再次回到紅星所,辦公室裡都有了有一股淡淡的黴味。
呂辰把帆布包放在桌上,走到窗前,推開窗戶。
清甜的槐香湧進來,晨風中帶著鴿子哨的嗚鳴,悠長而清亮。
從門後取下抹布,在水池邊搓了一把,開始擦桌子。
忙活了好一會,才算是打理完。
泡上一杯清茶,拿出一本嶄新的筆記本,翻到扉頁,鄭重的寫下了一行字:701工程。
這個本子就專門用於701工程了。
又翻到下一頁,寫上一行字:701工程可行性研究報告·實施計劃草案。
他放下筆,端著搪瓷缸子站在窗前,點了一根菸。
701工程以崑崙1機為核心,連線全國20家主要國防科研單位的崑崙-0叢集,形成一張分散式計算網路。
讓各地的研究員,坐在自己的辦公室裡,就能用北京的算力。
這件事說起來簡單,做起來是一堆硬骨頭。
通訊鏈路怎麼建?長途電話線的質量參差不齊,有的地方甚至還是人工交換,撥通一個號碼要等半小時。
調變解調器怎麼做?把數字訊號轉成音訊訊號在電話線上傳,接收端再解調回來。
速率能做到多少?2400位元每秒?4800?傳程式和資料流夠了,傳檔案太慢,但檔案可以走郵政,這不是致命問題。
資料安全怎麼辦?崑崙1算的是彈道、氣象、密碼、核物理,每一組資料都是國家機密,不能在電話線上裸奔。
加密演算法不用太複雜,異或加隨機數就行,金鑰每天換一次,專人管理。
但金鑰怎麼分發?每個月寄一次磁帶?還是派人送?
節點認證怎麼做?每個接入崑崙1的節點,要有唯一的標識碼。
不是列表裡的節點,崑崙1拒絕服務。
標識碼怎麼防偽造?硬體加密狗?還是寫在只讀儲存器裡固化?
日誌記錄,誰在甚麼時間提交了甚麼任務,用了多少機時,算了甚麼資料,全要記錄在案。
出了事能追溯,這是底線。
還有排程器,20個節點同時提交任務,崑崙1不能排隊一個一個算,那和以前有甚麼區別?
要有優先順序,要有時間片輪轉,要有緊急任務搶佔。
這些邏輯,要在作業系統裡實現。
他掐滅了煙,坐回桌前,拿起筆。
寫了不到兩百個字,辦公室的門被人推開了。
“呂辰,又在寫甚麼大文章?”
錢蘭端著一個搪瓷缸子走了進來,缸子上印著“崑崙1機整合組·1970.1”的紅字,這是崑崙1機整合組的紀念品。
她穿著一件藍色工裝,頭髮紮成一條馬尾,整個人看起來很利落。
“701工程的可行性研究計劃,剛開了個頭。”呂辰把本子推過去讓她看了一眼。
錢蘭在椅子上坐下,接過去掃了兩行,還給他。
“這天氣,才五月就這麼熱了。”
話音剛落,諸葛彪和吳國華走了進來。
諸葛彪手裡拎著一個帆布包,一進門就往椅子上一靠,翹起二郎腿,從耳朵後面取下一支菸,又從兜裡掏出子彈殼打火機。
“鐺~嚓!”
他點燃煙,深深地吸了一口,慢慢吐出來。
煙霧在陽光裡翻滾,變成一團模糊的白。
“呂辰,你這就開始忙上701工程了,甚麼時候能出方案?”
他語氣隨意,但眼神很認真。
“三個月之內交報告。”呂辰給三人倒了水,“怎麼了?”
“沒怎麼,就是問問。”諸葛彪彈了彈菸灰,“我們這邊有個想法,想拉你入夥。”
吳國華把手裡的圖紙放在桌上,端著缸子吹了吹浮沫,慢慢地喝著。
四個人坐定,錢蘭從帆布包裡抽出一沓稿紙,放在桌上。
紙上密密麻麻寫著字,還有幾處用紅筆修改的痕跡。
“今天來找你,是為這個。”她把稿紙推到呂辰面前。
呂辰低頭看了一眼,第一頁上寫著幾個大字:“星河設計系統·方案草案”。
字跡清秀,是錢蘭的手筆。
他抬起頭看著三個人。
錢蘭靠在椅背上,表情認真。
“這個方案,是我、彪子、國華,還有李師兄一起琢磨的,幾個月前就有這個打算,崑崙1機結束,就把方案整理出來,今天來,就是想聽聽你的意見。”
諸葛彪叼著煙,眯著眼睛看他,嘴角帶著一絲笑意,像是在說“你肯定感興趣”。
吳國華慢慢轉著搪瓷缸子,等著他看完。
呂辰翻開第一頁,開始看了起來。
方案的內容,比他預想的要大得多。
工業設計輔助系統,不是畫板卡電路圖,不是畫機械零件圖,是一個“軟硬一體、自主可控”的完整設計平臺。
系統名稱定的是“星河設計系統”。
核心架構分三個子系統:平面圖形設計、三維立體結構設計、影象設計。
三駕馬車,並行不悖。
呂辰翻到第二頁,看平面圖形設計子系統的詳細說明。
這一塊的技術基礎,是汪涵教授開發的“板卡電路圖繪圖微程式”和“繪圖儀”。
前者是軟體,後者是硬體,已經在晶片設計和板卡設計上驗證過了,能用,而且好用。
方案裡寫的是“全面升級”。
圖元庫,標準件、緊韌體、晶片封裝,全部做成可呼叫的圖塊。
畫電阻的時候不用再畫兩條線一個框,從庫裡拖出來就行。
畫晶片封裝不用再數引腳,選型號自動生成。
尺寸標註自動生成,畫完一條線,點一下就能標出長度,不用拿尺子量了再手寫。
尺寸可以自動對齊,可以批次修改,可以關聯更新。
改了一條線的長度,標註會自動變,不用擦了重標。
圖層管理分機械層、電子層、標註層、隱藏層,分門別類,想改哪一層就改哪一層,不影響其他層。
以前畫圖的時候,機械結構和電路圖畫在一張紙上,改電路的時候把機械結構擦掉一半,改完重畫,反反覆覆。
接下來是圖紙模板化,每種板卡有標準模板,圖框、標題欄、公差標註格式都是固定的,調出來就能用,不用每次重新畫。
還有版本對比,兩張圖紙擺在一起,系統自動找出不同之處,標出來。
這一點在晶片版圖的雙軌對比上已經驗證過了,汪涵教授的程式能做到,只是還不夠快。
硬體基礎方面,以崑崙-0為工作站,配高精度繪圖儀。
崑崙-0是午馬機,每秒5萬次運算,跑二維繪圖夠了。
繪圖儀雷應元已經做出來了,精度0.1毫米,畫電路圖夠用,畫機械圖還需要再提升。
呂辰翻到三維立體設計子系統。
這一塊,方案寫得很剋制,但野心不小。
要替代實體模型。
現在設計一個複雜的機械零件,要先做木模或者油泥模,花幾周甚至幾個月。
有了三維設計系統,在計算機裡就能“造”出零件,旋轉、放大、剖切,從各個角度觀察。
要解決干涉檢查。
兩個零件裝在一起會不會打架?以前要把圖紙畫出來,再把實物做出來,裝配的時候才發現裝不上,返工重來。
有了三維設計系統,在計算機裡就能模擬裝配,哪裡有干涉一目瞭然。
要實現複雜曲面的視覺化設計。
飛機發動機葉片、導彈艙段、潛艇螺旋槳,這些零件不是平的,是三維曲面。
手工作圖極難,普通工程師畫不出來。
有了三維設計系統,可以用數學描述曲面,計算機自動生成檢視。
技術基礎來自兩個方向,一是魏知遠教授的數學模型,數字孿生實驗室這幾年積累了不少,曲線擬合、曲面插值、矩陣變換,都有現成的演算法。
二是西軍電秦世襄教授的訊號處理和圖形學基礎,他們做雷達訊號處理,做圖形顯示,有底子。
功能方面分步走。
先做線框建模,用線條畫出零件的輪廓,像一個沒蒙皮的骨架,夠用,但不直觀。
再做簡單實體造型,給線框蒙上皮,能看出零件的真實樣子。
然後是透視投影,近大遠小,看著像真的。
動態旋轉觀察,轉著圈看,能從各個角度檢查設計。
最後是裝配體干涉預覽,把幾個零件裝在一起,計算機告訴你哪裡碰上了。
硬體設想寫得含蓄,但問題擺在桌面上:單臺崑崙1級別的算力,或者並聯多臺午馬機。
呂辰把這句話看了兩遍。
崑崙1是國防裝備,想申請,難上加難。
至於午馬機的區區每秒5萬次的算力,並聯20臺也不夠。
算力是硬門檻,繞不過去。
他繼續翻影象設計子系統。
這一塊處理的是非幾何資訊,不用畫直線畫圓,而是處理已經存在的影象資料。
如電子耳朵的波形分析,感測器採集到的振動訊號,畫成波形圖,讓工程師能看出異常。
現在只能在紙上手畫,或者看示波器螢幕,沒法儲存,沒法比對。
再如紅外測溫的熱力圖,溫度分佈用顏色表示,紅色是高溫,藍色是低溫,一眼就能看出哪裡熱哪裡冷。
現在只有數字,工程師要對著表格猜。
還有金相顯微鏡的照片增強,金屬材料的微觀組織結構,拍成照片,但照片模糊,細節看不清。
用演算法增強對比度,銳化邊緣,把晶界找出來。
技術基礎來自兩個方向。
一是自動鍵合機裡的“影象預處理晶片”思想,那個晶片能識別焊盤位置,算出偏差值,把這個思想遷移過來,做更通用的影象處理。
二是微光夜視儀的訊號處理經驗,方教授那套東西,能放大微弱的影片訊號,也能用來做影象增強。
功能包括點陣圖匯入與儲存,也就是把照片、圖紙掃描進計算機。
灰度/二值化處理,把彩色照片變成黑白,或者只保留黑白兩色,突出輪廓。
邊緣提取,自動找出影象裡物體的邊界。
偽彩色渲染,把灰度資料用彩色顯示,比如熱力圖。
頻譜分析預覽,把波形圖分解成頻率成分,找出異常的頻率分量。
硬體需要專用影象處理晶片或通用晶片陣列。
前者從頭研發,週期長;後者拿現有的晶片搭,效率低,但能跑通。
翻完了方案,呂辰合上稿紙,放在桌上,手指在封面上輕輕叩了兩下。
辦公室裡很安靜,三個人都在看他。
呂辰沉默了很久,他腦子裡轉的不是“這個方案好不好”,而是“這個方案意味著甚麼”。
作為兩世人,上輩子他是用過CAD、CAE、CAM的。
那些軟體是西方工業文明的基石,是工程師的第三隻手。
一個熟練的CAD操作員,畫圖速度是手工繪圖員的十倍甚至幾十倍。
一個會做CAE分析的工程師,不用造出實物就能知道哪個地方應力集中、哪個地方會斷裂。
一個會CAM程式設計的技術員,能讓機床自動加工出誤差小於毫米的零件。
這些東西,在前世是稀鬆平常的。
大學生學機械的第一年就要學CAD,工廠裡的老師傅五十歲了還要學數控程式設計。
但在這個年代,這些東西,是革命。
如果星河設計系統做成,中國工業設計將跳過“圖板時代”,直接進入“數字化時代”。
比西方晚不了幾年,在某些領域甚至可能領先。
這不是“畫圖”,是“正規化革命”。
有了這個系統,晶片設計能從“高階工程師的手工活”變成“普通技術員的圖形作業”。
崑崙2、崑崙3的研發週期能縮短多少?至少三分之一。
飛機發動機葉片、導彈艙段、潛艇螺旋槳,這些高精度零件的加工,能從“手工打磨”走向“數控加工”。
精度提高一個數量級,廢品率降低一半。
電子耳朵的波形、紅外測溫的熱力圖,這些抽象的監測資料能“視覺化”,工人看著螢幕就能判斷裝置有沒有故障,不用聽聲音、靠經驗。
這是中國工業設計從“手藝”走向“科學”的階梯。
呂辰有些興奮,他端起搪瓷缸子喝了一口。
但很快,他冷靜下來了。
現在是甚麼年代?崑崙1剛交付,星河計劃剛開啟新徵程,崑崙2機正在啟動,組合語言在定標準,701工程在醞釀,他腦子裡還有微控制器的事。
這是國家資源極度緊張的年代。
人力、物力、算力,每一樣都要排隊。
方案很好,但資源從哪來、優先順序有多高,都是不得不面對的問題。
他抬起頭,看著錢蘭。
“錢師姐,要做這個星河設計系統,算力從哪來?”
錢蘭顯然想過這個問題。
她放下搪瓷缸子:“三維設計需要海量浮點運算,午馬機跑不動,這是事實。崑崙1剛交付軍方,不可能用來做設計驗證。”
她頓了頓:“但我們可以先做算力評估。用崑崙-0叢集做平行計算驗證。把一個大任務拆成幾百個小任務,分發到幾十臺午馬機上同時算,看在合理時間內能不能完成。”
錢蘭語氣篤定:“如果崑崙-0叢集驗證可行,那就有理由申請崑崙1的‘閒時’機時。崑崙1不會24小時滿負荷。晚上、週末、節假日,機器是閒的。這些時間,用來跑設計驗證,不佔用主任務,不影響國防計算。”
呂辰點了點頭,這個思路對,不是搶算力,是用閒置產能。
“咱們幾個,擅長邏輯和控制,擅長把繼電器電路圖變成微程式,擅長設計晶片的時序和仲裁邏輯。但是圖形學是另一個領域,數學底子要求高,三維圖形的矩陣變換、消隱演算法、曲線擬合,這些咱們都不太擅長,演算法誰來寫?”
吳國華笑道:“就知道你會問這個,這的確不是咱們能玩成的,得把把數學和訊號處理的人拉進來一起幹。”
他頓了頓:“我們的計劃是拉魏知遠教授和秦世襄教授入夥。數字孿生實驗室這幾年在曲線擬合、曲面插值、矩陣變換的演算法都有大量積累。西軍電那邊,雷達訊號處理就是做圖形顯示,他們有底子。”
呂辰眼睛一亮,數字孿生實驗室裡面全是數學狂人,理論功底深厚,是紅星所裡真正的理科生。
而西軍電更是兵強馬壯,特別是秦世襄教授的團隊,專門搞雷達訊號處理,不僅動手能力強,手底下更有一幫會寫程式碼的年輕人。
這兩夥人要拉進來,一個提供數學基礎,一個負責工程實現,演算法這一塊就沒問題了。
呂辰想了想,又問了一個問題:“這系統要走星河計劃立項,可是星河計劃現在全面向亞微米進軍,基礎課題成千上萬,優先順序要是不能保障,很可能無法立項。”
錢蘭顯然也想過這個問題。
“我的想法是,把它包裝成崑崙1的應用示範專案。用崑崙1的算力來設計下一代的晶片和機床。論證高效能運算對工業的反哺。證明崑崙1不只能算彈道,還能造機器。”
這個角度好。
不是另起爐灶,不是搶資源,是給崑崙1找更多的“客戶”。
讓上級看到,崑崙1的價值不只在國防計算,還在工業設計。
投資回報率更高了,批覆的可能性就大了。