧美则已流行第三代阴极射线管照排机。我国当时有五个攻关团队从事汉字照排系统的研究，其中两个团队选择了二代机，三个团队采用了三代机。在汉字信息的存储方面，这五个团队全部采取的是模拟存储方式。

　　经过分析研究，王选得出了第一个重要结论：研制汉字照排系统，首先要解决汉字信息的存储问题。模拟存储没有发展前途，必须采用“数字存储”的技术途径，即把每个字形变成由许多小点组成的点阵，每个点对应着计算机里的一位二进位信息，存储在计算机内。

　　西文只有 26 个字母，字体和字号再变化，存储量问题也并不突出。而汉字字数繁多，常用字就有 6700 多个，印刷时又有宋体、黑体、仿宋、楷体等 10 多种字体，每种字体还有约 20 种大小不同的字号。为了达到印刷质量要求，五号字大小的正文小字需要 100×100 以上的点组成，排标题用的大号字需要1000×1000 以上的点阵。如果将所有字体字号全部用点阵存储进计算机，信息量高达几百亿字节，像座高山一样庞大。

　　当时我国国产的 DJS130计算机的磁心存储器，最大容量只有64千字节；外存只有一个 512 千字节的磁鼓和 6 兆的磁盘，相当于美国20世纪 50 年代末的水平。这么小的存储容量，要存下如此庞大的汉字信息，简直是无法想象的事。

　　王选通过琢磨每个汉字的笔画，很快发现了规律：汉字虽然繁多，但每个汉字都可以细分成横、竖、折等规则笔画和撇、捺、点、勾等不规则笔画。此时，一个绝妙的设计在王选脑海中形成了。他兴奋地对妻子陈堃銶说：“我们可以用轮廓加参数的数学方法描述汉字字形，这样可以使信息量大大压缩！”

　　数学和汉字，这两种代表不同意义的学科和符号，被王选和谐、紧密地结合起来，一系列世界首创的神奇发明诞生了： 用轮廓加参数的方法描述汉字字形，对规则笔段，用描述笔画轮廓的特征参数（如横的起点、长度、宽度和肩等）来表示； 对不规则笔段，用折线轮廓表示，后来又改为曲线描述。这一方法不但使信息量大大减少，同时还能保证变倍后的文字质量， 使一套字模能产生各种大小的字号。通过这种信息表示方法，汉字的存储量被总体压缩至原先的 1/500 ～ 1/1000！

　　王选又设计出一套递推算法，使被压缩的汉字信息高速复原成字形，而且适合通过硬件实现，为日后设计关键的激光照排控制器铺平了道路。

　　更独特的是，王选想出用参数信息控制字形变大或者变小时敏感部分的质量的高招，从而实现了字形变倍和变形时的高度保真。仅此一项发明，就比西方早了10年。

　　陈堃銶与王选一起研究高倍率汉字信息压缩及高速复原方案，并负责软件模拟试验。1975 年 9 月，他们通过软件在计算机中模拟出“人”字的第一撇，这是汉字信息处理技术的重大突破。38 岁的王选，用数学和智慧轻轻一叩，轰然打开了汉字进入计算机时代的大门。

　　接下来，挡在王选面前的是第二道难关—采用什么样的输出方案将压缩后的汉字信息高速、高质量地还原和输出，这也是照排系统的关键。王选想到了激光照排，虽然当时世界上还没有相应的商品，但这种方案的高分辨率、超宽幅面和极高的输出品质昭示出其巨大前景。王选想起在一个展会上看到邮电部杭州通信设备厂研制的一种报纸传真机，质量好而且已经投入使用，心想，如果把这种传真机的录影灯光源改成激光光源，不就变成激光照排机了？在咨询过光学专家并得到肯定回答后，王选在 1976 年做出了一个大胆决策，跨过当时流行的二代机和三代机，直接研制世界上尚无商品的第四代激光照排系统。

　　这是王选在研制汉字精密照排系统过程中最为果敢、最具前瞻性的决定。西方1946年发明第一代手动式照排机，花了40年时间，到1986年才开始推广第四代激光照排机。王选于1976 年提出直接研制第四代激光照排系统，一步跨越了 40 年！今天看来，最可宝贵的正是这种具有凌云气概的技术跨越。

　　原理性样机 艰苦卓绝的攻坚战

　　“748 工程”办公室主任、四机部计算机工业管理局副局长郭平欣在充分了解了王选的信息压缩和还原方案后，在 1976 年秋，将“汉字精密照排系统”项目的研制任务正式下达给北京大学。接下来，得到了第一个用户—新华社的支持，在当时电子部的协调下，潍坊、杭州、长春和无锡等地的合作厂家也先后确定下来，王选和同事们摩拳擦掌，开始了研制原理性样机的攻坚战。

　　攻关伊始，各种困难就接踵而至。由于技术太过超前，王选的方案从一开始就遭到很多质疑。当时在高校流行写论文、评职称、出国进修，而激光照排项目主要是繁重的软件、硬件工程任务，开发条件很差，导致科研队伍受到很大冲击。1978年年底，又传来消息，英国蒙纳公司已研制成功西文激光照排系统，计划在 1979 年夏秋之际来中国举办展览，进而打入中国巨大的印刷出版市场。

　　面临严峻的内忧外患，王选冷静分析了蒙纳公司的系统， 发现虽然其硬件先进可靠，但设计思想远没有自己的方案先进， 离真正实用还有很大距离。在分析了双方的优劣形势后，王选决定加紧原理性样机的研制，一定要在展览会举办以前，输出一张报纸样张。

　　冬去春来，王选带领着同事们不辞劳苦地工作，画逻辑图、布板、调试机器。由国产元器件组成的样机体积庞大，有好几个像冰箱一样大的机柜，而且很不稳定，每次开关机都会损坏一些芯片。为了保证进度，只好不关机，大家轮流值班，昼夜工作。

　　经过几十次试验，1979 年 7 月 27 日，我国第一张采用汉字激光照排系统输出的报纸样张《汉字信息处理》，终于在未名湖畔诞生了！

　　1980年9月15日上午，软件组输出了我国第一本用国 产激光照排系统排出的汉字图 书—《伍豪之剑》。北京大学 周培源校长将《伍豪之剑》样书 呈送方毅副总理，并转送政治局 委员人手一册。方毅欣然挥笔： “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。”方毅副总理的这句 批示，成为多年后人们形容汉字激光照排系统带来我国印刷技术革命时常用的一句比喻—“告别铅与火，迈入光与电”的缘起。五天后，邓小平写下四个大字：“应加支持。”

    我国用汉字激光照排系统排印的首张报纸样张（1979年7月1日排版，7月27日正式输出）

　　1981 年7月，原理性样机通过了部级鉴定，鉴定结论上写着：“本项成果解决了汉字编辑排版系统的主要技术难关。与国外照排机相比，在汉字信息压缩技术方面领先，激光输出精度和软件的某些功能达到国际先进水平。”

　　“华光”诞生 中国印刷技术的第二次革命

　　原理性样机虽然研制成功，但极不稳定，无法真正投入使用。因此，王选紧锣密鼓地开始了Ⅱ型机的系统研制。1983年秋，Ⅱ型系统研制成功，它采用大规模集成电路和微处理器做照排控制器，体积缩小，输出速度加快，在各方面都比原理性样机前进了一大步。1984 年年初，Ⅱ型机在新华社安装完毕， 准备进行中间试验。

　　初试一开始，问题立即此起彼伏地显现出来。硬件、软件都时有故障，每次排版、发排都非常艰难，照排好的底片有时卸不下来，有时大段文字遗漏，甚至出现一些莫名其妙的错字和变字，让人哭笑不得，还发生了烧坏照排机马达的事故。为了使系统正常运行，王选和科研人员进驻新华社进行现场“保驾”，在夜以继日的不懈努力下，Ⅱ型系统终于实现正常运转，并于 1985 年 5 月通过了国家鉴定，这是我国第一个实用的激光照排系统。大家给Ⅱ型机起了一个寓意深刻的名字—“华光”。他们相信，依靠中国人的力量，一定会点亮印刷技术革命的中华之光！

　　1985 年，Ⅱ型系统接连获得中国十大科技成就、日内瓦国际发明展览金牌和国家科学技术进步奖一等奖等重大奖励。

    1985年，激光照排系统在新华社投入使用，这是王选（左四）和技术人员查看用系统排印出的新华社新闻稿

　　11 月，在Ⅱ型系统通过鉴定仅半年后，王选和同事们又研制成功了华光Ⅲ型系统。主机由小型机换为台式机，体积更小、稳定性更强。

　　要使系统达到最高水平，必须能顺利排印大报、日报。可是，有哪家报社有勇气抛开已有百年历史的铅字排版，来冒这个险呢？这时，位于寸土寸金的王府井的经济日报社，正被无法进一步提高印刷生产能力困扰，当得知新华社试用汉字激光照排系统取得了很好的效果时，就主动请缨：开全国报社之先河，勇尝激光照排这只“螃蟹”。当时，报社采取了小心谨慎、循序渐进的方式，将版面一版一版逐步由铅排改为照排。1987 年 5 月 22 日，《经济日报》的四个版面全部用上了激光照排，世界上第一张用计算机屏幕组版、用激光照排系统整版输出的中文报纸诞生了！

　　不久，王选和同事们研制成功了更先进的华光Ⅳ型系统，字形复原速度达到每秒 710 字，并具有强大的、花样繁多的字形变化功能。由于Ⅳ型系统以微机为主机，因而更便于推广。经济日报社换装了这一系统后，质量和效益大幅提高。1988 年，经济日报社印刷厂卖掉了沉甸甸的铅字，成为我国报业第一家“告别铅与火，迈入光与电”的报社，这一时刻，足以载入中国印刷史册。

　　《经济日报》的巨大成功，彻底消除了一些用户对国产系统“先进的技术，落后的效益”的担忧，国产激光照排系统开始在全国推广普及。

　　此后，王选和同事们又先后设计出更为先进稳定、功能更强的方正 91、方正 93 和方正 PSP RIP 的专用芯片，以此为核心的方正电子出版系统迅速占领市场。到 1993 年，国内 99% 的报社和 90％以上的黑白书刊出版社与印刷厂采用了国产激光照排系统，延续了上百年的中国传统出版印刷行业得到彻底改造，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”。国外厂商纷纷宣布：在汉字电子激光照排领域，我们放弃与中国人的竞争。

　　产学研相结合 探索“科技顶天，市场立地”模式

　　王选被誉为“有市场眼光的科学家”。他发现，即使一个创新的甚至技术上有所突破的成果，如果不经过市场磨炼也很难改进和完善，更不可能取得效益，从而出现“叫好不叫座”的局面。因此，他总结出一套“科技顶天，市场立地”的模式， 身体力行带领北京大学计算机科学技术研究所和北京大学新技术公司开展技术合作，并最终创立了北大方正集团，建立起融中远期研究、开发、生产、系统测试、销售、培训和售后服务为一体的“一条龙体制”。他对“顶天立地”模式的解释是：“顶天”就是要有高度的前瞻意识，立足于国际科技发展潮头，寻求市场最前沿的需求刺激，不断追求技术突破；“立地”就是商品化和大量推广、服务，形成产业。“科技顶天，市场立地”， 是高新技术企业健康持续发展的保证。

　　20 世纪 90 年代，运用这一模式，王选带领队伍不断抓住机遇，用创新技术引导市场，在“告别铅与火”之后，又引发了中国报业和印刷业四次技术革新：

　　跨过报纸的传真机传版作业方式，直接推广以页面描述语言为基础的远程传版新技术。用这种方式通过卫星传送版面， 实现了报纸的异地同步发行，有效提升了我国报纸的质量和发行量。

　　跨过传统的电子分色机阶段，直接研制开放式彩色桌面出版系统，催生了彩色出版技术革新，占领了海外 90％的华文报业市场。

　　研制新闻采编流程计算机管理系统，使报社“告别纸和笔”，实现网络化生产与管理。

　　研制成功直接制版系统，从电脑系统直接输出感光版，省去了输出底片、显影、定影和晒 PS 版的过程，启动了“告别软片”的技术革新。

　　此外，王选还决策开辟新领域，带领青年团队研制出电视台硬件播控系统，被我国 70% 的省级以上电视台采用；成功开发日文和西文出版系统，出口发达国家。

　　进入 21 世纪，在王选的带领和精神感召下，北京大学计算机科学技术研究所从电子时代、数字时代跨入智能时代，他们坚守“科技顶天，市场立地”的王选精神传承，研制成功“基于数字版权保护的电子图书出版及应用系统”“跨媒体智能识别技术”“个性化字体生成技术”“人工智能写稿机器人”等前沿科技并投入应用，让科学技术服务于国家和大众生活。

　　王选的贡献，不仅仅是引领了一场行业技术革命，更重要的是走出了一条产学研相结合的成功道路。

　　（图文 / 北京大学计算机科学技术研究所 王选纪念室 丛中笑）

　　本文摘自《改革开放40年科技成就撷英》，经中国科学技术出版社授权发布