第30章 篳路藍縷

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  從紅星廠回到學校,已是下午四點多。

  天陰沉沉的,像是要下雨。

  自行車拐進校門時,零星的雨點已經落了下來,打在臉上,冰涼。

  沈一鳴教授沒有回辦公室,直接帶著三人去了第三實驗樓。

  「周偉,去把C-7材料的全部實驗數據找出來,還有我們之前做的熱膨脹係數測試報告。」沈一鳴脫下沾了雨水的舊中山裝,掛在門後:

  「雪梅,你把紅星廠提供的溫度場分布數據整理一下,按我們模型需要的格式重新繪製成曲線圖。」

  「是,老師。」兩人應聲,立刻行動起來。

  沈一鳴走到陸懷民面前:「懷民,你跟我來。」

  他領著陸懷民走向實驗室最里側的一個小隔間。

  隔間的門鎖著,沈一鳴從口袋裡掏出一串鑰匙,仔細地找出其中一把黃銅鑰匙,插入鎖孔。

  「咔嗒」一聲,門開了。

  隔間不大,約莫十平米。房間裡很暗,只有一扇小窗,透進些微的天光。

  正中央,擺放著一台體積龐大的機器。

  白色的金屬外殼,約莫有半個書櫃大小,正面布滿了指示燈、撥動開關和按鈕。

  側面連接著一台老式的紙帶讀入器,還有一台類似電傳打字機的輸出設備。

  「認識嗎?」沈一鳴問。

  陸懷民搖搖頭。

  這台機器對他而言確實陌生,雖然他知道這是計算機,但具體型號和性能,他不了解。

  「這是DJS-130小型電子數字計算機。」沈一鳴輕聲介紹道:

  「1974年由清華大學、BJ無線電三廠、天津無線電研究所等單位聯合研製成功,是國內第一台自主量產的中小型集成電路計算機。」

  他走到機器側面,指著那個紙帶讀入器:

  「主頻1MHz,內存32KB,使用八單位紙帶輸入。運算速度最高可達每秒50萬次。」

  陸懷民心裡飛快地換算著。

  每秒50萬次運算,這在1978年已經是很了不起的性能了,但和後世動輒GHz主頻、GB內存的個人電腦相比,這台機器簡直像史前文物。

  「就靠它,我們要完成支撐座的熱-力耦合有限元分析。」沈一鳴說的很鄭重,但陸懷民聽出了其中的艱難。

  有限元分析,即便是最簡單的模型,也需要求解成千上萬個方程。

  在1978年,這無異於一場艱苦的戰役。

  「老師,模型的規模......」陸懷民斟酌著問。

  「不會太大。」沈一鳴似乎知道他在想什麼,「我們會做大量簡化,將支撐座簡化為二維平面問題,網格也不會太密。即使這樣,一次完整的溫度場和應力場疊代計算,估計也要運行十幾個小時。」

  十幾個小時。

  陸懷民看著那台龐大的機器。

  它要連續工作十幾個小時,才能完成一次計算。

  而科研工作中,一次計算往往只是開始,後面還需要調整參數,重新計算,反覆驗證。

  「從今晚開始,我們分成三班。」沈一鳴走出隔間,對正在整理資料的周偉和李雪梅說:

  「周偉,你值第一班,今晚六點到十一點。我值第二班,十一點到明早四點,雪梅,你值第三班,四點到天亮。」

  「老師,您……」李雪梅抬起頭,想說什麼。

  「我年紀大了,覺少。」沈一鳴擺擺手:

  「就這麼定了。每班的任務,一是保證計算程序正常運行,二是記錄中間結果,三是處理可能出現的錯誤。」

  他又轉向陸懷民:

  「懷民,你剛入門,先跟著周偉學。今晚你陪他到十點,然後回去休息,明天正常上課。沒課的時候,再來實驗室。」

  沈一鳴頓了頓,補充道:「紅星廠的問題結束後,這個課題還會持續很久,你有的是機會參與。現在,先把基礎打牢,一步步來。」

  說完,他走到工作檯前,拿起幾張白紙和一支鋼筆,開始快速地寫寫畫畫。

  「這是我們有限元模型的簡化方案。」沈一鳴一邊畫一邊解釋,「支撐座簡化為二維平面問題,採用三角形單元離散。材料屬性分區域賦值,高溫區使用LC4的參數,補償區使用C-7的參數......」


  他的筆尖在紙上飛快移動,一個個數學符號、一條條曲線躍然紙上。

  那些複雜的偏微分方程、邊界條件、疊代格式,在他手下信手拈來。

  陸懷民站在一旁,仔細地看著。

  這些內容他前世學過,但能以如此簡潔而快速地表達出來,沈教授的水平確實令人欽佩。

  「看懂了嗎?」沈一鳴畫完最後一筆,抬起頭。

  「大致懂了。」陸懷民說,「但具體到編程實現......」

  「程序是現成的。」沈一鳴從抽屜里取出一卷穿孔紙帶:

  「是用ALGOL語言寫的,去年為了另一個課題準備的,現在需要根據我們這個新模型修改參數和邊界條件。」

  他展開紙帶,上面密密麻麻的小孔,在燈光下顯得有些神秘。

  這就是1978年的「程序」。

  沒有屏幕,沒有鍵盤,所有代碼都要先寫在紙上,然後由專門的打孔機打成紙帶。

  修改程序意味著要重新穿孔,如果中間出錯,就要在紙帶上貼補丁,或者乾脆重來。

  但陸懷民知道,1978年打孔編程仍然存在並被廣泛使用,但它正處於被快速淘汰的「劇變前夕」。

  1977年,「微型計算機三巨頭」Apple II、Commodore PET、TRS-80 Model I上市,編程和加載程序實現通過鍵盤和磁碟完成,此後幾年,穿孔卡片迅速被淘汰,成為「古老的歷史」。

  但是現在,這仍然是他們攻堅克難所依賴的利器。

  「周偉,你下午把程序改好。」沈一鳴把紙帶遞給周偉:

  「雪梅,你負責準備輸入數據。懷民,你先看,不懂就問。」

  「是。」

  實驗室里的氣氛緊張而有序。

  窗外的雨下大了,噼里啪啦地打在玻璃上,但沒有人抬頭看一眼。

  時間在筆尖與紙張的摩擦聲中流逝,傍晚六點,廣播響了。

  「先去吃飯。」沈一鳴放下鋼筆,揉了揉發酸的手腕:

  「吃完飯,周偉和懷民回來開始值班。雪梅,你回去休息,明天早上來接班。」

  雨還在下。四人撐起兩把舊傘,走進雨幕。

  食堂里人不多,這個時間,大部分學生已經吃完飯了。

  四人打了簡單的飯菜,找了一張靠窗的桌子坐下。

  「老師,C-7材料和LC4的界面結合問題,您有具體方案了嗎?」李雪梅吃飯很快,幾口扒完飯,就開始討論技術問題。

  「有兩個思路。」沈一鳴放下筷子:

  「一是設計特殊的界面結構,比如在C-7薄片上加工微小的燕尾槽,讓鋁液流入形成機械互鎖。二是在鑄造前,對C-7薄片表面進行預處理,提高其與鋁液的潤濕性。」

  他頓了頓,補充道:「這兩個方案都需要實驗驗證。等我們的計算結果出來,確定了薄片的形狀和尺寸,就可以開始做小樣試驗了。」

  「紅星廠那邊,鑄造師傅的經驗很豐富。」周偉說,「上午我跟王總工聊天,他說廠里有位老師傅,八級鑄造工,特別擅長做異種材料的複合鑄造。」

  「那很好。」沈一鳴點點頭,「實際問題,往往需要理論計算和工藝經驗的結合。我們做設計的,不能閉門造車。」

  陸懷民安靜地聽著,慢慢扒著飯。

  他的心思一半在飯桌上,一半已經飛回了實驗室,飛到了那台DJS-130計算機上。

  晚飯後,雨小了些。

  沈一鳴和李雪梅各自回去休息,周偉和陸懷民返回實驗室。

  計算機隔間裡,燈光昏暗。

  周偉打開控制台的電源,一排排指示燈亮了起來,紅的,綠的,黃的,在昏暗中閃爍著神秘的光芒。

  「來,我教你基本操作。」周偉拉過一張凳子,讓陸懷民坐在控制台前。

  「這是電源開關,這是復位按鈕,這是紙帶讀入器的啟動開關......」周偉一個一個地介紹著:

  「程序運行後,這些指示燈會顯示當前的狀態。如果出現錯誤,相應的指示燈會亮起,我們要根據代碼手冊查找錯誤原因。」


  陸懷民仔細地看著,記著。

  這些操作雖然原始,但在1978年,這就是最先進的技術。

  「我們的程序已經加載進去了。」周偉從文件夾里取出一份手寫的程序清單:

  「現在需要輸入初始參數。你看,這裡是網格劃分的參數,這裡是材料屬性,這裡是邊界條件......」

  他一邊說,一邊在控制台上撥動開關,輸入一個個二進位代碼。

  每個參數都要轉換成二進位,然後通過開關設置。過程繁瑣而容易出錯。

  陸懷民看著周偉熟練的操作,心裡感慨。

  這就是他們這一代科研工作者的日常:在簡陋的條件下,用最原始的方式,解決最複雜的問題。

  「好了,參數輸入完畢。」周偉最後檢查了一遍,然後按下了「運行」按鈕。

  紙帶讀入器「咔嗒咔嗒」地響了起來,紙帶緩緩移動。控制台上的指示燈開始有規律地閃爍。

  「現在,計算機開始讀取程序和數據。」周偉看著那些閃爍的燈,像是在看一個老朋友,「這個過程大概要五分鐘。然後,計算就正式開始了。」

  五分鐘後,紙帶讀入器停止了轉動。控制台上的指示燈進入了另一種閃爍模式。

  「開始了。」周偉長舒一口氣,「接下來就是等待。第一次疊代,估計要兩個小時。」

  兩個小時的等待。

  在這兩個小時裡,計算機不能斷電,不能受到干擾。

  周偉和陸懷民要守在這裡,隨時準備處理可能出現的錯誤。

  「懷民,趁這個時間,你看看這個。」周偉從工作檯上拿起一本厚厚的筆記本:

  「這是沈教授寫的有限元方法講義,手寫的。裡面對今天模型用到的理論,有詳細的推導,你拿回去研究一下,對你後面寫論文有幫助。」

  陸懷民接過筆記本。紙頁已經泛黃,筆記本應該用了有些年頭了,但字跡清晰工整。

  從變分原理到單元插值,從剛度矩陣組裝到方程求解,一步步推導,嚴謹而清晰。

  他翻開第一頁,就沉浸了進去。

  時間在翻書頁的聲音中流逝。

  窗外的雨不知什麼時候停了,月光從雲縫中漏出來,照在實驗室的窗玻璃上,泛著清冷的光。

  兩個小時到了。

  控制台上的指示燈停止了有規律的閃爍,變成了穩定的綠色。

  「第一次疊代完成。」周偉看了看輸出設備打出的第一行結果:

  「現在計算機會把中間結果輸出到電傳打字機上,然後開始第二次疊代。」

  電傳打字機「噠噠噠」地響了起來,緩慢地吐出一張紙帶。

  紙上列印著一行行數字,那是第一次疊代後各個節點的位移和應力值。

  周偉小心地撕下紙帶,鋪在工作檯上,開始核對。

  「結果還不太理想。」他看了一會兒,眉頭皺了起來:

  「高溫區的位移補償量不足,只有預期的60%。需要調整材料參數,重新計算。」

  他站起身,走到控制台前,開始修改參數。

  陸懷民也湊過去看。

  那些數字在他眼裡,很快就轉化成了物理圖像:支撐座在溫度場作用下變形,補償結構產生反向作用,但效果還不夠。

  「把C-7材料的熱膨脹係數再調低10%試試。」陸懷民提議。

  周偉看了他一眼,點點頭:「好,試試。」

  參數修改,重新啟動計算。又是兩個小時的等待。

  夜深了。

  實驗室里只有計算機低沉的嗡嗡聲,和電傳打字機偶爾的「噠噠」聲。

  走廊里很安靜,偶爾有巡夜的保安走過,手電筒的光在門縫下一晃而過。

  「懷民,十點了。」周偉看了看牆上的掛鍾,「你先回去吧,明天還要上課。」

  「我再待一會兒。」陸懷民說。

  「學習要緊。」周偉的語氣溫和但堅定,「這個課題不是一天兩天能完成的,你需要保持精力。」

  陸懷民知道他說得在理,不再堅持,合上筆記本:「那我先回去了。周師兄,你也注意休息。」

  「放心。」

  回到宿舍時,雷大力和周為民已經睡了。

  陳景還點著蠟燭在看書,聽到開門聲,抬起頭,對陸懷民笑了笑。

  「這麼晚?」他輕聲問。

  「嗯,在實驗室。」陸懷民簡單地回答,輕手輕腳地洗漱,上床。

  躺在床上,他卻沒有睡意。

  他想起了陸家灣的夜晚,想起了倉庫里的煤油燈,那些日子,好像已經很遙遠了,又好像就在昨天。

  路還很長。但他知道,自己走在了正確的路上。

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