於倫正

於倫正,男,研究員。長期從事航天計算機研製工作,現任首都師範大學信息工程學院、 西安培華學院客座教授,西安培華學院電氣信息工程學院專家委員會高級顧問。

簡介

於倫正,男,研究員。長期從事航天計算機研製工作。我國航天計算機科學開拓者之一,曾任航天科技集團時代電子公司第771研究所總工程師、主任設計師並長期從事航天計算機研製工作。40多年來,他一直從事我國多種衛星、載人飛船等重大航天飛行器控制以及地面加固測控計算機系統的研究設計工作。曾被全國總工會授予全國“五一”勞動獎章,被航天科技集團授予“載人航天功臣”榮譽稱號。曾被授予國家級有突出貢獻中青年專家稱號;榮獲國家級科技進步一等獎1項,部級一等獎3項,;國家專利3項。現任首都師範大學信息工程學院、西安培華學院客座教授,西安培華學院電氣信息工程學院專家委員會高級顧問。

人生經歷

做為航天計算機學科帶頭人,難得可貴的是所有他主管的設計項目中最難攻克的部分幾乎都是他親自設計,他既能踏實地設計型號產品,又能冥思苦想地鑽研新技術,2001~2007年被聘為航天科技集團科技委計算機及其套用專業組長。他帶領的團隊在產品的設計質量上是最過硬的團隊,其產品曾獲我國最高榮譽——國家質量金獎。
1966年底,26歲的於倫正奔赴北京,走上了工作崗位。雖然是剛走出校門,但此時的他卻對人生有著頗多感觸。
由於家裡貧困,國中畢業本不想再讀下去的他,卻考中了瀋陽最好的學校——遼寧實驗中學,這所學校使他學會了如何磨練意志,生活在那么多家庭條件極端優越的同學之間他沒有感到自卑,向來靦腆的他學會了敢在眾多同學面前發表自己的見解,面對當時社會和環境,在這所學校里,使他真正體味到要作一個誠直而不說假話的人需要付出多么大的代價。”艱難的生活並沒有壓垮他,相反,由於品學兼優他被保送到當時全國最好的高等學府之一哈爾濱軍事工程學院。之後五年半的軍事學院生活,軍旅的紀律、嚴密的制度和一絲不苟的學習風氣使他體味到國家為什麼要花這么大的力氣來培養自己,他心中只有一個念頭,就是絕不能辜負國家為自己所花的每一分錢,在那裡,他以名列前茅的優異成績完成了“計算機”的專業的學習。
科學院新技術局156工程處是當時我國專門為XX任務而組建的積體電路和計算機研究所(771所的前身)。當他一頭扎到型號中時,就立即感到了它的份量,自己的努力也使得身上的擔子重了起來,從課題組長到研究開發部總工程師,再到研究所副總工程師,最後到研究所總工程師。

引領航天計算機

於倫正主管並親自設計了我國絕大多數運載火箭控制計算機及部分星載計算機(如長征系列計算機(長二丙、長二捆、長三甲、長三乙、921-4(神舟飛船運載火箭)等箭載計算機)、資源衛星數管計算機(方案樣機)、實踐四號單粒子動態監測計算機、風雲一號大容量固態記錄器等。),兼擔任大量型號任務星載計算機主任設計師,他在實際工作和大型試驗中多次參與運載及衛星系統技術方案討論和重大故障的歸零工作,解決了諸多技術難度大的實際問題,為多次航天任務的成功發射作出了貢獻。
LS-84 16位微機系 ——中國當時算機制的最高水平
在七五、八五期間,我國提出兩小兩微的計算機界的關鍵課題,於倫正擔任了該項研究的重點課題16位高檔微機系統LS-84的負責人。在外人看來,在我國當時的條件下,這在短期內是不可能實現的事情。於倫正帶領課題組20多人日以繼夜地進行技術攻關,三年後,他們硬是將該系統的軟硬體研製成功,並進行了小批量的生產,為我國航天微計算機技術的發展奠定了堅實的基礎。它代表了我國當時微計算機研製的最高水平(鑑定專家評語),美國國防部的檔案將其列為“中國1977~1988年計算機界”重大里程碑事件之一。
“三化”——開創航天算機全新設計理念
當我國航天計算機剛邁出起步階段時,於倫正就首次提出了將系列化、通用化、模組化的設計思想引入航天計算機領域,並在他主持的某航天型號計算機設計中大膽的加以套用。這不僅可以大大加快設計速度,縮短研製周期,還可以節約大量經費,更重要的是提高了計算機的可靠性。“三化”的設計思想最終得到了領導和廣大技術人員的支持,並在多種型號開始使用,同樣它也使“長二捆箭載計算機”的研製速度大大加快,從任務接收到出所“長二捆箭載計算機”僅僅花了四個月的時間裡,並在首發實驗中得到了圓滿成功。如今,“三化”的設計思想已在在箭、星船等多種型號中得到廣泛套用,在型號研製中仍發揮著快、好、省的明顯作用。
加固算機——勇世界先
為適應各種惡劣環境,在計算機設計時,對系統結構、電氣特性和機械物理結構等影響計算機性能的各種因素都要採取相應保證措施,這種計算機被稱為抗惡劣環境計算機。20世紀70年代,抗惡劣環境計算機幾乎全部採用專門設計的軍用型計算機,但隨著型號任務的擴展和對設備環境適應性的要求的提高,套用這種計算機的領域也越來越多。專用型加固計算機不管在硬體或軟體上已不再能滿足大批量的航天和型號的需求。
美國IBM公司第一個台式計算機產品PC/XT在中國上市時,就引起於倫正的關注,他組織隊伍在中國實現了世界第一個與PC/XT兼容的一次型ATR加固計算機,制定了歐洲式板卡標準,後來又實現了與PC/AT兼容的一次型加固計算機。現已發展成為486、586等多種機型產品,初具規模並已形成套用於車、船等多個領域的控制系統和檢測系統中。
冗餘設計——為載人航天保駕護
1992年,中國載人航天工程開始實施。由於載人飛行的特殊要求,總體設計部一開始就對飛船的運載工具提出了更高的安全要求。中國運載火箭技術研究院決定研製大推力的長征二號F火箭,而研製高可靠箭載計算機的光榮任務,就落在了以於倫正為首的研製隊伍身上。
箭載計算機擔負著長二F運載火箭的制導、穩定控制、時序控制、級間分離控制及實時遙測等關鍵任務,計算機的任何故障都可能導致箭毀人亡,箭載計算機的可靠度要比以往研製的空間專用計算機提高一個數量級以上。
為了大幅度提高可靠性,解決單點故障問題,於倫正反覆琢磨著到底採用什麼樣的冗餘設計方案。在國內,航天運載工具上的控制計算機還沒有採用過冗餘容錯設計,衛星系統中所採用的雙機和三級冗餘方案又很難滿足實時性設計要求;國際上,美國的四機冗餘、一機備份方案和歐空局阿里安火箭的雙機冗餘方案都不太適合我國航天的實際要求。
早在70年代,他就開始進行容錯計算機技術的研究,並設計了一款雙通道航天計算機。根據多年的實踐經驗及充分考慮,他認為攻關的難點在於:在滿足可靠性指標的前提下必須解決在強實時工作環境下自檢測的適應性技術;必須制定出合理的故障切換判據,而任何狀態下的切換都不能以犧牲某些性能或丟失某些參數數據為代價;還必須解決好同步通信方能真正做到完整的冗餘。
在於倫正的帶領下,經過無數個日夜的分析思考、實驗驗證,最後的可行方案終於出來了。在中國運載火箭箭載計算機設計中,率先採用了混合冗餘設計技術、緊耦合雙CPU冗餘技術、模擬信號輸出驅動冗餘技術和數據冗餘緩衝等技術,使火箭實現了高可靠性和安全性,整機可靠性由原來的單機的0.994提高到0.9998,安全度提高到0.99996以上,將Ⅰ、Ⅱ類故障點減少到只有4個,使箭載計算機的可靠性提高了近兩個數量級,一舉達到國際先進水平。同時,他還在該計算機上提出計算機故障檢測、故障判斷、故障切換與飛行套用軟體形成透明的設計概念。由於引入了這種設計理念,“我們用混合冗餘技術、軟體接口透明化技術設計的箭載計算機從交給用戶直到執行發射,在套用軟體開發、調試、和模擬飛行、發射的過程中幾乎沒有發生過任何技術修改,做到了一次成功。這在過去幾乎是不可能的,尤其對容錯設計來講更是不容易。這種成功來自在於多年的設計實踐,來自與用戶之間的密切磨合,來自我們始終站在用戶角度考慮問題的理念,因為我們的設計作到了使所有的容錯設計在用戶看來都是一個單機那樣簡單,所有的故障檢測、故障處理和冗餘切換對用戶來講都無須考慮,所有的接口硬體設計形式用戶都不必操心,系統用戶只需專注飛行數學模型的軟體開發即可。”
正是這種設計思想,對神舟飛船的每次發射成功都起到至關重要的作用,而且從未發生軟體與硬體或單機與系統故障難以分離的現象。
此後,他還承擔了九五“星載計算機體系結構研究”、十五“分布計算機體系結構研究”,突破了多CPU冗餘、軟體容錯、匯流排冗餘等綜合設計技術,為後續的星船載計算機新型結構奠定了基礎。
大容量固器——再世界第一
當FLASH存儲器問世後,在相當長一段時間內世界上沒有人提出要將其用在空間。於倫正突破禁區,帶領幾個技術人員率先開始了對FLASH晶片能否適應空間套用的地面實驗研究工作,通過大量的實驗證明可以將其用於航天領域後,正當他們及時開發了滿足空間套用要求的固態大容量存儲器準備在某個型號上進行新的嘗試時。此時恰逢正好我國風雲一號衛星02星的旋轉磁頭記錄器研究遇到技術難點,對衛星的按時發射產生嚴重影響。風雲衛星總師與總指揮來到西安向課題組求援時,於倫正毫不猶豫的答應了下來,很快就為風雲衛星提供了世界第一個空間套用的FLASH固態大容量存儲器。隨著發射成功,一幅幅世界雲圖記錄下來送到地面,從此我國大容量固態記錄器正式代替磁記錄器進入空間領域。在此之前世界上航天套用的大容量固態記錄器只限於動態存儲器晶片,這是第一次把該類型大容量固態記錄器送上太空。今天,該技術已在我國衛星數據存儲領域得到推廣套用。 現今,星載大容量固態記錄器已突破模組化耦合結構、高速信息傳遞及容錯設計技術,實現最大容量為上千Gb可自由組構高速固態記錄器,可以覆蓋我國空間有效載荷的不同需求,具有重大實用價值。
超小型國產算機——來發展奠基
航天套用技術要求越來越高,迫使對航天電子產品的高性能和微小型要求也越來越高,微電子和計算機技術的飛速發展也恰恰能夠適應這種特殊要求。於倫正提出以未來型號要求為需求牽引目標,開展空間計算機的系統集成和超小型化技術研究,並組織起技術力量雄厚年輕技術骨幹開展SOC和SIP的核心技術研究。
型號計算機小型化設計技術以Top-Down的EDA設計技術為基礎,分階段、分步驟地實現了體積、重量大幅度漸次減少的目標,它以某箭載計算機為目標,使體積從268×185×195mm3(0.00975m3)減小到106×78×91 mm3(0.000752m3)。隨後又帶領設計隊伍進一步將該機小型化到90×56×45mm3(0.000225m3),並完成了全功能演示。2005年起,他又設計了一種高度集成化方案,將一個完整計算機裝在一個積體電路殼體中(SIP),使體積進一步減小到64×64×8mm3(0.000032m3)。在他的指導下用了不到兩年的時間,將一個體積較大的箭載計算機減小到粉筆盒大小,又減小到名片盒大小,最終到裝在一個管殼中,體積減小了近千倍。該技術使中國航天計算機提早跨入小型化行列,可望在未來微小型深空探測器及納米衛星領域發揮出關鍵作用。
於倫正在航天計算機領域所提出的多項技術構想都已逐步實現,並在多種型號中發揮了重大作用且效益明顯,他所設計的計算機參加飛行試驗近百次,無一故障。他主持的項目曾獲一項國家科技進步一等獎,3項部級科學技術一等獎,6項部委級科學技術二等獎,8項部級三等獎,某型號計算機獲國家質量金獎。他樂於助人,善於培養群體,組織技術攻關,關懷和培養青年技術骨幹,經他培養的正、副主任設計師、碩士研究生以及科技骨幹都已在諸多型號任務中發揮著關鍵作用。
由於他對航天事業的貢獻,1984年榮立航天部一等功,1989年授予航天部勞動模範,1990年授予部級有突出貢獻專家及通令嘉獎,1991年享有國家政府特貼,並被陝西省授予優秀共產黨員標兵稱號,1992 年授予航天獎,1994年授予國家級有突出貢獻中青年專家,1996年榮獲光華科技基金獎,2003年被全國總工會授予五一勞動獎章,航天科技集團授予“載人航天功臣”。

老驥伏櫪 志在千里

現在,於倫正雖然從總工崗位上退下來了,但仍舊在為我國航天計算機的發展忙碌著。“人活著應該使生活豐富多彩些,但多年的航天情,使我把工作當作我生活的第一需要,我甚至感到一旦退下來不知道該如何面對,好像有好多想法還沒能實現,有好多新技術還有待去學習,不能再做下去了,甚至還感到有愧於大家對自己的信任。”
首都師範大學信息工程學院近年來通過人才引進,依靠學校的整體優勢與積累,結合國家經濟建設和首都教育信息化建設需要,逐步形成了苛刻環境高可靠性嵌入式系統、自主智慧財產權的互作業系統、智慧型信息處理與智慧型教育儀器為主要研究方向的科研隊伍。特別是在引進原七七一所副總工程師張偉功研究員、國家天文台尚媛園副研究員等人才以後,形成了一支具有航天特色的抗惡劣環境嵌入式系統研究團隊。近年來,學院先後主持國防科技攻關項目、863、國家自然科學基金、教育部重點項目等項目二十餘項,形成了具有自主智慧財產權的抗惡劣環境高速匯流排系統、兼容Linux與Windows兩種異構作業系統的互作業系統等一系列成果,SCI、EI收錄學術論文100餘篇。
為了培養更多的優秀人才,從2008年6月開始,於倫正研究員開始受聘於北京市教委,擔任首都師範大學信息工程學院講座教授,為航天與民用高可靠嵌入式系統研究培養更多的創新型人才不遺餘力地燃燒自己。在這裡,他將在抗惡劣環境嵌入式系統體系結構、容錯技術、分散式處理等方向帶領學院科研團隊開展抗惡劣環境嵌入式系統及套用的研究工作;指導學院開展大學、研究所、公司三位一體的聯合研究工作,促進理論研究成果的科技轉化;從科研方法、團隊組織、系統結構等方面指導學科帶頭人開展創新型研究工作。 
“中國航天的進步是世人有目共睹的,但是我們同世界航天大國的技術差距還是很大的,我們必須發奮,再用上十年或更長些時間趕上去,在航天領域做具有我國特點的、能夠為我國國防和國民經濟更好更多服務的事情,相信中國新一代年輕人一定會比我們這一代做的更好。”

經典語錄

從工作中收穫快樂

我沒有什麼偉大的目標,能為我國航天做出自己的努力,在這個過程中我得到了最大的快樂。記得我的第一個科研任務是給一個雙極邏輯門電路確定參數,這是一項非常不起眼的任務,當我做完後才感到這裡還有那么多的知識是第一次接觸到。第二次是為連線插頭設計振動瞬斷檢測儀,當自己設計的儀器成功地完成了振動測試時,我第一次感到它給我帶來的喜悅和快樂。
正是工作中的快樂,讓我在完成型號任務的同時還進行了多項民品的開發。儘管有些產品僅是曇花一現,但它們都曾使我辛苦過和使我緊張過,但給予我更多的還是過程中的快樂。同樣當我設計的產品每次用於航天發射並取得成功時,它所給予我的快樂都是難於言表的。正因為這樣,我放棄了出國的機會,放棄了去南方發展的機會,幾十年如一日的堅守在這個崗位上。
每當和青年人談心時,我都會深有感觸的告訴他們:不要輕視任何微小的工作,每做完一件工作都會有收穫,每乾一件工作都會給你帶來快樂。

做好本職工作

我認為必須作好以下幾件事情:
1.要盡最大的能力建設好一個具有堅實技術基礎的團隊,這個團隊必然是個金字塔型,在團隊中要尊重每個人的勞動,信任他們,還要儘可能把每個人安排在最適合的崗位上。在技術問題出現難點時,你必須當成自己的問題同他一起解決,或組織團隊集體幫助解決。要作到使團隊里的每一個人能感覺到自己作的工作是有價值的。
2.不放棄任何學習的機會,還必須會學習,虛心求教,學習新的設計理念和設計技術,了解最新技術動態和新器件和新產品的套用情況,參觀相關技術展覽會,了解值得學習和值得引進的新製造工藝和新型製造和測試設備。
3.設計的產品必須做到自己放心,不放過任何產品質量問題,不管是生產質量問題還是設計質量問題,哪怕是偶爾僅出現一次也必須找到真正原因在哪裡,遇到問題應是睡不著覺,白天想晚上想,反覆實a驗多方思考。
4.學習系統相關技術,主動幫助大系統解決系統和邊界問題。

自主創新

1.我認為航天電子產品設計和製造的自主創新必須結合我國現有國情進行,就拿微小型化技術來講,我國的生產製造平台和工藝技術水平還是遠遠落後國外的先進國家時,你就必須結合我們自己的能力和現有工藝水平來進行系統集成,搞出能覆蓋一定階段的新產品來滿足未來型號的需求。
2.一定要努力開發出滿足系統需求的具有自主智慧財產權的電子產品,明確產品主攻方向,無論如何它們必須具備的特點是在惡劣環境下具有高可靠性。
3.建立具有堅忍不拔精神的年輕技術公關隊伍,在這支隊伍中不但必須有領軍人才還要有跨學科的能人
4.熟悉並了解系統的未來技術發展方向和基本要求,為更大範圍內的系統集成作好充分的技術準備。
5.隊伍每個人都要善於學習努力提高並定期接受培訓。

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