种豆得瓜：李政道与中国互联网的诞生

大千世界

　　2019年04月19日 09:39 科学大家

　　出品| 新浪科技《科学大家》


　　撰文| 董洁林 清华大学中国科学技术政策研究中心兼职研究员


　　短短几十年，互联网大潮已把人类推入了一片完全未曾想象的信息汪洋。从火热的互联网建设时代，到群雄并起的网络服务时代，再到如今“你方唱罢他登场”的网红时代，是否仍有人依稀记得，这一波信息革命始于象牙塔里的科学家们为自己创造“玩具”和“工具”的小目标？而中国互联网的前传里曾活跃着高能物理学家的身影？


　　互联网：科学家创造的“大玩具”


　　科学家是一个善于想象和构建虚拟世界的群体。20世纪60年代初，美国科学家开始构建计算机网络，从计算机通讯原理，到交流协议和标准的构建，再到国家实验室和大学计算机的连接，以及一些关键应用（如Email）的发明，计算机网络在探索中慢慢生长。


　　构建跨越大区域、连接多家厂商的计算机网络最大的挑战是有一套开放、易用、可拓展、高效、并被大家都认可的通讯协议。上世纪70年代初，任斯坦福大学教授的Vinton G. Cerf和当时任职于美国国防部DARPA的科学家Robert E. Kahn于1973年设计了互联网基础体系结构并创造了因特网关键通讯协议TCP/IP。他们决定不申请专利，于1974年发表相关论文使它成为开放的公共知识，1978年该协议成为OSI国际标准，接下来该构架和协议陆续被各国政府采用为基础网络通讯技术。世界各地的政府部门、科研院所和大学的计算机也慢慢互联互通起来成为一个科教因特网（Internet），这是科学家们的一个“大工具”和“大玩具”。因特网逐渐取代早期基于其他技术的计算机网络而成为主流网络，两位科学家也因此于2004年获计算机领域最高奖图灵奖。


　　因特网走入千家万户，让寻常百姓能够欣赏的关键技术发明是服务层技术标准的建立（也即与WWW相关的协议），而英国科学家蒂姆•伯纳斯-李（Tim Berners-Lee）是这些技术最重要的发明者。1989年，伯纳斯-李在欧洲粒子物理研究所（CERN）工作,这里当时是欧洲最大的因特网节点。他用自己发明的HTML（超文本协议）和HTTP(超文本传输协议)等WWW技术与计算机通讯的下层协议TCP/IP、DNS等结合起来，并于1991年建立了世界第一个互联网（WWW）网站 http://info.cern.ch/（该网站至今仍然是CERN的官方网站）。另外，伯纳斯-李把他所创造的互联网技术免费开放给全世界自由使用。


　　从此之后，科学家们的“玩具”更好玩了，早期在互联网上冲浪的学生们也逐渐毕业，然后在社会上大肆宣传这个新事物。1994年，政治家、投资者和创业者成为推动和开发互联网应用和服务的主力，互联网商业化大潮在美国开始了，它带着五彩缤纷的泡沫汹涌澎湃地进入普通人的视野和生活。


　　李政道：把中美高能物理学家连接起来


　　作为理论物理的世界级领军人物，李政道先生非常了解世界高能粒子物理实验领域以及相关支撑技术前沿的情况。从1979年开始，李政道先生就在邓小平先生和其他中国领导人的支持下推动中美高能物理领域科学家们的合作。这项合作由李先生担任总顾问，过去几十年，每年都开一次联合会议，在中国和美国的科学重镇轮流举行。


　　


　　退休后的李政道教授（2016年1月26日摄于旧金山。图片来自上海交通大学李政道图书馆）


　　上世纪90年代之前，中美科学家合作的重点是讨论北京正负电子对撞机、北京谱仪、北京同步辐射装置的建造等工作。到了90年代初，已经建造好的实验设施开始逐渐出数据了，于是重点转到实验设施的运行和改进、物理实验的设计以及数据的处理和分析。21世纪之后，这个联合小组的工作重点又转向了北京正负电子对撞机重大改造工程、上海光源工程、大亚湾中微子实验和散裂中子源工程等。


　　通过几十年持续不断的努力，这项合作取得了一系列重要科学成就，也为中国高能物理领域培养了大批骨干力量，很多中国科学院和高校的科学家们先后参与这项工作，如上海交通大学的张杰校长，以及先后出任中国科学院高能物理研究所（下称“高能所”）所长的叶铭汉、方守贤、郑志鹏、陈和生等。由于李政道先生为了这个项目一直斡旋于中美高层之间，总是在解决最棘手的问题，中国同行们亲切地称他为“李政委”。在工作质量上，李政道先生要求很高、很严格，有些与李先生近距离工作的人，清晰记得自己曾受过的批评。


　　关于中美两国高能物理科学家的正式合作，有大量的文献记录，现在科学家们也仍然在继续这项合作。然而，这几十年科学合作所带来的多项高技术副产品却鲜为人知，“互联网进入中国”正是其中一项伟大的技术“副产品”。


　　


　　1979年6月10日-13日，中美高能物理联合委员会第一次会议在北京召开，邓小平、方毅接见了中美高能物理联合委员会成员。（图片来源：中国科学院高能物理所网站）


　　李政道与中国互联网的诞生


　　如果说李政道先生是互联网发展史上的一个关键节点和一台连接中国和美国的“路由器”，那么许榕生博士就是李先生构建并发送回祖国的一个核心“软件包”。


　　科学院高能所研究员许博士经由李政道先生创立的中美联合物理招生项目（CUSPEA）于1982年春赴美，李先生特别安排他在美国加州大学Santa Cruz分校就读博士。取得学位后，他在美国UCSC粒子物理研究所从事博士后研究。读博和博后期间，他大部分时间都在斯坦福直线加速器中心（SLAC）学习和工作，熟悉加速器和美国能源部建立的早期网络APARNet。


　　


　　许榕生博士（CUSPEA 81学者，1982年春赴美留学）。中国科学院高能物理研究所研究员、原国家计算机网络入侵防范中心首席科学家。


　　现已年过花甲的许博士回忆说：“1988年的一天，李政道先生应美国UCSC粒子物理研究所所长Abe Seiden教授的邀请来所讲座，他特意跟到场的中国留学生讲北京正负电子对撞机的建设成果，并强调正急需软件和物理分析人才。他热切希望我回国到高能所工作，我当即表示请他给我写推荐信。他写了，并从他在北京建立的中国高等科学技术中心拨给我一笔美金作为资助。”


　　1988年秋回到祖国后，许博士加入高能所，迅速投入到高能实验数据分析和软件编程的工作中。当时的中国科学界还不太了解互联网已经在国际科教界成为重要通讯手段的状况。1988年年末，斯坦福大学高能物理教授瓦特·托基（Walter Toki）提出了中美之间应该连接一条互联网专线，但这事由于后来的政治事态发展而搁浅。在1991年中美高能合作联合会议上，美国科学家们再次提出基于北京正负电子对撞机实验的合作来建设一条中美之间的国际计算机联网专线，以解决实验数据传输与通讯等方面的问题。


　　在80年代下半段，中国也有一些学校和科研所零零星星地通过电话拨号方式接入国外大学或研究所的联网服务器，进行Email通讯。据中科院办公厅原副主任柳怀祖先生记述：1986年8月25日，高能所参与欧洲核子中心项目ALEPH的负责人吴为民先生通过一条辗转的远程拨号线在北京701所给欧洲核子中心的斯坦伯格教授发出了一封Email，这是从中国通向世界的第一封电子邮件。


　　但早期上网速度很慢、费用很高，因此只是个别人才能偶尔使用的“奢侈品”。高能所在1988年又建了一条与欧洲核子中心的X.25连线，并做了个机房。有好几年，高能所的这个小小机房一直是科学家们争相与外界联络的窗口。


　　


　　中美两国科学家于1991年草拟的IHEP-SLAC联网设计图（许榕生保存的手稿）


　　许榕生小组历时18个月的工作后, 从北京高能所到美国斯坦福直线加速器中心计算机的64K bps TCP/IP专线最终于1993年3月2日全程联通。从技术上来说，这是中国的第一条国际互联网专线。


　　TCP/IP专线接通后，在国家自然科学基金委的资助下，全国千余名科教课题负责人很快在高能所的网络上设立了账户，率先使用电子邮件等互联网服务与全球通讯。从此，中美之间不但可以传送电子邮件、文章，而且实现了实验数据的实时传输，过去把数据磁带和书籍跨国背来背去的时代宣告结束！


　　


　　早期使用电子邮件的科学家向国家提出“建设全国性的计算机网络”的建议书（许榕生保存的信件）


　　早期互联网上冲浪的用户都是中国科技教育界的权威泰斗。1993年底，在一些德高望重的科学家的推动下，由郝柏林起草的一份中国科学家共同体的建议书“建设全国性计算机网络”提交给了政府，为中国全面建设互联网吹响了号角。


　　1994年3月，中国正式签约加入国际互联网，之后更多国际通道开通了。同年，高能所率先建立了中国第一个WWW网站。接下来的两年，许榕生等科学家像互联网“传教士”一样在中国各地巡回报告、科普互联网技术和应用，美国留学生们也纷纷海归创业。互联网就这样在中国闪亮登场了。


　　


　　中国科学院高能所于1994年4月设立了中国第一个互联网服务器和中国第一网站（这是当年的网页 - 许榕生保存）


　　以今天的标准看来, 当年这一道基于TCP/IP 技术的64K国际互联网专线的速率不可想象的慢,远远不如现在任何一部个人智能手机的数据传输速率。然而，这条原始信息通道不仅把中国科学家和世界同行们连在一起，也形成了一种“核聚变式”的社会反应，开启了中国互联网时代的新纪元。


　　从美国学成归国之后的几十年，许榕生博士对中国互联网建设方方面面的成就和获奖很多。但每当有人称他为“中国互联网元勋”的时候，他就会摇头更正：“李政道老师才是中国互联网诞生的真正推手。”


　　李政道培养的互联网“未来战士”


　　2016年是李政道老师九十华诞之年。11月，世界各地的科学家、特别是CUSPEA学者们前后在纽约、硅谷、波士顿、新加坡、华盛顿、北京和上海等地聚集，也相聚于Email群和微信群之中。一方面感恩李政道老师及中美双方很多老师当年的提携之情，一方面也彼此了解三十多年的奋斗和成就。


　　大家发现，理论物理学家李政道教授也曾“出轨”计算机，于1997年到2003年担任美国RIKEN-BNL研究所所长时期曾经领导科学家们建造了当时最快的超级计算机。而相当一批CUSPEA学者也先后成为推动世界各地互联网技术和应用的力量。可以说，他们是李先生无意之中选拔和培植的互联网“未来战士”。


　　在美国大学学习的CUSPEA同学们于上世纪80年代中期就开始活跃于计算机网络上，后来很多人成为计算机软硬件领域的专家和学者，著书立说、教书育人、创新立业。令大家记忆深刻的一个早期故事发生在1987年11月，当时卡耐基-梅隆大学的研究生邓冬平（CUSPEA 83）正式向Usenet管理者申请在网络上成立一个中国人的专门社区 Soc.Culture.China（社会.文化.中国），这项申请在三天之内就得到一百多人的网上附议而得以正式成立。这个虚拟社区迅速成长为一个全球超过三万人的活跃平台，为全球华人学生学者的学术合作以及思想情感交流提供了一段独特的集体记忆。


　　未来难以计划、也不可预测。在人类科技发展史上，“种豆得瓜”的情景经常发生。李政道先生推动的中美高能物理合作项目、中美联合物理招生项目(CUSPEA)、中国自然科学基金等本意都是为了提升中国的科学水平，无意中却还结出了中国互联网之“瓜”，这真是奇妙历史的神来之笔！


　　*本文内容来自作者即将出版的书《人类科技创新简史：欲望的力量》（中信出版社预计2019年5月出版）