【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，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，發明了漢字信息的數字化存儲和輸出等引領性原創技術，實現了漢字信息處理的關鍵核心技術突破，引發了我國報業、印刷出版業以及全球華文報業的技術革命，并出口到世界非華文領域，實現了成果轉化和產業化，是自主創新和用高新技術改造傳統行業的典范。

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

實現顛覆性技術創新，牢牢把握創新和發展主動權

1997年，美國哈佛商學院的教授克萊頓·克里斯坦森（Clayton Christensen）在《創新者的困境：當新技術使大公司破產》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存技術。顛覆性技術，是一種另辟蹊徑、對已有傳統或主流技術途徑產生整體或根本性替代效果的技術。

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

瞄準世界科技前沿，實現技術跨越式發展

王選認為：“科學研究有時可以采取迂回策略，用創新的設計，繞過按常規方式發展會遇到的巨大困難，實現技術發展的跨越，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明之一。但直到20世紀70年代，我國印刷業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。據統計，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：普通圖書從發稿到出版需要一年左右，報刊雜志數量品種也十分缺乏。

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“漢字信息處理系統工程”，簡稱“748工程”，包括三個子項目：漢字精密照排系統、漢字情報檢索系統、漢字遠傳通信系統。該工程被列入國家科學技術發展計劃，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、北京大學數學系教師陳堃銶得知“748工程”，回家轉告王選。王選被其中的子項目“漢字精密照排系統”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狀和發展動向，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。他經過調研發現，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，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性突破。

經過分析研究，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，采取了跨越式發展的技術途徑。西方從1946年發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，為實現關鍵核心技術的自主可控奠定了基礎。

發明顛覆性創新技術，實現關鍵核心技術突破

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，因而經久不衰，叫“一著鮮，吃遍天”。王選強調，在科研中也應該發揚自身長處和特色，也應該有“一著鮮”，甚至“幾著鮮”，從而出奇制勝，長遠發展。

王選正是發明了獨特的“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（數千兆）、當時國產計算機容量極為有限（不足7兆）、難以存儲的難關，王選發明了“輪廓加參數”的高倍率信息壓縮技術：對橫、豎、折等規則筆劃，用起點、長度、寬度和頭、尾、肩等描述筆劃的特征參數來表示；對于撇、捺、點等不規則筆劃，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量，只存入一套字號的字模，就能產生各種大小的字號，從而使漢字信息總體壓縮達500-1000倍，達到當時世界最高水平；其中使用控制信息（參數）描述筆劃特性、以保證字形變倍和變形后質量的方法屬世界首創，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，王選先后發明了適合硬件實現的、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，后來又設計加速字形復原的超大規模專用芯片，在當時硬件條件下，創造了每秒生成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。

王選發明的上述顛覆性創新技術，開創性地突破了漢字信息處理的數字化存儲和輸出等世界難關，實現了關鍵核心技術的原創引領和自主可控，從而把創新主動權、發展主動權牢牢掌握在自己手中，為日后激光照排系統的技術更迭換代、實現成果轉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，負責系統總體設計和硬件設計，陳堃銶負責軟件系統的總體設計。

由于王選的技術過于超前，他遭到了許多質疑，有人說他“玩弄騙人的數學游戲”，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”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總局聯合組織的部級鑒定。鑒定委員會肯定該系統“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，漢字激光照排實現了從技術方案到樣機的實質性過渡。

堅持應用創新，實現科技成果產業化

原理性樣機雖然技術先進，但由于使用的國產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得起市場的考驗，才能對社會有實際貢獻。即使是一個創新的、甚至于技術上有所突破的成果，也必須經過市場的磨練，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，現在已經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，國家經委印刷技術裝備協調小組在考慮是否將北大“748項目”納入全國印刷技術裝備發展規劃時，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”，對成果轉化重視不夠，轉化能力也不強，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，實現激光照排，用創新技術改造傳統出版印刷行業。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”發展規劃，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的NOVA計算機和一些元器件，以替代國產130機，從而一定程度上為加速激光照排更新換代的實用化進程提供了條件。

把一個科研項目從技術研發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，與協作單位共同努力，與新華社、《經濟日報》等用戶通力配合，直面競爭，決戰市場，先后研制出八代產品，在海內外市場廣泛應用，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，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型系統研制完成，它采用大規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。印刷技術裝備協調小組決定，1984年在新華社進行Ⅱ型系統的中間試驗，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，用戶和業內人士大多不看好國產系統，紛紛購買國外產品，國產系統遭遇冷嘲熱諷：“搞出來也是落后的”，“748”不如叫“氣死吧”！高校內部流行寫論文、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，開發條件很差，導致研發人員驟減。不斷有協作單位退縮，提出撤走人員，否定技術方案。系統軟、硬件穩定性差，出現錯字、漏字、變字，照排機故障多，導致漏光、膠片卷角……可謂內外交困，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，并生產系統8套，為正式定型生產打下了基礎。

1985年4月，華光Ⅱ型系統作為當時中國為數不多的高科技成果，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”通過國家經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。標志著系統正式邁出實驗室，走上實用化道路。

《經濟日報》采用Ⅲ型系統，全國首家告別“鉛與火”

改造出版印刷行業的一個重要條件，是系統能夠出大報、日報，而華光Ⅱ型系統存在很大局限，難當此任。因此，1984年，當Ⅱ型系統還在試用階段時，王選便開始設計Ⅲ型系統，主機由小型機換為臺式機，體積更小、穩定性更強，并具有先進的科技排版和大報排版功能。1985年11月，Ⅱ型系統通過鑒定半年后，Ⅲ型系統正式面試，交中國鐵道出版社、國防工業出版社等用戶使用。1986年12月，原電子部主持通過了系統鑒定，評價系統的科技排版軟件“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”。國防工業出版社出版了我國第一本采用該科技排版系統排印的科技圖書《矢量與張量分析》。據統計，當時我國積壓了兩年還未出版的科技圖書多達3800多本，傳統鉛排技術嚴重限制著科教事業的發展，Ⅲ型系統的面世，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《經濟日報》。該報位于王府井地區，為了克服環境污染、地段限制等因素，提高印刷生產能力，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，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，一邊發出最后通碟：必須在10天內排除故障，順利出報，否則退回到鉛排作業。王選、夏天俊與科研團隊緊密協調，晝夜改進，終于在1987年8月實現了穩定出報。

《經濟日報》使用激光照排系統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型系統在經濟日報社通過國家驗收，時任全國政協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，經濟日報印刷廠換裝了Ⅳ型系統，1989年的年利潤達243萬元，比1986年鉛排作業時增長了4倍。與同等任務的鉛作業相比，減少廠房面積68％，用人減少60％，耗電量減少68.7％，成本下降17％?！督洕請蟆焚u掉了所有鉛字，在全國首家告別“鉛與火”，也使激光照排系統實現了從實用化到產品化進程的關鍵沖刺。

直面國際競爭，決勝中國市場

Ⅱ型系統和Ⅲ型系統問世后，接連榮獲中國十大科技成就、日內瓦國際發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、日生產的照排系統。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型系統通過國家級設計生產定型鑒定，與前三代相比，它有著脫胎換骨的質的飛躍：一是設計了超大規模專用芯片，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紋；三是實現了文字和圖形、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、日文照排系統中也聞所未聞，屬于世界首創。

此外，王選在世界上第一個設計實現了一個RIP同時支持激光照排和普通紙大樣輸出的創新功能，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。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，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，當時國外系統沒有一家具有這一功能。

Ⅳ型系統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，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，在國內大規模推廣使用。

1989年，國內某大報花費430萬美元，引進了美國HTS公司的照排系統。美方卻因解決不了漢字信息處理的難題，致使系統遲遲不能使用。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議，半年不到就使系統改造成功投入了使用。美國HTS公司因此宣布破產。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，最終全部被國產系統取代，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迅速占領市場。到1993年，國內99%的報社和90％以上的書刊印刷廠采用了國產激光照排系統，我國延續上百年的鉛字印刷行業得到徹底改造，走完了西方四十年才完成的技術改造道路。截至20世紀末，累計產值達100億元，創利潤15億元，出口創匯8000萬美元，產生了極大的經濟和社會效益。2002年6月28日，原國務委員、國家經委主任張勁夫在《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的印刷業中發揮了巨大作用。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?？萍汲霭嫔?，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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